DCS模擬組態(tài)技術(shù)研究

王寶新

摘 要：組態(tài)，是用應(yīng)用軟件中提供的工具、方法，完成工程中某一具體任務(wù)的過(guò)程，把下位機(jī)里那些非專(zhuān)業(yè)人士不能理解的程序，通過(guò)圖形、動(dòng)畫(huà)等顯示在電腦屏幕上，實(shí)現(xiàn)工程所需要的效果。

關(guān)鍵詞：DCS;組態(tài)

1DCS組態(tài)系統(tǒng)

以杭州某地鐵物業(yè)區(qū)35KV變電所工程采用DCS控制系統(tǒng)為例，在DCS控制系統(tǒng)中，前期組態(tài)的成功與否關(guān)系著后期運(yùn)行的安全。因此，組態(tài)在DCS控制系統(tǒng)中是至關(guān)重要的一步。

1.1 容量大DCS控制系統(tǒng)應(yīng)能控制多個(gè)控制域和和操作域，各控制欲又可控制多個(gè)操作站，不僅滿足業(yè)主現(xiàn)有區(qū)域的操控，還應(yīng)考慮業(yè)主后期的開(kāi)發(fā)，并有一定的沉余。

1.2 可靠按照可靠性原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，充分保證系統(tǒng)安全可靠;系統(tǒng)所有部件都支持冗余，在任何單一部件故障情況下系統(tǒng)仍能正常工作。DCS系統(tǒng)具備故障安全功能，輸出模塊在網(wǎng)絡(luò)故障情況下，進(jìn)入預(yù)設(shè)的安全狀態(tài)，保證人員、工藝系統(tǒng)或設(shè)備的安全。

1.3 管理DCS系統(tǒng)作為大規(guī)模聯(lián)合控制系統(tǒng)，具備完善的工程管理功能，包括多工程師協(xié)同工作、組態(tài)完整性管理、在線單點(diǎn)組態(tài)下載、組態(tài)和操作權(quán)限管理等，并提供相關(guān)操作記錄的歷史追溯。

1.4 兼容DCS系統(tǒng)應(yīng)支持 PROFIBUS、MODBUS、FF、HART等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)總線的接入和多種異構(gòu)系統(tǒng)的綜合集成。

1.5 運(yùn)算DCS實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)置二次計(jì)算功能，支持模擬量、開(kāi)關(guān)量的四則計(jì)算，可進(jìn)行開(kāi)方、三角函數(shù)、冪函數(shù)、對(duì)數(shù)函數(shù)等運(yùn)算。

1.6 快顯DCS具有快速顯示能力，從信號(hào)變化到流程圖上顯示時(shí)間小于 2 秒，最快可達(dá) 1 秒以?xún)?nèi)。在流程圖上操作到信號(hào)輸出響應(yīng)時(shí)間不超過(guò) 1 秒。畫(huà)面刷新時(shí)間不超過(guò) 1 秒。平均翻頁(yè)響應(yīng)時(shí)間不超過(guò)1 秒。

1.7 警示DCS報(bào)警包括系統(tǒng)報(bào)警和過(guò)程報(bào)警。系統(tǒng)報(bào)警提供系統(tǒng)自身的軟硬件故障信息。過(guò)程報(bào)警是工業(yè)生產(chǎn)的過(guò)程參數(shù)超出了正常范圍而由系統(tǒng)引發(fā)的報(bào)警。報(bào)警發(fā)生時(shí)，相關(guān)報(bào)警信息在服務(wù)器中被記錄，并實(shí)時(shí)顯示在監(jiān)控界面的報(bào)警窗口中，同時(shí)可以聲光報(bào)警，引起操作人員注意。報(bào)警信息可寫(xiě)入文件或進(jìn)行打印。

2DCS組態(tài)步驟

2.1 軟件介紹

軟件安裝完成后桌面出現(xiàn)三個(gè)圖標(biāo)（以浙大中控為例），系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組態(tài)軟件主要是用來(lái)加載、備份、還原備份的工作，組態(tài)管理軟件則是用來(lái)組態(tài)，監(jiān)控啟動(dòng)軟件則是用來(lái)對(duì)組態(tài)后的工程操作、控制以及監(jiān)控。我們進(jìn)行組態(tài)主要是用第二個(gè)軟件來(lái)操作。

2.2 硬件組態(tài)和操作畫(huà)面組態(tài)

組態(tài)根據(jù)不同廠家的配置方法和操作流程，通過(guò)硬件組態(tài)和操作畫(huà)面組態(tài)等操作來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)組態(tài)的操作和使用，下面具體介紹一下每個(gè)步驟的實(shí)施方法和注意事項(xiàng)。

