和利時DCS液位控制系統(tǒng)功能組態(tài)與監(jiān)控界面設(shè)計

1、北京信息科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(論文題目:液位控制系統(tǒng)功能組態(tài)與監(jiān)控界面設(shè)計學(xué)院:自動化學(xué)院專業(yè):自動化學(xué)生姓名:張月班級/學(xué)號 306110102 指導(dǎo)老師/督導(dǎo)老師:艾紅起止時間:2010 年03 月01 日至2010 年06 月25 日目錄第一章概述 (31.1 集散控制系統(tǒng)的發(fā)展歷史 (31.2 集散控制系統(tǒng)介紹 (31.2.1 集散控制系統(tǒng)定義 (31.2.2 集散控制系統(tǒng)的特點 (41.2.3 集散控制系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顟B(tài) (51.3 畢業(yè)設(shè)計研究內(nèi)容及目標(biāo) (61.3.1 主要內(nèi)容 (61.3.2 目標(biāo) (6第二章系統(tǒng)介紹 (72.1 MACS系統(tǒng)介紹 (72.1.1 MACS系統(tǒng)組成 (7

2、2.1.2 MACS系統(tǒng)具有的功能 (82.1.3 I/O模塊的狀態(tài)指示 (82.1.4 I/O模塊的技術(shù)特點 (82.2 MACS系統(tǒng)硬件介紹 (92.2.1 FM801主控單元 (92.2.2 FM148模擬量輸入模塊 (92.2.3 FM143八路熱電阻模擬量輸入模塊 (102.2.4 FM151八路模擬量輸出模塊 (102.2.5 FM131普通端子模塊 (102.3 MACS系統(tǒng)軟件介紹 (10第三章過程控制系統(tǒng)實驗裝置 (133.1 被控對象 (133.1.1 水箱 (133.1.2 模擬鍋爐 (133.1.3 盤管 (133.1.4 管道及閥門 (133.2 檢測裝置 (143.

3、2.1 壓力傳感器、變送器 (143.2.2 溫度傳感器 (143.2.3 流量計 (143.2.4 差壓變送器 (143.2.5 液位傳感器 (143.3 執(zhí)行機構(gòu) (153.3.1 電動調(diào)節(jié)閥 (153.3.2 氣動調(diào)節(jié)閥 (153.3.3 水泵 (153.3.4 電磁閥 (153.3.5 U型單相電加熱管 (153.3.6 單相調(diào)壓模塊 (15第四章MACS組態(tài)功能的實現(xiàn) (164.1 單容水箱液位定值控制系統(tǒng) (164.1.1 工程分析 (164.1.2 工程建立 (164.1.3 編輯數(shù)據(jù)庫 (164.1.4 設(shè)備組態(tài) (184.1.5 算法組態(tài) (214.1.6 圖形組態(tài) (254

4、.1.7 組態(tài)結(jié)果與裝置調(diào)試 (294.1.8 注意事項 (344.2 雙容水箱液位串級控制系統(tǒng) (344.2.1 工程分析 (344.2.2 建立工程 (344.2.3 編輯數(shù)據(jù)庫 (344.2.4 設(shè)備組態(tài) (354.2.5 算法組態(tài) (364.2.6 圖形組態(tài) (374.2.7 組態(tài)結(jié)果與裝置調(diào)試 (404.2.8 注意事項 (404.3 交通燈控制系統(tǒng) (414.3.1 工程分析 (414.3.2 組態(tài)過程 (414.3.2.1 算法組態(tài) (41第一章概述1.1 集散控制系統(tǒng)的發(fā)展歷史DCS是分布式控制系統(tǒng)的英文縮寫(Distributed Control System,在國內(nèi)自控行業(yè)

5、又稱之為集散控制系統(tǒng)。它是一個由過程控制級和過程監(jiān)控級組成的以通信網(wǎng)絡(luò)為紐帶的多級計算機系統(tǒng),綜合了計算機(Computer、通訊(Communication、顯示(CRT和控制(Control等4C技術(shù),其基本思想是分散控制、集中操作、分級管理、配置靈活、組態(tài)方便。它的發(fā)展大體分為三個階段。第一階段:1975-1980年,在這個時期集散控制系統(tǒng)的技術(shù)特點表現(xiàn)為:(1采用微處理器為基礎(chǔ)的控制單元,實現(xiàn)分散控制,有各種各樣的算法,通過組態(tài)獨立完成回路控制,具有自診斷功能(2采用帶CRT顯示器的操作站與過程單元分離,實現(xiàn)集中監(jiān)視,集中操作(3采用較先進(jìn)的冗余通信系統(tǒng)第二階段:19801985.,在

6、這個時期集散控制系統(tǒng)的技術(shù)特點表現(xiàn)為:(1微處理器的位數(shù)提高,CRT顯示器的分辨率提高(2強化的模塊化系統(tǒng)(3強化了系統(tǒng)信息管理,加強通信功能第三階段,1985年以后,集散系統(tǒng)進(jìn)入第三代,其技術(shù)特點表現(xiàn)為:(1采用開放系統(tǒng)管理(2操作站采用32位微處理器(3采用實時多用戶多任務(wù)的操作系統(tǒng)進(jìn)入九十年代以后,計算機技術(shù)突飛猛進(jìn),更多新的技術(shù)被應(yīng)用到了DCS之中。PLC是一種針對順序邏輯控制發(fā)展起來的電子設(shè)備,它主要用于代替不靈活而且笨重的繼電器邏輯?，F(xiàn)場總線技術(shù)在進(jìn)入九十年代中期以后發(fā)展十分迅猛,以至于有些人已做出預(yù)測:基于現(xiàn)場總線的FCS將取代DCS成為控制系統(tǒng)的主角。DCS是 Data Com

7、munication Subsystem (數(shù)據(jù)通信子系統(tǒng)的簡稱。以軌道交通行業(yè)為例,DCS是一個純透明的非安全性系統(tǒng),他是控制中心和列車之間發(fā)送報文的載體。DCS第二層涵義:Dorsal Column Stimulator醫(yī)脊柱刺激器在特殊控制領(lǐng)域,如核電站控制系統(tǒng),DCS的含義為數(shù)字化控制系統(tǒng)(Digital control system。國內(nèi)DCS主要廠家有:上海新華,魯能控制,國電智深,浙大中控,和利時,上海華文,上海樂華,浙江中自等。國外的有西屋(艾默生、FOXBORO、ABB、西門子、霍尼韋爾、橫河、山武-霍尼韋爾公司、FISHER-ROSEMOUNT公司等。1.2 集散控制系統(tǒng)介

8、紹1.2.1 集散控制系統(tǒng)定義DCS是分布式控制系統(tǒng)的英文縮寫(Distributed Control System,在國內(nèi)自控行業(yè)又稱之為集散控制系統(tǒng)。即所謂的分布式控制系統(tǒng),或在有些資料中稱之為集散系統(tǒng),是相對于集中式控制系統(tǒng)而言的一種新型計算機控制系統(tǒng),它是在集中式控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展、演變而來的。它是一個由過程控制級和過程監(jiān)控級組成的以通信網(wǎng)絡(luò)為紐帶的多級計算機系統(tǒng),綜合了計算機,通信、顯示和控制等4C技術(shù),其基本思想是分散控制、集中操作、分級管理、配置靈活以及組態(tài)方便。在系統(tǒng)功能方面,DCS和集中式控制系統(tǒng)的區(qū)別不大,但在系統(tǒng)功能的實現(xiàn)方法上卻完全不同。首先,DCS的骨架系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò),它

