什么是组态软件（“DCS系统组态”是什么意思？）

什么是组态软件(“DCS系统组态”是什么意思？)

DCS系统组态是什么意思？

一般来说，DCS组态就是控制回路程序。

控制回路通常用于模拟控制。控制器根据输入量按照一定的规则和算法确定输出，使输入和输出形成控制回路。

有开环和闭环控制回路。开环控制是指输出基于一个参考量，输入和输出之间没有直接关系。而闭环反馈控制回路的输出作为回路的输入，并与量的设定值或应输出值进行比较。闭环控制，也称为反馈控制，是控制系统中最常见的控制方式。

DCS组态的步骤有哪些？

01

一期准备

进入系统配置前，首先要确定测点列表、控制计算方案、系统硬件配置，包括系统规模、各站IO单元配置、测点分布等。，还提出了流程图、报表、历史数据库、召回数据库的设计要求。

02

建立目标项目

在正式配置应用项目之前，必须为应用项目定义一个项目名称。目标流程建立后，项目的数据目录就建立了。

03

系统配置设备

系统的硬件配置由系统配置软件完成。通过图形，系统网络上连接的每个设备对应一个基本图形。在系统设备配置之前，必须在主控数据库中创建相应的项目。

04

数据库配置

配置是定义和编辑系统中各站的点信息，是整个应用系统的基础。在MACS系统中有两种类型的点。一种是实际物理测点，存在于现场控制站和通信站。这些点包含测量点类型、物理地址、信号处理和显示模式等信息。一是虚拟测点。与实际物理测点相比，区别在于没有与物理位置相关的信息，可用于控制算法组态和图形组态。

05

控制算法配置

数据库配置完成后，可以配置控制算法。Dcs提供了五种符合IEC1131-3标准的工具:SFC、ST、FBD、LD和FM。

06

图形，报告配置

配置包括背景图定义和动态点定义，其中动态点动态显示其实时值或历史变化，因此要求动态点必须与定义的点相对应。将图形文件接入系统，可以实现图形的显示和切换。

07

编译并生成

将系统绑定功能连接起来，形成系统库，成为操作员站和现场控制站上在线运行软件的基础。该系统由实时数据库和参数数据库两部分组成。系统将所有点变化的数据项放在实时数据库中，而不经常变化的数据项放在参数数据库中。服务器包含所有的数据库信息，而现场控制站只包含相关的点和方案页面信息，在系统生成后由系统管理中的下载功能自动完成。

08

下载系统

系统生成后，应用系统的系统库、图形和报表文件通过网络下载到服务器和操作员站。启动现场控制站时，会自动将服务器下载到现场控制站。现场控制站启动时，如果发现本地数据库版本号与服务器不一致，会请求服务器下载数据库和方案页面。

示例说明

下面结合实例，科普一下DCS系统组态的步骤、方法和基本思路。希望广大化工控制从业人员能够达到融会贯通的目的，轻松完成DCS系统组态。

一个

项目介绍

一个小型热电厂包括三台75t循环流化床锅炉和两台12MW汽轮机。整个热控工程包含约1000个I/O点。

2

DCS I/O点的统计

拿到数据库后，我们先统计DCS系统的I/O点，按照AI、AO、DI、DO分为四个部分。AI分为4-20mA，RTD，热电偶，分别标注。这项工作一般在Excel中完成，可以方便统计和查询。最好用不同的背景色来区分。模拟部分要注意是否有量程、单位等对应信息。

在整理数据库的同时，要注意浏览一下，看看收录了哪些设备和采集点。当我们第一次接触数据库时，我们可能会认为成千上万的点是巨大的。随着我们对制作工艺的了解和熟悉，我们会逐渐发现没有那么多点，因为大部分都是频繁使用的。如果发现不懂的地方，要及时和设计院或甲方沟通，及时发现，防止以后出现问题。

还有一种方法可以帮助我们尽快熟悉系统和设备，那就是对照热控系统图，热控系统图按照工艺分为几个部分，比如锅炉汽水系统、锅炉烟气系统、锅炉给水系统、除氧系统、锅炉连续排污系统等。数据库中的每一点都应该在图上清楚地标出。例如，汽包水位一般有三个测点，都标在汽水系统图上，给水系统也有。先熟悉工艺流程，再熟悉设备，这样可以通过设备了解数据采集点。这不是很难吗？

三

DCS系统硬件配置

我们先把数据库里的点整理到DCS系统的具体I/O通道，也就是分配测点。上一章已经提到，计算机根据你指定的点的位置和类型进行数据采集，然后进行方案计算。接下来的工作都很重要，不能有任何闪失。

