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| 和利时DCS学习总结报告 |
圈子类别：DCS
 (未知)  2007-5-17 11:15:00 |
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通过在杭州和利时为期三周的学习，初步对其公司的DCS系列MACSV系统有了认识和理解，并能够做初步设计、安装以及进行维护等相应的工作。 学习内容如下： 第一、二周为和利时培训部对众多的客户集中进行培训。培训采用边讲课边上机实验的方法，由王卫平与张媛媛主讲，主要学习和利时MACS系统的硬件和软件。 根据现场检测仪表检测到物理量（如热电阻、热电偶、变送器等设备）传送到DCS系统，通过DCS系统对现场的调节机构和执行机构（如调节阀、泵、风机等）对现场进行相应的动作。对于大多的DCS系统，多使用冗余机构（成对使用、互为备用）。 在系统组态前，先进行前期工作，包括确定测点清单、控制运算方案、系统硬件配置（系统的规模、各站IO单元的配置和测点的配置等），还要提出对流程图、报表、历史库、追忆库的设计要求。MACS系统容量：模块0~125、现场控制站10~49、操作站50~79的范围。总体使用IP协议，分为130、131、128、129四个网段，其中130和131网段联系工程师站与操作员站，它们组成的网络称做监控网；128和129网段联系工程师站和现场控制站，它们组成的网络称做系统网。现场控制站与现场设备组成控制网，期间不使用网络协议。服务器与操作员站和现场控制站连接，使用HSIE网络协议，无IP地址。 主要硬件模块： FM801-主控模块； FM910、920-电源模块； FM301、300-机笼单元（FM801、FM910的安装笼）； FM131A-端子模块； FM143-8路热电阻输入模块，通过FM131A连接，可处理现场温度范围50~383.02欧姆，接线8通道。有2线制和3线制的接法； FM147A-8路热电偶输入模块，与J、K、N、E、S、R、T型热偶测温元件相连。采用FM192B-CC温度补偿模块； FM148A-8路大信号输入模块，可处理0~10V电压信号与0~20mA的电流信号，有2线制和4线制的接法； FM148R-8路冗余模拟量输入模块，与FM133（接电流）、FM134（接电压）使用； FM151A-8路模拟量输出模块，4~20mA模拟量输出，现场负载电阻大于等于250欧姆时，接8路；小于250欧姆时，接6路；输出时要考虑负载能力； FM152-6路模拟量输出模块，与FM132底座连接使用； FM161D-16路开关量输入模块，处理触点型开关量； FM171-16路开关量输出模块，指令输出：与FM131A、131-C通过继电器连接；与FM131-D通过FM138系列中间继电器端子板连接； TR-终端匹配器，一个控制站一般使用2个； REP-重复器，1个控制站最多使用3个，而每23个模块需要使用1个REP； MACS软件分为物理点（包括硬件通道AI、AO、DI、DO）和内部点（如AM、DM等，可以自己创建）。一个系统最多有255个，32个组，一个组内可分为8个域（0~7序号）。 MACS软件主要包括：组态软件、操作员软件、服务器软件、控制站软件总控软件等。 组态软件是安装在工程师站上的，它包括：数据库总控、设备组态、服务器算法组态、控制器算法组态、报表组态、图形组态、工程师在线下装等组成部分。完成用户对于测点、控制方案、人机界面等的组态。 操作员站软件是安装在操作员站上的，它完成用户对于人机交互界面的监控包括流程图、趋势、参数列表、报警、日志的显示及控制调节、参数整定等操作功能。 服务器软件是安装在服务器上的，它完成对系统实时、历史数据的集中管理和监视，并为各站的数据请求提供服务。 控制站软件是安装在现场控制站中的主控单元中的，它完成数据采集、转换、控制运算等。 MACSⅤ系统组态软件的一般使用步骤： 1.新建工程（数据库总控）：在正式进行应用工程的组态之前，必须针对该应用工程定义一个工程名，该目标工程新建后便新建起了该工程的数据目录 2.