硬件組態(tài)在組態(tài)管理軟件界面中選中需要配置的控制站，（如果是工程第一次進(jìn)行組態(tài)，則需要新建一個(gè)控制站。）在控制站“組態(tài)屬性列表區(qū)”內(nèi)雙擊“硬件配置”，打開(kāi)硬件組態(tài)軟件。在硬件配置界面中，添加下級(jí)設(shè)備，選擇某一級(jí)別設(shè)備，右鍵點(diǎn)擊該級(jí)別設(shè)備，在彈出的右鍵菜單中選擇“添加”項(xiàng)。在選擇下級(jí)設(shè)備時(shí)要和系統(tǒng)柜或輔助柜內(nèi)卡件一致，在DCS的圖紙中可以查到柜內(nèi)各個(gè)卡件、模塊的位置。添加FF 接口模塊，第一步添加I/O 連接模塊;第二步添加機(jī)架;第三步添加FF 接口模塊模塊，添加FF 接口模塊成功后，選中該模塊，并在屬性設(shè)置區(qū)將FF 接口模塊配置成冗余模式。硬件配置完成后，在硬件配置界面的工作區(qū)選擇 FF 接口模塊AM712，右鍵點(diǎn)擊該接口模塊，在彈出的右鍵菜單中選擇“通信組態(tài)”項(xiàng)，即進(jìn)入VFFFBuilder 組態(tài)軟件界面，進(jìn)入 VFFFBuilder 組態(tài)軟件后，在FF 接口模塊正確上電的情況下，其內(nèi)部的兩個(gè)FF 接口設(shè)備（FF 接口模塊具有兩個(gè)網(wǎng)段，每個(gè)網(wǎng)段分別具有一個(gè)虛擬FF 接口設(shè)備）首先被檢測(cè)到，分別在相對(duì)應(yīng)的組態(tài)段（Segment）中完成上線，隨后需要完成匹配工作。

2.3 操作畫(huà)面組態(tài)

以上硬件組態(tài)主要是廠家來(lái)完場(chǎng)成主要工作，而我們?cè)诤笃诔Ｓ玫闹饕遣僮鳟?huà)面組態(tài)，其中操作畫(huà)面組態(tài)主要包括：總貌畫(huà)面、一覽畫(huà)面、分組畫(huà)面、趨勢(shì)畫(huà)面、流程圖、報(bào)表、調(diào)度、自定義鍵、可報(bào)警分區(qū)、報(bào)警面板、報(bào)警聲音、報(bào)警實(shí)時(shí)打印、操作指導(dǎo)、位號(hào)關(guān)聯(lián)流程圖、位號(hào)關(guān)聯(lián)趨勢(shì)畫(huà)面。操作域內(nèi)統(tǒng)一的配置有：報(bào)警顏色、域變量、監(jiān)控用戶授權(quán)、歷史趨勢(shì)、自定義報(bào)警分組、面板權(quán)限。

2.3.1 操作小組在組態(tài)管理軟件的“監(jiān)控組態(tài)”下選中一個(gè)操作域，右鍵單擊該操作域，彈出右鍵菜單，“從組態(tài)服務(wù)器打開(kāi)”：從服務(wù)器下載最新組態(tài)，鎖定當(dāng)前操作域，并打開(kāi)監(jiān)控組態(tài)軟件，然后點(diǎn)擊編輯。監(jiān)控組態(tài)軟件界面中右鍵單擊操作小組，在彈出的右鍵菜單中選擇“添加操作小組”，或在菜單欄中選擇 【操作/添加操作小組】，或在工具欄中選擇 圖標(biāo)，則操作小組“Team0001”添加成功，此時(shí)趨勢(shì)畫(huà)面、流程圖、可報(bào)警分區(qū)等項(xiàng)都可添加在該操作小組下。

2.3.2 總貌畫(huà)面在組態(tài)時(shí)，要考慮業(yè)主對(duì)全場(chǎng)情況了解的方便，應(yīng)增加總貌畫(huà)面，可以為一頁(yè)或者多頁(yè)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況、操作域、設(shè)備數(shù)量等確定。每頁(yè)總貌畫(huà)面可同時(shí)顯示 32 個(gè)位號(hào)的數(shù)據(jù)和說(shuō)明，也可作為總貌畫(huà)面頁(yè)、分組畫(huà)面頁(yè)、趨勢(shì)畫(huà)面頁(yè)、流程圖畫(huà)面頁(yè)、數(shù)據(jù)一覽畫(huà)面頁(yè)等的索引?？偯伯?huà)面是標(biāo)準(zhǔn)畫(huà)面之一。在總貌畫(huà)面中，將涉及到的設(shè)備、儀表等位號(hào)加入，方便后面操。