01

分发点

先把特殊要求或设备整理出来，加工后再配置通用设备。这样会提高效率，防止遗漏，因为在配置通用设备的时候，我们又核对了一遍，如果有遗漏，可以及时补充。反过来呢？也许这样更好。总之找到最适合自己的工作方法才是最终目的。好了，我们来说说一般DCS系统设备的配置。以下是一些原则:

①相同的测点应尽可能分布在不同的DCS系统卡片上。这样做是为了分散风险。如果一个模块被更换或出现故障，另一个模块可以监控相同的测量点。

②同一设备应尽可能分布在同一DCS控制站。这种分配是为了尽量减少站与站之间的数据链接，降低复杂性和故障点。

③如果DCS站间有变量要交换，最好采用硬接线，这也是为了增强系统的稳定性，但缺点很明显，因为至少占用了两个DCS卡通道，一个AI输入，一个AO输出，所以可以根据情况考虑。如果需要交换的变量较多，只能通过网络变量和上位机软件的功能进行数据交换。

④每个DCS卡模块应有2-4个备用通道。这里就不用说了，为了适应系统的变化，如果用户增加测点找不到通道会给我们的工作带来很多麻烦，所以是有必要的，一般标书都会提到。

⑤在每个控制站中，每种类型应有一个备用卡。这是为了维护方便:如果卡出现故障，可以通过热插拔更换一个全新的来解决。

⑥在数据库中增加三个字段，站号、模块号、通道号，使每个数据点被分配到特定模块的不同通道，不能有重复。

根据控制系统的特点，每个控制站都会有一定的负载能力，也就是说可以接入的模块数量是有限的。所以必须考虑分成几个控制单元和机柜。该系统点数相对较少，每台锅炉三个主控单元即可满足控制要求。

完成以上工作后，整个系统的配置基本已经设置完毕。在提交最终的配置结果之前，我们必须仔细“过目”上述工作，每一步都需要重新验证。数据库整理过程中是否因为误操作导致部分数据被隐藏？还是不小心删了？排序的时候有没有把数据弄乱？对于一个刚开始工作的工程师来说，这样的低级错误是必然会犯的。没关系。不要气馁。借用一句话:错了就改，犯了就再犯，犯了之后再犯，千百次的锤炼。然后对比系统图，找到每个点在数据库中的位置，看看有没有什么特殊的点或者设备，怎么处理？最后根据分配原则，重新计算配置是否合理，是否符合要求。

当你确定了以上工作后，就可以进行下面的工作了，配置硬件，即给系统配备采集卡、主控单元、机柜、操作员站等设备。

02

根据I/O点完成DCS系统的硬件配置。

不同品牌的DCS系统硬件配置不一定相同，但配置思路和方法是相同的:DCS系统硬件是根据确切的现场要求和DCS系统I/O点数来确定的。

DCS系统硬件组态需要完成以下内容:

①硬件冗余配置

关键设备的冗余配置是提高DCS可靠性的重要手段。DCS系统的冗余通常包括电源冗余、控制器冗余、通信冗余、操作站冗余和DCS系统的I/O板冗余。对于具体的冗余要求，最好与DCS系统厂商仔细沟通，做好冗余配置和相关设备数量统计。

②插件配置

根据系统需求和控制规模，配置主机插件(CPU插件)、电源插件、I/O插件、通信插件等硬件设备；

③确认DCS系统的笼柜数量。

DCS系统框架用于安装DCS卡模块。不同厂家对DCS系统笼子的配置要求不同，但基本上都是根据卡数配置相应的笼子。卡数固化后，就可以统计笼子数了。DCS机柜用于放置各种插件、笼子和中间继电器等。DCS机柜常见尺寸为2100*800*600mm，机柜数量根据安装的插件、笼子、中间继电器的尺寸和数量确定。

④硬件安装

不同的DCS，对于插件箱中各种插件的安装，无论是逻辑顺序还是物理顺序都会有相应的规定。此外，现场控制单元通常分为基本型和扩展型。所谓基本型，就是在一个插件箱中安装各种插件，但更多的时候，它需要一个可扩展的结构，即一个现场控制单元还包括几个数字输入/输出扩展单元，这些单元通过总线相互连接。

