计算机控制课件 0072第7章集散控制系统设计示例

1、第7章集散控制系统及现场总线 DCS教程教程 ENTER第7章集散控制系统及现场总线 DCS教程教程第7章集散控制系统及现场总线 DCS教程教程SunyTech工业控制应用软件包是由下面几个软件模块构成的： 工程管理器（SunyPrjMan） 工程组态软件（SunyMaker） 实时数据库编辑器（SunyRDB） 硬件配置软件（SunyCFG） 算法编辑器（SunyIEC） 实时运行软件（SunyRTM） 画面运行软件（SunyView）“工程管理器”软件模块是管理项目工程的软件，它可以创建、修改、删除工程。此外还可以调用其他软件模块，当工程管理器打开工程后，其他软件模块运行时所应用的数据文件

2、都是这个打开工程的。“工程组态软件”模块完成工程的实时数据库定义管理、流程画面制作、曲线显示、报警显示、用户安全管理、报表制作等功能。“实时数据库编辑器”软件模块是管理工程的数据库变量的软件，它可以建立、修改和删除数据库中的变量。“硬件配置软件”软件模块是查看硬件自诊断信息和配置I/O硬件的软件。“算法编辑器”软件模块是根据已定义的实时数据和工程确定的算法构造实时运行软件运行时需要的算法，并可进行调试和仿真。“实时运行软件”软件模块是负责运行算法组态完毕并编译后的工程，它和控制站通过SNet进行数据交互，并通过OPC方式与画面运行软件连接。“画面运行软件”软件模块是主要完成画面显示、历史记录、

3、报警、报表、人机交互等功能。第7章集散控制系统及现场总线 DCS教程教程 所谓工程，是指利用SunyTech工业控制软件进行系统配置、数据库生成、画面构建以及控制算法设计等操作而建立的一组文件的集合。 本培训教程将以一个反应釜为例，引导学员利用SunyTech 软件完成软件工程的制作。 第一节 工程描述 第二节 建立新工程第7章集散控制系统及现场总线 DCS教程教程设计要求设计要求：1.蒸汽流量信号FT_101为线性信号，需经过开方和温压补偿（350，2.5MPa）后显示并进行累积。 2.液位LT_301以数值和棒图显示，低于50或高于85时，显示变色报警。要实时趋势和历史趋势。3.罐内液相温

4、度TE_301为PID调节控制。4.压力开关PS_302闭合时，停搅拌机；且搅拌机允许手动操作。第7章 集散控制系统及现场总线 如上图所示，物料A和物料B共同加入到反应釜T-300中，在搅拌机M300的在搅拌机M-300的作用下充分混合。反应釜的外夹套通入蒸汽从而对釜内物料进行加热，两种物料在发生化学反应。化学反应生成的物料经输送泵P-300输送到下一个工序。第7章 集散控制系统及现场总线 信号位号名称注释AIFT_101蒸汽流量4-20mA；t/hAIPT_101蒸汽压力4-20mA；MPaAILT_301罐内液位4-20mA；%AITE_101蒸汽温度K；AITE_301罐内液相温度Pt1

5、00； AOTCV_301蒸汽流量调节阀4-20mADIM_300_R搅拌机运行常开DIM_300_S搅拌机停止常开DIM_300_ON搅拌机启动常开第7章集散控制系统及现场总线 DCS教程教程观看演示 工程管理器是SunyTech工业控制软件的总入口。通过它可以进入各个软件功能块。 工程管理器主要对软件工程进行管理，如新建、查找、删除。 一个工程管理器可以存在多个工程，在工程列表中带红色标记的为“当前工程”，同一时刻只有一个当前工程。第7章集散控制系统及现场总线 DCS教程教程 硬件配置功能实现对所有硬件I/O通道的信号类型、输入输出设置以及控制节点的主控切换等操作，也可通过该功能检查系统的

6、硬件运行状态。只有现场控制站和操作站正确联机后，才能实现硬件配置软件的相关功能。 对于我们的演示工程，我们假设DCS系统配置了两个操作站、一对相互冗余的控制模板，所有I/O点位于同一控制站。第7章 集散控制系统及现场总线 模板号模块号通道位号信号类型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：本讲的演示教程包含I/O信号类型的配置（以PT_101、TC

