Syclone: 实时测控系统的创新

Syclone: 实时测控系统的创新

Written by Carsten Frederiksen

Eiffage Energie Systèmes-Clemessy 和 Dewesoft 多年来一直是强有力的合作伙伴，提供解决方案，结合监督，控制和高质量的数据采集系统，面向挑战市场，如航空航天，国防，或汽车。
这些解决方案必须能够以最高的精度控制各种进程——这需要可靠和自动的操作、具有高效进程接口的可配置和适应性系统以及实时控制。Syclone 和 Dewesoft 相结合的创新解决方案满足了这些要求。

引言

为了在最佳操作条件下维护较大的系统，监察和监控在许多情况下被应用于航空航天、国防、能源、汽车和制造等行业的复杂流程中。它被用来监督和管理机器、建筑物和设施，基于数据的采集和处理: 测量、报警、状态更新等、测量等，以及最常由可编程自动化执行的过程的指挥参数。
为了迎接简化、高性能操作的技术挑战，克莱米斯开发了 Syclone，一个完全可扩展的控制命令软件。它就像一个工具箱，可以开发适合任何需求和环境的定制解决方案，从最简单的系统到最复杂的系统。该软件结合了监控、实时过程控制和物理硬件的集合。
Clemessy是 Eiffage 的子公司，是法国控制指挥系统和测试平台的集成商，包括例如关键系统的监督，过程控制和自动化，以及集成和测试设施。
Dewesoft 是一家斯洛文尼亚数据采集(DAQ)和分析解决方案的供应商。今天，它已经是一家拥有16家分支机构的跨国公司，并且是一家领先的测量硬件和软件制造商，得到了 NASA，SpaceX，沃尔沃，博世，宝马，奥迪，卡特彼勒，戴姆勒奔驰等公司的认可。

监管及控制的挑战

这种监督解决办法面临的主要挑战是以最精确的方式控制流程 -- 这需要满足六个关键要点:

▶  一个可靠和安全的系统，以保证操作的质量和准确性
▶  还需要一个高效的处理接口，能够以快速采样和完全同步的设备获取数据
▶  一个易于配置和自适应的系统将是完全适应任务需要的第三个关键点
▶  为了限制发生错误的风险并确保程序的可靠性，必须有一个自动运行但可能由操作人员进行手动干预的系统
▶  实时控制器的使用也是提高控制精度的关键之一。它确保尊重时间周期的约束和过程的预期准确性 
▶  在自动化和自主化运行的十字路口，必须实现一个实时 PID 控制器——利用控制回路反馈机制来控制过程变量，它自动对设定点和测量值之间的控制函数进行精确的响应校正

所有这些基本要求都可通过 Syclone 和 Dewesoft 相结合的解决方案得到了满足。

Syclone 的硬件和软件架构允许对工业过程进行监控。它是一个有效的解决方案，为从工业自动化到空间发射器控制台的控制指挥系统的所有应用提供服务。
Syclone 模块化软件可以很好地适应各种不同的需求。它是一个工具箱，允许构建从简单到最复杂的完全定制的解决方案。这些模块包括人机界面、操作音序器、 SCADA (监察和采集)、实时控制器、数据采集，以及一个服务器。每个软件模块都有专门的功能，可以根据具体需要进行调整。
为了优化软件的整体开发时间，简化软件的使用，可以根据需要实现模块的“点菜”功能。每个模块都有一个专门的功能，可以根据您的具体需要进行调整。他们根据其在系统中的职能和作用分为三类:
▶  核心，它是系统在服务器级别的核心，系统依赖于它。该服务器包括数据采集、事件记录和管理。脚本编辑器执行基于计时器的操作，变量编辑器用流程配置接口。
▶  SCADA 模块是用 Java 开发的，它构成了系统的核心，用于监督安装、过程或测量。它包括一个用于查看和控制输入输出的查看器，一个用于绘制实时或非实时曲线和趋势的曲线函数，以及一个用于编辑视觉效果和数据库界面的可视化编辑         器。
▶  用 c + + 开发的实时单元构成了实时控制过程、序列和自动化系统的核心。它包括一个序列编辑器，一个创建实时序列的图形编辑器，一个自动化设备编辑器，另一个创建实时自动化设备的图形编辑器。最后，设计了控制进出口的实时控制器       和过程模拟器，对过程进行实时仿真。
不再需要编码或繁琐的任务，除非需要用 c + + 编码。测试是由流程框图定义的。流程框图或者自动流程图是通过拖曳动作就可以完成的。即使没有连接到你的测试单元，我们也提供了一个线下的可以转存移植的流程框图编辑工具。

数据采集设备

以太网协议 EtherCAT (Ethernet for Control Automation Technology)为工业自动化、运动控制、实时控制系统和数据采集系统带来了以太网的力量。

