DCS系統自定義描述型變量的擴展應用
點擊數：37522012-10-29 09:39:32 來源: 江蘇萬迅儀表有限公司---官方主頁
新聞摘要:集散控制系統（DCS）是計算機、自動控制系統及網絡時代的產物。它基于控制分散、危險分散、操作和管理集中的設計思想，采用多層分級、合作自治的結構形式，適應現代化生產和企業管理要求。
DCS系統自定義描述型變量的擴展應用
集散控制系統（DCS）是計算機、自動控制系統及網絡時代的產物。它基于控制分散、危險分散、操作和管理集中的設計思想，采用多層分級、合作自治的結構形式，適應現代化生產和企業管理要求。由于DCS 融入了最新的現場總線、嵌入式軟件、先進控制、CRT以及網絡技術等，使得DCS系統能夠整體解決小至一臺大型設備（鍋爐）、大至一個現代化工廠整個生產過程的全方位控制。
1 問題提出
WX-300x系統的物理位號是指通過現場變送器把計算機可以識別的數字信號（電壓、電流、開關量、脈沖量信號等）通過I/O端子接入DCS卡件，再通過SBUS總線實現主控制卡－數據轉發卡－I/O卡件之間的信息交換。
工業控制系統中，除了需要記錄、控制一些可測量的如壓力、流量、液位、閥門開度等參數外，還經常有一些無法通過實際測量但仍需要自動顯示、記錄的信息，如操作人員姓名、輪船的泊位號、電機的各種工作狀態、產品的批次、產品的種類與型號等。另外在一個連續生產過程的現場控制系統中，操作人員往往還需要根據提示或反映目前生產狀況所必要的信息顯示才能做出正確的操作。上述各種信息都是實際的物理位號所無法提供的，因而此類實際測量不到的信號就需要通過自定義變量來加以解決。
在組態環境下的自定義變量雖然是內部變量，但它不同于一般程序中的局域變量或全局變量。它可以被流程圖中的數據位號所引用。是一個“虛擬的物理位號”。實際應用中，開發人員可以通過自定義變量來解決那些沒有實際物理位號，但又需要引入監控畫面或報表等系統的內部位置。
WX-300X系統在處理這一類變量時，采取了這樣的辦法：在控制站主機的內存中開辟了一個數據交換區，該數據區內存編址則由操作站與控制站間的共同協議，操作站與控制站的內部數據交換即通過該區域完成。
開發人員在自定義控制算法中如果需要引用這樣的內部變量，就需要為這些變量進行定義。WX-300X系統中，每個控制站支持4096個自定義1字節變量、2048個2字節變量、512個4字節變量以及256個8字節變量。在組態的同時，需要對存放地址、位號、注釋、修改權限、單位等進行必要的設置。
在2字節變量的數據類型中，提供了一種描述型變量。描述型變量可以在數據設置中寫入字符串，允許使用漢字，字符串長度為30個字節。運行時用字符串代替串前的整數序號來代替字符串的內容。本文主要介紹幾個工程的程序開發中自定義2字節描述型變量的擴展應用的實例。
2 工程應用
2.1 控制步序顯示
在很多連續或間歇式生產過程的控制系統中，要求在監控狀態下，通過監控畫面提示一些必要的信息，便于操作人員了解生產現狀。
某化工企業生產脂肪胺，整個生產分為4個工段，工藝流程為：脂肪酸 
脂肪腈 
腈蒸餾 
脂肪胺 
胺蒸餾。整個生產過程的控制是一個符合一定要求的順序控制(SFC)。由于生產過程連續、原料和產品易燃易爆、反應機理復雜，主反應中還伴有副反應，因此控制系統的設計必須考慮到整個生產過程中如何確保整套設備的安全運行。為此，根據工藝要求，生產過程的每一步都需要人工參與以確定是否繼續執行。在監控畫面中應實時顯示生產過程的現狀、便于操作人員在人工參與時決定下一步的操作，只有條件具備才能繼續，否則就等待或作其它處理。由于人工的參與，雖然提高了安全性，但控制方案變得復雜了，控制過程自動化程度也相應降低了。下面以脂肪胺工段控制為例說明生產步序顯示的實現。
定義“自定義2字節變量S 
CUE 3”為描述型變量，用以表示脂肪胺工段的20步生產步序。描述型變量默認狀態為0，為防止誤顯示生產步序，0不予設置。描述型變量設置對話框如圖1所示。在定義時，順序設置所需顯示的生產步序。因受軟件功能的限制，描述內容的條目應少于31。圖1為該變量在組態環境下的設置過程。
圖 1 自定義2字節描述型變量的設置
步序的設置與顯示原則如下：
① 在變量組態時，對于需要提示的步序按順序設置；
② 在流程圖中引入需要顯示步序變量“ 
；
③ 為保證顯示正常，在控制算法中，要求設置顯示的條件唯一；
④ 在沒有到達下一步序之前仍顯示當前的步序；
⑤ 操作人員不可修改顯示的步序；
⑥ 人工控制時，可屏蔽相應的步序顯示。
有了步序的顯示，操作人員只要根據當前的提示即可知道目前的生產狀態。例如在控制算法中，當給“ 
