計(jì)算機(jī)控制課件 0072第7章集散控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)示例

1、第7章集散控制系統(tǒng)及現(xiàn)場(chǎng)總線 DCS教程教程 ENTER第7章集散控制系統(tǒng)及現(xiàn)場(chǎng)總線 DCS教程教程第7章集散控制系統(tǒng)及現(xiàn)場(chǎng)總線 DCS教程教程SunyTech工業(yè)控制應(yīng)用軟件包是由下面幾個(gè)軟件模塊構(gòu)成的： 工程管理器（SunyPrjMan） 工程組態(tài)軟件（SunyMaker） 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)編輯器（SunyRDB） 硬件配置軟件（SunyCFG） 算法編輯器（SunyIEC） 實(shí)時(shí)運(yùn)行軟件（SunyRTM） 畫面運(yùn)行軟件（SunyView）“工程管理器”軟件模塊是管理項(xiàng)目工程的軟件，它可以創(chuàng)建、修改、刪除工程。此外還可以調(diào)用其他軟件模塊，當(dāng)工程管理器打開工程后，其他軟件模塊運(yùn)行時(shí)所應(yīng)用的數(shù)據(jù)文件

2、都是這個(gè)打開工程的。“工程組態(tài)軟件”模塊完成工程的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)定義管理、流程畫面制作、曲線顯示、報(bào)警顯示、用戶安全管理、報(bào)表制作等功能?！皩?shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)編輯器”軟件模塊是管理工程的數(shù)據(jù)庫(kù)變量的軟件，它可以建立、修改和刪除數(shù)據(jù)庫(kù)中的變量。“硬件配置軟件”軟件模塊是查看硬件自診斷信息和配置I/O硬件的軟件。“算法編輯器”軟件模塊是根據(jù)已定義的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和工程確定的算法構(gòu)造實(shí)時(shí)運(yùn)行軟件運(yùn)行時(shí)需要的算法，并可進(jìn)行調(diào)試和仿真?！皩?shí)時(shí)運(yùn)行軟件”軟件模塊是負(fù)責(zé)運(yùn)行算法組態(tài)完畢并編譯后的工程，它和控制站通過(guò)SNet進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，并通過(guò)OPC方式與畫面運(yùn)行軟件連接?！爱嬅孢\(yùn)行軟件”軟件模塊是主要完成畫面顯示、歷史記錄、

3、報(bào)警、報(bào)表、人機(jī)交互等功能。第7章集散控制系統(tǒng)及現(xiàn)場(chǎng)總線 DCS教程教程 所謂工程，是指利用SunyTech工業(yè)控制軟件進(jìn)行系統(tǒng)配置、數(shù)據(jù)庫(kù)生成、畫面構(gòu)建以及控制算法設(shè)計(jì)等操作而建立的一組文件的集合。 本培訓(xùn)教程將以一個(gè)反應(yīng)釜為例，引導(dǎo)學(xué)員利用SunyTech 軟件完成軟件工程的制作。 第一節(jié) 工程描述 第二節(jié) 建立新工程第7章集散控制系統(tǒng)及現(xiàn)場(chǎng)總線 DCS教程教程設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)要求：1.蒸汽流量信號(hào)FT_101為線性信號(hào)，需經(jīng)過(guò)開方和溫壓補(bǔ)償（350，2.5MPa）后顯示并進(jìn)行累積。 2.液位LT_301以數(shù)值和棒圖顯示，低于50或高于85時(shí)，顯示變色報(bào)警。要實(shí)時(shí)趨勢(shì)和歷史趨勢(shì)。3.罐內(nèi)液相溫

