2012DCS学习总结

学习总结

培训名称：DCS3000分散控制系统学习

培训时间： 2012年10月30日—2012年11月13日

培训地点： 国电南自

首先感谢卓资电厂及设备检修部的领导给我们提供了这么好的一个学习机会，这次能有机会参加DCS系统的培训我感到非常荣幸。虽然只有短短的两周时间，但是通过这次培训使我对DCS控制系统有了一个新的认识和了解。

我们热工专业一行两人前往国电南自参加TCS3000分散控制系统DCS组态学习。通过此次学习使自己由一名对DCS系统了解得不深到比较系统的掌握，自己在对DCS系统的认识上也有了一个质的飞跃，从而提高了自己解决和处理问题的能力，对工作的热情也在不断的高涨。

集散控制系统简称DCS，主要作用是对生产过程进行控制、监视、管理和决策。它能比较详细的观察到生产装置的运行情况，保护生产装置，使生产事故消灭在萌芽状态。可见整个DCS分散控制在生产中是起着多么重要的作用。此次学习也进一步肯定了DCS系统在生产工作中的重要性。

下面就将学习情况作一总结：

我厂采用的TCS3000仪电一体化分散控制系统下位软件是采用MOX公司成熟的MOXGRAF软件，其中包括大量工控应用所需功能模块，

同时也可以采用符合IEC16331-31标准的编程语言定制用户自定义模块，采用该软件提供的模块和自定义模块，可以构建各种规模的分散控制系统。

培训分两个阶段：

1.理论学习：

首先在工作人员的介绍下我们系统的了解了TCS3000分散控制系统的概况、创建工程、操作员站功能、工程师站功能、数据组态、控制策略组态、系统配置和维护。DCS（Distributed Control System）近年来在热电生产中应用越来越广泛。DCS控制系统逐步形成顺序控制SCS、数据采集DAS、燃烧器管理BMS4大系统、模拟量控制MCS等等方面都得到了极大的提高。DCS分散控制系统是由操作员站、工程师站、历史站、输出设备、分布式处理单元及IO模块、电源机柜等组成。操作员站是DCS的重要组成部分，是指具有人机交互功能的计算机的一种。工程师站是系统组态、管理和维护工程的计算机。历史站是记录并保留生产过程中的历史数据。

DCS系统设计合适的冗余配置和诊断至模件极的自诊断功能，具有高度的可靠性，系统内任一组件发生故障均不会影响整个系统工作，DCS系统的特点是集中管理分散控制。

其次，我们学习了逻辑编程与修改，我厂现在用的DCS系统逻辑经常会因为设备的变动而进行修改，通过这次机会，我们在专业工作人员的带领下，认真对DCS系统的逻辑编程与修改进行了系统的学习。

以下是我厂DCS系统组态软件的一般使用步骤：

学习内容如下：

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。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

3）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

4）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

5）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6）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

7）绘制图形（图形组态）：用来绘制工艺流程图的

8）制作报表（报表组态）：用来制作反映现场工艺数据的报表

9）工程完全编译（数据库总控）:生成下装文件

10）登录控制器，将工程下装到主控单元（控制器算法组态）

11)下装服务器、操作员站（工程师在线下装）

12)运行程序并在线调试

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）。

2.实践上机操作。

理论学习结束后，为更好的理解所学习的理论知识，我们进行了热电厂DCS控制系统的模拟搭建，用学习的理论知识完全从零开始搭建一个新的控制系统，从而达到对整套系统的结构精确细致的了解。同样也是对动手能力差的我们进行加强训练。

以下是我们在模拟搭建热电厂DCS控制系统的过程和一些注意事项

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I/O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）I/O设备组态

I/O设备组态是以现场控制站为单位来完成每个站的I/O单元配置。I/O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I/O设备，如各种类型的I/O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：

（1）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。

（2）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。

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。

6)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。

控制站的组成：

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。

注意事项：

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。

以上为我们在模拟搭建热电厂DCS控制系统的基本步骤以及一些注意事项。

最后，我们对DCS系统的日常维护工作进行了一些知识性的培训，由于我厂现用的DCS系统总会在运行时出现各种故障，所以，我们利用这次学习机会，将我厂DCS系统曾经出现过的问题详细咨询了专业技术人员，并和他们在一起进行了研究讨论。虽然这次学习的内容不是很深，也不是所有的方面都涉及到了，但是这次培训我还是受益匪浅。通过培训期间和老师、同事的交流，很多以前在DCS方面困惑的问题大都迎刃而解。对我来说，在今后的系统操作过程中也一定会发挥出它的指导作用，使工作更加的得心应手。

最后再一次的感谢领导能给我这样一次学习的机会，感谢领导的信任。也感谢在南自培训的老师在培训过程中的帮助指导。当然，以后还要更好地学习，不断提高自己的专业素质，工作中严格要求自己！