9、是DCS的基礎(chǔ)和核心。由于網(wǎng)絡(luò)對于DCS整個系統(tǒng)的實時性、可靠性和擴充性,起著決定性的作用,因此各廠家都在這方面進(jìn)行了精心的設(shè)計。對于DCS的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)來說,它必須滿足實時性的要求,即在確定的時間限度內(nèi)完成信息的傳送。這里所說的“確定”的時間限度,是指在無論何種情況下,信息傳送都能在這個時間限度內(nèi)完成,而這個時間限度則是根據(jù)被控制過程的實時性要求確定的。因此,衡量系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)性能的指標(biāo)并不是網(wǎng)絡(luò)的速率,即通常所說的每秒比特數(shù)(bps,而是系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的實時性,即能在多長的時間內(nèi)確保所需信息的傳輸完成。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)還必須非常可靠,無論在任何情況下,網(wǎng)絡(luò)通信都不能中斷,因此多數(shù)廠家的DCS均采用雙總線、環(huán)形或雙

10、重星形的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。為了滿足系統(tǒng)擴充性的要求,系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)上可接入的最大節(jié)點數(shù)量應(yīng)比實際使用的節(jié)點數(shù)量大若干倍。這樣,一方面可以隨時增加新的節(jié)點,另一方面也可以使系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)運行于較輕的通信負(fù)荷狀態(tài),以確保系統(tǒng)的實時性和可靠性。在系統(tǒng)實際運行過程中,各個節(jié)點的上網(wǎng)和下網(wǎng)是隨時可能發(fā)生的,特別是操作員站,這樣,網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)會經(jīng)常進(jìn)行,而這種操作絕對不能影響系統(tǒng)的正常運行,因此,系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該具有很強在線網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)功能。其次,這是一種完全對現(xiàn)場IO處理并實現(xiàn)直接數(shù)字控制(DDC功能的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。一般一套DCS中要設(shè)置現(xiàn)場IO控制站,用以分擔(dān)整個系統(tǒng)的IO和控制功能。這樣既可以避免由于一個站點失效造成整個系統(tǒng)的失效

11、,提高系統(tǒng)可靠性,也可以使各站點分擔(dān)數(shù)據(jù)采集和控制功能,有利于提高整個系統(tǒng)的性能。DCS的操作員站是處理一切與運行操作有關(guān)的人機界面(HMI-Human Machine Interface或operator interface功能的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。工程師站是對DCS進(jìn)行離線的配置、組態(tài)工作和在線的系統(tǒng)監(jiān)督、控制、維護(hù)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點,其主要功能是提供對DCS進(jìn)行組態(tài),配置工作的工具軟件(即組態(tài)軟件,并在DCS在線運行時實時地監(jiān)視DCS網(wǎng)絡(luò)上各個節(jié)點的運行情況,使系統(tǒng)工程師可以通過工程師站及時調(diào)整系統(tǒng)配置及一些系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)定,使DCS隨時處在最佳的工作狀態(tài)之下。與集中式控制系統(tǒng)不同,所有的DCS都要求有系統(tǒng)

12、組態(tài)功能,可以說,沒有系統(tǒng)組態(tài)功能的系統(tǒng)就不能稱其為DCS。1.2.2 集散控制系統(tǒng)的特點DCS自1975年問世以來,已經(jīng)經(jīng)歷了二十多年的發(fā)展歷程。在這二十多年中,DCS雖然在系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)上沒有發(fā)生重大改變,但是經(jīng)過不斷的發(fā)展和完善,其功能和性能都得到了巨大的提高。總的來說,DCS正在向著更加開放,更加標(biāo)準(zhǔn)化,更加產(chǎn)品化的方向發(fā)展。作為生產(chǎn)過程自動化領(lǐng)域的計算機控制系統(tǒng),傳統(tǒng)的DCS僅僅是一個狹義的概念。如果以為DCS只是生產(chǎn)過程的自動化系統(tǒng),那就會引出錯誤的結(jié)論,因為現(xiàn)在的計算機控制系統(tǒng)的含義已被大大擴展了,它不僅包括過去DCS中所包含的各種內(nèi)容,還向下深入到了現(xiàn)場的每臺測量設(shè)備、執(zhí)行機構(gòu)

13、,向上發(fā)展到了生產(chǎn)管理,企業(yè)經(jīng)營的方方面面。傳統(tǒng)意義上的DCS現(xiàn)在僅僅是指生產(chǎn)過程控制這一部分的自動化,而工業(yè)自動化系統(tǒng)的概念,則應(yīng)定位到企業(yè)全面解決方案,即total solution 的層次。只有從這個角度上提出問題并解決問題,才能使計算機自動化真正起到其應(yīng)有的作用。DCS具有以下特點:(1高可靠性由于DCS將系統(tǒng)控制功能分散在各臺計算機上實現(xiàn),系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用容錯設(shè)計,因此某一臺計算機出現(xiàn)的故障不會導(dǎo)致系統(tǒng)其他功能的喪失。此外,由于系統(tǒng)中各臺計算機所承擔(dān)的任務(wù)比較單一,可以針對需要實現(xiàn)的功能采用具有特定結(jié)構(gòu)和軟件的專用計算機,從而使系統(tǒng)中每臺計算機的可靠性也得到提高。(2開放性 DCS采用開

14、放式,標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化和系列化設(shè)計,系統(tǒng)中各臺計算機采用局域網(wǎng)方式通信,實現(xiàn)信息傳輸,當(dāng)需要改變或擴充系統(tǒng)功能時,可將新增計算機方便地連入系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)或從網(wǎng)絡(luò)中卸下,幾乎不影響系統(tǒng)其他計算機的工作。(3靈活性通過組態(tài)軟件根據(jù)不同的流程應(yīng)用對象進(jìn)行軟硬件組態(tài),即確定測量與控制信號及相互間連接關(guān)系、從控制算法庫選擇適用的控制規(guī)律以及從圖形庫調(diào)用基本圖形組成所需的各種監(jiān)控和報警畫面,從而方便地構(gòu)成所需的控制系統(tǒng)。(4易于維護(hù)功能單一的小型或微型專用計算機,具有維護(hù)簡單、方便的特點,當(dāng)某一局部或某個計算機出現(xiàn)故障時,可以在不影響整個系統(tǒng)運行的情況下在線更換,迅速排除故障。(5協(xié)調(diào)性各工作站之間通過通信網(wǎng)

