其它现场控制站

第4章其它类型的现场控制站现场控制站是以微处理机为基础的过程控制器，有单回路和多回路两类型。本章主要内容：4.1过程管理站PM及应用4.2逻辑管理站LM4.3国产控制站SUPCONJX-300X4.1过程管理站PM及应用过程管理站PM和逻辑管理站LM都是UCN设备，它们的出现标志着TDC-3000系统的全面更新。随着DCS的发展，PM又进而发展成APM（AdvancedProcessManager）先进过程管理站。本节简要介绍它们的结构和功能。4.1.1PM构成

4.1.2

PM的功能4.1.3PM的应用4.1.1

PM构成PM（ProcessManager）是UCN系统工程的核心设备，它提供了灵活多样的过程检测和控制能力。

主要功能：数据采集和控制

构成：过程管理模件PMM和I/O系统两大部分组成，结构见图2.14。高性能过程管理器HPM

PM作为UCN系统的核心设备，具有丰富多样的功能，归纳为三个方面：输入/输出处理功能控制功能报警功能4.1.2

PM的功能1、输入/输出功能过程管理站丰富的I/O功能是依靠选择不同类型的I/O处理器即I/O卡实现的。PM的I/O处理器共有八种：(1)16通道高电平模拟输入处理器(HLAI可冗余)(2)8通道低电平模拟输入处理器（LLAI）(3)32通道低电平多路转换器（LLMAI）(4)16通道智能变送器（ST3000系列）接口处理器（STI可冗余）(5)8通道模拟输出处理器（AO可冗余）(6)32通道数字输入处理器（DI）(7)16通道数字输出处理器（DO）(8)8通道脉冲输入处理器（PI）对以上的I/O处理器，用户可根据需要任意选择，最多40个；I/O处理器与现场端子板相连，对所有的现场I/O进行处理；因为I/O处理和控制处理的分离，使I/O扫描速率与I/O数量、控制器的负载处理以及报警状态没有关系，这就有利于更高级控制处理器的应用和I/O的进一步扩展。

(1)模拟输入高电平与低电平模拟输入处理器的功能就是将来自现场变送器或检测元件的信号转换成工程单位信号，以达到进行监视或供其他PM数据点（例如调节PV数据点、调节回路数据点）进行进一步运算、控制的目的。HLAI卡常用来接收变送器4-20mA信号，LLAI卡接收热电偶或热电阻信号，LLMAI用于多路热电偶、热电阻输入，与LLAI相比，LLMAI的采样周期较长，数据处理精度也较低，一般用在非重要场合。尽管模拟量信号输入的类型各不相同，但它们要进行的处理都是一样的，包括模数转换、PV特性化处理、范围检查和PV值滤波、PV源选择、报警检查等。1）PVCHAR(PVCHARACTERIZATION)：是指PV的特性化处理。它共有四种方式：热电偶(THERM)、热电阻(RTD)、线性(LINEAR)、开平方(SQRROOT)。

2）PVSOURCE

：即PV源的选择，在PM中PV来源可有多种方式：

①PVSOURCE=SUB，表示PV值来源于顺控程序，即PV是一个通过计算得到的值，常用于高级控制。

②PVSOURCE=MAN，表示PV由操作员手动输入或由CL/PM程序直接写入，常用于调试过程或现场测量仪表出现故障时。

③PVSOURCE=AUTO，它表示PV值直接来源于现场测量仪表。

3）PVFORMAT

：是对PV值数据格式的确定，实际就是确定PV的小数点位置，如D0、D1、D2、D3。模拟输入的处理

4）PNTFORM(POINTFORM)：是指数据点的形式，共有两种：FULL和COMPONENT。PNTFORM=FULL，参数表中将显示该数据点的全部参数，包括描述性参数和与报警有关的参数，该数据点将作为控制回路的主要操作界面。PNTFORM=COMPONENT，表示该数据点只是作为其他数据点的输入或输出值，描述性参数和报警有关参数都消失。

5）PVCLAMP

：决定是否要对PV值进行箝位。PVCLAMP=CLAMP，需篏位当PV＞PVEXEUHI，PV=上限值当PV＜PVEXEULO，PV=下限值PVCLAMP=NOCLAMP，不需篏位当PV超限时，提示“BADPV”（坏值）PM还具有丰富的报警功能，如PV值报警、PV变化率报警、PV偏差报警等。

