日本横河DCS-CS3000培训教材.doc

日本横河DCS CS3000培训教材目录一.横河系统项目的一般创建步骤二.PROJECT的创建三.COMMON ITEMS通用项目的定义四FCS组态五HIS组态日本横河DCS CS3000培训教材一 横河系统项目的一般创建步骤依照相关的自控图纸和工艺说明，进行DCS的软硬件选型、相关系统软硬件设计、软件模拟测试、软硬件上电测试、与现场仪表联动调试。最终提交用户一个硬件安全可靠、软件健壮界面友好操作方便的工艺过程监控平台。第一步：由自控图纸和工艺说明以及DCS规格需求书，确定系统硬件配置（包括控制器、I/O、通讯、操作站、服务器、以及其它附件），绘制系统配置图、机柜布置图、各种接线图。第二步：利用SYSTEM VIEW 集成的工具进行硬件组态，包括控制器、I/O节点、I/O卡件、I/O通道、操作站。第三步：利用SYSTEM VIEW集成的工具进行软件组态，包括回路控制组态、联锁逻辑组态、顺序控制组态、批量控制组态以及操作站各种人机界面的组态。第四步：利用SYSTEM VIEW集成的虚拟测试功能，对控制器以及操作站组态进行软件功能测试。通过此项测试可以解决其它系统只有在连接实际硬件时才能发现的问题，为安装调试做好准备。第五步：系统安装调试，经考核运行后，提交用户。下面是横河的工程工作流程图二PROJECT的创建（详细内容参见横河文档IM 33S01B30-01E）1PROJECT的类型（1）DEFAULT PROJECT当SYSTEM VIEW第一次启动创建的项目，为缺省项目,能够对控制器进行下载。（2）CURRENT PROJECT一旦DEFAULT PROJECT项目中的一个FCS下载成功时，该项目属性自动变为CURRENT PROJECT,从而能够在线的对项目进行修改。(3)USER-DEFINED PROJECT除以上两个类型PROJECT以外，创建的项目。此类型的项目不能对控制器进行下载，只有通过改变PROJECT属性类型为DEFAULT 时，才能下载。 2创建DEFAULT PROJECT(1)启动SYSTEM VIEW（2）创建 DEFAULT 项目，系统提示是否创建DEFAULT 项目，如图选择YES(3)填写项目概要：包括创建人、组织机构、项目信息。（4）项目属性填写项目的名称、项目所在的位置、项目说明以及别名。（5）创建一个FCS根据硬件配置，选择FCS的类型（STATION TYPE）、数据库类型(DATABAE TYPE)以及网络配置（包括域号、站号、VNET/IP地址）等。其中，数据库类型的选择是根据实际项目所需各种功能块的类型数量进行的。在亿利化学的乙炔、脱盐水、PVC项目中均采用AFV10D的控制器，数据库类型为EXTENDED TYPE。（6）创建一个HIS根据硬件配置，选择HIS的类型（STATION TYPE）以及网络配置（包括域号、站号、VNET/IP地址）等。(7)在SYSTEM VIEW中可以看到项目的文件夹一个项目包含3个基本的文件夹:如上图所示COMMON FCS HIS。此外FCS、HIS或其它站的创建可以通过FILE菜单中CREATE NEW 或通过快捷键进行创建。3.项目属性工具我们可以利用PROJECTS ATTRIBUTION UTILITY 软件，注册一个已有项目、修改已注册项目的属性或移出一个项目。三.PROJECT 文件夹下COMMON ITEMS通用项目的定义本节主要介绍几个常用通用项目的组态（详见横河文档IM 33S01B30-01E）：.STATION CONFIGURATION VIEWER.SECURITY BUILDER.ENGINEERING UNIT SYMBOL BUILDER.SWITCH POSITION LABEL BUILDER.ALARM BUILDER-alarm priority builder -alarm processing table builder -system-fixed status character string viewer(1) STATION CONFIGURATION VIEWER(站组态浏览)：显示项目当前配置的FCS和HIS站的配置信息。( 只作为浏览)(2) 安全策略的生成安全策略是用于阻止非法的操作，确保系统安全。它限制授权用户的操作和监控范围，屏蔽一些用户不关心的报警信息。在横河系统中，有两种类型的安全策略：.HIS SECURITY POLICY(操作站安全策略)：规定了此台操作站操作和监控的范围，跟登录的用户级别无关。.USER SECURITY POLICY（用户安全策略）：规定了登录用户操作和监控的范围。