DCS/FCS/SIS系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)課程校內(nèi)與企業(yè)實(shí)訓(xùn)的探索

◆康玨 岑夏文

作者：康玨，廣東石油化工學(xué)院電信自動(dòng)化系副教授，主要研究方向?yàn)檫^(guò)程控制、自動(dòng)化儀表；岑夏文，廣東石油化工學(xué)院電信自動(dòng)化系（525000）。

“DCS/FCS/SIS系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)”課程是電氣專(zhuān)業(yè)“卓越班”在開(kāi)設(shè)校內(nèi)課程“DCS/FCS/SIS系統(tǒng)原理及應(yīng)用（A）”和企業(yè)課程“DCS/FCS/SIS系統(tǒng)原理及應(yīng)用（B）”理論課程后開(kāi)設(shè)的一門(mén)綜合性實(shí)訓(xùn)課程，包括校內(nèi)實(shí)訓(xùn)和企業(yè)實(shí)訓(xùn)兩個(gè)環(huán)節(jié)。通過(guò)實(shí)訓(xùn)，學(xué)生在了解集散控制系統(tǒng)的組成及整體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步應(yīng)用DCS組態(tài)軟件，進(jìn)行工程項(xiàng)目的DCS設(shè)計(jì)，不僅可以使學(xué)生掌握DCS的設(shè)計(jì)步驟及方法，掌握DCS工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)技術(shù)的基本流程和設(shè)計(jì)理念，加深對(duì)所學(xué)自動(dòng)化知識(shí)的理解和掌握，更重要的是可以提高解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。

但是，由于學(xué)校實(shí)訓(xùn)條件的限制，以前該課程只有理論課，沒(méi)有安排實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，學(xué)生只能通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真，并不能全面掌握實(shí)際的工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)過(guò)程。為此學(xué)校新購(gòu)進(jìn)10套浙大中控的JX-300XP系統(tǒng)，保證了“DCS/FCS/SIS系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)”課程的順利開(kāi)設(shè)，為提高學(xué)生的工程意識(shí)和動(dòng)手能力奠定了基礎(chǔ)。但在實(shí)訓(xùn)教學(xué)過(guò)程中，因?yàn)槭鞘状伍_(kāi)設(shè)該課程，實(shí)訓(xùn)內(nèi)容如何設(shè)置？針對(duì)校內(nèi)實(shí)訓(xùn)設(shè)備套數(shù)和種類(lèi)限制，如何通過(guò)企業(yè)實(shí)訓(xùn)來(lái)彌補(bǔ)校內(nèi)實(shí)訓(xùn)的不足？本文對(duì)此進(jìn)行探索。

1 校內(nèi)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的實(shí)施

校內(nèi)實(shí)訓(xùn)使用的設(shè)備為JX-300XP，系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。

校內(nèi)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容分四個(gè)階段進(jìn)行。

第一階段

1）先熟悉被控對(duì)象的工藝流程，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)儀表和執(zhí)行器與DCS的連接，完成工程師組態(tài)前的準(zhǔn)備工作；

2）根據(jù)一個(gè)實(shí)際的工程項(xiàng)目（或過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)裝置）控制站實(shí)際I/O卡件分布情況填寫(xiě)好表格“實(shí)際工程項(xiàng)目（或過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)裝置）控制系統(tǒng)測(cè)點(diǎn)清單”，選擇相對(duì)應(yīng)的卡件，繪制現(xiàn)場(chǎng)控制站的“卡件布置圖”、所設(shè)計(jì)工程項(xiàng)目的DCS控制系統(tǒng)的“總體結(jié)構(gòu)示意圖”，并根據(jù)控制要求初步設(shè)計(jì)相應(yīng)的“帶控制點(diǎn)工藝流程圖”。

第二階段 工程師組態(tài)前的準(zhǔn)備工作完成后，可進(jìn)行工程師組態(tài)項(xiàng)目設(shè)計(jì)。主要內(nèi)容包括：

1）正確安裝JX-300XP系統(tǒng)組態(tài)軟件，通過(guò)一個(gè)具體的項(xiàng)目組態(tài)，建立項(xiàng)目文件并進(jìn)行組態(tài)軟件的系統(tǒng)登錄；