(2)模拟输出模拟输出处理器对输出参数OP提供独立的D/A转换，输出4-20mA的电流信号，用于控制现场的调节阀或其他执行机构。OP值的来源可以是PM调节回路数据点的输出、应用模块AM调节回路数据点的输出、操作员手动给定或由用户程序写入。无论OP值来自何处，都要经过输出正、反作用选择和非线性化处理。输出正、反作用选择(OPTDIR，OUTPUTDIRECTION)实质上是选择输出显示的正、反作用。OPTDIR=DIRECT时,4mA=0%，20mA=100%；OPTDIR=REVERSE时，4mA=100%，20mA=0%。输出特征化处理(OPCHAR，OUTRUTCHARACTERIZATION)是对输出信号进行五段折线处理用户只需在组态表中填入6个折点的横坐标和纵坐标参数值：OPIN0~OPIN5与OPOUT0~OPOUT5，即能进行非线性处理。用于简单的非线性控制场合或调节阀特性畸变较严重时，用来校正调节阀的流量特性。模拟输出的处理智能变送器接口（STI）处理器是Honeywell的智能变送器系列的数字接口。每个STI处理器最多可接收16个智能变送器的数字信息。它们之间的双向通信采用的是位串行式，Honeywell的DE（DEGITALENHANCED）协议，具有许多开放通信正在发展的现场总线标准的特性。

1）智能变送器的类型包括：①ST3000测量差压、表压、绝压的智能压力变送器.②STT3000测量温度、毫伏和电阻的智能温度变送器.③MagneW3000智能电磁流量计.④SCM3000智能科里奥利质量流量计.(3)智能变送器接口输入

2）STI的主要特点：

①最大的特点是能与智能变送器接口STIIOP之间进行双向数字通信.②允许用户在万能操作站上组态监视和修改变送器的数据库，调整变送器的量程，支持标定命令，显示变送器的系列号、版本和标识号，显示详细的变送器状态信息。③

智能变送器具有第三参数测量的特点，即利用一组信号线可同时测得2个参数，既提高了精度（用第二参数进行测量补偿），又节省了接线费用。3）STI读主要参数如下：①UPV和LRV：定义变送器的校准量程，即实际使用的量程。②UVL和LRL：变送器的最大和最小极限值。③DAMPING：PV的阻尼时间。④STITAG：变送器的标识号。⑤STISWVER：变送器的软件版本。⑥SERIALNO：变送器的系列号。⑦SECVAR：第二变量。⑧PVCHAR：PV值的线性化处理选择，包括Linear、SquareRoot、Thermocouple、RTD、RTDohms等。⑨DECONF：通信方式选择，有五种：·ANALOG：无通信·PV：只有PV值通信（4字节格式）·PV-SV：PV和第二变量SV通信（4字节格式）·PV-Db：PV和数据库均进行通信（6字节格式）·PV-SV–Db：PV、第二变量和数据库均进行通信(6字节格式)⑩CJTACT：冷端补偿（仅用于STT3000）。

数字输入处理器将来自现场的数字输入信号进行转换，用以指示现场过程设备的状态，供其他PM数据点使用。数字输入的处理过程包括：PV值、正/反作用选择、PV值累积、PV源选择和PV报警。

1）数字输入正、反作用选择INPIDIR（DIGITALINPUTDIRECTION）：用来对输入信号的方向进行确定，这对数字状态显示具有实际意义。INIPIDIR=DIRECT现场接点闭合，正常指示块点亮，报警指示块熄灭。INIPIDIR=REVERSE现场接点断开，正常指示块点亮，报警指示块熄灭。(4)数字输入

2）数字输入的类型DITYPE（DIGITALINPUTTYPE）共有三种：状态输入（STATUS）、稳态输入（LATCHED）和脉冲输入（ACCUM）。

①状态输入用来指示现场工艺状况的变化。②稳态输入常用来指示操作台上的按钮输入。

③脉冲输入常用于对现场的脉冲信号进行计数。

3）事件报告的选择EVTOPT（EVENTREPORTINGOPTION）是指EIP和SOE两类事件报告的选择。

①EIP事故触发处理（EVENTINITIATEDPROCESSING）当数据点状态变化时，会启动历史模块AM或计算机模块CM中的一个数据点，执行某一动作。

②SOE顺序事件处理是指当数据点状态发生变化时，过程对这状态变化的记录。数字输出处理器是向现场切断阀、机泵等设备提供数字式输出的驱动。其处理包括：输出形式的选择、输出作用方向的选择输出形式的选择DOTYPE（DigitalOutputType)包括以下两种：①脉冲宽度调制PWM，对来自PID调解回路数据点输出值进行调制，包括脉冲宽度、周期参数及正、反作用。②状态输出STATUS（5）数字输出（6）脉冲输入PI脉冲输入处理器接收来自现场的透平流量计、涡街流量计、椭圆齿轮流量计等的频率信号，频率范围为0~20kHz。PI处理器可以进行工程单位的转换、报警检查、滤波和数据有效性检查等，与模拟输入信号的处理过程类同。过程管理站PM所有的控制处理都由PMM完成。PMM完成连续控制、逻辑控制和顺序控制，采用的控制工具有专用的调节控制软件包、联锁逻辑功能以及面向过程的高级控制语言CL/PM。PMM中共有8种类型的数据点:调节PV点、