7、V_301、M_300_R、M_300_OFF为例），以及控制模板的操作等。观看演示第7章集散控制系统及现场总线 DCS教程教程 实时数据库编辑器是SunyTech工业控制软件最核心的部分。在系统运行时，工业现场的生产状况要及时反映在屏幕上，同时操作人员发布的指令以及系统的运算结果也要迅速送达生产现场，所有这一切都是以实时数据库为中心来实现的。因此，可以说实时数据库是联系操作站和现场控制站的核心。第7章集散控制系统及现场总线 DCS教程教程 实时数据库编辑器启动后，自动建立一个名为“控制系统”的工程，用户的所有操作将围绕该控制系统进行。 在建立实时数据库的初期需要新建控制站。 控制站建立完成之

8、后，需要对该控制站内的控制模板组态，即给控制模板取名，并设置其相应的SNet地址。 控制模板组态完成之后，需要对I/O模板进行组态，即对组成系统各I/O模板的信号采集周期进行设置。观看演示第7章集散控制系统及现场总线 DCS教程教程在添加变量时，需要对变量的属性进行配置。变量属性包含“基本属性”、“报警配置”、“数据采集和记录”三部分。观看演示新建AI变量：新建AO变量：新建DIO变量：观看演示观看演示变量名变量名：唯一标识变量的名字，可由字母、数字和汉字组成，但数字不能打头，不能含有其他字符。读写属性读写属性：即外部设备对变量的读写属性。同步属性同步属性：用于设置控制站和操作站的数据是否同步

9、。变量类型变量类型：包含模拟型、开关型、整型和字符型。数据开放数据开放：是否允许第三方设备访问。数据保持数据保持：是否记忆保存系统退出或失电前的变量值。允许其他控制站访问允许其他控制站访问：变量数否允许SNet网络上的其他控制站访问、修改。描述描述：变量的注释。工程单位工程单位：变量工程量化后的量纲。初始值初始值：系统启动时变量的初值。模拟量还有以下属性：最大（小）工程值最大（小）工程值：模拟型变量的量程上（下）限。工程转换方法工程转换方法：无用于RTD、TC、mV及PI输入信号和中间变量。 工程线性用于mA和V输入、输出信号。 公式三用于需开方的流量信号，K1为小信号切除。基本属性基本属性

10、报警配置报警配置允许报警允许报警：变量是否进行报警设置。当其无效时，其他属性均无效。模拟量包含以下属性：界限值报警界限值报警：产生报警的设定点及死去设置。变化率报警变化率报警：单位时间内变量报警的变化率设定点。报警组报警组：变量报警在整个控制系统内的分组。开关量包含以下属性：离散值报警离散值报警：包含三种情况。开报警当变量为真时报警；关报警变量为假时报警；变化报警即当变量由真变为假或者由假变为真时产生报警。数据采集和记录数据采集和记录数据采集数据采集：依次指定变量的来源数据来源或输出目标，即模板号、模块号、模块类型以及数据项等。数据记录数据记录：指定变量是否进行历史记录，如果记录，选择变量历史

11、数值的记录方式（变化记录、定时记录）。注意注意：1、模拟量类型中间变量不允许对数据采集进行设置。 2、当模块类型为PI时，数据项为AV。第7章集散控制系统及现场总线 DCS教程教程 SunyIEC是控制站内控制算法的编辑器平台，它完全遵循IEC61131-3标准，包含了5种控制语言（FBD、LD、SFC、ST、IL），用户可以根据需要采用这5种语言中的任一种或几种编辑自己的控制算法。 本讲以演示工程中的控制要求为例，演示控制回路的构建.第7章集散控制系统及现场总线 DCS教程教程 流量信号FT_101为未经开方的线性信号，因此需要首先对其进行（SQRT）开方运算。按照演示工程要求，开方后再进行

12、流量温压补偿（FLOW）运算，此时的结果为实际蒸汽流量，赋值给中间变量FT_101进行显示。 FT_101的量纲为t/h，要对其进行流量运算首先将量纲转换为t/s，然后才能进行累计（INTG2）运算。观看演示第7章集散控制系统及现场总线 DCS教程教程 本节演示TE_301的PID控制回路的构建。观看演示)*1(*1TININTDINTIINKPQnnn其中： ，n为程序周期序号，T为程序运行周期，输出Q为阀门当前实际控制输出。nnnPVSVIN 当手自动切换开关AM=1时，输出值Q=MV。该算法在手动情况下给定值SV对测量值PV的跟踪和自动情况下手操值MV对调节输出Q的跟踪，实现了无扰动手/