硬件配置（设备组态）：在工程中定义应用系统的硬件配置 3.数据库定义（数据库总控）：定义和编辑系统各站的点信息，这是形成整个应用系统的基础 4.工程基本编译（数据库总控）：在设备组态编译成功的基础上，数据库编辑完成后可以进行基本编译 5.服务器控制算法组态（服务器算法组态）：是用来编制服务器算法程序的 6.工程完全编译 （数据库总控）：在服务器控制算法工程编译和基本编译成功之后可以进行联编，生成控制器算法工程 7.控制器控制算法组态 （控制器算法组态）：是用来编制控制器算法程序及下装控制器的 8.绘制图形（图形组态）：用来绘制工艺流程图的 9.制作报表（报表组态）：用来制作反映现场工艺数据的报表 10.工程完全编译 （数据库总控）:生成下装文件 11.登录控制器，将工程下装到主控单元（控制器算法组态） 12.下装服务器、操作员站（工程师在线下装） 13.运行程序并在线调试 进行系统组态，要按照上面步骤进行，才能有条不紊的设计组态。其具体内容为： 1.新建工程是整个组态中的第一个步骤。在正式进行应用工程的组态之前，必须针对该应用工程定义一个工程名，该目标工程新建后便新建起了该工程的数据目录。对该工程进行编组分域。工程创建完毕后系统自动在组态软件安装路径下创建了一个以工程名命名的文件夹，以后关于组态产生的文件都是存放在这个文件夹中的。也可以导入工程：将其它计算机上组态的工程导入到本机上作为参考或者继续组态。 2.设备组态是在工程中定义应用系统的硬件配置。设备组态分为：系统设备组态和IO设备组态两个部分。 （1）系统设备组态 系统设备组态是完成系统网和监控网上各网络设备的硬件配置； 系统设备组态要用到的基本概念： 节点：网络上所连接的能完成独立功能的单元，包括服务器节点(SVR节点)、现场控制站节点(FCS节点)、操作员站节点(OPS节点) 等。服务器：站号为0；现场控制站：站号为10~49；操作员站：站号为50~79； 设备：网络上每个节点中所挂接的硬件设备。 （2）IO设备组态 IO设备组态是以现场控制站为单位来完成每个站的IO单元配置。 IO设备组态要用到的基本概念： 通信链路：指有相同通信介质、通信参数和通信端口的物理线路。 通信参数：指完成链路通信所需要的参数及设备配置信息。 设备：指挂接在通信链路上，可以独立寻址的IO设备，如各种类型的IO单元。每个设备都有对应的设备地址、设备说明，以及不同的设备属性。 服务器算法：传输数据，保证其负荷。在设计时选择“FM”语言，在其属性内选择“周期运行”，建成后使用公式“GETSYS（FUHE0），回到数据库编辑，加入FUHE0一项。然后对算法全部进行编译，查看修改错误。 3.数据库组态就是定义和编辑系统各站的点信息，这是形成整个应用系统的基础。数据库组态用以生成整个系统的核心数据环境 --- 数据库。 进入数据库，需要输入用户名和密码，默认ID：hollymacs,CODE:macs;进入即可对数据库进行编辑工作。在进入数据库中，选择AI、AO、DI、DO等点，要选中下方的“可以修改默认风格”，以便数据库以后的修改。为方便起见，常常把要整理的物理量点，在EXECEL中作成表格，然后另存为.TXT格式，在数据库中之间导入进去，然后进行数据库的更新并保存，也可以将编辑的数据库导出为.TXT格式，方便保存。注意，EXECEL内的项目要和数据库中的项目一一对应，不然不能导入；在保存为.TXT过程中，要去掉第一行文字。 需通过数据库组态工具生成的数据有以下几类： ⑴ 物理量点组态数据：即实际I/O点，包括通过现场控制站等进行采集、输出的所有外部物理点。如模拟量输入点(AI)、模拟量输出点(AO)、开关量输入点(DI) 、开关量输出点(DO)、脉冲量输入点（PI）、脉冲量输出点（PO） 等，此类点需要手工或通过导入的方式在数据库编辑中组态完成。 ⑵ 中间量点组态数据：指通过计算后所得到的新的数据库点，同实际物理测点相比，差别在于没有与物理位置相关的信息，可在控制算法组态和图形组态中使用。