4、度TE_301為PID調(diào)節(jié)控制。4.壓力開關(guān)PS_302閉合時(shí)，停攪拌機(jī)；且攪拌機(jī)允許手動(dòng)操作。第7章 集散控制系統(tǒng)及現(xiàn)場(chǎng)總線 如上圖所示，物料A和物料B共同加入到反應(yīng)釜T-300中，在攪拌機(jī)M300的在攪拌機(jī)M-300的作用下充分混合。反應(yīng)釜的外夾套通入蒸汽從而對(duì)釜內(nèi)物料進(jìn)行加熱，兩種物料在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)?；瘜W(xué)反應(yīng)生成的物料經(jīng)輸送泵P-300輸送到下一個(gè)工序。第7章 集散控制系統(tǒng)及現(xiàn)場(chǎng)總線 信號(hào)位號(hào)名稱注釋AIFT_101蒸汽流量4-20mA；t/hAIPT_101蒸汽壓力4-20mA；MPaAILT_301罐內(nèi)液位4-20mA；%AITE_101蒸汽溫度K；AITE_301罐內(nèi)液相溫度Pt1

5、00； AOTCV_301蒸汽流量調(diào)節(jié)閥4-20mADIM_300_R攪拌機(jī)運(yùn)行常開DIM_300_S攪拌機(jī)停止常開DIM_300_ON攪拌機(jī)啟動(dòng)常開第7章集散控制系統(tǒng)及現(xiàn)場(chǎng)總線 DCS教程教程觀看演示 工程管理器是SunyTech工業(yè)控制軟件的總?cè)肟?。通過(guò)它可以進(jìn)入各個(gè)軟件功能塊。 工程管理器主要對(duì)軟件工程進(jìn)行管理，如新建、查找、刪除。 一個(gè)工程管理器可以存在多個(gè)工程，在工程列表中帶紅色標(biāo)記的為“當(dāng)前工程”，同一時(shí)刻只有一個(gè)當(dāng)前工程。第7章集散控制系統(tǒng)及現(xiàn)場(chǎng)總線 DCS教程教程 硬件配置功能實(shí)現(xiàn)對(duì)所有硬件I/O通道的信號(hào)類型、輸入輸出設(shè)置以及控制節(jié)點(diǎn)的主控切換等操作，也可通過(guò)該功能檢查系統(tǒng)的

6、硬件運(yùn)行狀態(tài)。只有現(xiàn)場(chǎng)控制站和操作站正確聯(lián)機(jī)后，才能實(shí)現(xiàn)硬件配置軟件的相關(guān)功能。 對(duì)于我們的演示工程，我們假設(shè)DCS系統(tǒng)配置了兩個(gè)操作站、一對(duì)相互冗余的控制模板，所有I/O點(diǎn)位于同一控制站。第7章 集散控制系統(tǒng)及現(xiàn)場(chǎng)總線 模板號(hào)模塊號(hào)通道位號(hào)信號(hào)類型10FT_101AI：420mA1PT_101AI：420mA2LT_301AI：420mA3TE_101K4TE_301Pt10038TCV_301AO：420mA400M_300_RDI1M_300_SDI80M_300_ONDO1M_300_OFFDOI/OI/O地址分配：地址分配：本講的演示教程包含I/O信號(hào)類型的配置（以PT_101、TC

7、V_301、M_300_R、M_300_OFF為例），以及控制模板的操作等。觀看演示第7章集散控制系統(tǒng)及現(xiàn)場(chǎng)總線 DCS教程教程 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)編輯器是SunyTech工業(yè)控制軟件最核心的部分。在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)狀況要及時(shí)反映在屏幕上，同時(shí)操作人員發(fā)布的指令以及系統(tǒng)的運(yùn)算結(jié)果也要迅速送達(dá)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，所有這一切都是以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)為中心來(lái)實(shí)現(xiàn)的。因此，可以說(shuō)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)是聯(lián)系操作站和現(xiàn)場(chǎng)控制站的核心。第7章集散控制系統(tǒng)及現(xiàn)場(chǎng)總線 DCS教程教程 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)編輯器啟動(dòng)后，自動(dòng)建立一個(gè)名為“控制系統(tǒng)”的工程，用戶的所有操作將圍繞該控制系統(tǒng)進(jìn)行。 在建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的初期需要新建控制站。 控制站建立完成之

