DCS/FCS/SIS系統實訓課程校內與企業實訓的探索

◆康玨 岑夏文

作者：康玨，廣東石油化工學院電信自動化系副教授，主要研究方向為過程控制、自動化儀表；岑夏文，廣東石油化工學院電信自動化系（525000）。

“DCS/FCS/SIS系統實訓”課程是電氣專業“卓越班”在開設校內課程“DCS/FCS/SIS系統原理及應用（A）”和企業課程“DCS/FCS/SIS系統原理及應用（B）”理論課程后開設的一門綜合性實訓課程，包括校內實訓和企業實訓兩個環節。通過實訓，學生在了解集散控制系統的組成及整體結構的基礎上，進一步應用DCS組態軟件，進行工程項目的DCS設計，不僅可以使學生掌握DCS的設計步驟及方法，掌握DCS工程項目設計技術的基本流程和設計理念，加深對所學自動化知識的理解和掌握，更重要的是可以提高解決工程實際問題的能力。

但是，由于學校實訓條件的限制，以前該課程只有理論課，沒有安排實訓環節，學生只能通過計算機仿真，并不能全面掌握實際的工程項目設計過程。為此學校新購進10套浙大中控的JX-300XP系統，保證了“DCS/FCS/SIS系統實訓”課程的順利開設，為提高學生的工程意識和動手能力奠定了基礎。但在實訓教學過程中，因為是首次開設該課程，實訓內容如何設置？針對校內實訓設備套數和種類限制，如何通過企業實訓來彌補校內實訓的不足？本文對此進行探索。

1 校內實訓項目的實施

校內實訓使用的設備為JX-300XP，系統構成如圖1所示。

校內實訓內容分四個階段進行。

第一階段

1）先熟悉被控對象的工藝流程，進行現場檢測儀表和執行器與DCS的連接，完成工程師組態前的準備工作；

2）根據一個實際的工程項目（或過程控制實驗裝置）控制站實際I/O卡件分布情況填寫好表格“實際工程項目（或過程控制實驗裝置）控制系統測點清單”，選擇相對應的卡件，繪制現場控制站的“卡件布置圖”、所設計工程項目的DCS控制系統的“總體結構示意圖”，并根據控制要求初步設計相應的“帶控制點工藝流程圖”。

第二階段 工程師組態前的準備工作完成后，可進行工程師組態項目設計。主要內容包括：

1）正確安裝JX-300XP系統組態軟件，通過一個具體的項目組態，建立項目文件并進行組態軟件的系統登錄；

2）通過一個具體工程項目的組態操作，完成JX-300XP系統工程師組態各項操作，包括主機設置、控制站、操作站組態，完成系統總貌、控制分組、趨勢、數據一覽，報警、報表及流程圖的制作等。

第三階段

1）進行JX-300XP系統的硬件安裝，主要有控制站硬件、操作站硬件以及系統網路的安裝，完成之后給系統上電，系統的正確上電步驟是先操作站上電，開顯示器、開主機，然后控制站上電，合上實驗機柜中的空開開關，最后開啟控制站中的其他電源箱；

2）進行JX-300XP系統測試，首先進行網絡各類信號調試，完成系統組態下載，之后可進行冗余部件主控卡、數據轉發卡、電源、通信端口的冗余測試；

3）進行組態修改，如果需要修改控制站組態，如I/O測點增減、I/O測點參數修改等，就需進行下載更新；如果是修改了操作站組態，如操作小組修改、流程圖修改等，則只做傳送更新，不需要下載；

圖1 JX-300XP系統結構示意圖

圖2 ECS-700基本結構示意圖

4）圖形化編程，網路測試完成后，進行圖形化組態軟件文件操作，即打開、關閉、與組態軟件包建立鏈接，進行程序的下載、鏈接，變量調試窗口的調用，通過幾個典型程序進行改錯和調試，讓學生掌握圖形化組態程序的基本結構以及程序的基本調試方法。

第四階段

1）認識監控軟件，正確選擇操作人員的登錄方式，觀察監控畫面，了解監控畫面中各類圖標的名稱、用途及監控軟件的總體功能；

2）以工程師身份進入實時監控畫面，了解各種監控畫面的基本結構、用途、各種調用方法，如調整畫面各類過程數據的修改及控制方式的更改等；

3）了解系統維護基本技術，模擬多個故障點，觀察主控卡或數據轉發卡上指示燈情況，判斷卡件故障并進行故障分析，查看系統進行故障診斷畫面分析；

4）正確的系統停電步驟。

2 企業實訓的探討

校內實訓目前遇到的問題在于學校經費有限，不可能把常用的DCS系統設備都買齊，因此去企業實訓就可以解決校內實訓的問題。茂名石化培訓中心的DCS系統設備正好彌補了校內實訓設備不足的缺陷。茂名石化培訓中心的DCS系統設備包括浙大中控的ECS-700系統和日本橫河的CS-3000系統。企業實訓主要使用了ECS-700，系統的基本構成如圖2所示。ECS-700系統是浙江中控技術股份有限公司WebField系列控制系統之一，是致力于幫助用戶實現企業自動化的大型高端控制系統。ECS-700系統最大可支持16個控制域和16操作域，每個控制域支持60個控制站，每個操作域支持60個操作站，單域支持位號數量為65 000點。

ECS-700系統的組態由系統結構組態軟件和組態管理軟件兩個界面來完成，首先完成硬件的組態，再進行控制位號和控制方案的組態，組態的大致流程與JX-300XP基本相同。

3 校內與企業實訓內容比較

首先，通過學習不同型號的DCS，在不同的型號（比如ECS-700與JX-300XP）系統之間進行比較，分析它們的異同點，找出它們相同的特點和結構，不同的操作流程和編程方法。比如ECS-700系統區別于JX-300XP系統的最大特點就是分域管理，ECS-700系統具有獨特的系統分域管理功能，根據實際儀表控制系統的規模和結構，可以將ECS-700控制系統劃分為一個或多個控制域及操作域，每個操作域可以同時監控多個控制域，并對這些控制域進行聯合監控。ECS-700系統通過分域管理，有效地減少了系統網絡負荷，從而保證了在大規模系統構建下過程控制網的實時性。

其次，JX-300XP系統屬于小型的DCS設備，基本能滿足學校的教學要求和學生的學習要求，能使學生從中了解到比較全面的DCS知識，無論是軟件還是硬件都有比較清晰的認識。而ECS-700系統屬于中大型的DCS設備，適于工業使用，學生學習ECS-700系統，就可以跟以后從事本專業工作接軌，給學生提供了一定的工作經驗。

最后，無論是校內實訓還是企業實訓，雖然內容定位不一樣，但是它們的目的都是一樣的，就是對現場的儀表設備進行集中管理，這個就是DCS的最重要功能。

4 結束語

文章以“DCS/FCS/SIS系統實訓”課程為例，分別介紹了校內實訓項目的內容和要求以及企業實訓的內容，并對兩個實訓環節的教學內容進行了對比，從培養學生的綜合工程能力出發，兩個環節缺一不可，它們定位不同，互相補充，可以為以后本專業的其他課程所借鑒。

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[2]董海瑞,齊曉慧,陳欣.基于工程師培養的課程教學改革[J].中國電力教育,2011(16):107.

[3]申忠宇,趙瑾.基于網絡的新型集散控制系統[M].北京:化學工業出版社,2009:175-189.