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1、DCS基本知识第3章第三章 控制组态在我们把 I/As 系统软硬件到位安装好以后，要做的工作就是把控制方案组态到机器里， 这样就可以开车了。 I/As 提供了一些缺省的显示操作方法。在这一章我们主要学习如何使用 CIO 组态器，以及 Compound、Block 的基本概念和一些重要的模块参数，如需深入了解看请随机资料。 IOM_ID = AIO001 AIN PNT_NO = 4 FBM AIO001 1 2 3 PID 4 5 6 7AOUT 8 IOM_ID = AIO0001 PNT_NO = 8 图 31 水塔液位控制1. 组合模块（Compound）和模块（Block）的概念图 3

2、1 构筑了一个液位控制回路，现场测量信号通过 FBM 的第四通道接到模拟信号输入模块 AIN，将其转换成数字量交 PID 模块处理，PID 模块按控制要求计算阀门的开度，最后由 AOUT 模块将控制阀门开度的数字量转换成模拟信号再通过 FBM 的第八通道送到现场。其中 AIO001 是 FBM 的通讯地址 (letterbug)。在这样一个简单的控制回路中就用到了 AIN、PID 和 AOUT 三个模块，而且这三个模块在回路中有密切的关系，我们通常把相互有联系的模块放在一个集合中，并把这个集合称为 Compound 组合模块（或功能块组合）。控制回路由控制处理机中的组合模块和模块（或功能块）构

3、成。组合模块是实现控制方案的模块的逻辑集合。模块是为实现某个控制任务的一组算法。图 32 表示组合模块与模块的关系。组合模块提供了 I/A 系统集成控制（连续控制、梯形逻辑控制、顺序控制）的基础。 I/A 系统中的任一组合模块中的任一模块可以连接到另一个组合模块中的任何一个模块。 模块含有决定模块性能的参数，参数值的类型有实型（Real）、布尔型（Boolean）、整形（Integer）和字符串型（String）。图 32 Compound 和 Block 的关系（虚线内表示 CP）2. 组合模块（Compound）和模块（Block）的功能组合模块（又称功能块组合）对它属下的模块提供下列功能

4、： 按照报警优先级对过程报警进行屏蔽，对报警设备进行分组，指示当前报警的最高级别。下面列出控制处理机集成控制软件按功能定义的模块类型及其基本功能。至于详细的用法和参数请参考资料 B0193AXI/A Series Integrated Control Block Descriptions。ACCUM (Accumulator) 积算模块ACCUM 积算模块用于计算模拟型输入信号（流量或脉冲数）的累计值，通常用作流量积算，用户可以清除、预设或保持模块的输出，积算模块可以串接起来使用。AIN (Analog Input) 模拟信号输入模块AIN 模拟信号输入模块用于处理从模拟量输入类型的现场总线组

5、件 (FBM) 或 (FBC) 来的单点输入信号，也可接受其它模块的信号。它同时提供输入信号的修正、滤波、输出保持上次正常值、标度输出到所要求的工程单位、输入通道故障报警、超量程报警以及高、低绝对值报警。AINR (Redundant Analog Input) 冗余的模拟信号输入模块AINR 模拟信号输入模块用于处理从冗余的模拟量输入类型的现场总线组件 (FBMs)或 (FBCs) 来的单点输入信号，也可接受二个其它模块的信号。其它功能与 AIN 模块相同。ALMPRI (Alarm Priority Change) 报警优先级更改模块报警优先级更改模块可以动态地更改某个模块的报警点的优先级

6、使得该报警点的报警优先级随过程的工况而改变。 它有 5 个布尔输入 PR_INj ( j=15 ) 第 j 个为“1”时， 就将第 j 级优先级从 PRIOUT 输出。 当 PR_INi 与 PR_INj （ij）的输入同时为“1”时，PRIOUTi 。AOUT (Analog Output) 模拟信号输出模块模拟信号输出模块将一个单点模拟输出信号送往模拟量输出类型的现场总线组件的某个通道，它同时提供带偏置的手/自动功能，输出信号限制以及输出通道故障报警。AOUTR (Redundant Analog Output) 冗余的模拟信号输出模块其功能与 AOUT 模块基本相同。BIAS (Bias