一个操作者最终的操作和监控范围是由与之相关的HIS的安全策略和用户安全策略决定的。通过SECURITY BUILDER可以定义或修改用户名（USER NAME）、用户组(USER GROUP)以及权限级别（PRIVILEGE LEVELS）. (具体参见横河文档IM 33S01B30-01E F9)(3) ENGINEERING UNIT SYMBOL BUILDER(工程单位符号定义)用户可以定义256个工程单位，这些单位在进行功能块组态时可以直接选用。利用ENGUNIT软件工具进行定义。（4）SWITCH POSITION LABEL BUILDER（开关仪表标签定义）通过定义开关仪表标签，可以修改SWITCH 仪表的标签显示，可以增加中文，例如“开”、“停”。（5）ALARM BUILDER(报警定义)定义报警状态，需要进行如下的设计：.定义报警状态标签.定义报警优先级.定义报警处理表它们分别利用下面的工具进行，具体详情见（横河文档IM 33S01B30-01E）四FCS软硬件组态(一)FIO 系统概要亿利化学三套CS3000系统控制器均采用CSL/AFV10D-S41201控制器。此控制器的特点见横河文档GS 33P06C10-31E。一个控制器可以带8个本地节点（NODE），每个节点（NODE）可安装8块I/O模件。考虑每个节点电源供电的问题，在安排I/O模件时要计算一下卡件的电源负荷，具体详见横河文档GS 33Q06Q01-31E。每个节点（NODE）的槽号命名如下图： (二)控制器的属性组态1控制器的属性详见横河文档IM 33S01B30-01E(1)在SYSTEM VIEW 中，在任何一个控制器上点击鼠标右键，选择PROPERTIES后依次对TYPE、CONSTANT、CONSTANT2、CONSTANT3、STATE TRANSITION、LINE1、NETWORK各选项卡进行设定。(2)控制器的一些常量组态利用提供的工具软件FCS CONSTANTS BULIDER 可以对控制器的启动方式、暂时电源故障的容忍时间、数字滤波、全局SWITCH的发送与接受设置以及其它一些关于报警间隔、冷启动的报警屏蔽等。(三)控制器的I/O功能I/O接口支持控制器的内部数据交换和与其它控制器或其它设备之间的数据通讯，是由软件I/O、过程I/O、通讯I/O、现场总线I/O组成。下图是在一个基本的控制器中I/O接口。.过程I/O（PROCESS I/O）:代表了现场设备和控制器之间的数据通讯接口。.软件I/O（SOFTWARE I/O）:由控制器内部的软件之间执行的虚拟I/O。1.过程I/O（PROCESS I/O）（1）创建NODE在一个控制器创建完之后，在创建I/O模件之前，必须安装和创建一个节点（NODE）。通过在SYSTEM VIEW ,用鼠标右键点击IOMCREATE NEW NODE,如下图所示：.通过选择LOCAL 或是REMOTE，来确定是本地NODE 还是远程节点。在亿利的三个项目中，只有脱盐水系统有5个（NODE8NODE12）远程节点。如果有远程节点，必须在一个本地节点上定义若干ER 总线接口主模件EB401,脱盐水系统在NODE7中定义了3个冗余的EB401模件，如图.同时设置好供电单元，选择是否电源冗余、功率是80W还是40W.选择80W时，不需要增加外部电源对模拟量输入模件进行供电。（2）创建I/O模件在一个NODE 上面有8个槽位可放置I/O模件。通过通过在SYSTEM VIEW ,用鼠标右键点击NODEXCREATE NEW IOM,如下图所示：根据事先安排的I/O卡件位置，选择I/O模件的类型、槽号、是否冗余、是否需要高速扫描。具体的I/O模件类型及规格详见如下的横河文档： GS 33Q06Q40-31E Analog I/O Modules (for FIO) GS 33Q06Q45-31E Digital I/O Modules (for FIO) GS 33Q06Q46-31E Subsystem Communication Module (for FIO) GS 33Q06Q47-31E FOUNDATION fieldbus Communication Module (for FIO)I/O模件的与现场仪表的接线方式、注意要点请参阅横河文档IM 33Y06K01-01E（B3. Signal Cable Connection to Input/Output Modules (For FIO)）部分。