15、絡(luò)傳送各種數(shù)據(jù),整個系統(tǒng)信息共享,協(xié)調(diào)工作,以完成控制系統(tǒng)的總體功能和優(yōu)化處理。(6控制功能齊全控制算法豐富,集連續(xù)控制、順序控制和批處理控制于一體,可實現(xiàn)串級、前饋、解耦、自適應(yīng)和預(yù)測控制等先進(jìn)控制,并可方便地加入所需的特殊控制算法。DCS的構(gòu)成方式十分靈活,可由專用的管理計算機站、操作員站、工程師站、記錄站、現(xiàn)場控制站和數(shù)據(jù)采集站等組成,也可由通用的服務(wù)器、工業(yè)控制計算機和可編程控制器構(gòu)成。處于底層的過程控制級一般由分散的現(xiàn)場控制站、數(shù)據(jù)采集站等就地實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和控制,并通過數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)傳送到生產(chǎn)監(jiān)控級計算機。生產(chǎn)監(jiān)控級對來自過程控制級的數(shù)據(jù)進(jìn)行集中操作管理,如各種優(yōu)化計算、統(tǒng)計報表、故障

16、診斷、顯示報警等。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展, DCS可以按照需要與更高性能的計算機設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)連接來實現(xiàn)更高級的集中管理功能,如計劃調(diào)度、倉儲管理、能源管理等。1.2.3 集散控制系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顟B(tài)1975 年美國最大的儀表控制公司Honeyw ell 首次向世界推出了它的綜合分散控制系統(tǒng)TDC2000 ( Toal D ist ribu ted Con t ro l -2000 , 這一系統(tǒng)的發(fā)表, 立即引起美國工業(yè)控制界高度評價, 稱之為“最鼓舞人心的事件”。世界各國的各大公司也紛紛仿效, 推出了一個又一個集散系統(tǒng), 從此過程控制進(jìn)入了集散系統(tǒng)的新時期。在此期間有日本橫河公司推出的CEN TUM

17、, 美國泰勒儀表公司的MO SË , 費雪爾公司的DCÉ 400, 貝利公司的N 90, 福克斯波羅公司的Cpect rum 和德國西門子公司的Telepermm。隨著計算機特別是微型計算機與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展, 加上各制造商的激烈競爭, 使DCS 很快從70 年代的第一代發(fā)展到90 年代初的第三代DCS。盡管在這之前的集散系統(tǒng)的技術(shù)水平已經(jīng)很高, 但其中存在著一個最主要的弊病是各大公司推出的幾十種型號的系統(tǒng), 幾乎都是本公司的專利產(chǎn)品, 每個公司為了保護(hù)自身的利益, 采用的都是專利網(wǎng)絡(luò), 這就為全廠、全企業(yè)的管理帶來問題。隨著計算機的發(fā)展與網(wǎng)絡(luò)開發(fā)使各控制廠商更多地采用商

18、業(yè)計算機的技術(shù), 80年代末許多公司推出新一代的集散系統(tǒng), 其主要特征是新系統(tǒng)的局部網(wǎng)絡(luò)采用MA P 協(xié)議; 引用智能變送器與現(xiàn)場總線結(jié)構(gòu); 在控制軟件上引入PLC 的順序控制與批量控制, 使DCS 也具有PLC 的功能。至90 年代初各國知名的DCS 有3000, Bailey 的IN F I90,Ro semoun t 的RS3, W est Hoo se 的WDPF, L eeds &Non th rup 的MAX1000,Foxbo ro 的IöA S,日本橫河的CEN TUM。這里所提到的均為大型的DCS, 為了適應(yīng)市場的需要各廠商也開發(fā)了不少中小型的DCS 系統(tǒng)如

19、S9000,MAX2, LXL ,A 2 PACS 等等。目前國內(nèi)DCS主要有:新華XDPS,魯能的LN2000,國電智深DCS,中控DCS,和利時DCS,南京科遠(yuǎn)DCS,浙江中自等。國外的有西屋(艾默生ovation、FOXBORO、ABB、西門子PCS7、霍尼韋爾、橫河DCS等。1.3 畢業(yè)設(shè)計研究內(nèi)容及目標(biāo)1.3.1 主要內(nèi)容集散控制系統(tǒng)由多重網(wǎng)絡(luò)組成?？梢詫崿F(xiàn)數(shù)據(jù)采集、控制運算、報警監(jiān)視、歷史數(shù)據(jù)管理等。實現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)及實時數(shù)據(jù)趨勢圖顯示以及報警界面顯示等。記錄控制曲線。利用集散控制系統(tǒng)設(shè)計工藝流程畫面以及監(jiān)控管理大量實時數(shù)據(jù)。設(shè)計集散控制系統(tǒng)多種控制方案,深入研究組組態(tài)方法。實現(xiàn)對液位

20、控制。進(jìn)行操作站組態(tài)、控制站組態(tài)、流程圖組態(tài)、監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計。實現(xiàn)開關(guān)量輸入。實現(xiàn)報警與輸入點亮燈等,實現(xiàn)復(fù)雜控制算法。1.3.2 目標(biāo)研究集散控制系統(tǒng)多種組態(tài)方案,進(jìn)行系統(tǒng)結(jié)構(gòu),利用功能模塊,針對液位控制系統(tǒng)實現(xiàn)復(fù)雜控制算法。編寫程序,定義I/O設(shè)備連接,實現(xiàn)開關(guān)量輸入與開關(guān)量輸出。實現(xiàn)溫度、液位和流量顯示,實現(xiàn)前饋與反饋控制。第二章系統(tǒng)介紹2.1 MACS系統(tǒng)介紹2.1.1 MACS系統(tǒng)組成MACS是和利時公司集多年的開發(fā)、工程經(jīng)驗設(shè)計的大型綜合控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用了目前世界上先進(jìn)的現(xiàn)場總線技術(shù)(ProfiBus-DP總線,對控制系統(tǒng)實現(xiàn)計算機監(jiān)控,具有可靠性高,適用性強等優(yōu)點,是一個完善

21、、經(jīng)濟、可靠的控制系統(tǒng)。MACS系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)如圖2.1所示。圖1.1MACS系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)由上到下分為監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和控制網(wǎng)絡(luò)三個層次,監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)工程師站、操作員站、高級計算站與系統(tǒng)服務(wù)器的互連,系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)現(xiàn)場控制站與系統(tǒng)服務(wù)器的互連,控制網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)現(xiàn)場控制站與過程I/O單元的通訊。一個大型系統(tǒng)可由多組服務(wù)器組成,由此將系統(tǒng)劃分成多個域,每個域可由獨立的服務(wù)器、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)SNET和多個現(xiàn)場控制站組成,完成相對獨立的采集和控制功能。域有域名,域內(nèi)數(shù)據(jù)單獨組態(tài)和管理,域間數(shù)據(jù)可以重名。各個域可以共享監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)和工程師站。而操作員站和高級計算站等可通過域名登錄到不同的域進(jìn)行操作。數(shù)據(jù)按域獨立組態(tài),域

22、間數(shù)據(jù)可以由域間引用或域間通信組態(tài)進(jìn)行定義,并通過監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)相互引用。2.1.2 MACS系統(tǒng)具有的功能數(shù)據(jù)采集、控制運算、閉環(huán)控制輸出、設(shè)備和狀態(tài)監(jiān)視、報警監(jiān)視、遠(yuǎn)程通信、實時數(shù)據(jù)處理和顯示、歷史數(shù)據(jù)管理、日志記錄、事件順序記錄、事故追憶、圖形顯示、控制調(diào)節(jié)、報表打印、高級計算、組態(tài)、調(diào)試、打印、下裝、診斷。工程師站(ENS:由高檔微機組成,具有以下功能:系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫組態(tài)、設(shè)備組態(tài)、圖形組態(tài)、控制語言組態(tài)、報表組態(tài)、事故庫組態(tài)、離線查詢、調(diào)試、下裝。操作員站(OPS:由高檔微機或工業(yè)微機組成,具有以下功能:流程圖顯示與操作、報警監(jiān)視及確認(rèn)、日志查詢、趨勢顯示,參數(shù)列表顯示控制調(diào)節(jié)、在線參數(shù)修改、