调节控制点、数字复合点、逻辑点、过程模件点、数值点、

状态标志点、定时器点.调节PV点和调节控制点实现连续控制；数字复合点和逻辑点实现逻辑控制；过程模件点实现顺序控制；数据点、状态标志点、定时器点是PM的内部数据点。2.控制功能(1)调节PV点regulatoryPV：是对模拟输入信号进行多功能运算的数据点。与模拟输入数据点相比，多了一个算法处理。这些算法处理常用的有以下几种:1）数据采集DATAACQ(DataAcquisition)，它用来采集PV处理过程中各个阶段的中间结果，以供其他数据点和算法使用。2）流量补偿FLOWCOMP(FlowCompensation)，用于进行流量补偿。PM中提供了5种标准算法，分别对理想液体、理想气体、水蒸气和容积法测得的气体流量进行补偿。对实际应用中遇到的其他情况，用户可另行编写流量补偿程序。

3）三个输入信号取中MIDOF3(MiddleofThreeSelect)：在三个输入信号中取中间一个进行输出，当只有二个输入时，按算法的不同输出高值、低值或二者的平均值。

4）最高值、最低值或平均值HILOAVG(HighSelector，LowSelector，Average)：用来在6个输入信号中选择最高值、最低值或平均值输出。5）累加SUMMER：用来累加至多6个输入信号，累加计算时可对每个信号加以放大。

6）超前-滞后补偿VDTLDLG：用于前馈控制中的超前-滞后时间补偿。7）时间区间累加TOTALIZER：用来进行一定时间范围内的PV值累加，而SUMMER是多个PV瞬时值的累加。

8）线性化GENLIN

：对非线性输入进行12段线性化处理。

9）计算CALCULTR

：这一算法允许用户自编计算程序，对最多6个输入值进行计算，并可产生4个中间运算值。(2)调节控制点regulatorycontrol：是进行连续控制的数据点。它将来自模拟输入数据点或调节PV数据点的信号按指令算法进行运算，并将计算结果通过模拟输出数据点送至现场调节阀（见表2.17）。

常用：PID、带前馈的PID和比率控制等算法。图2.15是调节控制点的功能框图。下面分别介绍其重要的组态参数。

1)控制算式标识符CTLALGID(ControlAlgorithmIdentifier)：是一个对控制算式进行选择的参数。

2)远程串级选择RCASOPT(RemoteCascadeOption).PM有4种远程串级控制方式：SPC、DDC、DDCRSP和RSP。①RCASOPT=SPC用CL/AM程序直接写入调节回路数据点的SP值，此时数据点需为串级方式。SP值受上、下限幅值的限制。②RCASOPT=DDC用CL/AM程序直接改写串级回路的输出值，且不受输出限幅值的控制。

③RCASOPT=DDCRSP用CL/AM程序可改写串级回路的输出，又可写入SP值。这种方式只适用于PID算法的调节控制数据点（输出和设定值受限制的情况同上）。④RCASOPT=RSP通过AM调节回路数据点的输出改写PM中调节回路数据点的设定值。SP的受限制的情况同前。

3)摆脱方式和摆脱时间（秒）SHEDMODE(ShedMode)和SHEDTIME(ShedTime).这是PM在进行SPC和DDC控制时提供的一种保护手段。

4)

PM的控制方式和按US上NORM键后的控制方式MODE&NMODE(MODEANDNORMALMODE).设置NMODE是为了方便操作。两种情况下的可选操作方式都是以下四种：MAN（MANUAL）手动AUTO（AUTOMATIC）自动CAS（CASCADE）串级BCAS（BACKUPCASCADE）备用串级方式

5）控制方式属性和按下NORM键后的控制方式属性MODATTR&NMODATTR(ModeAttribute&NormalModeAttribute)控制方式属性有两种：一种是操作员属性(Operator)，另一种是程序属性（Program）。参数MODATTR规定了控制方式及相关参数的修改权属于谁。可改变的参数是以下5个：

