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和利时DCS学习总结
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和利时DCS软件介绍及组态
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本资料主要介绍和利时DCS软件的功能及各组成部分、基本组态流程、组态软件的基本原理以及各部分的操作方法。和利时DCS液位控制系统功能组态与监控界面设计04
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和利时DCS液位控制系统功能组态与监控界面设计04
北京信息科技大学；毕业设计（论文）；题目：液位控制系统功能组态与监控界面设计；学院：自动化学院；专业：自动化；学生姓名：张月班级/学号；指导老师/督导老师：艾红；起止时间：日至2010年06；目录；第一章概述...................；1.1集散控制系统的发展历史..........；1.2集散控制系统介绍.
　 北京信息科技大学 毕业设计（论文） 题
目： 液位控制系统功能组态与监控界面设计 学
自动化学院 专
自动化 学生姓名：
指导老师/督导老师：
艾红 起止时间： 2010 年03 月01 日 至2010 年06 月25 日 目录第一章
概述 ................................................................................................................................... 31.1
集散控制系统的发展历史 .............................................................................................. 31.2
集散控制系统介绍 .......................................................................................................... 31.2.1 集散控制系统定义 ................................................................................................. 31.2.2 集散控制系统的特点 ............................................................................................. 41.2.3 集散控制系统的发展状态 ..................................................................................... 51.3
毕业设计研究内容及目标 .............................................................................................. 61.3.1 主要内容 ................................................................................................................. 61.3.2 目标 ......................................................................................................................... 6第二章
系统介绍 ........................................................................................................................... 72.1
MACS系统介绍 ............................................................................................................. 72.1.1 MACS系统组成 ..................................................................................................... 72.1.2 MACS系统具有的功能 ......................................................................................... 82.1.3 I/O模块的状态指示 ............................................................................................... 82.1.4 I/O模块的技术特点 ............................................................................................... 82.2
MACS系统硬件介绍 ..................................................................................................... 92.2.1 FM801主控单元 ..................................................................................................... 92.2.2 FM148模拟量输入模块 ......................................................................................... 92.2.3 FM143八路热电阻模拟量输入模块 ................................................................... 102.2.4 FM151八路模拟量输出模块 ............................................................................... 102.2.5 FM131普通端子模块 ........................................................................................... 102.3
MACS系统软件介绍 ................................................................................................... 10第三章
过程控制系统实验装置 ................................................................................................. 133.1
被控对象 ........................................................................................................................ 133.1.1 水箱 ....................................................................................................................... 133.1.2 模拟锅炉 ............................................................................................................... 133.1.3 盘管 ....................................................................................................................... 133.1.4 管道及阀门 ........................................................................................................... 133.2
检测装置 ........................................................................................................................ 143.2.1 压力传感器、变送器 ........................................................................................... 143.2.2 温度传感器 ........................................................................................................... 143.2.3 流量计 ................................................................................................................... 143.2.4 差压变送器 ........................................................................................................... 143.2.5 液位传感器 ........................................................................................................... 143.3
执行机构 ........................................................................................................................ 153.3.1 电动调节阀 ........................................................................................................... 153.3.2 气动调节阀 ........................................................................................................... 153.3.3 水泵 ....................................................................................................................... 153.3.4 电磁阀 ................................................................................................................... 153.3.5 U型单相电加热管 ................................................................................................ 153.3.6 单相调压模块 ....................................................................................................... 15第四章 MACS组态功能的实现 .................................................................................................. 164.1
