DCS模擬組態技術研究

王寶新

摘 要：組態，是用應用軟件中提供的工具、方法，完成工程中某一具體任務的過程，把下位機里那些非專業人士不能理解的程序，通過圖形、動畫等顯示在電腦屏幕上，實現工程所需要的效果。

關鍵詞：DCS;組態

1DCS組態系統

以杭州某地鐵物業區35KV變電所工程采用DCS控制系統為例，在DCS控制系統中，前期組態的成功與否關系著后期運行的安全。因此，組態在DCS控制系統中是至關重要的一步。

1.1 容量大DCS控制系統應能控制多個控制域和和操作域，各控制欲又可控制多個操作站，不僅滿足業主現有區域的操控，還應考慮業主后期的開發，并有一定的沉余。

1.2 可靠按照可靠性原則進行設計，充分保證系統安全可靠;系統所有部件都支持冗余，在任何單一部件故障情況下系統仍能正常工作。DCS系統具備故障安全功能，輸出模塊在網絡故障情況下，進入預設的安全狀態，保證人員、工藝系統或設備的安全。

1.3 管理DCS系統作為大規模聯合控制系統，具備完善的工程管理功能，包括多工程師協同工作、組態完整性管理、在線單點組態下載、組態和操作權限管理等，并提供相關操作記錄的歷史追溯。

1.4 兼容DCS系統應支持 PROFIBUS、MODBUS、FF、HART等國際標準現場總線的接入和多種異構系統的綜合集成。

1.5 運算DCS實時數據庫內置二次計算功能，支持模擬量、開關量的四則計算，可進行開方、三角函數、冪函數、對數函數等運算。

1.6 快顯DCS具有快速顯示能力，從信號變化到流程圖上顯示時間小于 2 秒，最快可達 1 秒以內。在流程圖上操作到信號輸出響應時間不超過 1 秒。畫面刷新時間不超過 1 秒。平均翻頁響應時間不超過1 秒。

1.7 警示DCS報警包括系統報警和過程報警。系統報警提供系統自身的軟硬件故障信息。過程報警是工業生產的過程參數超出了正常范圍而由系統引發的報警。報警發生時，相關報警信息在服務器中被記錄，并實時顯示在監控界面的報警窗口中，同時可以聲光報警，引起操作人員注意。報警信息可寫入文件或進行打印。

2DCS組態步驟

2.1 軟件介紹

軟件安裝完成后桌面出現三個圖標（以浙大中控為例），系統結構組態軟件主要是用來加載、備份、還原備份的工作，組態管理軟件則是用來組態，監控啟動軟件則是用來對組態后的工程操作、控制以及監控。我們進行組態主要是用第二個軟件來操作。

2.2 硬件組態和操作畫面組態

組態根據不同廠家的配置方法和操作流程，通過硬件組態和操作畫面組態等操作來實現整個組態的操作和使用，下面具體介紹一下每個步驟的實施方法和注意事項。

硬件組態在組態管理軟件界面中選中需要配置的控制站，（如果是工程第一次進行組態，則需要新建一個控制站。）在控制站“組態屬性列表區”內雙擊“硬件配置”，打開硬件組態軟件。在硬件配置界面中，添加下級設備，選擇某一級別設備，右鍵點擊該級別設備，在彈出的右鍵菜單中選擇“添加”項。在選擇下級設備時要和系統柜或輔助柜內卡件一致，在DCS的圖紙中可以查到柜內各個卡件、模塊的位置。添加FF 接口模塊，第一步添加I/O 連接模塊;第二步添加機架;第三步添加FF 接口模塊模塊，添加FF 接口模塊成功后，選中該模塊，并在屬性設置區將FF 接口模塊配置成冗余模式。硬件配置完成后，在硬件配置界面的工作區選擇 FF 接口模塊AM712，右鍵點擊該接口模塊，在彈出的右鍵菜單中選擇“通信組態”項，即進入VFFFBuilder 組態軟件界面，進入 VFFFBuilder 組態軟件后，在FF 接口模塊正確上電的情況下，其內部的兩個FF 接口設備（FF 接口模塊具有兩個網段，每個網段分別具有一個虛擬FF 接口設備）首先被檢測到，分別在相對應的組態段（Segment）中完成上線，隨后需要完成匹配工作。