①SP—设定值；

②OP—输出值；

③MODE—控制方式；

④RATIO—比率；

⑤BIAS—偏置。当MODATTR=ORERATOR时，操作员可以改变以上5个参数，当MODATTR=PROGRAM时，程序可以改变它们。NMODATTR是指按下NORM键后的控制方式属性。6）PV跟踪PVTRACK（PVTRACKINGOPTION）是指SP=PV。这一操作只对PID算法有用。logicPoint：共有26种可供组态的逻辑算法。它与数字复合数据点组合使用，可实现复杂的逻辑功能。26种算法如表2.18所示。其中AND、OR和NAND、NOR每个门最多可有3个输入，且每个输入均可选择倒置。逻辑点由逻辑块、输入连接、输出连接、状态标志、数值以及用户说明构成。逻辑点最多可以有12个输入连接、16个逻辑块和12个输出连接。每点的具体容量由LOGMIX参数决定，即：

LOGMIX参数输入连接数量逻辑块数量输出连接数

12-16-41216412-8-8128812-0-1212012(3)逻辑点表2.18逻辑块算法名称分类逻辑AND、OR、NOT、NAND、NOR、XOR、QUALFIED-OR2、QUALFIED-OR3、EQ

COMPARE、REAL、NE、GT、LT、LE延时ONDELAY、OFFDELAY、DELAY脉冲FXPULSE、MAXPULSE、MINPULSE监视定时器WATCHDOGTIMER触发器FILP-FLOP坏值检查CHECKforBAD切换开关SWITCH变更检测器CHANGEDETECT

1)逻辑块(LogicBlock)是逻辑算法的执行者，它的输入最多可有4个，分别为S1~S4，输出为S0。

2)输入连接(InputConnection)提供参与逻辑运算的输入信号，它有三种类型:一种是来自PMM的布尔量、整数、枚举量、用户自定义的枚举量或实参数；另一种是同一PM中I/O系统的DI点的输入参数；第三种是I/O子系统中除了DI点的输入参数之外的其他参数，只限4个。为了确保控制系统的安全联锁，逻辑点输入有异常处理功能，即在未取到输入值或发现有坏值时，有以下特殊的措施。①如果未取到输入值，则该输入值由LIBADOPT参数的组态决定：LIBADOPT=ON未取到输入值的输入用ON代替；LIBADOPT=OFF未取到输入值的输入用OFF代替；

LIBADOPT=HOLD未取到输入值的输入用上次值代替。

②如果不能取到实数输入，则该输入值默认为NaN，如果需要还可用“检查坏值（CHECKforBAD）”逻辑算法检查该输入。③如果检出任何输入有坏值，则“FLAGFL（5）”设定为ON。

3)输出连接（OutputConnection）逻辑点的输出通过LODSTN参数来指定目的地址。逻辑点输出可以接到PMM中的任何布尔量或实参数，不是同一PMM的也可以。还可连接到同一PM中的IOP的任何布尔量或实参数（最多8个）。

4)状态标志（Flag）每个逻辑点提供12个

Flag:FL(1)～FL(12).

FL（1）-FL（5）由PM管理，不允许用户修改，但可作为逻辑点输入，或由用户程序读取；FL（7）-FL（12）可由用户改变。

5)数值(Numerics)每个逻辑点有4个NumericsNN(1)-NN(4)用来作为比较逻辑算法的参考值。数字复合点是为泵、马达、电磁阀、电动控制阀等间歇装置提供多点输入、多点输出的接口，数字复合点的输入、输出状态是完全独立的，可以按用户的要求进行组态。输入、输出可连接到同一PM的I/O点或FLAG点。数字复合点可在相关的显示画面中提供联锁条件的显示，还可以与其他数字点、逻辑点组合，实现复杂的联锁逻辑。

1）数字复合点的状态数字复合点在组显示画面中的状态描述如图2.16所示，它有三个正常状态：状态0、状态1、状态2，用以控制三位置的执行机构，如果执行机构是两位式的，则只有状态0和1。

2）数字复合点的联锁数字复合点的输出具有两种联锁方式：允许联锁和强制联锁。

①允许联锁决定是否允许操作员或用户程序对输出进行切换，允许联锁信号本身不会引起输出的改变。②强制联锁它能将复合数据点的输出强制置成指定状态，强制联锁参数I0~I2由逻辑点的输出提供。(4)数字复合点(DigitalCompositePoint)过程模件数据点用于运行CL/PM程序，它是CL/PM程序的驻留地，又是CL/PM和系统的一个接口。一个PM可以处理多达5000条CL/PM语句。所有的过程模件程序可以共享系统的公共数据库，还可以访问UCN系统数据库中的信息，并且具有多级异常状况的处理能力。它的主要组态参数有以下几个。