03

配电操作员站

一般来说，每台主要生产设备配有一台操作员站，因此本应用配有五台操作员站和一台工程师站。有些系统需要配备冗余服务器，所以要使用配置较高的电脑，必要时还要配备打印机。当需要与其他系统通讯时，要配备相应的通讯设备，如串口卡等。为了防止其他设备对主控系统的干扰和破坏，大多采用通讯的方式进行数据交换，也就是说其他系统无法连接到底层机柜或主控单元，必须通过操作员站或工程师站进行数据交换。

曾经有一个项目，除了控制系统，还有一个水冷壁振打系统，锅炉停炉后用超声波清除水冷壁上的水垢。因为不是主控系统厂商的设备，所以单独连接了一台通信机，监控功能由外部软件完成。一般会和DEH系统有通讯，因为DEH系统往往是独立的，一些重要的数据如转速、阀门开度、目标转速、升速率等都可以通过串口通讯连接到控制系统。还有一些通讯必须通过硬接线连接到控制系统，即直接连接到控制柜的板卡上参与系统控制，如电气系统的停机和跳闸信号。

04

绘制网络系统图

好了，如果你确信前面的工作已经完成，就开始下一项工作，绘制配电系统图和网络系统图。配电系统图的内容包括整个控制系统的电源和接地系统的详细情况，包括进入系统的电源，电源在系统中的接线原理，系统的接地原理。这是一个非常重要的内容，因为设备到达现场后，电源由施工方接通，电源是否稳定直接影响系统的稳定运行。同样，网络系统图显示了系统设备的网络连接。通常，系统由两层网络连接。这里，应该具体描述每台计算机的网络位置和IP地址等信息。如有其他连接方式，应明确指出。

网络图中还可以包含各个控制单元的模块分布图，用来表示前端数据采集的各个I/O卡的具体位置和总线连接方式，如下图所示。

05

终端连接图

别忘了另一张重要的图纸，那就是I/O端子接线图。图纸的这一部分描述了每个I/O卡中每个通道的信号内容，包括如何布线。施工人员根据测点的分布位置决定电缆的走向和长度，也可以将相邻位置的信号合成一根电缆。因此，我们可以看到，一个合理的设计不仅可以保证系统功能的完整性，还可以节省大量的材料和工时，这是设计经验的积累。

至此，我们已经基本完成了前半部分的设计。这个阶段的特点是繁琐，需要注意。一旦我们粗心大意，就会给后期的工作带来麻烦，而且不容易发现，最终导致致命的错误。所以，笔者建议在设计之初就浏览整个项目，做到心中有数，有点像看书。先看目录，再看简介，然后逐章浏览，重点部分更深入。然后一步一步完成，每一步最好一气呵成。不要停下来走，这样会非常容易错过。

四

编程控制方案

接下来，制定控制计划，这是一个复杂的过程。你需要了解工艺、设备以及设计院的控制要求。对于小型锅炉，主要包括以下重要控制回路。

01

锅炉MCS控制方案

①调节引风机-保证炉膛负压。

(2)主蒸汽压力调节回路——调节煤流量，保证主蒸汽压力在一定范围内。

③一次风调节回路——保证床温在正常范围内，防止结焦。

④二次风调节回路——根据烟道含氧量调节风门大小，保证炉内燃烧充分。

⑤主蒸汽温度调节——根据减温器出口温度，通过调节减温器流量阀，保证主蒸汽温度满足生产需要。

⑥给水调节——根据汽包水位、给水流量和蒸汽流量信号，采用三冲量调节来控制汽包水位。

02

锅炉顺序控制方案

①引风机和出口门回路。

②一次风机启停电路。

③二次风机启停电路。

④反转风扇的控制电路。

⑤给煤机和出口门控制电路。

⑥汽包紧急疏水阀的控制逻辑。

⑦紧急停车联锁逻辑。

03

涡轮机联锁逻辑

①凝结水泵启停联锁逻辑。

②注水泵联锁逻辑。

③给水泵联锁逻辑。

④疏水泵联锁逻辑。

⑤主阀控制。

⑥交流和DC润滑油泵的联锁控制。

04

共享系统部分控制逻辑

①除氧器水位控制和调整。

②减温减压器的温度和压力调节。

③冷凝器水位调整。

以上内容不是全部，也没有必要。一切都要根据实际的系统配置和设备功能来定制。控制方案设计完成后，在组态软件中实现，然后下载到控制器中运行。一定要保证所有方案都能顺利调整，是否正确可以留到现场调试时和专员讨论。经过以上步骤，DCS系统的大部分组态已经完成，接下来是检验、交货、安装、现场修改、接线、调试等。，这里就不赘述了。

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