同时，结合亿利三套系统具体的机柜接线图，以便掌握现场常用的卡件接线方法。(3)使用IOM BUILDER对I/O卡件及通道进行设置通过通过在SYSTEM VIEW ,用鼠标点击NODEX双击一个IO卡件,如下图所示：我们在IOM BUILDER 中，对每个通道的数据项进行设定，在进行组态是主要完成信号类型、信号转换方式、高低限了、标签等设置。其中：.TERMINAL(端子) 它是一个通道的实际物理位置，具体说明如下：.CONVERSION(转换) 信号转换的选择与I/O模件类型有关，对于热电阻、热电欧在设置时要与使用的类型对应好。.LABEL 用户定义LABEL，用于方便CONTROL DRAWING图中进行回路组态时，同时，增加可读性。其格式如下：Mnnnn(4)软件I/O功能软件I/O包括如下几种类型：序号类型名称格式1内部开关COMMON SWITCH%SWXXXXGLOBAL SWITCH%GSXXXX2信息输出ANNUNCIATOR MESSAGE%ANXXXX3顺序信息输出PRINT MESSAGE%PRXXXXOPERATOR GUIDE MESSAGE%OGXXXXMULTIMEDIA START MESSAGE%VMXXXXSEQUENCE MESSAGE REQUEST%RQXXXXSUPERVISORY COMPUTER EVENT MESSAGE%CPXXXXSUPERVISORY COMPUTER EVENT MESSAGE FOR PICOT%MSXXXXSIGNAL EVENT MESSAGE%EVXXXXSFC/SEBOL RETURN EVENT MESSAGE%REXXXX这些软件I/O在编程时，是可以在其它功能块引用和设置的。.COMMON/GLOBAL SWITCH是横河系统为软件编程提供的BOOLEAN变量，在亿利选用的AFV10D控制器%SW0001%SW0400是系统保留（SYSTEM RESVERED）不能被占用，其它SW0401%SW4000可供使用。详细的可参阅横河文档IM 33S01B30-01E。用于条件时，用%SWnnnn.PV.ON/OFF在顺序表和逻辑图中引用；写ON/OFF状态时，用%SWnnnn.PV.H或%SWnnnn.PV.H在顺序表和逻辑图中引用。. 信息输出：请参阅横河文档IM 33S01B30-01E。（四）用CONTROL DRAWING BUILDER进行控制策略的组态1.CONTROL DRAWING BUIDER介绍它是CS3000中用于进行FCS的常规控制控制组态的工具。它以图形的方式方便工程师在drawing 文件上注册功能块，并且详细地表明了各功能块之间地数据流。在CS3000中一个控制器包括200各控制图。启动CONTROL DRAWING BUILDER的方法：在SYSTEM VIEWER中，FCS0101-FUNCTION BLOCK-双击DR0001,出现下面的画面具体的如何使用CONTROL DRAWING BUILDER请参阅横河文档IM 33S01B30-01E在我们进行软件组态时，要熟悉常用的功能块，通过参阅横河文档IM 33S01B30-01E，了解和掌握基本的功能块的分类、功能、用法，以便我们能够灵活运用系统提供的功能块，完成组态功能。这里就不再详细的论述各功能块怎么使用了，具体参见横河文档IM 33S01B30-01E。下面仅结合亿利的控制系统讲解三个方面：常规控制、顺控表及逻辑图、批量控制。2常规控制组态我们以PID块为例进行介绍，PID功能块图如下：从上图，我们可以看出PID有四个处理功能：.输入处理：从输入端子接收信号，输出过程变量PV.控制计算处理：通过读取PV值，执行控制计算，输出MV.输出处理：通过读取MV值，经 处理给输出端子。.报警处理：检测非正常的PV和MV，并通告给操作和监控处理。我们对其组态就从这四个方面进行。（1） 参数调整面板一些参数必须在功能块的调整面板里修改，例如SV,MV等。同时，参数的修改与该功能块的安全等级有关。(2)功能块属性在所选功能块上点击右键，出现PROPERTIES,点击该项，（3）功能块详细描述选中功能块，在工具栏点击，出现FUNCTION BLOCK DETAIL BUILDER ,通过此工具设置功能块的其它细节属性。从上图我们依次从BASIC、TAG、INPUT、ALARM、CONTROL CALCULATION 、OUTPUT、CONNECTION根据回路设计要求填写必要的设置。关于其具体内容详见横河文档IM 33S01B30-01E。