賦值為“1”時，則表示目前生產處于“初始化檢測”的字樣，操作人員一目了然。圖2是生產進行到第13步“自動控制反應”時在Advan Trol 中的步序顯示。
圖2 生產步序顯示畫面 圖3操作顯示畫面
2.2 監控畫面中電機或泵的狀態顯示
表1 電機命令輸出與運行狀態表
|
狀態序號 0 1 2 3 4 |
|
輸出命令 運行 停止 運行 停止 熱繼動作 狀態反饋 運行 停止 停止 運行 停止 命令與狀態關系 一致 一致 不一致 不一致 不一致 |
表1所示的是一臺電機或泵可能出現的各種輸出命令與實際運行狀態。實際運行中正確顯示以上五種狀態有2種方法：一是使用顏色表示，而是使用文字表示。由于同一設備需要顯示的狀態較多，在一個監控畫面下如果電機或泵的數量較多時，使用不同的顏色顯示電機或泵的實際狀態，多操作人員來說就不敏感了，有時甚至會遺漏某些重要的信息。相對而言文字表示則更直觀一些，通過描述型變量可以區分以上各種狀態，只要給每一種設定一個唯一的條件，即可通過字符串（漢字）正確顯示電機或泵的實際運行狀態。下面是某化學股份有限公司“1.2萬噸脂肪酸酰胺生產過程的DCS控制系統”描述型變量在泵狀態顯示中應用。
為顯示某泵的各種運行狀態，定義“自定義2字節變量P 
1”為描述型變量。該描述型變量設置如下：
①條件：命令運行（DO=ON），狀態運行（DI=ON），P 
；顯示“正常運行”；
②條件：命令停止（DO=OFF），狀態停止（DI=OFF），P 
；顯示“正常停止”；
③條件：命令運行（DO=ON），狀態停止（DI=OFF），P 
；顯示“運行異?！?；
④條件：命令停止（DO=ON），狀態運行（DI=OFF），P 
；顯示“停止異?！?；
⑤條件：熱繼動作（FR=OFF），狀態停止（DI=OFF），P 
；顯示“熱繼動作”。
在流程圖畫面的提示框中引入變量 
TAG（“P 
”.PV），即可在監控畫面中準確顯示該泵的實際狀態。這樣操作人員可以根據提示及時知道泵的狀態。
2.3 報表中操作人員的操作記錄
在工業控制系統中，班組工作報表是一種十分重要并且常用的數據記錄手段。它可以用來記錄重要的系統數據和現場數據。有些場合甚至要求記錄操作人員的一些重要操作，以供工作技術人員的一些重要操作，以供工程技術人員進行系統檢查或工藝、事故的追憶分析。
某化工有限公司的“碼頭罐區物料儲罐DCS監控系統”，主要用作液體化工原料儲罐監控系統，其中包括儲罐的物料液位、重量、溫度、氮封壓力等的實時顯示與報表記錄。報表中的主要內容是進出料開始/結束的時間、進出料前后的液位、重量、運輸損耗等的記錄和計算值，同時要求有月進出料總量、運輸儲存損耗及進料的泊位和操作人員工號等記錄，具體要求如表2所示。
表2 碼頭罐區物料儲罐數據統計月報表
|
進料開始 |
進料結束 |
進料統計 |
泊位 |
操作員工號 |
|
時間 液位 重量 |
時間 液位 重量 |
進料量 運輸損耗 月進料總量 |
||
|
…… …… …… …… …… …… …… …… …… |
…… …… …… …… …… …… …… …… …… |
…… …… …… …… …… …… …… …… …… |
…… …… …… |
…… …… …… |
表中其它各量均為常規記錄，不再贅述。這里主要介紹泊位和操作員工號的記錄。
上表是一張月報表，要求自動記錄每次進料時的泊位，以及根據泵的開關狀態自動記錄進行進料操作的工作人員姓名。泊位和操作人員姓名均為字符串（漢字），受報表制作軟件SCForm功能所限，在報表中自動引入這些字符串目前尚無法實現。變通的方法是對于泊位記錄相應的泊位號，對于操作人員姓名記錄操作人員的工號。
泊位號與操作人員工號定義、使用方法相同，以操作人員工號定義與使用說明如下：
定義“自定義2字節變量O 
”為描述型變量，用以表示操作人員工號，設置如下：
① O 
＝0，空；
② O 
＝1，楊濤；
③ O 
＝2，李民生；
………………
⑾ O 
＝10，張聰。
該操作班組共有10名操作人員，由于描述型變量默認狀態為0，為防止誤記錄操作人員工號，0號設置為空，其余號碼各對應一相應工作人員。開始進料操作（啟動進料泵）之前，操作人員選中自己的工號以及預備進料的泊位號并按下確定按鈕，待監控畫面中出現自己的姓名和相應的進料泊位號之后，啟動進料按鈕。通過內部控制算法，就會在本次操作的報表中自動記錄下操作人員工號與本次進料的泊位號。圖3是第10號操作員“張聰”某次進料時在A 
中的顯示情況。
由于操作人員工號、貨船?？坎次坏确菧y量信號采用了描述型變量進行記錄，報表自動記錄和統計的程度大為提高。
下一篇：液固兩相流量的測量
上一篇：容積式流量計的安裝要點