8、后，需要對(duì)該控制站內(nèi)的控制模板組態(tài)，即給控制模板取名，并設(shè)置其相應(yīng)的SNet地址。 控制模板組態(tài)完成之后，需要對(duì)I/O模板進(jìn)行組態(tài)，即對(duì)組成系統(tǒng)各I/O模板的信號(hào)采集周期進(jìn)行設(shè)置。觀看演示第7章集散控制系統(tǒng)及現(xiàn)場(chǎng)總線 DCS教程教程在添加變量時(shí)，需要對(duì)變量的屬性進(jìn)行配置。變量屬性包含“基本屬性”、“報(bào)警配置”、“數(shù)據(jù)采集和記錄”三部分。觀看演示新建AI變量：新建AO變量：新建DIO變量：觀看演示觀看演示變量名變量名：唯一標(biāo)識(shí)變量的名字，可由字母、數(shù)字和漢字組成，但數(shù)字不能打頭，不能含有其他字符。讀寫屬性讀寫屬性：即外部設(shè)備對(duì)變量的讀寫屬性。同步屬性同步屬性：用于設(shè)置控制站和操作站的數(shù)據(jù)是否同步

9、。變量類型變量類型：包含模擬型、開關(guān)型、整型和字符型。數(shù)據(jù)開放數(shù)據(jù)開放：是否允許第三方設(shè)備訪問。數(shù)據(jù)保持?jǐn)?shù)據(jù)保持：是否記憶保存系統(tǒng)退出或失電前的變量值。允許其他控制站訪問允許其他控制站訪問：變量數(shù)否允許SNet網(wǎng)絡(luò)上的其他控制站訪問、修改。描述描述：變量的注釋。工程單位工程單位：變量工程量化后的量綱。初始值初始值：系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)變量的初值。模擬量還有以下屬性：最大（?。┕こ讨底畲螅ㄐ。┕こ讨担耗M型變量的量程上（下）限。工程轉(zhuǎn)換方法工程轉(zhuǎn)換方法：無(wú)用于RTD、TC、mV及PI輸入信號(hào)和中間變量。 工程線性用于mA和V輸入、輸出信號(hào)。 公式三用于需開方的流量信號(hào)，K1為小信號(hào)切除。基本屬性基本屬性

10、報(bào)警配置報(bào)警配置允許報(bào)警允許報(bào)警：變量是否進(jìn)行報(bào)警設(shè)置。當(dāng)其無(wú)效時(shí)，其他屬性均無(wú)效。模擬量包含以下屬性：界限值報(bào)警界限值報(bào)警：產(chǎn)生報(bào)警的設(shè)定點(diǎn)及死去設(shè)置。變化率報(bào)警變化率報(bào)警：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)變量報(bào)警的變化率設(shè)定點(diǎn)。報(bào)警組報(bào)警組：變量報(bào)警在整個(gè)控制系統(tǒng)內(nèi)的分組。開關(guān)量包含以下屬性：離散值報(bào)警離散值報(bào)警：包含三種情況。開報(bào)警當(dāng)變量為真時(shí)報(bào)警；關(guān)報(bào)警變量為假時(shí)報(bào)警；變化報(bào)警即當(dāng)變量由真變?yōu)榧倩蛘哂杉僮優(yōu)檎鏁r(shí)產(chǎn)生報(bào)警。數(shù)據(jù)采集和記錄數(shù)據(jù)采集和記錄數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集：依次指定變量的來(lái)源數(shù)據(jù)來(lái)源或輸出目標(biāo)，即模板號(hào)、模塊號(hào)、模塊類型以及數(shù)據(jù)項(xiàng)等。數(shù)據(jù)記錄數(shù)據(jù)記錄：指定變量是否進(jìn)行歷史記錄，如果記錄，選擇變量歷史

11、數(shù)值的記錄方式（變化記錄、定時(shí)記錄）。注意注意：1、模擬量類型中間變量不允許對(duì)數(shù)據(jù)采集進(jìn)行設(shè)置。 2、當(dāng)模塊類型為PI時(shí)，數(shù)據(jù)項(xiàng)為AV。第7章集散控制系統(tǒng)及現(xiàn)場(chǎng)總線 DCS教程教程 SunyIEC是控制站內(nèi)控制算法的編輯器平臺(tái)，它完全遵循IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)，包含了5種控制語(yǔ)言（FBD、LD、SFC、ST、IL），用戶可以根據(jù)需要采用這5種語(yǔ)言中的任一種或幾種編輯自己的控制算法。 本講以演示工程中的控制要求為例，演示控制回路的構(gòu)建.第7章集散控制系統(tǒng)及現(xiàn)場(chǎng)總線 DCS教程教程 流量信號(hào)FT_101為未經(jīng)開方的線性信號(hào)，因此需要首先對(duì)其進(jìn)行（SQRT）開方運(yùn)算。按照演示工程要求，開方后再進(jìn)行