23、報表打印?，F(xiàn)場控制站(FCS:由專用控制柜和專用控制軟件組成,控制柜中包括電源、主控單元、過程I/O單元、通信單元及控制網(wǎng)絡(luò)等組件。可根據(jù)組態(tài)的數(shù)據(jù)庫和算法完成:數(shù)據(jù)采集與處理、控制和聯(lián)鎖運算、控制輸出。系統(tǒng)服務(wù)器(SVR:由高檔微機或服務(wù)器構(gòu)成,完成實時數(shù)據(jù)庫管理和存取、歷史數(shù)據(jù)庫管理和存取、文件存取服務(wù)、數(shù)據(jù)處理、系統(tǒng)裝載等功能的計算機。系統(tǒng)服務(wù)器可雙冗余配置。2.1.3 I/O模塊的狀態(tài)指示每個I/O模塊的前面板都有運行燈(標(biāo)為RDY和通訊指示燈(標(biāo)為COM。RDY亮表示本模塊的CPU工作正常,COM亮表示本模塊的通訊芯片工作正常,RDY和COM的各種狀態(tài)組合,對應(yīng)著本模塊的各種狀態(tài),如

24、表2.1所示。RDY COM 含義閃滅CPU工作正常,等待初始化或未得到正確的初始化數(shù)據(jù),通訊未建立。滅滅未上電或CPU壞。亮亮一切正常。亮滅通訊線路故障閃亮通訊已建立,模塊未得到正確的初始化數(shù)據(jù)(FM181模塊專用狀態(tài)閃亮通訊已建立,模塊為從狀態(tài),閃動速度為1-2秒/次(FM151R模塊專用狀態(tài)間隔亮通訊正常,并且模塊為主模塊狀態(tài),而且通道輸出或有故障或電流輸出為開路。亮3次(每次0.5秒,滅2次。如此反復(fù)重復(fù)(FM151R模塊專用狀態(tài)表2.1面板指示燈RDY和COM的組合及含義2.1.4 I/O模塊的技術(shù)特點采用ProfiBus-DP現(xiàn)場總線通訊協(xié)議,通訊速率達(dá)到1.5Mbps。支持實時的

25、狀態(tài)顯示?？蓪崟r顯示本模塊的運行狀態(tài)和通訊狀態(tài)。支持帶電插拔。在系統(tǒng)加電的情況下插拔本模塊,不會影響系統(tǒng)的正常運行,也不會損壞本模塊。周期性的故障檢測。定期檢測模塊自身CPU的工作狀態(tài)。一旦CPU出現(xiàn)故障,在保證安全的前提下,WATCHDOG電路可使模塊復(fù)位。具備較完備的保護(hù)功能。這些保護(hù)功能包括:通道電流過載保護(hù)、DC24V反壓保護(hù)、通訊線鉗壓保護(hù)、通道過壓保護(hù)。2.2 MACS系統(tǒng)硬件介紹2.2.1 FM801主控單元(1原理FM801 MACS 主控單元為單元式模塊化結(jié)構(gòu),它具備較強的數(shù)據(jù)處理能力和網(wǎng)絡(luò)通信能力,是MACS系統(tǒng)現(xiàn)場控制站的核心單元。FM801能夠支持冗余的雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)(以太網(wǎng)

26、。通過以太網(wǎng)與MACS系統(tǒng)的服務(wù)器相連, FM801還有ProfiBus-DP現(xiàn)場總線接口,與MACS 系統(tǒng)的I/O模塊通信,主控單元自身為冗余設(shè)計,以提高系統(tǒng)的可靠性。(2結(jié)構(gòu)FM801 MACS 主控單元主要由以下幾部分組成:機架、底板、CPU模塊、電源模塊。結(jié)構(gòu)圖如圖2.2所示: 圖2.2 主控單元結(jié)構(gòu)圖(3特點1先進(jìn)、可靠、高效的控制站軟件和智能I/O處理2主控單元低功耗,無需風(fēng)扇3小型機架安裝,每機架可冗余配置2塊主控制器,可以配置46塊均流冗余電源,供主控和I/O使用4每個機架可以分散安裝5低功耗嵌入式主控芯片61MB帶電池保護(hù)SRAM7微內(nèi)核高可靠實時操作系統(tǒng)8支持IEC6113

27、1-3五種標(biāo)準(zhǔn)組態(tài)語言9支持Profibus-DP現(xiàn)場總線10支持熱插拔2.2.2 FM148模擬量輸入模塊該模塊是8路模擬大信號輸入單元,是MACS現(xiàn)場控制站的通用I/O模塊中的一種。它采用智能的模塊化結(jié)構(gòu),可以對8路模擬信號高精度轉(zhuǎn)換,并通過通信接口(ProfiBus-DP與主控單元交換數(shù)據(jù)。FM148的輸入每一通道可接入電壓型或電流型信號,8路輸入均有輸入過壓保護(hù)。FM148還為現(xiàn)場兩線制儀表提供電源輸入。2.2.3 FM143八路熱電阻模擬量輸入模塊該模塊是8路模擬熱電阻信號輸入單元,是MACS現(xiàn)場控制站的通用I/O模塊中的一種。它采用智能的模塊化結(jié)構(gòu),可以對8路Cu50型及Pt100

28、型熱電阻模擬信號高精度轉(zhuǎn)換,并通過通信接口(ProfiBus-DP與主控單元交換數(shù)據(jù)。2.2.4 FM151八路模擬量輸出模塊FM151模塊是8路4-20mA/0-20mA/0-24mA/0-5V模擬信號輸出單元,是構(gòu)成MACS現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的多種過程I/O單元中的一種基本型號。本模塊通過現(xiàn)場總線(ProfiBus-DP與主控單元相連。由模塊內(nèi)的CPU對其進(jìn)行處理,然后通過現(xiàn)場總線(ProfiBus-DP與主控單元通信。2.2.5 FM131普通端子模塊安裝靈活?？裳b于35mm DIN導(dǎo)軌,也可用螺釘固定于任意平面上。通用性好。能適應(yīng)MACS系統(tǒng)所有I/O模塊。地址設(shè)置方便。具有較高的防錯能

29、力。設(shè)有防混銷,能有效地防止與其它模塊的錯誤連接。支持多個模塊的級聯(lián)。2.3 MACS系統(tǒng)軟件介紹MACS系統(tǒng)給用戶提供的是一個通用的系統(tǒng)組態(tài)和運行控制平臺,應(yīng)用系統(tǒng)需要通過工程師站軟件組態(tài)產(chǎn)生,即把通用系統(tǒng)提供的模塊化的功能單元按一定的邏輯組合起來,形成一個完成特定要求的應(yīng)用系統(tǒng)。系統(tǒng)組態(tài)后將產(chǎn)生應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫、控制運算程序、歷史數(shù)據(jù)庫、監(jiān)控流程圖以及各類生產(chǎn)管理報表。前期準(zhǔn)備工作建立目標(biāo)工程數(shù)據(jù)庫組態(tài)數(shù)據(jù)庫基本編譯算法組態(tài)編譯報表組態(tài)報表檢查圖形組態(tài)設(shè)備組態(tài)設(shè)備編譯數(shù)據(jù)庫聯(lián)編事故庫組態(tài)下裝服務(wù)器、操作員站進(jìn)入在線運行圖2.3 系統(tǒng)組態(tài)流程圖應(yīng)用系統(tǒng)組態(tài)推薦采用圖2.3所示的流程。事實上,