1)CL/PM程序的装入容量SEQSLTSZ(SequenceSlotSize)在CL/PM程序进行下装的时候，必须知道该程序大概需要占有的内存空间,即填写内存单元MU（MEMORYUNITS）的数量。

2)写入数据的键锁位置CNTLLOCK(ControlLock)该参数规定CL/PM执行过程中相关参数允许执行修改的主体。

(5)过程模件数据点

(ProcessModule)

3)设定参数的键锁位置SPLOCK(SetPointLock)该参数的含义及可选值与CNTLLOCK完全相同，只是修改的参数不同，SPLOCK可修改的是CL/PM内部的状态标志和数据点，即127个FLAG和80个NUMERIC。

4)重新启动方式RSTROPT（RESTARTOPTION）该参数规定了重新启动的方式：RSTROPT=OFF，表示该程序只有通过操作员才能启动。RSTROPT=RESTART，表示程序随PM的启动而启动。一般对通讯程序都选“RESTART”，而对需要操作员确认工艺状况后才能重新启动的程序应选“OFF”。(6)状态标志数据点状态标志数据点是PM的内部数据点，用来反映过程的状况，在过程中并不处理，也不占据PU和MU，只是在被程序或操作员操作时才改变状态。每个PM可有1023个FLAG数据点。它的表示形式有三种：一种是位号；另一种是！BOX•FL(i)，即UCN节点号•FLAG序号；第三种是$NMXXNYY•FL(i)，即NIM在LCN上的节点号•FLAG序号。FLAG数据点的类型亦有二种:FULL和COMPONENT。只有在作主要操作界面时PNTFORM=FULL，否则为COMPONENT。状态标志的FL（1）~FL（128）具有报警功能。(7)数值数据点数值数据点(Numeric)用来存储一些批量或配方的数据或计算中间结果；每个PM有2047个数据点；用！BOX•

nn(i)或者$NMXXNYY•nn(i)(8)定时器点定时器点(Timer)是用来计时的数据点，供定时操作之用；定时器点以系统时钟为计时基准；每个PM中有64个时间数据点，可供同一个LCN网络上的任一PM使用；定时器点的最大设定范围是32000min。3.报警功能PM具有完备的报警功能和丰富的报警操作参数，使操作员能得到及时、准确而又简洁的报警，从而保证了操作安全.PM数据点具有报警功能的前提是数据点类型必须组态成“FULL”方式。PM中模拟信号的报警参数组态包括报警类型、报警限值和报警优先级三个方面：报警类型有绝对值报警（PV报警）、偏差报警（DEV报警）和速率报警（RO报警）。报警的限值参数（TP）有上限（HI）、上上限（HH）、下限（LO）、下下限（LL）等。报警优先级（PRPRIORITIESRANK）控制参数共有三个，分别是报警优先级参数、报警链中断参数和最高报警选择参数。该参数表示报警限值参数的优先级别，因此，它是与报警限值参数相对应的。报警优先级共分五级，由高到低依次是:EMERGENCY危险级，报警信号在所有的报警总貌画面中显示；

HIGH高级，报警信号在区域报警画面和单元报警画面中显示；

LOW低级，报警信号只在单元报警画面中显示；

JOURNAL报表级，报警信号只在报表中记录，并不送往操作站；NOACTION不需要报警。

与报警参数相对应的还有许多报警状态标志参数，例如PVLOFL，PVHHFL等。这些状态参数指示数据点处在何种报警状态，可用于逻辑点、顺控程序或联锁。

(1)报警优先级参数

(2)报警链中断参数CONCUT

报警链中断参数CONCUT(ContactCutOut)用于给出主要报警源。当某一关键参数报警而引发出一系列报警时，为使操作员能及时找准报警源，作出正确处理，CONTCUT参数及时切断一系列次要的报警信号，为操作员提供正确的关键报警信息。(3)最高报警选择参数HIGHAL最高报警选择参数HIGHAL（HighestAlarmDetected）当某一个数据点的几个报警参数同处报警状态时，HIGHAL参数会确定最危险的那一个报警参数在报警画面中显示。这种情况同时组态了PV值报警、PV变化率报警、BADPV（PV坏值）报警的场合。4.1.3PM应用PM过程管理站具有丰富的控制功能，包括连续控制、逻辑控制、顺序控制、批量控制，都是通过数据点的综合应用实现的。1.单回路控制