12、流量溫壓補(bǔ)償（FLOW）運(yùn)算，此時(shí)的結(jié)果為實(shí)際蒸汽流量，賦值給中間變量FT_101進(jìn)行顯示。 FT_101的量綱為t/h，要對(duì)其進(jìn)行流量運(yùn)算首先將量綱轉(zhuǎn)換為t/s，然后才能進(jìn)行累計(jì)（INTG2）運(yùn)算。觀看演示第7章集散控制系統(tǒng)及現(xiàn)場(chǎng)總線 DCS教程教程 本節(jié)演示TE_301的PID控制回路的構(gòu)建。觀看演示)*1(*1TININTDINTIINKPQnnn其中： ，n為程序周期序號(hào)，T為程序運(yùn)行周期，輸出Q為閥門當(dāng)前實(shí)際控制輸出。nnnPVSVIN 當(dāng)手自動(dòng)切換開關(guān)AM=1時(shí)，輸出值Q=MV。該算法在手動(dòng)情況下給定值SV對(duì)測(cè)量值PV的跟蹤和自動(dòng)情況下手操值MV對(duì)調(diào)節(jié)輸出Q的跟蹤，實(shí)現(xiàn)了無(wú)擾動(dòng)手/

13、自動(dòng)切換。由于該算法內(nèi)部同時(shí)實(shí)現(xiàn)了對(duì)給定值和測(cè)量值的參數(shù)標(biāo)稱化，因此測(cè)量值PV必須連接實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)變量，以使得系統(tǒng)能夠獲得實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)變量的量程信息。 在軟件SunyIEC中，算法功能塊PID3（無(wú)擾PID）實(shí)現(xiàn)PID控制。其運(yùn)算公式為：第7章集散控制系統(tǒng)及現(xiàn)場(chǎng)總線 DCS教程教程 LD（梯形圖）語(yǔ)言是基于圖形表示的繼電器邏輯，適用于搭建邏輯控制算法。 梯形圖程序左、右兩側(cè)有兩垂直的電氣軌線，左側(cè)的電氣軌線名義上為功率流從左向右沿著水平梯級(jí)通過(guò)各觸點(diǎn)、功能塊、線圈等提供能量，功率流的終點(diǎn)是右側(cè)的電氣軌線。每一個(gè)觸點(diǎn)代表了一個(gè)開關(guān)量的狀態(tài)，每一個(gè)線圈代表了一個(gè)實(shí)際設(shè)備的狀態(tài)。 本節(jié)我們將用梯形圖構(gòu)建

14、演示工程中攪拌機(jī)的控制回路。觀看演示第7章集散控制系統(tǒng)及現(xiàn)場(chǎng)總線 DCS教程教程 在算法編輯器中搭建好控制算法后，首先要將其編譯成運(yùn)行軟件能夠識(shí)別的目標(biāo)代碼，然后再將其下裝到控制站中，由控制站來(lái)執(zhí)行。 本講將演示算法工程的編譯以及下裝的過(guò)程。觀看演示第7章集散控制系統(tǒng)及現(xiàn)場(chǎng)總線 DCS教程教程 第一節(jié) 畫面設(shè)計(jì)與制作 第二節(jié) 建立動(dòng)畫連接 第三節(jié) 實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線 第四節(jié) 歷史趨勢(shì)曲線 第五節(jié) 報(bào)警和事件 第六節(jié) 報(bào)表制作 本講介紹操作站上人機(jī)界面的制作，主要包含以下幾節(jié)的內(nèi)容。第7章集散控制系統(tǒng)及現(xiàn)場(chǎng)總線 DCS教程教程觀看演示 在工程組態(tài)軟件中，我們把系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)操作員打開的每一個(gè)窗口都稱為一幅

