DCS系统概念及结构1.概念:DCS即集散型控制系统,又称分布式控制系统(DistributedControlSystem)。它的主要基础是4C技术,即计算机技术、控制技术、通信技术和显示技术。2.结构:HOLLiAS—MACS系统是由:以太网和使用现场总线技术的控制网络连接的各工程师站、操作员站、现场控制站、通讯控制站、数据服务器组成的综合自动化系统,完成大型、中型分布式控制系统(DCS)、大型数据采集监控系统(SCADA)功能。HOLLiAS—MACS系统硬件由:工程师站、操作站、现场控制站(包括主控单元设备和I/O单元设备)、通讯控制站、打印服务站、系统服务器、系统网络、监控网络、控制网络等组成。HOLLiAS—MACS系统软件包括:工程师站组态软件;操作员站在线软件;现场控制器运行软件;服务器软件等。3.HOLLiAS—MACS系统中的“站”(1)工程师站:工程师站运行相应的组态管理程序,对整个系统进行集中控制和管理。工程师站主要有以下功能:组态(包括系统硬件设备、数据库、控制算法、图形、报表)和相关系统参数的设置。(2)操作员站(站号为50---79)操作员站运行相应的实时监控程序,对整个系统进行监视和控制。操作员站主要完成以下功能:各种监视信息的显示、查询和打印,主要有工艺流程图显示、趋势显示、参数列表显示、报警监视、日志查询、系统设备监视等。(3)服务器(站号为0开始):服务站运行相应的管理程序,对整个系统的实时数据和历史数据进行管理。(4)现场控制站(站号为10---49)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。4.HOLLiAS—MACS系统的硬件系统结构-“网络”(1)监控网络:监控网络为冗余高速以太网链路,使用五类屏蔽双绞线及光纤将各个通讯节点连接到中心交换机上。该网络中主要的通讯节点有工程师站、操作员站、服务站,采用TCP/IP通讯协议。对于工程师站.操作员站和服务器的计算机,我们进行统一的编号(也就是IP地址),通常用以下顺序:操作员站50操作员站51操作员站52操作员站n(工程师站)服务站A机服务站B机130网段130.0.0.50130.0.0.51130.0.0.52130.0.0.n130.0.0.1130.0.0.2131网段131.0.0.50131.0.0.51131.0.0.52131.0.0.n131.0.0.1131.0.0.2(2)、系统网络:系统网络为冗余高速以太网链路,使用五类屏蔽双绞线及光纤将各个通讯节点连接到中心交换机上。该网络中主要的通讯节点有服务站、现场控制站,采用TCP/IP通讯协议。(3)、控制网络:由于工程师站下装现场控制站是通过TCP/IP协议进行,因此现场控制站需要IP地址,具体设置方法如下:#10站主控单元#11站主控单元#12站主控单元#N站主控单元A机128网128.0.0.10128.0.0.11128.0.0.12128.0.0.NA机129网129.0.0.10129.0.0.11129.0.0.12129.0.0.NB机128网128.0.0.138128.0.0.139128.0.0.140128.0.0.(128+N)B机129网129.0.0.138129.0.0.139129.0.0.140129.0.0.(128+N)HOLLiAS—MACS系统的硬件介绍FM801主控单元主控单元是现场控制站的中央处理单元,主要承担本站的部分信号处理、控制运算、与上位机及与上位机及其它单元的通讯等任务。它是一个与PC兼容的高性能的工业级中央处理单元,采用模块化结构,主控单元可以热备份方式冗余使用,在出现故障时能够自动无扰切换,并保证不会丢失数据。拨码开关的设置:从下到上依次是第1—6位,用于设置主控单元站号,ON为0,OFF为1,对于双机系统,两个拨码开关要设成一致。换算方法如下:站号=20*K1+21*K2+22*K3+23*K4+24*K5+25*K6其中,Ki=0表示第I位的开关拨到ON位置,Ki=1表示第i位的开关拨到OFF位置。FM910、FM920电源模块电源单元为单元式模块化结构,用来对现场控制站的主控单元、I/O模块及现场仪表供电,可构成无扰切换的冗余配电方式。输出电压为DC24V或DC48VFM300、FM301机笼单元机笼单元是主控单元FM801和电源模块FM910、FM920的安装机笼,实现主控单元、电源模块的冗余配置和电源模块间的均流。主从冗余的两个FM801和冗余联用的电源模块FM910、FM920插在机笼单元的相应槽位中,形成一个完整的冗余控制结构。FM131A端子模块FM131A端子模块是与常规IO模块搭配使用的端子模块,实现功能模块与现场信号的连接。拨码开关可以灵活简便地设置站地址,支持多个模块级联和DP终端匹配器的挂接。模块设有防混销,可以有效防止不同的功能模块与FM131A底座模块的混装组合。地址拨码开关的设置:按照预定的模块通讯地址的二进制值设定底座上的8位拨码开关,当拨码开关的某位置于ON时,对应位的二进制值为0,置于OFF则为1。拨码开关的低位对应于模块地址二进制值的低位。FM1438路热电阻输入模块FM143型模块是智能型8路热电阻模拟量输入模块,是HollySys公司采用目前世界上先进的现场总线技术(ProfiBus-DP总线)而新开发的热电阻模拟量输入模块。通过与配套的底座FM131A连接,用于处理从现场来的热电阻输入信号。注:En、Sn表示电阻式温度传感器的两端引线的接入端(n=0~7);Cn表示电阻式温度传感器的一端引线的公共线的接入端(n=0~7);FM148A8路大信号输入模块FM148A型模块是智能型8路大信号模拟量输入模块,通过与配套的端子底座FM131A连接,用于处理从现场来的0~10V范围内的电压信号和0~20mA范围内的电流信号。