2.带有输入预处理的控制回路

3.位置式控制系统

4.顺序控制

1.单回路控制一个单回路控制系统通常由模拟输入点、调节控制点、模拟输出点三个数据点构成，这里调节控制点作为主要的操作数据点，其PNTFORM=FULL，使它的描述字、关键字、与报警相关的点参数都提供给操作员，便于控制，而对输入、输出数据点由于在操作过程中不起主导作用，所以其PNTFORM=COMPONENT。系统结构见图2.17。2.带有输入预处理的控制回路对于需要进行流量信号(差压)的温度压力校正的系统,可选调节PV数据点、调节控制数据点和模拟输出数据点构成，结构如图2.18。

3.位置式控制系统对执行机构是位置式的控制系统，例如电动执行机构，需要控制其正转、反转和停止三个状态，可用数字复合点和逻辑点来构成。结构如图2.19所示。PV和SP比较，PV＞SP，正转；PV=SP，停转；PV＜SP，反转4.顺序控制PM实现顺序控制是采用CL/PM语言所编的顺序程序实现的。顺序程序在顺序SLOT中执行。一个顺序程序称为一个过程模件数据点，PMM中最多有160个过程模件点。除了能实现顺序控制外，还具有批量控制、过程报警、联锁处理、特殊算法的数据处理及调节，提供操作信息以及历史记录和数据通讯等功能；还具有很强的异常条件处理能力。操作者利用控制语言的特点，设计出相关保护程序。(1)顺序程序的结构同MC中的顺序程序一样，CL/PM程序也由顺序名称、定义部分和执行部分组成，执行部分包括阶段（PHASE）、步(STEP)和语句，程序由END语句结束。一个CL/PM程序至少有一个PHASE，PHASE再分各个STEP，对于同一个PHASE，STEP是唯一的。(2)CL/PM的异常程序遇到异常情况，CL/PM程序自动转向执行非正常程序，异常情况的触发可以由操作员启动、事件启动或者程序启动。异常情况的处理分三种类型：EMRGENCY(紧急停车)、SHUTDOWN(停车)和HOLD(保持)。在CL/PM程序中是通过ENB（ENABLE）语句来实现的，假如没有ENB语句，即使编写了完整的异常处理程序，事故发生时也不会转入异常处理。(3)CL/PM程序举例（带有故障处理的反应器顺控系统）

图2.20为对A、B两溶液进行加料和反应控制的工艺流程图。FVL21和FVL22分别为A、B进料，由复合数据点来操作；TIC和FIC构成反应釜温度和蒸汽流量串级控制系统；DVL2300为出料阀。当系统要求加料时，无论A阀或B阀出现故障，均应能启动非正常程序。反应釜加热系统出现温度上限报警时，应紧急停车。程序如下:4.2逻辑管理站LMLM是UCN网络的逻辑控制器，主要用于顺序控制和紧急联锁。本节主要介绍其构成、功能和组态4.2.1LM的构成4.2.2LM的功能4.2.3LM的应用软件组态4.2.4LM的工作状态4.2.5LM与其它UCN模块的通信4.2.6LM和PM的应用举例4.2.1LM结构

LM是IPC620-35加上LMM(LogicManagerModule)组成。IPC620-35是DATAHIWAY网络的产品。LM包括以下9种模块。

（1）逻辑管理器模块（LMM）：是一个连接IPC620-35与UCN网络的通信接口模块，具有冗余结构。LMM可与IPC620-35进行数据交换，采集逻辑控制器和梯形程序的信息，并将它们转换成TDC-3000的数据格式，同时进行工程量转换、报警处理、状态报告、诊断和点对点通信等UCN网络的控制功能。

