DCS系统概念及结构.docx

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DCS系统概念及结构

DCS系统概念及结构

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

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

130.0.0.50

130.0.0.51

130.0.0.52

130.0.0.n

130.0.0.1

130.0.0.2

131网段

131.0.0.50

131.0.0.51

131.0.0.52

131.0.0.n

131.0.0.1

131.0.0.2

（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

128.0.0.10

128.0.0.11

128.0.0.12

128.0.0.N

A机129网

129.0.0.10

129.0.0.11

129.0.0.12

129.0.0.N

B机128网

128.0.0.138

128.0.0.139

128.0.0.140

128.0.0.（128+N）

B机129网

129.0.0.138

129.0.0.139

129.0.0.140

129.0.0.（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DC48V

FM300、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。