7、) 偏置模块偏置模块的输出测量值 (MEAS) 和偏置值 (BIAS) 之和。这两个输入可以分别进行标度。同时，模块提供测量值报警。但它不提供输出报警。BLNALM (Boolean Alarm) 布尔 (开关/逻辑状态) 报警模块本模块可对 8 个布尔输入 IN_j (开关/逻辑状态) 进行监视，可对每一个布尔输入进行翻转 IV0_j， 并定义该点的报警名 ANM_j， 以及逻辑“0”状态的报警信息和逻辑“1”状态的复原信息。BOOL (Boolean Variable) 布尔变量模块本模块用来存储用户程序的布尔变量给其它控制模块使用，在组态时要把它插入在“END DATA”之前，不计模块个

8、数，因为它不在 Compound 中运行，所以也没有周期和相位这二个参数。与其同一性质的模块还有：LONG、REAL 和 STRING。CALC (Calculator) 计算模块计算模块提供 50 步顺序执行的算术和逻辑运算，它能满足其它模块不易实现的特殊控制要求。模块有 8 个实型输入，16 个布尔型输入，2 个整形输入，2 个长整形输入，4 个实型输出，8 个布尔型输出，6 个整形输出，2 个长整形输出，24 个中间存储器。CALCA (Advanced Calculator) 高级计算模块高级计算模块的功能与计算模块基本相同，用计算模块编写的程序不需修改就可以直接在本模块中运行。 其不

9、同点是; 本模块提供了双操作数的算术和逻辑运算指令， 使程序可以缩短到用 CALC 编写程序的三分之一。 有一点要注意， 本模块不提供输出限位功能， 实际上本模块的实型、 整型量输入输出参数没有量程的概念， 而 CALC 有这个功能。CHARC (Characterizer) 非线性函数模块本模块提供了对非线性函数用分段线性化来近似模拟的功能。可定义最多 20 段折线来模拟一条曲线，模块的输出根据输入 (MEAS) 和用户所定义的多段折线产生。 本模块也可作为 AIN 模块的扩展模块为多个 AIN 模块提供分段线性化功能， 这时本模块的位置必须在主模块（AIN）之前， 并且 EXTOPT 参数

10、取“1”（或“2”， 用于热电偶）。 在 AIN 模块的 EXTBLK 上填入 Comp名：CHARC块名. BLKSTA。CIN (Contact Input) 开关信号输入模块对来自数字型 FBM、FBC (现场总线组件) 的一个单点的开关接点提供送往 CP 的一个接口，同时提供输入反相、输入接点状态报警和输入通道故障报警。COUT (Contact Out) 开关信号输出模块本模块为其它模块输出的开关/逻辑信号送往数字型 FBM 组件输出提供一个接口，输出可以是静态的开/关式或脉冲式，用户可以定义脉冲宽度。DEP (Dependent Sequence) 非独立顺序模块本模块提供顺序控制

11、，可用来访问任何组合模块或模块的参数，也可用来激活其它顺序模块和监视模块 (MON)，控制定时模块 (TIM) 中的定时器，以及发送信息到打印机，显示画面或历史数据库。当同一组合模块中的例外型顺序模块 (EXC) 被激活时， DEP 模块自动暂停执行。DGAP (Differential Gap) 二位间隙式控制模块本模块以测量值偏离设定值超过所设置的间隙（ GAP ）， 调整二个开关型的输出 OUTINC 和 OUTDEC 来控制开关阀或其它离散型设备， 模块有二位二态和二位三态两种 工作方式。DPIDA (Distributed PIDA Controller) 分布式 PIDA 控制模块

12、本模块的功能与 PIDA 相同，它可以装入现场总线组件 (FBM04、FBM17、FBM22) 中运行，从而提高了运行的速度。 运行周期 1015ms 可组态， 独立于 CP 周期， ECB52 提供了组态接口。DSI (Display Station Interface) 显示站接口模块用来连接设备控制模块 (ECB14)，提供面板显示站与 Compound/Block 之间的接口。DTIME (Dead Time Compensator) 纯滞后补偿模块本模块的输出比输入滞后一定的时间，它主要用于补偿过程控制中的纯滞后作用。ECB (Equipment Control Blocks) 设备