如内部模拟量点(AM)、内部开关量点(DM) 等，此类点如果是服务器中的点可以手工或通过导入的方式在数据库编辑中组态完成。如果是现场站中的点需要在控制站算法组态中添加到全局变量表中，通过基本编译后自动加入到数据库中。 数据库内容解释： 点—数据采集单元或记录，数据库中的一个记录； 项—数据采集单元或内部数据处理单元的一个属性，是数据库内的一个字段。 每次做完一个数据库，都要及时编译，将产生的错误及时修改出来，然后更新保存。 4.基本编译：在设备组态编译成功的基础上，数据库编辑完成后可以进行基本编译。它是针对硬件配置及数据库所作的基础性编译，只有基本编译成功后才能进行下文所述的其它组态。 5.服务器算法组态是用来编制服务器算法程序的，它用树型结构表现工程、服务站和控制方案之间的关系。 6.控制器算法组态软件是针对底层控制器的软件。软件安装在工程师站上，作为控制方案的开发平台，包括控制方案编辑器和仿真调试器两部分，主要作用为： （1）完成用户控制方案的组态，具体包括：用不同的算法语言编写用户控制方案； （2）仿真调试； （3）登录控制器，把程序下装到主控单元；运行并在线调试程序。 进入算法组态，首先要增加使用的函数库：*.lib文件。常用的有Hsac.lib 控制调节，Hsaired.lib信号选择等函数库。 变量：实时变化的数据，使用前应进行变量声明，如变量名称、数据类型能。常用的数据类型有布尔型（BOOL）、整形（INT、BYTE、WORD等等）、实数型（REAL、LREAL）、字符串型（STRING）、时间型（TIME）、时间日期型、日期时间型、日期型，自定义的一维、二维和三维数组，指针型，枚举型，结构型等。声明时注意变量的使用范围，是局部还是全局变量。 POU为程序组织单元（Program Organization Unit），是控制器算法组态软件作为控制软件的核心部分。控制算法组态的过程就是按照设计好的控制方案，创建解决问题所需的一系列POU，在POU中编写相应的控制运算回路。分为3类： （1）Program：程序型。最常用的POU类型。定义程序的关键字：PROGRAM 程序名； （2）Function_Block：功能块型。可以赋予参数并具有静态参数（带有记忆）的POU。当以相同输入参数调用时,FB的输出值取决于其内部变量和外部变量的状态，这些变量在功能块的这一次执行到下一次执行的过程中是保持不变的。定义功能块的关键字：FUNCTION_BLOCK 功能块名； （3）Function：函数型。可以赋予参数但没有静态参数。当以相同输入参数调用时，它总生成相同的结果作为其输出。定义函数的关键字：FUNCTION 函数名:数据类型 任何一个POU只有经过触发才能够开始运算。 通过任务配置触发POU 通过POU调用的方法，用已被触发的POU触发其它POU POU语言即算法编程语言，控制器算法组态软件共提供六种编程语言。 FBD（功能块图--Function Block Diagram） LD（梯形图-Ladder Diagram） ST（结构化文本-Structured Text） SFC（顺序功能表图-Sequential Function Chart） IL（指令表-Instruction List） CFC（连续功能图-Continuous Function Chart） 常用FBD和CFC语言。在使用CFC语言时，可以配合F2按键，很方便的调出要用的模块。常用的函数模块有hsaccum积算函数功能块、hsscs顺控功能块、pid调节器功能块等。 控制方案组态完成之后，要进行编译，以检查控制方案组态是否存在错误，并在“信息”窗口中显示编译结果。编译后会生成两个文件：*.SDB和符号表文件*.SYM。 7.下装：把控制方案文件从工程师站传送到主控单元的过程。这要借助于以太网连接来实现。所以在下装前，需要建立工程师站和主控单元间的通讯参数，即『在线』『通讯参数』来设置。通讯参数中设置IP地址。 初始化下装：把全新的目标文件下装到正在运行的主控单元，使主控复位，主控中的所有变量重置初始值： § 第一次编译工程后下装 § 执行过“工程”菜单中的“全部清空”命令，将原有的目标文件纪录清除 § 修改MACS配置 § 修改目标设置 § 修改任务配置中的任务属性 § 主控单元内的程序丢失。 