30、各子系統(tǒng)在編輯時是可以并行進(jìn)行的,無明確的先后順序。前期準(zhǔn)備工作:前期準(zhǔn)備工作是指在進(jìn)入系統(tǒng)組態(tài)前,應(yīng)首先確定測點清單、控制運算方案、系統(tǒng)硬件配置包括系統(tǒng)的規(guī)模、各站IO單元的配置及測點的分配等,還要提出對流程圖、報表、歷史庫、追憶庫等的設(shè)計要求。建立目標(biāo)工程:在正式進(jìn)行應(yīng)用工程的組態(tài)前,必須針對該應(yīng)用工程定義一個工程名,該目標(biāo)工程建立后,便建立起了該工程的數(shù)據(jù)目錄。系統(tǒng)設(shè)備組態(tài):應(yīng)用系統(tǒng)的硬件配置通過系統(tǒng)配置組態(tài)軟件完成。采用圖形方式,系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)上連接的每一種設(shè)備都與一種基本圖形對應(yīng)。在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)備組態(tài)之前必須在數(shù)據(jù)庫總控中創(chuàng)建相應(yīng)的工程。數(shù)據(jù)庫組態(tài):數(shù)據(jù)庫組態(tài)就是定義和編輯系統(tǒng)各站的點信息,

31、這是形成整個應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)。在MACS系統(tǒng)中有兩類點,一類是實際的物理測點,存在于現(xiàn)場控制站和通信站中,點中包含了測點類型、物理地址、信號處理和顯示方式等信息;一類是虛擬量點,同實際物理測點相比,差別僅在于沒有與物理位置相關(guān)的信息,可在控制算法組態(tài)和圖形組態(tài)中使用。數(shù)據(jù)庫組態(tài)編輯功能包括數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編輯和數(shù)據(jù)編輯兩個部分。結(jié)構(gòu)編輯,為了體現(xiàn)數(shù)據(jù)庫組態(tài)方案的靈活性,數(shù)據(jù)庫組態(tài)軟件允許對數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)進(jìn)行組態(tài),包括添加自定義結(jié)構(gòu)(對應(yīng)數(shù)據(jù)庫中的表,添加數(shù)據(jù)項(對應(yīng)數(shù)據(jù)庫中的字段,刪除結(jié)構(gòu),刪除項操作。但無論何種操作都不能破壞數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù),即保持?jǐn)?shù)據(jù)的完整性。修改表結(jié)構(gòu)后,不需更改源程序就可動態(tài)的重組用戶

32、界面,增強數(shù)據(jù)庫組態(tài)程序的通用性。此項功能面向應(yīng)用開發(fā)人員,不對用戶開放。數(shù)據(jù)編輯,數(shù)據(jù)編輯為工程技術(shù)人員提供了一種可編輯數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的手段。數(shù)據(jù)庫編輯按應(yīng)用設(shè)計習(xí)慣,采用按信號類型和工藝系統(tǒng)統(tǒng)一編輯的方法,而不需要按站編輯。編輯功能在提供數(shù)據(jù)輸入手段的同時,還提供數(shù)據(jù)的修改、查找、打印等功能。此項功能面向最終用戶。算法組態(tài):在完成數(shù)據(jù)庫組態(tài)后就可以進(jìn)行控制算法組態(tài)。MACS系統(tǒng)提供了符合國際IEC1131-3標(biāo)準(zhǔn)的五種工具:SFC、ST、FBD、LD和FM。下面作以簡要介紹。變量定義在算法組態(tài)要定義的變量如下:在功能塊中定義的算法塊的名字;計算公式中的公式名(主要用于計算公式的引用;各方案頁

33、定義的局部變量(如浮點型、整型、布爾型等;各站全局變量。其中功能塊名和公式名命名規(guī)則同數(shù)據(jù)庫點一致且必須唯一,在定義的同時連同相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行定義,詳見MACS速查手冊中“數(shù)據(jù)庫點項名列表”和“算法點項名列表”。在同一站中不能有同名的站全局變量;站內(nèi)同名的全局變量和局部變量,除特別指明外,當(dāng)作局部變量處理。變量的使用在算法組態(tài)中,變量使用的方法如下:對于數(shù)據(jù)庫點,用點名.項名表示,項名由兩個字母或數(shù)字組成,如果使用的是數(shù)據(jù)庫點的實時值項,“.項名”部分(如.AV,.DV可以省略。對于ST、FM要在“點名”前加“_”,(如:_點名.項名。站全局變量可以在本站內(nèi)直接使用,而其他站不能使用。變量名為1

34、2個字符。站局部變量僅在定義該點的方案頁中使用,變量可以在站變量定義表中添加,變量名為12個字符。該變量的初始值由各方案頁維護(hù)。方案頁定義的局部變量的名字可以和數(shù)據(jù)庫點或功能塊重名,在使用上不沖突。常數(shù)定義,根據(jù)功能塊輸入端所需的數(shù)據(jù)類型直接定義。編制控制運算程序變量定義后,就可編制控制運算程序,相關(guān)的規(guī)則見MACS手冊。圖形、報表組態(tài):圖形組態(tài)包括背景圖定義和動態(tài)點定義,其中動態(tài)點動態(tài)顯示其實時值或歷史變化情況,因而要求動態(tài)點必須同已定義點相對應(yīng)。通過把圖形文件連入系統(tǒng),就可實現(xiàn)圖形的顯示和切換。圖形組態(tài)時不需編譯,相應(yīng)點名的合法性不作檢查,在線運行軟件將忽略無定義的動態(tài)點。報表組態(tài)包括表格

35、定義和動態(tài)點定義。報表中大量使用的是歷史動態(tài)點,編輯后要進(jìn)行合法性檢查,因此這些點必須在簡化歷史庫中有定義,這也規(guī)定了報表組態(tài)應(yīng)在簡化歷史庫生成后進(jìn)行。編譯生成:系統(tǒng)聯(lián)編功能連接形成系統(tǒng)庫,成為操作員站、現(xiàn)場控制站上的在線運行軟件運行的基礎(chǔ)。簡化歷史庫、圖形、追憶庫和報表等軟件涉及到的點只能是系統(tǒng)庫中的點。系統(tǒng)庫包括實時庫和參數(shù)庫兩個組成部分,系統(tǒng)把所有點中變化的數(shù)據(jù)項放在實時庫中,而把所有點中不經(jīng)常變化的數(shù)據(jù)項放在參數(shù)庫中。服務(wù)器中包含了所有的數(shù)據(jù)庫信息,而現(xiàn)場控制站上只包含該站相關(guān)的點和方案頁信息,這是在系統(tǒng)生成后由系統(tǒng)管理中的下裝功能自動完成的。系統(tǒng)下裝:應(yīng)用系統(tǒng)生成完畢后,應(yīng)用系統(tǒng)的系