FM148A端子信号的接线要求每路信号采用两根导线+24V(屏蔽电缆)接到FM131A的端子上。针对不同类型的信号和供电情况的不同,有三种端子接线方式:二线制电流信号的接线、四线制电流信号的接线、电压信号的接线FM151A8路模拟量输出模块FM151A型模块是智能型8路4~20mA模拟量输出模块,是HollySys公司采用目前世界上先进的现场总线技术(ProfiBus-DP总线)而新开发的模拟量输出模块。通过与配套的端子底座FM131A连接,输出8路4~20mA的电流信号。FM161D16路开关量输入模块FM161D型模块是智能型16路普通DI输入模块,是HollySys公司采用目前世界上先进的现场总线技术(ProfiBus-DP总线)而新开发的DI信号输入模块。通过与配套的底座FM131A连接,用于处理从现场来的触点型开关量输入信号,触点查询电压24VDC。FM17116路开关量输出模块FM171型模块是智能型16路继电器开关量输出模块,是HollySys公司采用目前世界上先进的现场总线技术(ProfiBus-DP总线)而新开发的DO信号输出模块。通过与配套的底座FM131A、FM131-C、FM131-D连接,用于给现场提供无源触点型开关量输出信号,从而控制现场设备的开/关、启/停。FM171模块可以与FM131A底座之间依靠64针欧式连接器连接每路通道的输出信号通过FM131A的接线端子硬接线到中间继电器构成完整I/O单元FM171模块还可以与FM131-C连接再通过中间继电器端子板(FM137系列)从而构成完整的I/O单元FM171模块还可以与FM131-D连接再通过中间继电器端子板(FM138系列)从而构成完整的I/O单元FM192-TRDP总线终端匹配器模块FM192-TRDP总线终端匹配器是为FM系列硬件系统配套设计的,用于DP总线终端匹配。模块为24VDC供电,利用电阻消除信号不匹配,以克服干扰,提高通讯质量。它是与FM系列硬件系统的I/O模块配套的一种产品。PROFIBUS-DP重复器在FM系列硬件系统中的使用西门子公司的DP重复器视PROFIBUS-DP现场总线网络结构中的重要模块,它主要用于下列目的:*拓展总线的物理长度*改变总线的拓扑结构*增加总线的节点数目*两段总线间的关断与隔离MACSV系统软件介绍及组态实施过程一.MACSV系统软件主要包括:组态软件.操作员站软件.服务器软件和控制站软件1.组态软件包括:数据库总控.设备组态.服务器算法组态.控制器算法组态.报表组态.图形组态.工程师在线下装等组成。2.操作员在线软件是安装在操作员站上,它完成拥护对于人机交互界面的监控。3.服务器软件是安装在服务器上的,它完成对系统实时.历史数据的采集管理和监视,并为各站的数据请求提供服务。4.控制站软件是安装在现场控制站中的主控单元中的,它完成数据采集.转换.控制运算等。二.MACSV系统组态软件的组态实施过程1.新建工程(数据库总控)2.硬件设置(设备组态)3.数据库定义(数据库总控)4.服务器控制算法组态(服务器算法组态)5.控制器算法工程生成(数据库总控)6.控制器控制算法组态(控制器算法组态)7.制作报表(报表组态)8.绘制图形(图形组态)9.生成下装工程文件(数据库总控)10.登陆控制器.将工程下装到主控单元(控制器算法)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三MACSV系统组态软件的介绍1.数据库总控:数据库总控组态软件是由三部分组成:数据库总控.数据库编辑.控制表编辑,其中在数据库编辑中我们最常用的点名为AI模拟量输入.AO模拟量输出.DI开关量输入.DO开关量输出。2.设备组态:设备组态分为系统设备组态和IO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,IO设备组态是以现场控制站为单位来完成每个站的IO单元配置。3.服务器算法组态:服务器算法组态是用来编制服务器算法程序的,4.控制器算法组态:控制器算法组态的核心:创建程序型POU,采用合适的POU语言(一般CFC或FBD)编写它的运算内容,在编程时,对变量进行数据读.写操作,用变量传递运算结果,将某些变量值送到输出模块去作为控制现场设备动作的指令,或者不输出变量而将变量值传递到上层操作员站监控用。(1)各类POU之间是可以调用的,调用关系为:程序可以调用功能块和函数;功能块可以调用功能块和函数;函数可以调用函数;需说明的是程序可以调用程序。POU可以用六种编程语言,有FBD.CFC.LD.ST.IL.SFC,其中重点掌握FBD和CFC。(2)POU的触发:可以通过任务配置触发POU或者用已触发的POU调用要被触发的POU。(3)控制器算法支持的运算符有:ADD加法运算.MUL乘法运算.SUB减法运算.DIV除法运算.AND逻辑与运算.OR逻辑或运算.XOR异或运算.NOT逻辑非运算.SEL二选一运算.MAX两个取其最大值.MIN两个取其最小值.GT大于逻辑运算符.LT小于逻辑运算符.LE小于等于逻辑运算符.GE大于等于逻辑运算符.EQ相等逻辑运算符。5.图形组态: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,通过图形,操作员可以对现场情况一目了然。工业控制系统流程图形包括静态图形和动态图形。6.工程师在线下装:下装是把控制方案文件从工程师站传送到主控单元.服务器和各操作员站的过程,下装主控单元时有两种下装:初始化下装和无扰下装。7.报表组态:报表组态软件需要和EXCEL配合使用,利用EXCEL提供的各种功能,设定表格格式,在单元格中录入说明性文字,然后利用报表组态软件设置动态点,完成报表的编辑。