单容水箱液位定值控制系统 ........................................................................................ 164.1.1 工程分析 ............................................................................................................... 164.1.2 工程建立 ............................................................................................................... 164.1.3 编辑数据库 ........................................................................................................... 164.1.4 设备组态 ............................................................................................................... 184.1.5 算法组态 ............................................................................................................... 214.1.6 图形组态 ............................................................................................................... 254.1.7 组态结果与装置调试 ........................................................................................... 294.1.8 注意事项 ............................................................................................................... 344.2
双容水箱液位串级控制系统 ........................................................................................ 344.2.1 工程分析 ............................................................................................................... 344.2.2 建立工程 ............................................................................................................... 344.2.3 编辑数据库 ........................................................................................................... 344.2.4 设备组态 ............................................................................................................... 354.2.5 算法组态 ............................................................................................................... 364.2.6 图形组态 ............................................................................................................... 374.2.7 组态结果与装置调试 ........................................................................................... 404.2.8 注意事项 ............................................................................................................... 404.3
交通灯控制系统 ............................................................................................................ 414.3.1 工程分析 ............................................................................................................... 414.3.2 组态过程 ............................................................................................................... 414.3.2.1 算法组态 ............................................................................................................ 41
集散控制系统的发展历史DCS是分布式控制系统的英文缩写（Distributed Control System），在国内自控行业又称之为集散控制系统。它是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，综合了计算机(Computer)、通讯(Communication)、显示(CRT)和控制(Control)等4C技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活、组态方便。）它的发展大体分为三个阶段。第一阶段：年，在这个时期集散控制系统的技术特点表现为：（1）采用微处理器为基础的控制单元，实现分散控制，有各种各样的算法，通过组态独立完成回路控制，具有自诊断功能（2）采用带CRT显示器的操作站与过程单元分离，实现集中监视，集中操作（3）采用较先进的冗余通信系统第二阶段：.，在这个时期集散控制系统的技术特点表现为：（1）微处理器的位数提高，CRT显示器的分辨率提高（2）强化的模块化系统（3）强化了系统信息管理，加强通信功能第三阶段，1985年以后，集散系统进入第三代，其技术特点表现为：（1）采用开放系统管理（2）操作站采用32位微处理器（3）采用实时多用户多任务的操作系统进入九十年代以后，计算机技术突飞猛进，更多新的技术被应用到了DCS之中。PLC是一种针对顺序逻辑控制发展起来的电子设备，它主要用于代替不灵活而且笨重的继电器逻辑。现场总线技术在进入九十年代中期以后发展十分迅猛，以至于有些人已做出预测：基于现场总线的FCS将取代DCS成为控制系统的主角。DCS是 Data Communication Subsystem （数据通信子系统）的简称。以轨道交通行业为例，DCS是一个纯透明的非安全性系统，他是控制中心和列车之间发送报文的载体。DCS第二层涵义：Dorsal Column Stimulator[医]脊柱刺激器在特殊控制领域，如核电站控制系统，DCS的含义为数字化控制系统（Digital control system）。国内DCS主要厂家有：上海新华，鲁能控制，国电智深，浙大中控，和利时，上海华文，上海乐华，浙江中自等。国外的有 西屋（艾默生）、FOXBORO、ABB、西门子、霍尼韦尔、横河、山武－霍尼韦尔公司、FISHER-ROSEMOUNT公司等。 1.2
集散控制系统介绍1.2.1 集散控制系统定义DCS是分布式控制系统的英文缩写（Distributed Control System），在国内自控行业又称之为集散控制系统。即所谓的分布式控制系统，或在有些资料中称之为集散系统，是相对于集中式控制系统而言的一种新型计算机控制系统，它是在集中式控制系统的基础上发展、演变而来的。它是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，综合了计算机，通信、显示和控制等4C技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活以及组态方便。在系统功能方面，DCS和集中式控制系统的区别不大，但在系统功能的实现方法上却完全不同。首先，DCS的骨架―系统网络，它是DCS的基础和核心。由于网络对于DCS整个系统的实时性、可靠性和扩充性，起着决定性的作用，因此各厂家都在这方面进行了精心的设计。对于DCS的系统网络来说，它必须满足实时性的要求，即在确定的时间限度内完成信息的传送。这里所说的“确定”的时间限度，是指在无论何种情况下，信息传送都能在这个时间限度内完成，而这个时间限度则是根据被控制过程的实时性要求确定的。因此，衡量系统网络性能的指标并不是网络的速率，即通常所说的每秒比特数（bps），而是系统网络的实时性，即能在多长的时间内确保所需信息的传输完成。系统网络还必须非常可靠，无论在任何情况下，网络通信都不能中断，因此多数厂家的DCS均采用双总线、环形或双重星形的网络拓扑结构。为了满足系统扩充性的要求，系统网络上可接入的最大节点数量应比实际使用的节点数量大若干倍。这样，一方面可以随时增加新的节点，另一方面也可以使系统网络运行于较轻的通信负荷状态，以确保系统的实时性和可靠性。在系统实际运行过程中，各个节点的上网和下网是随时可能发生的，特别是操作员站，这样，网络重构会经常进行，而这种操作绝对不能影响系统的正常运行，因此，系统网络应该具有很强在线网络重构功能。其次，这是一种完全对现场IO处理并实现直接数字控制（DDC）功能的网络节点。一般一套DCS中要设置现场IO控制站，用以分担整个系统的IO和控制功能。这样既可以避免由于一个站点失效造成整个系统的失效，提高系统可靠性，也可以使各站点分担数据采集和控制功能，有利于提高整个系统的性能。DCS的操作员站是处理一切与运行操作有关的人机界面（HMI-Human Machine Interface或operator interface）功能的网络节点。工程师站是对DCS进行离线的配置、组态工作和在线的系统监督、控制、维护的网络节点，其主要功能是提供对DCS进行组态，配置工作的工具软件（即组态软件），并在DCS在线运行时实时地监视DCS网络上各个节点的运行情况，使系统工程师可以通过工程师站及时调整系统配置及一些系统参数的设定，使DCS随时处在最佳的工作状态之下。与集中式控制系统不同，所有的DCS都要求有系统组态功能，可以说，没有系统组态功能的系统就不能称其为DCS。 1.2.2 集散控制系统的特点DCS自1975年问世以来，已经经历了二十多年的发展历程。在这二十多年中，DCS虽然在系统的体系结构上没有发生重大改变，但是经过不断的发展和完善，其功能和性能都得到了巨大的提高。总的来说，DCS正在向着更加开放，更加标准化，更加产品化的方向发展。
作为生产过程自动化领域的计算机控制系统，传统的DCS仅仅是一个狭义的概念。如果以为DCS只是生产过程的自动化系统，那就会引出错误的结论，因为现在的计算机控制系统的含义已被大大扩展了，它不仅包括过去DCS中所包含的各种内容，还向下深入到了现场的每台测量设备、执行机构，向上发展到了生产管理，企业经营的方方面面。传统意义上的DCS现在仅仅是指生产过程控制这一部分的自动化，而工业自动化系统的概念，则应定位到企业全面解决方案，即total solution 的层次。只有从这个角度上提出问题并解决问题，才能使计算机自动化真正起到其应有的作用。DCS具有以下特点：（1）高可靠性 由于DCS将系统控制功能分散在各台计算机上实现，系统结构采用容错设计，因此某一台计算机出现的故障不会导致系统其他功能的丧失。此外，由于系统中各台包含各类专业文献、文学作品欣赏、行业资料、应用写作文书、外语学习资料、中学教育、专业论文、幼儿教育、小学教育、各类资格考试、和利时DCS液位控制系统功能组态与监控界面设计04等内容。　
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