集散控制課件

1、第6章 其他集散控制系統(tǒng)第6章 其他集散控制系統(tǒng)簡介簡介知識點：掌握I/A S系統(tǒng)系統(tǒng)的組成了解I/A S系統(tǒng)所采用的通信網(wǎng)絡(luò)掌握I/A S系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)及各部分的作用了解I/A S系統(tǒng)軟件的作用掌握MACS系統(tǒng)的組成及各部分的作用熟習(xí)現(xiàn)場控制站的構(gòu)成及特點了解MACS系統(tǒng)軟件的作用技能點：掌握MACS控制系統(tǒng)的組態(tài)掌握MACS控制系統(tǒng)系統(tǒng)調(diào)試方法 學(xué)習(xí)目標(biāo)6.1 I/A S 系統(tǒng)I/A S系統(tǒng)是美國 Foxboro公司的集散控制系統(tǒng)。I/A S是智能自動化系列(Intelligent Automation Series)的縮寫。該系統(tǒng)是一種使用開放網(wǎng)絡(luò)的工業(yè)系統(tǒng)，可以使用64位工作站和全冗余配

2、置的高標(biāo)準(zhǔn)集散控制系統(tǒng)。6.1.1 通信系統(tǒng)1.節(jié)點總線:I/A S系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是按節(jié)點概念來構(gòu)成的。節(jié)點獨立運行，完成與自動控制系統(tǒng)相關(guān)的功能。圖6.1 I/A S 系統(tǒng)構(gòu)成圖6.1 I/A S 系統(tǒng)構(gòu)成信息網(wǎng)用于工廠的信息管理。I/A S系統(tǒng)不僅可以向MIS網(wǎng)絡(luò)傳輸實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，而且還可以傳輸各種流程控制畫面。載波帶局域網(wǎng)(LAN)是I/A S系統(tǒng)主干信息網(wǎng)。通信媒體有同軸電纜和光導(dǎo)纖維兩種. I/A S系統(tǒng)的通信網(wǎng):信息網(wǎng)、載波帶局域網(wǎng)(LAN)、節(jié)點總線和現(xiàn)場總線?，F(xiàn)場總線組件（FBM，即I/O卡）為控制處理機(jī)和現(xiàn)場傳感器/執(zhí)行器提供接口。6.1.2 I/A S 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)系統(tǒng)操

3、作管理操作處理器應(yīng)用處理器應(yīng)用工作站處理器通信處理器控制處理器現(xiàn)場總線摸件圖6.1 I/A S 系統(tǒng)構(gòu)成1.操作站處理器操作站處理器(WP )與它的外部設(shè)備一起，從其他站接收圖形和文本信息，并產(chǎn)生視頻信號。圖6.1 I/A S 系統(tǒng)構(gòu)成應(yīng)用處理器(AP)使用是對外部大容量存儲設(shè)備執(zhí)行有關(guān)的應(yīng)用功能。2.應(yīng)用處理器圖6.1 I/A S 系統(tǒng)構(gòu)成3.應(yīng)用工作站處理器應(yīng)用工作站處理器(AW) 承擔(dān)網(wǎng)絡(luò)上的服務(wù)器的功能，又能作為一個人機(jī)界面.4.通信處理器 通信處理器 (Communication Processor)作為 I/A S 系統(tǒng)的一個節(jié)點，提供與外部設(shè)備的互聯(lián)，其配置如圖 6.2所示。 圖

4、6.1 I/A S 系統(tǒng)構(gòu)成5. 控制處理器控制處理器 (CP) 是 I/A S 節(jié)點中的控制組件，他包括輸入/輸出、控制、信號處理、計算和轉(zhuǎn)換等類型 , 通過組態(tài)能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)控制、順序控制和梯形邏輯控制等功能。圖6.1 I/A S 系統(tǒng)構(gòu)成6.現(xiàn)場總線模件現(xiàn)場總線模件(FBM)，包括模擬和數(shù)字類型，均為通道隔離型卡件，現(xiàn)場總線模件為現(xiàn)場傳感器執(zhí)行器與冗余的現(xiàn)場總線之間提供了接口.6.1.3 I/A S 系統(tǒng)軟件1.系統(tǒng)管理軟件系統(tǒng)管理軟件 (System Manager)用于站與有關(guān)的外部設(shè)備，如輸入輸出設(shè)備、通信總線的打印設(shè)備等設(shè)備的狀態(tài)信息顯示、系統(tǒng)日期和維修時間的信息顯示、系統(tǒng)報警的條

5、件和報警信息顯示，它也具有直接改變所連接設(shè)備作用的能力。2.歷史數(shù)據(jù)軟件歷史數(shù)據(jù)軟件(Historical Data)提供連續(xù)和離散數(shù)值和應(yīng)用信息的歷史數(shù)據(jù)。這些數(shù)值可以是過程的測量、設(shè)定、輸出和已經(jīng)過組態(tài)的用于采集和發(fā)送作為歷史數(shù)據(jù)的信息的站狀態(tài)開關(guān)。對歷史數(shù)據(jù)的歸檔處理，例如，取歷史數(shù)據(jù)的平均、最大、最小和其他的引出的值也是該軟件的工作。 這些歷史數(shù)據(jù)被保存，并能用應(yīng)用程序再顯示、報表打印和存取。歸檔的資料能存到可移走的軟盤等媒體。對事故的歷史數(shù)據(jù)、報警的條件和被選擇的操作員的操作信息也能經(jīng)組態(tài)后保存。在其他站上發(fā)生的事故、報警和其他事件的信息也能通過定義作為歷史事件的數(shù)據(jù)從其他站送來存儲