（2）MM存储器模块：它是存放梯形程序的存储器，存储容量为24K字，这是LM中唯一的存储器。

（3）RM寄存器模块：RM是逻辑控制器的I/O数据表，逻辑控制器和LMM之间的数据通信都是通过该数据表的，寄存器容量是4K×4k。（4）SCM系统控制模块：是处理模块的扩充功能模块，协调处理各功能模块的工作。（5）PM处理器模块：执行存储于MM中的控制程序，并进行数学运算和数据传递。（6）IOCMI/O控制模块：协调逻辑管理模件和621I/P系统之间的数据通信，I/O控制模块可控制2048个I/O点。（7）PSM电源模块：这是处理器的供电模块，另有一后备电池作MM和RM备用电源。（8）SLM串行连接模块：是处理器和远传串行I/O系统的接口处理模块，每个LM至少有一个SLM模块。（9）PLDM并行连接驱动模块：它可通过多位开关控制处理器模块的状态，不论逻辑管理器选用串行或并行方式，PLDM都会在I/O系统的管理上起作用，因此无论是采用串行通信方式还是采用并行通信方式都必须选用PLDM模块。4.2.2LM功能LM的主要功能是实现顺序控制和紧急联锁等逻辑处理，同PM一样，LM也是以数据点为基础实现不同的功能。它们的类型和容量如表2.19。同PM一样，LM在实际使用过程中，各类数据点的总数也有一定的容量限制，一个LM最多可有2800个处理单元（PU），用户可按数据点的实际用量计算出PU总数，只要小于2800，系统就认为数据点用量合理。与PM不同的是LM的数据点要同寄存器模块（RM）中数据库的I/O点建立起对应关系，这是通过LM数据点组态表中的PCADDRESS参数来实现的，用户只要在PCADDRESS栏内填写数据点在RM中的地址，就可建立起两者的对应关系。4.2.3.LM的应用软件组态LM应用软件组态包括数据点组态和梯形逻辑组态两个方面，在组态之前必须首先进行数据点的分配。

1.LM数据点的分配LM的寄存器（RM）容量为4K×4K，其中一部分是过程I/O（即REALI/O）点驻留地，另一部分是内部I/O点驻留地和内部数据的存储地。前一部分的容量取决于I/O控制模件（IOCM）的容量，它一般为1K或2K，因此允许的过程I/O点最多1024或2048，也就是说，过程I/O点在RAM中的地址为000～1023或2047，这也称数据点的地址。

数据点地址的分配间隔一般是“2”的幂，最小是8，再大是16、32。实际应用中取32为多，因为目前LM的I/O卡数据点的容量最大为32，即第一块I/O卡的地址分配是0000～0031，第二块I/O地址是从0032～0063，这样分配对系统的扩充很有益处，可在不改变原有程序的情况下完成系统的扩展。

在地址分配中有些地址需保留作特殊用途，如时间寄存器或系统状态寄存器等，这些地区在数据点分配和程序编制过程中应特别注意。2K的50CM和4K×4K的RM，0～2047是过程I/O地址，2048～4095是内部I/O地址，二部分中都有些特殊地址不能使用，例如4095～4111是保留用做0.01s时间寄存器，4111～8191用做16位数据寄存器。应用工程师一般将1～2000作为REALI/O地址，5000～8000用做INTERNALCOIL（内部线圈）和数据寄存器，其他地址段尽量少用。2．数据点的组态

LM数据点组态同PM完全一样，只是当LM用做紧急联锁系统的控制时，它应成为一个相对独立的系统，操作员不允许去干预和联锁相关的数据点的状态，例如关断阀门等。实现要求的方法是将MODE参数置成手动，即MODE=MAN，控制方式属性置成“程序”，即MODATTR=PROGRAM，且MODEPERM(ModePermit)=NOTPERM，即不允许操作员手动改变输出数据点的状态。3．梯形图程序的编制梯形图又称阶梯图，它是以输入接点、内部逻辑和输出接点的形式来完成复杂的逻辑控制。LM阶梯图程序的编制包括系统冗余程序编制和应用程序编制两部分。