36、統(tǒng)庫、圖形和報表文件通過網(wǎng)絡(luò)下裝到服務(wù)器和操作員站。組態(tài)產(chǎn)生的文件也可以通過其他方式裝到操作員站,這要求操作人員正確了解每個文件的用途。服務(wù)器到現(xiàn)場控制站的下裝是在現(xiàn)場控制站啟動時自動進(jìn)行的?，F(xiàn)場控制站啟動時如果發(fā)現(xiàn)本地的數(shù)據(jù)庫版本號與服務(wù)器不一致,便會向服務(wù)器請求下裝數(shù)據(jù)庫和方案頁。在實際應(yīng)用中為保證系統(tǒng)庫的數(shù)據(jù)一致性,使用時必須注意以下事項:數(shù)據(jù)庫完全下裝時服務(wù)器和操作員站的啟停順序:停操作員站、停服務(wù)器、啟服務(wù)器、啟操作員站。數(shù)據(jù)庫增量下裝中不能增加站間引用,不能修改設(shè)備信息。第三章過程控制系統(tǒng)實驗裝置3.1 被控對象由不銹鋼儲水箱、有機玻璃水箱、單相電加熱模擬鍋爐(由不銹鋼鍋爐內(nèi)膽加溫

37、筒和封閉式鍋爐夾套構(gòu)成、盤管、管道、閥門等組成。3.1.1 水箱包括上水箱、下水箱和儲水箱。上、下水箱采用淡藍(lán)色優(yōu)質(zhì)有機玻璃,不但堅實耐用,而且透明度高,便于學(xué)生直接觀察液位的變化和記錄結(jié)果。有機玻璃水箱尺寸:長×寬×高=350×380×300(mm。上水箱可以分為兩個小水箱共五個槽組成,分別為小水箱緩沖槽、小水箱工作槽、大水箱緩沖槽、大水箱工作槽和溢流槽組成,進(jìn)水時水管的水先流入緩沖槽,然后才流入工作槽,這樣經(jīng)過緩沖和線性化的處理,工作槽的液位較為穩(wěn)定,便于觀察。兩個小水箱底部均設(shè)置有采壓口、出水口以及并連水箱連通口。下水箱與上水箱不同,共有四個槽組成

38、,分別為左進(jìn)水緩沖槽、溢流槽、右進(jìn)水緩沖槽和工作槽,水箱底部設(shè)置有采壓口,出水口。儲水箱由不銹鋼板制成,尺寸為:長×寬×高=900m×520×430(mm,完全能滿足有機玻璃水箱以及加熱鍋爐的實驗供水需要。儲水箱內(nèi)部有兩個橢圓形塑料過濾網(wǎng)罩,以防雜物進(jìn)入水泵和管道。3.1.2 模擬鍋爐利用電加熱管加熱的常壓鍋爐,包括加熱層(鍋爐內(nèi)膽和冷卻層(鍋爐夾套,均由不銹鋼精制而成,可利用它進(jìn)行溫度實驗。做溫度實驗時,冷卻層的循環(huán)水可以使加熱層的熱量快速散發(fā),使加熱層的溫度快速下降。冷卻層和加熱層都裝有溫度傳感器檢測其溫度,可完成溫度的定值控制、串級控制,前饋-反饋

39、控制,解耦控制等實驗。3.1.3 盤管模擬工業(yè)現(xiàn)場的管道輸送和滯后環(huán)節(jié),長21米(24圈,在盤管上有三個不同的溫度檢測點,它們的滯后時間常數(shù)不同,在實驗過程中可根據(jù)不同的實驗需要選擇不同的溫度檢測點。盤管的出水通過軟管連接既可以流入鍋爐內(nèi)膽,也可以經(jīng)過渦輪流量計流回儲水箱。它可用來完成溫度的滯后和流量純滯后控制實驗。3.1.4 管道及閥門整個系統(tǒng)固定不動的管道由敷塑不銹鋼管連接而成,所有的手動閥門均采用優(yōu)質(zhì)球閥,徹底避免了管道系統(tǒng)生銹的可能性。有效提高了實驗裝置的使用年限。實驗用管道采用軟管連接,軟管連接部分均采用快速軟管接頭,方便軟管插拔,不同的實驗需要連接不同的管路,完全開放,老師學(xué)生可以

40、隨意組合控制系統(tǒng),培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力,使設(shè)備更具研究價值。3.2 檢測裝置3.2.1 壓力傳感器、變送器五個DDZ-III型壓力傳感器,用來對上小、上大、下水箱的液位以及常規(guī)儀表側(cè)管道壓力進(jìn)行檢測,精度為0.5級。采用工業(yè)用的擴散硅壓力變送器,帶不銹鋼隔離膜片,同時采用信號隔離技術(shù),對傳感器溫度漂移跟隨補償。采用標(biāo)準(zhǔn)二線制傳輸方式,工作時需提供24V直流電源,輸出:420mADC。其中檢測管道壓力的壓力變送器量程為0-200KPa,其余用于檢測液位的四個變送器量程均為0-5KPa。壓力變送器用來對現(xiàn)象總線側(cè)下水箱液位進(jìn)行檢測,數(shù)量1套。測量偏差小于0.1%。采用SIEMENS帶PROFIBUS-

41、PA通訊接口的壓力傳感器,SIEMENS帶PROFIBUS-PA通訊協(xié)議的壓力傳感器通過總線供電,不需要另外接工作電源。3.2.2 溫度傳感器裝置中采用了五個Pt100鉑熱電阻溫度傳感器和一個K型熱電偶傳感器,五個熱電阻傳感器分別用來檢測鍋爐內(nèi)膽、鍋爐夾套、盤管(有3個測試點的水溫。Pt100測溫范圍: -200+420。經(jīng)過調(diào)節(jié)器的溫度變送器,可將溫度信號轉(zhuǎn)換成420mA直流電流信號。Pt100傳感器精度高,熱補償性較好。K型熱電偶傳感器用來檢測鍋爐內(nèi)膽水溫,測溫范圍: 0-1100。3.2.3 流量計一個模擬轉(zhuǎn)換器(渦輪流量計掛接在網(wǎng)孔板上,兩端接有快速接頭,用來連接軟管測量流量。它的優(yōu)點

42、是測量精度高,反應(yīng)快。采用標(biāo)準(zhǔn)二線制傳輸方式,工作時需提供24V 直流電源。流量范圍:01.2m3/h;精度:1.0%;輸出:420mADC。一個孔板流量計(需要配合差壓變送器,刻度流量01.5m3/h,最大差壓60KPa。一個電磁流量計,公稱直徑15mm,測量精度±0.5%。與流量轉(zhuǎn)換器配合使用。基于微處理器的變送器,帶有數(shù)字顯示,可連接多種傳感器,采用SIEMENS帶PROFIBUS-PA通訊接口電磁式流量計。3.2.4 差壓變送器配合孔板流量計測量管道流量,采用電容式差壓變送器,4-20mA信號輸出,0.25級測量精度。3.2.5 液位傳感器由三個電接觸點組成,分別對低、中、高