6、.3.顯示管理軟件 顯示管理軟件(FoxView)是 I/A S 系統(tǒng)的程序、工具和過程畫面等操作環(huán)境集合的重現(xiàn)。 根據(jù)用戶特定的任務(wù)要求，可以對有關(guān)的操作環(huán)境的子集組態(tài)。 4.畫面建立軟件圖6.2 壓縮機(jī)控制畫面的數(shù)據(jù)可與過程變量進(jìn)行連接。對目標(biāo)屬性的動態(tài)變量，它也允許操作員控制的像按鈕等設(shè)備圖形顯示在畫面上。畫面建立軟件(FoxDraw)用于對過程操作流程畫面和有關(guān)的操作、調(diào)整畫面進(jìn)行組態(tài)，支持三維的畫面顯示。5.報警管理軟件報警管理軟件(FoxAlert)是用最新顯示畫面和當(dāng)前報警顯示畫面快速對最新的報警信息進(jìn)行訪問.對報警信息能動態(tài)更新并能用顏色的優(yōu)先級和狀態(tài)指示器顯示，使操作員能快速

7、把注意力集中到最新的報警信息，軟件提供了報警歷史的列表。對報警的確認(rèn)和對消音等操作提供了按鈕等，此外，提供了安全地對用戶訪問系統(tǒng)的報警功能。6.2 MACS集散控制系統(tǒng) HOLLiAS MACS是和利時公司推出的新一代分布式控制系統(tǒng)HOLLiAS MACS(以下簡稱 MACS）系統(tǒng)具有如下特點。 1.采用了工業(yè)以太網(wǎng)核心技術(shù) 2.采用Profibus-DP現(xiàn)場總線技術(shù) 3.提供了兩個系列的I/O卡件模塊 4.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)靈活 5.具有良好的開放性6.2.1 MACS系統(tǒng)的組成圖6.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖(1)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)用于實現(xiàn)工程師站、操作員站和系統(tǒng)服務(wù)器與現(xiàn)場控制站之間數(shù)據(jù)、資源的互連、共享及打印

8、等。監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)(M-NET)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.控制層的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)稱為控制網(wǎng)絡(luò)(CNET)。控制網(wǎng)絡(luò)采用Profibus工業(yè)現(xiàn)場總線與自動化系統(tǒng)各個I/O模塊及智能設(shè)備連接通信.(2)工程師站(ENS)由高檔微機(jī)和各種組態(tài)工具軟件組成，具有系統(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)、下裝等功能。使用高性能服務(wù)器，完成實時數(shù)據(jù)庫及歷史數(shù)據(jù)庫的管理和存取、數(shù)據(jù)處理和通信等功能的計算機(jī)，系統(tǒng)服務(wù)器可雙冗余配置。(3)系統(tǒng)服務(wù)器(SVR)(4)通信控制站(CCS) 由高可靠性能工業(yè)微機(jī)、各種通信卡件和通信軟件組成，實現(xiàn)與各類現(xiàn)場總線儀表、PLC、智能電

9、子設(shè)備IED、RTU及其他子系統(tǒng)的通信，完成各種通信協(xié)議的解釋和數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換等功能的計算機(jī)。 (5)高級計算站(ACS) 由高可靠性能工業(yè)微機(jī)或高性能工作站組成，配有各種專用數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析或高級控制算法軟件，具有用戶可編程環(huán)境的計算機(jī)。 圖6.4現(xiàn)場操作站內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖1現(xiàn)場控制站的構(gòu)成6.2.2 現(xiàn)場控制站現(xiàn)場控制站(FCS) 具有信號采集、回路控制、順序控制、邏輯聯(lián)鎖等功能.2.I/O模塊的技術(shù)特點 I/O模塊采用ProfiBus-DP現(xiàn)場總線通信協(xié)議，通信速率達(dá)到1.5Mbps。支持實時的狀態(tài)顯示，可實時顯示本模塊的運行狀態(tài)和通信狀態(tài).支持帶電插拔，在系統(tǒng)加電的情況下插拔本模塊，不會

10、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)、24V DC反壓保護(hù)、通信線鉗壓保護(hù)和通道過壓保護(hù)等。3.硬件的可靠性措施(1)冗余 (2)分散隔離措施 (3)迅速維修措施 6.2.3 操作員站(OPS)操作員由高性能PC及專用工業(yè)鍵盤、軌跡球或觸摸屏等設(shè)備和人機(jī)對話、畫面顯示等軟件組成，用來調(diào)試和操控生產(chǎn)過程，并完成控制調(diào)節(jié)，同時在線檢測系統(tǒng)硬件、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)場控制站內(nèi)主控制器及各I/O模塊的運行情況。具有流程圖顯示與操作