13、自动切换。由于该算法内部同时实现了对给定值和测量值的参数标称化，因此测量值PV必须连接实时数据库变量，以使得系统能够获得实时数据库变量的量程信息。 在软件SunyIEC中，算法功能块PID3（无扰PID）实现PID控制。其运算公式为：第7章集散控制系统及现场总线 DCS教程教程 LD（梯形图）语言是基于图形表示的继电器逻辑，适用于搭建逻辑控制算法。 梯形图程序左、右两侧有两垂直的电气轨线，左侧的电气轨线名义上为功率流从左向右沿着水平梯级通过各触点、功能块、线圈等提供能量，功率流的终点是右侧的电气轨线。每一个触点代表了一个开关量的状态，每一个线圈代表了一个实际设备的状态。 本节我们将用梯形图构建

14、演示工程中搅拌机的控制回路。观看演示第7章集散控制系统及现场总线 DCS教程教程 在算法编辑器中搭建好控制算法后，首先要将其编译成运行软件能够识别的目标代码，然后再将其下装到控制站中，由控制站来执行。 本讲将演示算法工程的编译以及下装的过程。观看演示第7章集散控制系统及现场总线 DCS教程教程 第一节 画面设计与制作 第二节 建立动画连接 第三节 实时趋势曲线 第四节 历史趋势曲线 第五节 报警和事件 第六节 报表制作 本讲介绍操作站上人机界面的制作，主要包含以下几节的内容。第7章集散控制系统及现场总线 DCS教程教程观看演示 在工程组态软件中，我们把系统运行时操作员打开的每一个窗口都称为一幅

15、画面。工程人员根据工程设计设置画面的大小，布置画面上显示的内容。设计、制作静态画面观看演示配置、进入运行画面 本节中，我们以建立演示工程的流程画面为例，演示画面的定义，以及画面上图素的设置。建立好画面后，我们将进一步演示如何运行已经设置好的画面。第7章集散控制系统及现场总线 DCS教程教程观看演示 所谓动画连接是把画面中的图素和实时数据库的变量进行连接，使其能够及时动态的反应工业现场的实际情况，因为只有实时数据库中的变量数值是与现场的信号变化是同步的。那么图素是如何同变量连接的呢？ 本节我们将根据演示工程的要求，在画面上显示液位的实时值，并将液位以棒图的形式显示出来。第7章集散控制系统及现场总

16、线 DCS教程教程观看演示 实时曲线用来反应数据随时间的变化情况，外形类似于坐标纸，X轴代表时间，Y轴代表变量值，能够随时间变化自动卷动，以快速反应变量的新变化，但是时间轴不能“回卷”，即不能查阅变量的历史数据。 一个实时曲线控件最多可以显示四条曲线。在实时趋势曲线中，工程人员可以规定时间间距，数据数值范围，网格分辨率，时间坐标数目，以及绘制曲线的笔的颜色属性。画面程序运行时，实时趋势曲线可以自动卷动，以快速反应变量随时间的变化 本节中，我们将建立变量LT_301的实时曲线连接。第7章集散控制系统及现场总线 DCS教程教程 历史趋势曲线用来反应数据变量随时间的变化情况，外形类似于坐标纸，X轴代

17、表时间，Y轴代表变量，它可以完成历史数据的查看工作。 SunyTech软件中的历史曲线控件能够实现最多16条曲线的显示，并且在运行状态下，可以实现在线动态增加/删除曲线、曲线图表的无级缩放、曲线的动态比较、打印等工程。 我们将在本节演示变量LT_301的历史曲线的建立以及在线使用。观看演示第7章集散控制系统及现场总线 DCS教程教程 报警是指当系统中某些量异常时，系统自动产生相应警告信息，提示操作人员注意。报警允许操作人员应答。事件是指用户对系统的行为、动作，不需要操作人员应答。 SunyTech软件中报警和事件的处理方法是：当报警和事件发生时，系统把这些信息存于内存中的缓冲区中，报警和事件在缓冲区中是以先进先出的队列形式存储。用户可以从人机界面提供的报警窗口中查看报警和事