无扰下装即：下装目标文件并没有全部重建，而只在原目标文件的基础上追加修改内容。无扰下装只将修改的部分下装到主控，对于未修改部分是无扰的，对于修改部分视具体修改内容判断。 8.调试：控制器算法组态软件提供在本地计算机中仿真调试的功能。经仿真调试初步检查组态后，便可登录主控下装，在主控中运行程序，再次进行全面的调试；这时用户无需连接现场设备，就能在试运行之前测试逻辑的正确性，极大地方便了使用。 9.报表：报表分为定时报表、实时报表 定时报表：一般用来在规定的时刻打印生产过程的操作记录和统计，通过在线组态触发打印。 实时报表：则用来随机打印某个时刻的报表或者历史报表，由人工触发 报表组态步骤： （1）离线组态：打开报表组态工具—打开工程--绘制静态表格--添加动态点—编译报表—保存报表文件--关闭报表组态工具。 （2）工程师在线下装到操作员站。 （3）在线组态：进入操作员在线—登录到工程师级别—打印设置--报表打印组态--编辑调度—编辑事件。 10.图形组态软件是MACS系统生成应用系统所需的各种总貌图、流程图和工况图。该软件为用户提供了方便的绘图工具和多种动态显示方式。通过图形，操作员可以对现场运行情况一目了然，从而方便地监控现场运行。工业控制系统流程图形包括静态图形和动态图形两部分。静态图形表示流程画面中的静态信息，它们与数据库信息没有任何联系。动态图形一种是一类随相关数据库点实时值的变化而变化的图形单元，由设置的动态特性决定。另一种是一类由用户点击可以弹出界面的图形，由设置的交互特性决定。 11.下装： 基本编译：在设备组态编译成功的基础上，数据库编辑完成后可以进行基本编译。另外如果在控制器算法工程中添加了REAL或BOOL型全局变量，经过基本编译后，变量会自动加入到数据库的AM或DM类中，在图形界面上可以显示出此变量的数值。 联编：在服务器控制算法工程编译和基本编译成功之后可以进行联编。 生成下装文件：联编成功后可以生成服务器和操作员站的下装文件，同时还生成控制器算法工程。数据库总控画面中打开工程后选择数据库下装。在编译信息栏中将显示是否成功生成下装文件和控制器算法工程。 对现场硬件的学习，由申永鹏工程师和高工讲解，主要介绍机柜内线路的接线方法，生产调试测验，日常维护和常见故障。我们公司共有13个机柜，分为电解与净液二车间使用，有联系的机柜使用光缆连接。 现场控制站由主控单元、智能IO单元、电源单元、现场总线和专用机柜等部分组成，采用分布式结构设计，扩展性强。其中主控单元是一台特殊设计的专用控制器，运行工程师站所下装的控制程序，进行工程单位变换、控制运算，并通过监控网络与工程师站和操作员站进行通讯，完成数据交换；智能IO单元完成现场内的数据采集和控制输出；电源单元为主控单元、智能IO单元提供稳定的工作的电源；现场总线为主控单元与智能IO单元之间进行数据交换提供通讯链路。 现场控制站在上电调试和正式投运前，必须按照其接地要求完成接地系统的安装，并测试合格。良好的接地系统能够保证：当进入MACS系统现场控制站的信号、供电电源或现场控制站内部设备本身出现问题时，可以迅速将过载电流导入大地；为进入现场控制站的信号电缆提供屏蔽层，消除电子噪声干扰，并为整个控制系统提供公共信号参考点；防止设备外壳的静电荷积累，避免造成人员的触电伤害及设备的损坏。 一般情况下，现场控制站的接地系统包括：保护地、屏蔽地和系统地。 保护地（CG，Cabinet Grounding）是为了防止设备外壳的静电荷积累、避免造成人身伤害而采取的保护措施。 屏蔽地（AG，Analog Grounding） 它可以把信号传输时所受到的干扰屏蔽掉，以提高信号质量。进入现场控制站的弱电信号电缆的屏蔽层应做屏蔽接地。 系统地 在现场控制站中，就是I/O 级设备的24VDC 或5VDC 的工作电源地。是为DCS 电子系统提供可靠性和准确性的参考点。 |
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