以上组态完后，保存，完成此回路的组态。（4）亿利CS3000中的回路组态举例;. 乙炔发生器A-1温度调节(分程调节)其中，计算块CA-A-1实现了分程功能。具体Calculation 功能块的用法及程序语句请参阅横河文档IM 33S01B30-01E。.PVC中VCM入料流量及压力选择控制.PVC中聚合釜温度控制其中包括釜内温度和夹套温度的串级调节。3顺控表顺控表（ST16、ST16E）是执行顺序控制的功能块。通过在表格中的Y或N建立输入信号和输出信号之间对于的关系来进行逻辑和顺序控制。功能块图如下：顺控表是由CONDITION SIGNALS,ACTION SIGNALS,RULE NUMBERS,CONDITION RULES,ACTION RULES 和STEP LABELS组成。如下图所示，此五个元素具体说明见横河文档IM 33S01B30-01E一个顺控表的（START TIMING）启动方式可分为：T(每个扫描周期都执行)、O(只有当被其它功能块调用才执行)、I（当FCS冷启动或重新启动时，执行一次的表）、B(只当FCS冷启动时才执行一次的表)。一个顺控表的（OUTPUT TIMING）输出方式可分为：C(只有条件变化才输出的表)、E(只要条件满足就输出的表)。一般我们根据情况，组合上面两个条件，构成TE表、TC表、OC表、I表。顺控表又可分步表和非步表。具体说明见横河文档IM 33S01B30-01E顺控表在亿利CS3000系统中的组态：.PVC中批量报表打印. 脱盐水-多介质过滤顺序控制顺控表是在逻辑图或程序框图以及时序图的基础上构建的。在维护过程中，我们可以参照原自控设计中的时序图、工艺说明、程序逻辑原理图，来读懂用顺控表设计的程序。至于如何引用其它功能块，请见横河文档IM 33S01B30-01E，上面有详细的说明。4逻辑图亿利的大部分联锁都是以逻辑图的形式来实现的，具体的功能块是LC64,它的分类如顺控表一样都有以下：（START TIMING）启动方式可分为：T(每个扫描周期都执行)、O(只有当被其它功能块调用才执行)、I（当FCS冷启动或重新启动时，执行一次）、B(只当FCS冷启动时才执行一次)。（OUTPUT TIMING）输出方式可分为：C(只有条件变化才输出的表)、E(只要条件满足就输出)。具体怎么运用和实现详见横河文档IM 33S01B30-01E在亿利的应用举例：. 乙炔渣浆泵控制. 脱盐水-手动、故障保护5.批量控制在亿利中PVC采用了CS3000的批量控制，系统有10个控制器，控制器1用于公用工程的UNIT，控制器210是20个聚合釜的批量UNIT ；有21台操作站，其中，64号站是工程师站，45、46是冗余的配方服务器，配方管理和生产软件RECIPE VIEW 安装在这两台服务器上。(1) 批量控制的通用教程见此压缩文件包横河批量教程.RAR（具体参见IM 33S01B30-01E）通过教程的学习，即可掌握CS3000创建批量的过程、同时了解了批量运行和维护的过程。此外，要掌握UNIT、OPERATION等功能块的用法，熟悉SEBOL语言。(2) PVC的主配方：在RECIPE VIEW中创建，由配方服务器进行对控制器进行主配方下载和控制配方下载。共有20个主配方，每个釜对应一个。下面是一号釜的主配方，它是由配方头、配方过程、20个单元配方构成。.配方头：定义此配方是由那些单元组成的和配方数据。. 配方过程:是以SFC的方式，设计的单元配方之间的程序流程. 单元配方:具体单元内OPERATION 的程序流程，仍用SFC进行描述。(3) 在FCS中单元配方是由UNIT 、OPERATION 功能块实现的。OPERATION功能块引用的SFC均在每个FCS的SEQ_LIBRARY 中的SFC_SEQUENCE中。例如，控制器1所有单元的操作块的SFC如下图：下面是VCM加入的示例：（4）批量的下载、配方站使用手册操作请参阅IM 33S01B30-01E，亿利PVC的批量操作请参阅其配方站使用手册。以上是对FCS的软硬件组态进行的说明，详细的请结合横河文档。组态完后，进行模拟调试，利用TEST FUNCTION进行。五HIS组态1.HIS的建立（1）在SYSTEM VIEW 中，右击HIS0164-PROPERTIES,在弹出的对话框中，设定好STATION TYPE(站类型)、STATION ADDRESS（站地址）；在NETWORK中设定好VENT/IP地址。（2） 利用HIS中CONFIGURATION中所带的工具软件完成如下的组态：. HIS CONSTANTS(操作站常量组态)