2.3.3 一覽畫(huà)面一覽畫(huà)面是對(duì)整個(gè)化工項(xiàng)目中同類(lèi)數(shù)據(jù)的匯總對(duì)比，比如溫度一覽表、可燃?xì)怏w濃度一覽表等。一覽畫(huà)面在實(shí)時(shí)監(jiān)控狀態(tài)下可以同時(shí)顯示 32 個(gè)位號(hào)的實(shí)時(shí)值及描述，是系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)畫(huà)面之一。在一覽畫(huà)面中可以加入需要的位號(hào)，如果在總貌畫(huà)面中加入位號(hào)，可以通過(guò)點(diǎn)選來(lái)加入，防止輸入有誤，無(wú)法讀取。

2.3.4 分組畫(huà)面分組畫(huà)面在組態(tài)中必不可少，可以按照相同類(lèi)型設(shè)備來(lái)做分組畫(huà)面，也可以根據(jù)相同同介質(zhì)或相同操作域等做分組畫(huà)面，在組態(tài)前咨詢(xún)業(yè)主，根據(jù)業(yè)主意愿來(lái)進(jìn)行分組

2.3.5 趨勢(shì)畫(huà)面趨勢(shì)畫(huà)面主要是將一些重要設(shè)備或者儀表投入運(yùn)行后的所有數(shù)值記錄，并成圖顯示，當(dāng)然有的業(yè)主會(huì)要求將所有設(shè)備、儀表均加入趨勢(shì)畫(huà)面。趨勢(shì)畫(huà)面是在發(fā)生問(wèn)題后查原因究責(zé)的依據(jù)之一，一個(gè)位號(hào)對(duì)應(yīng)一張趨勢(shì)圖。

2.3.6 流程圖畫(huà)面流程圖畫(huà)面加入時(shí)要注意，將設(shè)計(jì)的工藝流程圖、計(jì)量設(shè)備的邏輯運(yùn)算和PID圖等綜合考慮，結(jié)合業(yè)主需求進(jìn)行繪制，畫(huà)面盡量簡(jiǎn)潔，將關(guān)鍵路線、關(guān)鍵點(diǎn)位體現(xiàn)即可，廠家較為復(fù)雜的PID圖可單獨(dú)成圖，單獨(dú)體現(xiàn)。

2.3.7 其他最后根據(jù)業(yè)主要求，加入報(bào)警畫(huà)面、報(bào)表等畫(huà)面。操作域畫(huà)面組態(tài)基本就結(jié)束了，下一步則是將位號(hào)之間的聯(lián)鎖、互切等關(guān)系進(jìn)行組態(tài)。根據(jù)PID圖，判斷工藝起點(diǎn)，根據(jù)特定指令發(fā)出，起始設(shè)備的運(yùn)行，后續(xù)設(shè)備做出相應(yīng)動(dòng)作。并且某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題發(fā)出反饋，其余設(shè)備響應(yīng)并作出相應(yīng)動(dòng)作，同時(shí)在操作域顯示以提示操作人員。并在域組態(tài)中設(shè)置各種模式下的顏色，用以區(qū)分、突出關(guān)鍵信號(hào)。

2.4 域變量

域變量組態(tài)是組態(tài)軟件包的重要組成部分之一，通過(guò) I/O 驅(qū)動(dòng)，提供對(duì)第三方設(shè)備和 OPC 數(shù)據(jù)接入的支持。另外，還提供包括仿真變量（Memory 驅(qū)動(dòng)）和二次計(jì)算變量?jī)刹糠謨?nèi)容的組態(tài)功能以及系統(tǒng)數(shù)據(jù)跨域訪問(wèn)的功能。域變量組態(tài)包括兩大類(lèi)數(shù)據(jù)點(diǎn)：“非仿真位號(hào)”和“仿真位號(hào)”。

2.4.1 非仿真位號(hào)：內(nèi)存位號(hào)不會(huì)自動(dòng)變化，支持各種數(shù)據(jù)類(lèi)型，可對(duì)其進(jìn)行讀寫(xiě)操作。在域變量組態(tài)中添加相關(guān)位號(hào)時(shí)，I/O 地址必須為空。

2.4.2 仿真位號(hào)：仿真位號(hào)按照各自的變化規(guī)律自動(dòng)變化。在域變量組態(tài)中配置仿真位號(hào)時(shí)。如：設(shè)置一個(gè)正弦變量，且相位為0，則該位號(hào)的I/O地址可以設(shè)置為A。

3 結(jié)語(yǔ)

市場(chǎng)上的DCS軟件很多種，組態(tài)的方法、編程語(yǔ)言也有很多，本文僅就其一種進(jìn)行探討，如有偏頗之處還請(qǐng)各位指出、糾正。

參考文獻(xiàn)：

[1]FF組態(tài)軟件使用手冊(cè)? ?浙大中控

[2]ECS-700? ? 浙大中控