13、控制模块本模块在 FBM 中运行，它是 FBM 与 CP 的接口软件。EVENT (Event) 事件顺序报警模块本模块对在一个接点输入 FBM 中检测到的 32 个接点状态变化 (事件) 提供带时间标签的报警信息， 它将检测到的状态变化保存在循环队列中。 同时提供 32 个开关型输出。EXC (Exception Sequence) 例外型顺序模块其功能与独立型顺序模块 (IND) 和非独立顺序模块 (DEP) 类似，当它运行时会停止同一 Compound 中非独立顺序模块的运行，通常用于对非正常工况的校正作用。FBTUNE (Feedback Self-Tuner) 反馈自整定模块本模块作

14、为 PIDA 的辅助模块，用于 PIDA 模块的反馈自整定。 使用时 PIDA 的 MODOPT 参数置 5， 在 FBTUNE/FFTUNE 模块的 PIDBLK 参数上填入 PIDA 块的 BLKSTA 参数。FFTUNE (Feed forward Self-Tuner) 前馈自整定模块本模块与上一模块一样是 PIDA 的辅助模块，区别仅在于它是前馈自整定。GDEV (General Device) 通用设备控制模块提供对马达和空气开关阀的开/关控制和对 2 线或 3 线马达电路的运行/停止控制。IND (Independent Sequence) 独立型顺序模块本模块功能与非独立、例外

15、顺序模块类似，但它的运行不影响别的顺序模块的运行, 也不受其它顺序模块运行的影响。LIM (Limiter) 位置和速率限制模块本模块对一个实型输入信号进行高/低限位（HOLIM/LLIM），以及对输入信号的变化速率（ROCOPT/ROCLIM）进行限制。LLAG (Lead-Lag) 超前/滞后动态补偿模块对输入信号的变化， 用输出动态的超前/滞后于输入来进行动态补偿。 模块可工作于超前/滞后方式或脉冲方式。 当工作于超前/滞后方式时， 模块输出的稳态值为输入信号的稳态值加上偏置值， 在脉冲工作方式时， 输出的稳态值仅取决于模块的偏置参数 (BIAS) 值。LOGIC (Logic) 逻辑运

16、算模块本模块具有逻辑运算和计时功能，除了算术运行外可以完全替代 CALC 模块，但其编程最多只有 15 步，参数也少很多。有 2 个实型输入，16 个布尔型输入，1 个长整型输入，4 个布尔型输出，1 个长整型输出， 5 个中间存储器。LONG (Long Integer Variable) 长整型变量模块本模块与 BOOL 模块一样，为用户提供了自己开发的应用程序与 I/A 控制模块之间的接口。MAIN (Multiple Analog Input) 多点模拟信号输入模块本模块功能与 AIN 模块相同，只是 AIN 是单点输入，而 MAIN 最多可处理同一个模拟型 FBM 上输入的 8 点模

17、拟输入信号作标度转换、数字滤波以及热电偶冷端补偿等。MATH (Mathematics) 数学运算模块本模块用于数学运算，除了没有布尔运算功能，其它功能与 CALCA 几乎相同。可以说 MATH 与 LOGIC 模块是 CALCA 的子模块。其意义在于这二个模块比较 CALC、CALCA 来讲更短，运行速度更快。下面我们把这四个模块的性能作一比较：MCIN (Multiple Contact Input) 多点开关信号输入模块本模块最多可处理一组 32 个开关逻辑输入信号，主要用于对来自同一个数字型 FBM 的输入信号进行处理，功能与 CIN 相同。表一：运算模块性能比较性能 模块类型CALC

18、ACALCMATHLOGIC双操作数运算YYY输出限位Y布尔运算指令YYY布尔运算包指令YY数学运算指令YYY串接指令YYY程序步长50502015寄存器个数242455指令个数1141166243布尔量输入1616016布尔量输出8804整型量输入2200整型量输出6600长整型量输入2201长整型量输出2201实型量输入8882实型量输出4440MCOUT (Multiple Contact Output) 多点开关信号输出模块本模块最多可将 16 个开关逻辑信号送往同一个数字型 FBM。功能与 COUT 相同。MDACT (Motor Driven Actuator Controller

19、) 马达驱动机构控制器模块与 FBM17 中的 ECB 模块关联，提供两种不同的算法， 有 Raise/Lower/Off 三态。当使用 ECB34，执行反馈滞后算法，如同 PI 控制器；使用 ECB36，提供脉冲宽度调制。MEALM (Measurement Alarm) 测量值报警模块本模块提供三种类型的报警：高/低报警、高高/低低报警、速率报警。主要用于外部来源的报警，如 HTG、Windows 类型的 ECB， 其它无报警功能的模块，如顺序模块， 也可用本模块报警。 对内部其它模块的报警可用 REALM 模块。MON (Monitor) 监视模块本模块用于对过程状态或条件进行监视。 本