2.3 操作畫面組態

以上硬件組態主要是廠家來完場成主要工作，而我們在后期常用的主要是操作畫面組態，其中操作畫面組態主要包括：總貌畫面、一覽畫面、分組畫面、趨勢畫面、流程圖、報表、調度、自定義鍵、可報警分區、報警面板、報警聲音、報警實時打印、操作指導、位號關聯流程圖、位號關聯趨勢畫面。操作域內統一的配置有：報警顏色、域變量、監控用戶授權、歷史趨勢、自定義報警分組、面板權限。

2.3.1 操作小組在組態管理軟件的“監控組態”下選中一個操作域，右鍵單擊該操作域，彈出右鍵菜單，“從組態服務器打開”：從服務器下載最新組態，鎖定當前操作域，并打開監控組態軟件，然后點擊編輯。監控組態軟件界面中右鍵單擊操作小組，在彈出的右鍵菜單中選擇“添加操作小組”，或在菜單欄中選擇 【操作/添加操作小組】，或在工具欄中選擇 圖標，則操作小組“Team0001”添加成功，此時趨勢畫面、流程圖、可報警分區等項都可添加在該操作小組下。

2.3.2 總貌畫面在組態時，要考慮業主對全場情況了解的方便，應增加總貌畫面，可以為一頁或者多頁，根據現場情況、操作域、設備數量等確定。每頁總貌畫面可同時顯示 32 個位號的數據和說明，也可作為總貌畫面頁、分組畫面頁、趨勢畫面頁、流程圖畫面頁、數據一覽畫面頁等的索引。總貌畫面是標準畫面之一。在總貌畫面中，將涉及到的設備、儀表等位號加入，方便后面操。

2.3.3 一覽畫面一覽畫面是對整個化工項目中同類數據的匯總對比，比如溫度一覽表、可燃氣體濃度一覽表等。一覽畫面在實時監控狀態下可以同時顯示 32 個位號的實時值及描述，是系統的標準畫面之一。在一覽畫面中可以加入需要的位號，如果在總貌畫面中加入位號，可以通過點選來加入，防止輸入有誤，無法讀取。

2.3.4 分組畫面分組畫面在組態中必不可少，可以按照相同類型設備來做分組畫面，也可以根據相同同介質或相同操作域等做分組畫面，在組態前咨詢業主，根據業主意愿來進行分組

2.3.5 趨勢畫面趨勢畫面主要是將一些重要設備或者儀表投入運行后的所有數值記錄，并成圖顯示，當然有的業主會要求將所有設備、儀表均加入趨勢畫面。趨勢畫面是在發生問題后查原因究責的依據之一，一個位號對應一張趨勢圖。

2.3.6 流程圖畫面流程圖畫面加入時要注意，將設計的工藝流程圖、計量設備的邏輯運算和PID圖等綜合考慮，結合業主需求進行繪制，畫面盡量簡潔，將關鍵路線、關鍵點位體現即可，廠家較為復雜的PID圖可單獨成圖，單獨體現。

2.3.7 其他最后根據業主要求，加入報警畫面、報表等畫面。操作域畫面組態基本就結束了，下一步則是將位號之間的聯鎖、互切等關系進行組態。根據PID圖，判斷工藝起點，根據特定指令發出，起始設備的運行，后續設備做出相應動作。并且某一環節出現問題發出反饋，其余設備響應并作出相應動作，同時在操作域顯示以提示操作人員。并在域組態中設置各種模式下的顏色，用以區分、突出關鍵信號。

2.4 域變量

域變量組態是組態軟件包的重要組成部分之一，通過 I/O 驅動，提供對第三方設備和 OPC 數據接入的支持。另外，還提供包括仿真變量（Memory 驅動）和二次計算變量兩部分內容的組態功能以及系統數據跨域訪問的功能。域變量組態包括兩大類數據點：“非仿真位號”和“仿真位號”。

2.4.1 非仿真位號：內存位號不會自動變化，支持各種數據類型，可對其進行讀寫操作。在域變量組態中添加相關位號時，I/O 地址必須為空。

2.4.2 仿真位號：仿真位號按照各自的變化規律自動變化。在域變量組態中配置仿真位號時。如：設置一個正弦變量，且相位為0，則該位號的I/O地址可以設置為A。

3 結語

市場上的DCS軟件很多種，組態的方法、編程語言也有很多，本文僅就其一種進行探討，如有偏頗之處還請各位指出、糾正。

參考文獻：

[1]FF組態軟件使用手冊? ?浙大中控

[2]ECS-700? ? 浙大中控