15、畫面。工程人員根據(jù)工程設(shè)計(jì)設(shè)置畫面的大小，布置畫面上顯示的內(nèi)容。設(shè)計(jì)、制作靜態(tài)畫面觀看演示配置、進(jìn)入運(yùn)行畫面 本節(jié)中，我們以建立演示工程的流程畫面為例，演示畫面的定義，以及畫面上圖素的設(shè)置。建立好畫面后，我們將進(jìn)一步演示如何運(yùn)行已經(jīng)設(shè)置好的畫面。第7章集散控制系統(tǒng)及現(xiàn)場(chǎng)總線 DCS教程教程觀看演示 所謂動(dòng)畫連接是把畫面中的圖素和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的變量進(jìn)行連接，使其能夠及時(shí)動(dòng)態(tài)的反應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，因?yàn)橹挥袑?shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中的變量數(shù)值是與現(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)變化是同步的。那么圖素是如何同變量連接的呢？ 本節(jié)我們將根據(jù)演示工程的要求，在畫面上顯示液位的實(shí)時(shí)值，并將液位以棒圖的形式顯示出來(lái)。第7章集散控制系統(tǒng)及現(xiàn)場(chǎng)總

16、線 DCS教程教程觀看演示 實(shí)時(shí)曲線用來(lái)反應(yīng)數(shù)據(jù)隨時(shí)間的變化情況，外形類似于坐標(biāo)紙，X軸代表時(shí)間，Y軸代表變量值，能夠隨時(shí)間變化自動(dòng)卷動(dòng)，以快速反應(yīng)變量的新變化，但是時(shí)間軸不能“回卷”，即不能查閱變量的歷史數(shù)據(jù)。 一個(gè)實(shí)時(shí)曲線控件最多可以顯示四條曲線。在實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線中，工程人員可以規(guī)定時(shí)間間距，數(shù)據(jù)數(shù)值范圍，網(wǎng)格分辨率，時(shí)間坐標(biāo)數(shù)目，以及繪制曲線的筆的顏色屬性。畫面程序運(yùn)行時(shí)，實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線可以自動(dòng)卷動(dòng)，以快速反應(yīng)變量隨時(shí)間的變化 本節(jié)中，我們將建立變量LT_301的實(shí)時(shí)曲線連接。第7章集散控制系統(tǒng)及現(xiàn)場(chǎng)總線 DCS教程教程 歷史趨勢(shì)曲線用來(lái)反應(yīng)數(shù)據(jù)變量隨時(shí)間的變化情況，外形類似于坐標(biāo)紙，X軸代

17、表時(shí)間，Y軸代表變量，它可以完成歷史數(shù)據(jù)的查看工作。 SunyTech軟件中的歷史曲線控件能夠?qū)崿F(xiàn)最多16條曲線的顯示，并且在運(yùn)行狀態(tài)下，可以實(shí)現(xiàn)在線動(dòng)態(tài)增加/刪除曲線、曲線圖表的無(wú)級(jí)縮放、曲線的動(dòng)態(tài)比較、打印等工程。 我們將在本節(jié)演示變量LT_301的歷史曲線的建立以及在線使用。觀看演示第7章集散控制系統(tǒng)及現(xiàn)場(chǎng)總線 DCS教程教程 報(bào)警是指當(dāng)系統(tǒng)中某些量異常時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)產(chǎn)生相應(yīng)警告信息，提示操作人員注意。報(bào)警允許操作人員應(yīng)答。事件是指用戶對(duì)系統(tǒng)的行為、動(dòng)作，不需要操作人員應(yīng)答。 SunyTech軟件中報(bào)警和事件的處理方法是：當(dāng)報(bào)警和事件發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)把這些信息存于內(nèi)存中的緩沖區(qū)中，報(bào)警和事件在緩沖區(qū)中是以先進(jìn)先出的隊(duì)列形式存儲(chǔ)。用戶可以從人機(jī)界面提供的報(bào)警窗口中查看報(bào)警和事