20、模块可包含 16 个用户定义的过程状态或条件，当这种过程状态或条件达到或相符时, 模块输出相应的信号或激活其它顺序模块 (EXC、IND、DEP 或 MON) 的执行。MOVLV (Motor-Operated-Valve) 电动阀控制输出模块本模块将二路脉冲输出信号送往同一个数字输出型 FBM 的两个相关接点以增量的方式来操纵电动阀的开、关、 停并可以根据阀门的限位开关的反馈信号作出阀位“不匹配”报警，可组态输出脉冲宽度。MSG (Message Generator) 信息发生模块模块有八个布尔量输入，当输入值发生 0 变 1，或 1 变 0 的变化时， 就送出一个“状态改变”信息。 当然如

21、果组态时未输入“状态改变”文本，则它也就无法送出信息。MTR (Motor Controller) 马达控制输出模块本模块通过数字输出型 FBM 的一个或两个接点输出，来控制马达的起动/停止。当工作于二线方式时，模块输出一个通/断信号来控制马达的起停，类似于 VLV 模块。当工作于三线方式时，模块输出二个脉冲信号来控制马达的起停，类似于 MOVLV 模块。模块还可以根据马达的转/停感应开关送回的反馈信号作出马达动作“不匹配”报警。图 33 OUTSEL 模块控制算法示意图OUTSEL (Output Select) 输出选择模块本模块可在二个输入信号中作出高选或低选，从功能上讲它与信号切换模块

22、 SWCH 几乎完全相同，不同点是它有二个反演算值。图 33 是它的控制算法图解。PATALM (Pattern Alarm) 码型报警模块本模块可对 16 位开关、状态、逻辑输入信号所组成的二进制数码与所定义的 16 位码型进行比较，作出码型相符报警并输出码型相符信号，对不要求比较的位可以进行屏蔽。PATT (Pattern) 码型模块本模块可组态 16 个标准码 (PTRN0116)、1 个保持码 (PRTN_H)、1 个初始化码 (PTRN_I)，以及它们的屏蔽码。每个码可有最多 16 位的布尔值。模块将一个 16 位的布尔输入与一个指定的码进行比较，输出三种结果：MATCHB 输入是否

23、匹配指定的码；MCHOUT 16 位中哪几位匹配指定的码；MMATCH 16 位中哪几位不匹配指定的码。PID (Proportional, Integral, Derivative) 比例积分微分控制模块本模块执行传统的 PID 调节功能，可组态成纯比例（PO）、纯积分（IO）、比例加微分（PD）、比例加积分（PI）和比例加积分加微分（PID）五种工作方式。 具有手/自动控制，手/自动锁定、本地/远方控制及锁定、外部积分反馈， 防止闭环运行时积分饱和、 模块的无扰动切换到自动、输出偏置、输出嵌位、 设定值跟踪、自动进行串接处理等功能。 用于串接回路时， 对上游模块的反演算输出提供了串接操作的

24、无扰动切换。PIDA (Advanced PID) 高级的 PID 模块本模块在常规的 PID 模块功能上，可以附加 FBTUNE 或 FFTUNE 模块，执行反馈自整定或前馈自整定控制。PIDE (PID with EXACT) 带自整定功能的 PID 控制模块本模块在常规的 PID 模块功能上增加了 P、I、D 参数的自整定功能，模块可以处于手工整定、预整定和自整定三种不同的工作方式。PIDX (PID Extended) 带扩展功能的 PID 控制模块本模块在常规的 PID 模块功能上增加了非线性增益补偿、采样工作方式、批量控制以及输出跟踪的功能（TRACK 被跟踪的输入， TRKENL

25、 是否要跟踪）。 PIDXE (PID Extended with EXACT ) 带扩展功能的 PID 参数自整定控制模块本模块在常规的 PID 模块功能上，同时增加了 P、I、D 参数自整定和非线性增益补偿、采样工作方式、批量控制以及输出跟踪的功能。PLB (Programmable Logic Block) 可编程逻辑控制模块本模块支持在数字型 FBM 中执行的梯形逻辑以实现逻辑控制， PLB 模块是对应的 FBM 中运行的梯形逻辑与其它模块之间交换数据的接口。PTC (Proportional Time Controller) 比例型时间宽度控制模块本模块有二个脉冲型的输出， 输出脉冲