图3. 通过 EtherCAT 将 Dewesoft 和 Syclone 结合起来的完整系统指挥一个工业电气圆筒。

一方面，集成监测。Syclone 确保与操作员的接口，并执行服务器和实时序列化。另一方面，在数据采集和过程控制领域，Dewesoft 设备直接与过程接口。独特之处在于，Dewesoft 数据采集系统不仅用于数据采集，还可以作为 EtherCAT 的第三方从站。

驱动过程

驱动和控制电动汽缸的过程是基于一个位置传感器和一个力传感器，前者将获得汽缸的位置，后者将获得汽缸施加的力。这两个参数都用于设置应用程序和监视钢瓶。这样的过程可以用于制造业，以组装或约束项目的不同部分。

采集及控制系统

在采集和控制系统领域，Dewesoft 前端 -- Sirius 用于传感器采集，KryptonDO用于气缸控制 -- 提供物理系统和实时控制器之间的接口。设置的这一部分通过一个 EtherCAT 链接连接到安装的核心，即实时控制器，以确保从操作员的位置进行实时监控和操作。

实时控制器

实时控制器根据用户预定义的指令控制物理系统。它处理信息 -- Dewesoft 设备获得的测量数据，并安全地自动和连续地监测系统，以防止危险情况，例如过度压缩，并在必要时将系统置于安全模式。
所有这些操作的保证周期时间为1毫秒。实时处理是由实时 LINUX 系统、 RedHawk 和实时控制器与 Dewesoft 前端之间的 EtherCAT 字段网络相结合提供的。

监测系统

最后，监控系统或人机界面，它向操作者显示现场信息，允许根据可用的测量和控制参数定义和配置所需驱动器。该系统考虑到操作员设定点的任何变化，并允许操作员选择手动或自动驱动和控制系统。
监控系统可以完全基于网络，在笔记本电脑或移动平板电脑上使用网络浏览器进入系统。这将允许操作员尽可能接近系统。

更大更复杂的系统

如果一个需求比管理一个电动汽缸更复杂呢？如果我们看得更远一点，你可能希望知道如何这种解决方案可以满足您的需要，如果他们是更复杂的管理一个简单的电动汽缸。使用类似的体系结构，但在更大规模上实现 Dewesoft 系统和 Syclone 命令解决方案，您将能够实现这种测试工作台。

固体推进剂助推器欧空局试验台

例如，CLEMESSY 和 Dewesoft 提供了一个监测和控制系统，用于测试阿丽亚娜6号发射助推器-欧洲空间组织欧洲航天局的无人航天器空间站。

图4. 在法属圭亚那库鲁河附近的欧洲航天中心测试航天器助推器。

固体助推器测试台(BEAP)是法属圭亚那唯一的测试台，用于测试欧洲阿丽亚娜5号、织女星和阿丽亚娜6号发射器的助推器。为了检查车载电子设备的运行情况，测试台必须进行测量和控制喷嘴。
与导弹试验一样，所试验的部队的独特性和高附加值以及高烟火风险要求对一个必须能够使用几十年的系统的控制指挥具有最佳的安全性和可靠性。
作为本项目的一部分，Clemessy 集成了 Syclone 软件和 Dewesoft DAQ 数据采集系统，设计并建立了完整的控制指令和数据采集系统。

沙班-德尔马斯大桥的状态监测

为了调查来源并提高预测性维护的整体质量，Clemessy 安装了声音和振动监测传感器，以监测运动链——机械——以及 Chaban-Delmas 大桥两侧的主滑轮。

沙班-德尔马斯大桥是一座能够在11分钟内将2750吨的起重跨度提升到53米高度的大桥，可以让游艇、渡轮或帆船在波尔多港停靠。
提升机构的工作原理是一个巨大的电梯，需要一个由10名工作人员组成的团队参与。面临的挑战是为这种长电缆长度的仪器定义最好的 DAQ 架构和监测技术，并将 Dewesoft 数据采集解决方案互连到客户数据库。

总结

简而言之，该解决方案是可靠的和有效的，由于模块的重用和适应精确的客户规范，更快的软件开发和成本优化。它也很容易和快速使用，因为我们可以设置图形序列和自动化进程可以设置控制系统。此外，它是安全和证明，因为 Syclone 已经设计了关键应用程序，网络安全的实施。最后，它有一个长期的使用寿命，因为它是独立的操作系统版本。
Syclone 和 Dewesoft 解决方案非常适合关键应用程序和控制安装:

▶  监督关键系统
▶  过程控制及自动化系统
▶  集成和测试设施
▶  实时控制器和音序器 
▶  测量-数据-采集
▶  装配线-精益生产