2）通過(guò)一個(gè)具體工程項(xiàng)目的組態(tài)操作，完成JX-300XP系統(tǒng)工程師組態(tài)各項(xiàng)操作，包括主機(jī)設(shè)置、控制站、操作站組態(tài)，完成系統(tǒng)總貌、控制分組、趨勢(shì)、數(shù)據(jù)一覽，報(bào)警、報(bào)表及流程圖的制作等。

第三階段

1）進(jìn)行JX-300XP系統(tǒng)的硬件安裝，主要有控制站硬件、操作站硬件以及系統(tǒng)網(wǎng)路的安裝，完成之后給系統(tǒng)上電，系統(tǒng)的正確上電步驟是先操作站上電，開(kāi)顯示器、開(kāi)主機(jī)，然后控制站上電，合上實(shí)驗(yàn)機(jī)柜中的空開(kāi)開(kāi)關(guān)，最后開(kāi)啟控制站中的其他電源箱；

2）進(jìn)行JX-300XP系統(tǒng)測(cè)試，首先進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)各類(lèi)信號(hào)調(diào)試，完成系統(tǒng)組態(tài)下載，之后可進(jìn)行冗余部件主控卡、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡、電源、通信端口的冗余測(cè)試；

3）進(jìn)行組態(tài)修改，如果需要修改控制站組態(tài)，如I/O測(cè)點(diǎn)增減、I/O測(cè)點(diǎn)參數(shù)修改等，就需進(jìn)行下載更新；如果是修改了操作站組態(tài)，如操作小組修改、流程圖修改等，則只做傳送更新，不需要下載；

圖1 JX-300XP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 ECS-700基本結(jié)構(gòu)示意圖

4）圖形化編程，網(wǎng)路測(cè)試完成后，進(jìn)行圖形化組態(tài)軟件文件操作，即打開(kāi)、關(guān)閉、與組態(tài)軟件包建立鏈接，進(jìn)行程序的下載、鏈接，變量調(diào)試窗口的調(diào)用，通過(guò)幾個(gè)典型程序進(jìn)行改錯(cuò)和調(diào)試，讓學(xué)生掌握?qǐng)D形化組態(tài)程序的基本結(jié)構(gòu)以及程序的基本調(diào)試方法。

第四階段

1）認(rèn)識(shí)監(jiān)控軟件，正確選擇操作人員的登錄方式，觀(guān)察監(jiān)控畫(huà)面，了解監(jiān)控畫(huà)面中各類(lèi)圖標(biāo)的名稱(chēng)、用途及監(jiān)控軟件的總體功能；

2）以工程師身份進(jìn)入實(shí)時(shí)監(jiān)控畫(huà)面，了解各種監(jiān)控畫(huà)面的基本結(jié)構(gòu)、用途、各種調(diào)用方法，如調(diào)整畫(huà)面各類(lèi)過(guò)程數(shù)據(jù)的修改及控制方式的更改等；

3）了解系統(tǒng)維護(hù)基本技術(shù)，模擬多個(gè)故障點(diǎn)，觀(guān)察主控卡或數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡上指示燈情況，判斷卡件故障并進(jìn)行故障分析，查看系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷畫(huà)面分析；