43、水位進(jìn)行檢測,配合液位控制器,可以對水位起到監(jiān)視作用,本實驗裝置中共用了兩個液位傳感器,分別用來檢測鍋爐內(nèi)膽水位和儲水箱水位。3.3 執(zhí)行機構(gòu)3.3.1 電動調(diào)節(jié)閥采用智能直行程電動調(diào)節(jié)閥,用來對控制回路的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)。電動調(diào)節(jié)閥型號為: QSTP-16K。具有精度高、技術(shù)先進(jìn)、體積小、重量輕、推動力大、功能強、控制單元與電動執(zhí)行機構(gòu)一體化、可靠性高、操作方便等優(yōu)點,電源為單相220V,控制信號為420mADC 或15VDC,輸出為420mADC的閥位信號,使用和校正非常方便。3.3.2 氣動調(diào)節(jié)閥額定流量0.3T/h,等百分比特性。由智能電氣閥門定位器控制的氣動調(diào)節(jié)閥,帶有PROFIBUS-

44、PA通訊功能。3.3.3 水泵本裝置采用磁力驅(qū)動泵,型號為16CQ-8P,流量為30升/分,揚程為8米,功率為180W。泵體完全采用不銹鋼材料,以防止生銹,使用壽命長。本裝置采用兩只磁力驅(qū)動泵,一只為三相380V恒壓驅(qū)動,另一只為三相變頻220V輸出驅(qū)動。3.3.4 電磁閥在本裝置中作為電動調(diào)節(jié)閥、氣動調(diào)節(jié)閥的旁路,起到階躍干擾的作用。3.3.5 U型單相電加熱管一根1KW U型電加熱管用來對鍋爐內(nèi)膽內(nèi)的水進(jìn)行加溫。3.3.6 單相調(diào)壓模塊單相調(diào)壓模塊安裝在控制屏內(nèi)部,它為單相交流220V輸入,輸出為單相交流220V平滑可調(diào),控制信號為DC 420mA,利用智能調(diào)節(jié)儀的輸出信號可控制調(diào)壓模塊的

45、輸出電壓,從而使加熱介質(zhì)水最終穩(wěn)定在某一數(shù)值,實現(xiàn)溫度的自動控制。第四章MACS組態(tài)功能的實現(xiàn)MACS組態(tài)主要包括數(shù)據(jù)庫組態(tài)、設(shè)備組態(tài)、算法組態(tài)和畫面組態(tài)。組態(tài)完成后與裝置連接進(jìn)行系統(tǒng)統(tǒng)調(diào)。4.1 單容水箱液位定值控制系統(tǒng)4.1.1 工程分析單容水箱液位定值控制系統(tǒng)需要一個輸入測量信號,一個輸出控制信號。因此需要一個模擬量輸入模塊FM148A和一個模擬量輸出模塊FM151。采集上水箱液位信號(LT1控制電動控制閥的開度。4.1.2 工程建立打開數(shù)據(jù)庫組態(tài)工具,進(jìn)入數(shù)據(jù)庫組態(tài)界面。在數(shù)據(jù)庫總控組態(tài)界面工具欄下單擊新建工程按鈕,彈出如圖4.1所示添加工程的對話框,填入工程名456,單擊確定。工程建

46、立之后可以在的D:MACSV_ENG文件下看到一個以新建的以工程名456命名的文件夾。 圖4.14.1.3 編輯數(shù)據(jù)庫(1選擇編輯編輯數(shù)據(jù)庫,彈出對話框如圖4.2所示,輸入用戶名hollymacs和密碼macs后單擊確定,進(jìn)入數(shù)據(jù)庫編輯界面。 圖4.2(2選擇系統(tǒng)數(shù)據(jù)操作,單擊確定后彈出窗口,參照圖4.3所示。因為單容水箱液位定值控制系統(tǒng)用到兩個模塊,兩個通道,所以需要編輯兩個點號。 圖4.3(3單擊數(shù)據(jù)操作后,選擇模擬量輸入,在右邊選擇項名列表框中選擇需要設(shè)置的項目名稱,見表4.1,單擊確定并添加記錄。表4.1 模擬量輸入項記錄號通道號采集周期標(biāo)度變換類型設(shè)備號量程下限量程上限輸出格式點名信

47、號范圍站號1 1 1 標(biāo)度變換2 0 200 XXXXXX Lt1 1-5V 11(4選擇AO模擬量輸出,參照表4.2選擇項名,單擊確定并添加記錄。表4.2 模擬量輸出項當(dāng)前值通道號采集周期標(biāo)度變換設(shè)備號量程下限量程上限輸出格式點名站號0 1 1 4-20mA/1-5V 4 0 100 XXXXXX O1 11 (5設(shè)備號即設(shè)備地址,輸入通道為2(FM148,輸出通道為4(FM143,單擊更新數(shù)據(jù)庫按鈕即可保存。(6單擊數(shù)據(jù)庫編譯基本編譯,若顯示數(shù)據(jù)庫編譯成功,則數(shù)據(jù)庫組態(tài)完畢,關(guān)閉數(shù)據(jù)庫總控組態(tài)軟件界面。4.1.4 設(shè)備組態(tài)按照“開始程序MACS組態(tài)軟件設(shè)備組態(tài)工具”的順序打開設(shè)備組態(tài)工具,

48、定義系統(tǒng)設(shè)備和I/O設(shè)備。1、設(shè)置系統(tǒng)設(shè)備(1選擇打開新建的456工程。(2選擇編輯系統(tǒng)設(shè)備,打開系統(tǒng)設(shè)備組態(tài)對話框。選中MACS設(shè)備組態(tài),彈出系統(tǒng)設(shè)備生成對話框,參考圖4.4所示,首先上層網(wǎng)絡(luò)設(shè)置,網(wǎng)段A設(shè)置為128,網(wǎng)段B設(shè)置為129,然后下一步選擇服務(wù)器配置,下一步選擇IO控制站數(shù)量,下一步選擇操作員站數(shù)量,最后點擊開始。 圖4.4也可以將剛彈出的對話框取消,選中MACS設(shè)備組態(tài),右擊鼠標(biāo)選擇添加節(jié)點,在“現(xiàn)場控制站、操作員站、服務(wù)器”中選擇現(xiàn)場控制站。選中現(xiàn)場控制站,右擊鼠標(biāo)選擇添加設(shè)備,分別添加主控單元、以太網(wǎng)卡。重復(fù)前三個步驟,分別添加操作員站、服務(wù)器。操作員站以太網(wǎng)卡屬性設(shè)置,右

49、擊以太網(wǎng)卡選擇屬性,將其IP地址改為128.0.0.51。服務(wù)器以太網(wǎng)卡屬性設(shè)置,右擊以太網(wǎng)卡選擇屬性,將其IP地址分別改為128.0.0.1和129.0.0.1。至此,系統(tǒng)設(shè)備設(shè)置完畢,單擊按鈕,顯示編譯完成,如圖4.5所示。 圖4.52、設(shè)置I/O設(shè)備(1選擇編輯I/O設(shè)備,打開I/O設(shè)備組態(tài)對話框。(2選擇菜單“查看/自定義設(shè)備”在DP鏈路下添加新的設(shè)備,引入所用的設(shè)備,FM148選用FM148A,FM143A選用FM143A,FM151選用FM151。(3選擇“現(xiàn)場控制站”,右鍵添加DP鏈路,設(shè)備默認(rèn)DP鏈路。(4選擇DP,參照圖4.6,右鍵添加新的設(shè)備FM148A,FM143A,FM