26、在所设置的控制周期中占空比与测量输入信号和设定值的偏差及比例带参数的设置值成比例关系， 实现比例时间型的开关调节器的功能。RAMP (Ramp) 斜坡信号发生模块本模块是一个斜坡信号发生器， 其输出为一斜坡信号， 在模块中可设置斜坡输出的方向和速率，模块也可以控制其输出处于保持或跟随某一输入信号。 模块同时具有输出高/低限幅功能。RATIO (Ratio) 比值模块本模块用于比值控制， 模块的输出是输入的测量值与设定的比例值的乘积并加以标度转换。REAL (Real Variable) 实变量模块除变量的类型不同，与布尔变量模块属于同一种类， 请参数 BOOL 模块的说明。REALM (Rea

27、l Alarm) 模拟信号报警模块本模块可对一个模拟输入信号作绝对值高/低报警、变化速率报警、 与设定值的正/负偏差报警。 对每种类型报警提供逻辑输出信号并生成报警和返回信息。SIGSEL (Signal Selector) 信号选择模块本模块根据用户的选择对多达 8 个模拟输入信号作高选、低选、中选或求平均值， 将所选择的结果输出，并指出被选中的输入信号（除求平均值外）， 可将几个信号选择模块串接起来以实现多于 8 个输入信号的选择。STALM (State Alarm) 状态报警模块本模块与 MEALM 模块类似，只是本模块是为布尔型的输入值报警。STATE (State) 状态模块本模块

28、可组态 16 个标准码、1 个保持码和 1 个初始化码， 每个码可有最多 16 位的布尔值。 模块工作在状态模式时， 按驱动输入的要求输出所要的码；在步进模式时， 如果驱动输入为“真”将标准码顺序输出。STRING (String Variable) 字符串变量模块本模块的功能与 LONG、REAL 模块一样，仅仅是变量的类型不同。SWCH (Switch Position Selector) 信号切换模块本模块模拟单刀双掷开关的功能，根据控制输入端的状态，选择二个独立输入信号中的一个作为输出信号。在信号切换时，输出可从当前值按指定的平衡时间，平滑地过渡到新的输出值上。TIM (Timer)

29、定时控制模块一个定时控制模块含有四个独立的定时器，每个定时器均可被设置初值，可被其它模块激活进行计时，当定时器的计时值由负转为正时，对应该定时器的状态输出由逻辑“0”变为逻辑“1”，可用作定时控制。VLV (On-Off Value Control) 开关阀控制模块本模块的输出信号通过数字型 FBM 来控制开关阀的动作，并且可以根据阀门位置开关的反馈信号做出阀门动作“不匹配”报警。3. ICC 组态器的使用3.1 控制组态程序可编辑的工作区域控制组态程序可编辑的工作区域是组态文件 (Configuration File) 和粘贴缓冲区 (Paste Buffer)。 组态文件有库文件卷 (Li

30、brary Volume)，站文件 (Station File 或 Station Volume) 和便笺式工作文件卷 (Work Volume)。库文件卷和工作文件卷是离线的组态文件，可用它离线编辑控制方案 ( 即组态 Compound 和 Block) 然后再拷贝装入控制处理机中。站文件是安装在控制处理机中的控制数据库文件，可用它对控制处理机中的 Compound 和 Block 进行在线编辑。粘贴缓冲区是一个临时的工作区，借助于它我们可以将组态文件在库卷和站之间转移。Checkpoint 文件是控制处理机重新启动 (Reboot) 时，控制数据库安装文件。图 34 表示了它们之间的相互关

31、系。3.2 进入CIO控制组态的操作步骤依次选择Sys Change_Env Proc_Eng_Env Config Control_Cfg 进入以下子菜单CIO_Config CIO_AP_Cfg CIO_STN_Cfg 图 34CIO_VOL_Cfg CIO_Seq_Edt上述子菜单中，CIO_SeqEdt 选择在编辑顺序模块时， 用户使用的编辑工具是 vi， 还是 ICE 编辑器。CIO_Config 进入控制组态的功能块组合 (Compound) 总貌访问 (CSA-Compound Summary Access) 画 面， 再从 CSA 画面选择要组态的控制站 (STATION) 或 文件卷 (VOLUME)。CIO_STN_Cfg、 CIO_VOL_C