4）正確的系統(tǒng)停電步驟。

2 企業(yè)實(shí)訓(xùn)的探討

校內(nèi)實(shí)訓(xùn)目前遇到的問(wèn)題在于學(xué)校經(jīng)費(fèi)有限，不可能把常用的DCS系統(tǒng)設(shè)備都買(mǎi)齊，因此去企業(yè)實(shí)訓(xùn)就可以解決校內(nèi)實(shí)訓(xùn)的問(wèn)題。茂名石化培訓(xùn)中心的DCS系統(tǒng)設(shè)備正好彌補(bǔ)了校內(nèi)實(shí)訓(xùn)設(shè)備不足的缺陷。茂名石化培訓(xùn)中心的DCS系統(tǒng)設(shè)備包括浙大中控的ECS-700系統(tǒng)和日本橫河的CS-3000系統(tǒng)。企業(yè)實(shí)訓(xùn)主要使用了ECS-700，系統(tǒng)的基本構(gòu)成如圖2所示。ECS-700系統(tǒng)是浙江中控技術(shù)股份有限公司W(wǎng)ebField系列控制系統(tǒng)之一，是致力于幫助用戶(hù)實(shí)現(xiàn)企業(yè)自動(dòng)化的大型高端控制系統(tǒng)。ECS-700系統(tǒng)最大可支持16個(gè)控制域和16操作域，每個(gè)控制域支持60個(gè)控制站，每個(gè)操作域支持60個(gè)操作站，單域支持位號(hào)數(shù)量為65 000點(diǎn)。

ECS-700系統(tǒng)的組態(tài)由系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組態(tài)軟件和組態(tài)管理軟件兩個(gè)界面來(lái)完成，首先完成硬件的組態(tài)，再進(jìn)行控制位號(hào)和控制方案的組態(tài)，組態(tài)的大致流程與JX-300XP基本相同。

3 校內(nèi)與企業(yè)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容比較

首先，通過(guò)學(xué)習(xí)不同型號(hào)的DCS，在不同的型號(hào)（比如ECS-700與JX-300XP）系統(tǒng)之間進(jìn)行比較，分析它們的異同點(diǎn)，找出它們相同的特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)，不同的操作流程和編程方法。比如ECS-700系統(tǒng)區(qū)別于JX-300XP系統(tǒng)的最大特點(diǎn)就是分域管理，ECS-700系統(tǒng)具有獨(dú)特的系統(tǒng)分域管理功能，根據(jù)實(shí)際儀表控制系統(tǒng)的規(guī)模和結(jié)構(gòu)，可以將ECS-700控制系統(tǒng)劃分為一個(gè)或多個(gè)控制域及操作域，每個(gè)操作域可以同時(shí)監(jiān)控多個(gè)控制域，并對(duì)這些控制域進(jìn)行聯(lián)合監(jiān)控。ECS-700系統(tǒng)通過(guò)分域管理，有效地減少了系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷，從而保證了在大規(guī)模系統(tǒng)構(gòu)建下過(guò)程控制網(wǎng)的實(shí)時(shí)性。

其次，JX-300XP系統(tǒng)屬于小型的DCS設(shè)備，基本能滿(mǎn)足學(xué)校的教學(xué)要求和學(xué)生的學(xué)習(xí)要求，能使學(xué)生從中了解到比較全面的DCS知識(shí)，無(wú)論是軟件還是硬件都有比較清晰的認(rèn)識(shí)。而ECS-700系統(tǒng)屬于中大型的DCS設(shè)備，適于工業(yè)使用，學(xué)生學(xué)習(xí)ECS-700系統(tǒng)，就可以跟以后從事本專(zhuān)業(yè)工作接軌，給學(xué)生提供了一定的工作經(jīng)驗(yàn)。

最后，無(wú)論是校內(nèi)實(shí)訓(xùn)還是企業(yè)實(shí)訓(xùn)，雖然內(nèi)容定位不一樣，但是它們的目的都是一樣的，就是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的儀表設(shè)備進(jìn)行集中管理，這個(gè)就是DCS的最重要功能。

4 結(jié)束語(yǔ)

文章以“DCS/FCS/SIS系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)”課程為例，分別介紹了校內(nèi)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的內(nèi)容和要求以及企業(yè)實(shí)訓(xùn)的內(nèi)容，并對(duì)兩個(gè)實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了對(duì)比，從培養(yǎng)學(xué)生的綜合工程能力出發(fā)，兩個(gè)環(huán)節(jié)缺一不可，它們定位不同，互相補(bǔ)充，可以為以后本專(zhuān)業(yè)的其他課程所借鑒。

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[2]董海瑞,齊曉慧,陳欣.基于工程師培養(yǎng)的課程教學(xué)改革[J].中國(guó)電力教育,2011(16):107.

[3]申忠宇,趙瑾.基于網(wǎng)絡(luò)的新型集散控制系統(tǒng)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2009:175-189.