(1)系统冗余程序的编制对于硬件部分冗余的LM,必须编制一个与硬件配置相适应的用户冗余控制程序,才能真正实现冗余。

(2)应用程序的编制编制阶梯图程序时应充分考虑程序的易读性、易维护性和易操作性和安全性。用于紧急联锁控制时，应注意联锁控制系统的独立性。逻辑管理器有四种工作状态:RUN，PROGRAM，RUN/PROGRAM和DISABLE。(1)RUN运行状态这是LM的主要工作方式，此时处理器模块将扫描执行存放于MM中的用户程序，扫描完毕，“返回至程序头”可通过用户编程实现。遇到“返回主程序头”或“内存已扫描完”时，LM就结束这一扫描周期。(2)PROGRAM编程状态此时系统输出信号可以选择保持输出、清零或接收编程器上强制信号，用户可在编程状态编写阶梯程序，并装入系统。(3)RUN/PROGRAM运行编程状态允许用户在线修改程序，此时处理器模块进行程序处理，但I/O接口仍可受控于编程器的强制信号。(4)DISABLE禁止状态禁止输出信号随强制命令或其他信号改变，只能根据PLDM并行连接驱动模块上的设定取“保持”或“清零”的状态。4.2.4LM的工作状态4.2.5LM与其他UCN模块的通信LM与其他模件间的通讯是通过连接数据点LINKAGE实现的。每个LMM最多允许有14个连接数据点，每个连接数据点有12个输入连接点和12个输出连接点。输入连接点获取来自UCN的信息，输出连接点将LMM的数据送往UCN。输入输出数据点的连接对象可通过组态确定，数据的表达方式可以是“位号+参数”的形式或者是“直接书写地址”的方式，后者仅限LMM数据点。4.2.6LM和PM的应用举例目前的一体化工厂必须做到分散的工艺装置之间过程数据和控制策略的协调，万能控制网络（UCN）的点对点通讯方便地解决了这一问题。该通讯性能有助于在实体分开而内部相关的若干生产装置之间执行协调的逻辑和调节控制策略。下面的例子说明逻辑管理站（LM）和过程管理站（PM）如何通过点到点的通讯方式，对一个简单热化学反应的过程进行过程的监视和控制。图2.22进料反应器控制简图原料经泵1送入反应器，当反应器中的液位达到设定值后，泵1关闭；此时打开蒸汽阀对反应器进行加热，当达到反应要求后，停止送蒸汽；开启泵2进行出料。其间涉及到的液位报警、泵的开关以及各信号间的联系，均由LM和PM完成。过程控制站（PM）完成的控制功能有：原料输送速率的设定和输送量的累计。当达到预定输送量时，流量控制阀关闭，输送泵停止运转。如果反应器中液位达到高限报警值时，流量调节控制形式设为手动，输出设为0%。按照预先制定的反应器升温加热曲线，对进入反应器加热套中的蒸汽流量进行控制。当达到规定的反应周期后，停止蒸汽流量，然后开动输送泵2。逻辑管理站（LM）完成的控制功能有：泵1马达控制的启动联锁，并有下列条件：(1)原料液位达到预定的值；(2)反应器中有足够的空间来容纳新的进料；(3)泵2处于非运动状态；(4)马达许可运转，条件正常。泵2马达控制的启动联锁，并有下列条件：(1)切断反应器加热套中蒸汽流量；(2)确认输送目的地的条件；(3)马达许可运转，条件正常。过程管理站点与逻辑管理站点通讯有下列信号：过程管理站（PM）到逻辑管理站（LM）(1)原料罐液位；(2)反应器液位；(3)到加热套中的蒸气流量；(4)泵启动和停运命令。逻辑管理站（LM）到过程管理站（PM）(1)反应器液位高限值；(2)泵运行状态；(3)马达联锁。4.3国产控制站SUPCONJX-300X

控制站是系统中直接与工业生产过程先连接的I/O处理单元，完成整个工业生产过程的实时监控功能。通过软件设置和硬件的不同配置可构成不同功能的控制结构，如过程控制站(PCS)、逻辑控制站(LCS)、数据采集站(DAS)。控制站主要由机柜、机笼、供电单元和各类卡件（如模入模出卡件）组成，其核心是主控制卡。

4.3.1控制站的特点4.3.2控制站组成4.3.3控制卡件类型4.3.4控制站电源系统和机械结构图2.23JX-300XDCS控制站结构图4.3.1控制站的特点控制站是JX-300X系统实现过程控制的主要设备之一，主控制卡是关键部件。其特点如下：

1.全智能化设计

控制站所有的卡片，都按智能化要求设计，即均采用专用的工业级、低功耗、低噪声微控制器，负责该卡件的控制、检测、运算、处理以及故障诊断等工作，系统内部实现了全数字化的数据传输和信息处理。系统卡件基本结构如P87图2.24。2.卡件可以任意冗余配置

JX-300X集散控制系统控制站的主控制卡、数据转发卡和模拟量卡，均可按不冗余或非冗余要求配置（开关量卡不能冗余），从而在保证系统可靠性和灵活性的基础上，降低用户的费用。系统中的关键部件建议用户一般都按冗余要求配置，如主控制卡、电源、通讯网络、I/O总线等。3.信号处理能力进一步增强JX-300X集散控制系统控制站新增加了多种7/8开关量输入/输出处理卡，进一步提高了系统的开关量信号的处理能力。同时，系统还采用新型集成和隔离技术，重新设计了一系列模拟量卡件，使得模拟信号处理在精度和稳定性方面得到大幅度的增强。

4.采用开放性网络通信协议

JX-300X的过程控制网SCnetⅡ，采用IEEE802.3标准，符合TCP/IP传输协议，实现了系统的开放性，其实时性和可靠性都达到了DCS的现场应用要求。5.与其他系统的互连JX-300X通讯管理站（包括数据公路接口、网间连接器等）可将其它公司生产的系统或智能设备接入SCnetⅡ，成为JX-300X系统的子系统或网络站点，使系统的资源得到最大限度的利用。通讯管理站具有数据缓冲功能，完成不同