11、、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、報表打印等功能。1操作員站監(jiān)視屏幕配置操作員監(jiān)視屏幕采用19的彩色CRT（或19以上的監(jiān)視器）。每個操作員站可以接一臺彩色監(jiān)視器，也可以接入兩臺監(jiān)視器（最多可接入三臺監(jiān)視器）。多個監(jiān)視器情況下，共用一個專用鍵盤和一個軌跡球。操作員可采用專用鍵盤上的屏幕切換鍵來確定在哪個屏幕上進(jìn)行對話顯示，另外軌跡球可在三屏幕間移動，因此也可由軌跡球直接激活某一個屏幕進(jìn)行對話 操作員站專用鍵盤和軌跡球(1)趨勢區(qū) 各按鍵分別用于進(jìn)入模擬量點或開關(guān)量點、及統(tǒng)計計算類型點的趨勢顯示畫面。(3)列表區(qū) 各按鍵用于進(jìn)入各種列表顯示窗口。 2.專

12、用鍵盤和軌跡球的作用(4)表格區(qū) 各按鍵用于進(jìn)入不同的事件表格。(2)日志區(qū) 各按鍵用于進(jìn)入不同的日志顯示窗口。操作員站專用鍵盤和軌跡球 (2)權(quán)限鎖：通過權(quán)限鎖可以定義操作員站的操作權(quán)限。四個位置的標(biāo)志按順時針方向依次為“權(quán)限1”、 “權(quán)限2”、 “權(quán)限3” “權(quán)限4”。 (1)燈測試鍵：用于測試鍵盤上的燈狀態(tài)；CRT1、CRT2、CRT3鍵：用于最多三個顯示屏之間的切換6.2.4.HOLLiAS MACS 系統(tǒng)軟件 HOLLiAS MACS系統(tǒng)軟件提供了動態(tài)豐富、操控直觀方便的人機(jī)交互界面；具有功能強(qiáng)大的一體化的組態(tài)編程與調(diào)試軟件，實現(xiàn)對全系統(tǒng)所有功能的組態(tài)；較強(qiáng)數(shù)據(jù)儲存與處理能力可以記錄

13、所有重要的歷史數(shù)據(jù)并提供生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析報表。 1動態(tài)豐富、操控直觀方便的人機(jī)交互界面(1)控制畫面顯示控制系統(tǒng)監(jiān)控的所有測點都可以在畫面上顯示.圖8流程畫面顯示 (2)工藝點的詳細(xì)信息：可提供多種窗口調(diào)出方式。(3)報警： HOLLiASMACS應(yīng)用系統(tǒng)的報警功能通過顯示及語音功能及時提示操作員對生產(chǎn)過程中突發(fā)事件進(jìn)行處理，這些事件是產(chǎn)生在生產(chǎn)過程中的非正常工藝狀態(tài)或設(shè)備故障狀態(tài)。報警分列有工藝報警、設(shè)備報警、SOE信號報警。(4)報表 HOLLiASMACS軟件提供的集成的報表系統(tǒng)，可打印輸出數(shù)據(jù)庫里的所有系統(tǒng)測點。它可以把進(jìn)入報表的工藝測點按用戶自定義的頁面格式輸出。打印的方式可以選擇自動打

14、印和請求打印兩種。圖6-9 報 表(5)日志： HOLLiASMACS系統(tǒng)中的日志功能是按時間順序自動記錄、存儲和查詢運行過程中發(fā)生的各種隨機(jī)突發(fā)事件，為生產(chǎn)管理人員提供事故分析的詳細(xì)依據(jù)。日志的類型包括：全日志日志、設(shè)備日志、操作日志、SOE日志、簡化日志。日志的顯示方式有兩種：跟蹤方式與歷史方式。跟蹤方式是系統(tǒng)將自動顯示出最近發(fā)生的信息。歷史方式是操作員通過滾動鍵顯示過去發(fā)生的事件信息。(6)歷史趨勢： HOLLiASMACS系統(tǒng)采用全歷史庫方式記錄所有數(shù)據(jù)庫測點信息，以數(shù)據(jù)或曲線方式同時出現(xiàn)模擬量和開關(guān)量，具有時間軸及參數(shù)軸量程可靈活變化修改等特點。在實際使用中，趨勢曲線對生產(chǎn)管理人員了解工藝生產(chǎn)過程是否安全、高效提供了很好的監(jiān)控平臺。2組態(tài)編程與調(diào)試軟件HOLLiASMACS系統(tǒng)提供了組態(tài)編程與調(diào)試軟件，實現(xiàn)對全系統(tǒng)所有功能的組態(tài)，對整個HOLLiASMACS系統(tǒng)的工程實施進(jìn)行集中控制和管理。軟件由系統(tǒng)設(shè)備、數(shù)據(jù)庫、控制算法組態(tài)、圖形組態(tài)、報表組態(tài)、離線查詢及工程師在線管理等部分組成，用來構(gòu)建一體化數(shù)據(jù)庫