50、151。 圖4.6(5選中FM148A,右鍵更改屬性為地址1,選用通道的信號量程為0 5V。FM143A 右鍵更改屬性地址為2,選用通道的信號量程為16(-200 200。FM151右鍵更改屬性地址為3,選用通道的信號量程為420mA。組態(tài)結(jié)果如圖4.7所示。 圖4.7單擊按鈕,顯示編譯成功。(6將組態(tài)數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫,至此,設(shè)備組態(tài)完畢,關(guān)閉設(shè)備組態(tài)工具界面。4.1.5 算法組態(tài)算法組態(tài)分為服務(wù)器算法組態(tài)和控制算法組態(tài)。(1按照“開始程序MACS組態(tài)軟件服務(wù)器算法組態(tài)”的順序打開服務(wù)器算法組態(tài)界面。選擇文件打開工程,打開新建的工程文件。(2選擇文件新建站,在新建的工程下新建站為服務(wù)器、控制站

51、10和控制站11。如圖4.8所示。 圖4.8(3選中控制站11,右擊鼠標(biāo)選擇輸入方案,在彈出的對話框中輸入方案的名稱456,如圖4.9所示。 圖4.9(4選擇FBD的編程方式,保存方案如圖4.10所示。 圖4.10(5選擇功能模塊控制算法PID調(diào)節(jié),點擊圖彈出輸入?yún)?shù)對話框,設(shè)置PID屬性如圖4.11(a、(b、(c所示。 圖4.11(a 圖4.11(b 圖4.11(c(6參照圖4.12,將PID功能模塊放在合適的位置上。 圖4.12(7參照圖4.13,選擇輸入輸出端子輸入端子,將其連接到PID模塊的PV端。 圖4.13(8參照圖4.14,選擇輸入輸出端子輸出端子,將其連接到PID模塊的AV端

52、。11CACCa A 簡化條件:轉(zhuǎn)動軸A 垂直于質(zhì)量對稱面C ni i C C Cni i J m -=-=1I I 1I IR (F M M a F F IRF CI M IR I I F r M M +=C A (C a r m J AC C -+-=RI F A I M (n t CC a a r +-=AC C m J (t Ca r -=AC C m J (AC AC C m J r r -=2AC C mr J -=(2ACC mr J +-=圖4.17121、將慣性力向質(zhì)心C 簡化2、將慣性力向轉(zhuǎn)軸A 簡化3、將慣性力向桿上B 點簡化AB慣性力向質(zhì)心C 簡化:2I I 121,2

53、mL M L m F C =C a IF CI MCa A(7保存文件,圖形組態(tài)完畢。4.1.7 組態(tài)結(jié)果與裝置調(diào)試(1打開計算機,打開和關(guān)閉相應(yīng)的閥門。按照順序打開DCS控制柜總電源、三相開關(guān)、單相開關(guān),再打開控制站,最后,打開DCS主控開關(guān)按鈕。(2在計算機上打開數(shù)據(jù)庫總控組態(tài)窗口,在空白的菜單下選擇剛新建的456工程,參照圖4.21,選擇編輯域組號組態(tài)選擇新建的工程,移到右邊,單擊確認(rèn)。 圖4.21(3參照圖4.22,選擇要做的工程。 圖4.22(4選擇工具欄中的“完全編譯”,稍后顯示編譯成功如圖4.23所示。 (5關(guān)閉數(shù)據(jù)庫組態(tài),然后啟動服務(wù)器,如圖4.24所示。 (6打開工程師在線下

54、裝,輸入用戶名和密碼macsv/macsv,如圖4.25所示。 圖4.25(7參照圖4.26,單擊工具欄中的456,選擇新建的工程。 圖4.26(8如圖4.27(a、(b所示選擇菜單中的系統(tǒng)命令下裝,選擇服務(wù)器下裝,選擇IO站11,移到右邊,點擊確定,雙擊128.0.0.1.下一步,直到下裝成功。 圖4.27(a 圖4.27(b(9選擇菜單中的系統(tǒng)命令下裝,選擇操作員下裝,雙擊128.0.0.51,選擇下一步,直到下裝成功。(10關(guān)閉工程師在線下裝,重新啟動服務(wù)器,然后打開操作員站在線軟件,在工程師功能中選擇登陸,輸入用戶名superman和口令macsv,參考圖4.28。服務(wù)器啟動成功后,就

55、可以用新組態(tài)的工程做實驗了。 圖4.284.1.8 注意事項(1各項組態(tài)完畢必須編譯通過。(2組態(tài)一定要按步驟進(jìn)行。(3組態(tài)結(jié)果與裝置調(diào)試時,一定要按步驟進(jìn)行,編譯成功后要啟動服務(wù)器,否則下裝不會成功。4.2 雙容水箱液位串級控制系統(tǒng)4.2.1 工程分析水箱液位串級控制系統(tǒng)需要兩個輸入信號端子和一個輸出端子,因此選用一個模擬量輸入模塊(FM148A和一個模擬量輸出模塊(FM151。FM148A的通道2采集上水箱液位數(shù)據(jù), FM148A的通道3采集中水箱液位數(shù)據(jù),控制輸出信號由模擬量輸出模塊(FM151的通道1送出,去操縱電動控制閥的開度。4.2.2 建立工程(1打開數(shù)據(jù)庫組態(tài)工具,進(jìn)入數(shù)據(jù)庫組

56、態(tài)界面。(2在數(shù)據(jù)庫總控組態(tài)界面中工具欄下單擊新建工程按鈕,彈出添加工程的對話框,添入工程名稱,單擊確定。(3工程建立之后可以在D:MACSV_ENG文件下看到新建的工程名稱。4.2.3 編輯數(shù)據(jù)庫(1選擇編輯編輯數(shù)據(jù)庫,在彈出的對話框,輸入用戶名hollymacs和密碼macs,單擊確定,進(jìn)入數(shù)據(jù)庫編輯界面。(2選擇系統(tǒng)數(shù)據(jù)操作,單擊確定后彈出窗口。因為水箱液位串級控制控制系統(tǒng)使用兩個模塊,三個通道,所以需要編輯三個點號。(3單擊數(shù)據(jù)操作后,選擇模擬量輸入,在右邊選擇項名列表框中,選擇必須設(shè)置的項目名稱,見表4.3,單擊確定并添加記錄。表4.3 模擬量輸入項記錄號通道號采集周期標(biāo)度變換類型設(shè)備號量程下限量程上限輸出格式點名信號范圍站號1 2 1 標(biāo)度變換2 0 200 XXXXXX Lt2 1-5V 112 3 1 標(biāo)度變換2 0 200 XXXXXX Lt3 1-5V 11 (4選擇AO模擬量輸出,按表4.4選擇項名稱,單擊確定并添加記錄。表4.4 模擬量輸出項當(dāng)前號通道號采集周期標(biāo)度變換設(shè)備號量程下限量程上限輸出格式點名站號0 1