DCS及現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)第3章

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1、DCS及現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)第3章DCS軟件體系及功能本章介紹的主要內(nèi)容：3.1DCS的軟件體系3.2DCS的控制層軟件3.3DCS的監(jiān)控層軟件3.4DCS的組態(tài)軟件3.1DCS的軟件體系DCS軟件分系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大部分：DCS系統(tǒng)軟件由實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)、面向過程的編程語(yǔ)言和工具軟件等3個(gè)主要部分組成。DCS應(yīng)用軟件主要由控制層軟件、監(jiān)控層軟件、組態(tài)軟件和通信軟件組成。本章只介紹DCS的應(yīng)用軟件，通信軟件本書第5章介紹。DCS軟件體系結(jié)構(gòu)圖如下圖所示：3.2DCS的控制層軟件DCS控制層軟件指運(yùn)行于現(xiàn)場(chǎng)控制站中軟件?？煞譃閳?zhí)行代碼部分和數(shù)據(jù)部分：1、執(zhí)行代碼：如數(shù)據(jù)采集、輸入輸出

2、和有關(guān)控制軟件都固化在現(xiàn)場(chǎng)控制站的EPROM中。執(zhí)行代碼分周期性和隨機(jī)性兩部分。周期性代碼：數(shù)據(jù)采集、轉(zhuǎn)換處理、越限檢查、控制算法、網(wǎng)絡(luò)通信和狀態(tài)檢測(cè)等，這部分是由硬件時(shí)鐘定時(shí)激活的。隨機(jī)執(zhí)行部分：系統(tǒng)故障信號(hào)處理、事件順序信號(hào)處理和實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的接收等，是由硬件中斷激活的。2、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)部分存放在RAM中，在系統(tǒng)復(fù)位或開機(jī)時(shí)，這些數(shù)據(jù)的初始值從網(wǎng)絡(luò)上裝入。3.2.1控制層軟件的功能控制層軟件主要完成PID回路控制、邏輯控制、順序控制和混合控制等多種類型的控制功能，而控制運(yùn)算數(shù)據(jù)必須首先經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備連接的I/O通道處理。DCS控制層軟件還要完成一些輔助功能，如控制器和重要I/O模塊

3、的冗余功能、網(wǎng)絡(luò)通信功能及自診斷功能等。其功能流程見教材圖3-2所示?？刂茖榆浖δ芰鞒毯?jiǎn)圖：3.2.2控制層軟件的組成1．現(xiàn)場(chǎng)I/O驅(qū)動(dòng)軟件主要完成I/O模件驅(qū)動(dòng)，完成過程量輸入/輸出，采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，輸出處理后的控制信號(hào)數(shù)據(jù)。2．輸入數(shù)據(jù)預(yù)處理軟件主要完成如濾波處理、除去不良數(shù)據(jù)、工程量轉(zhuǎn)換、統(tǒng)一計(jì)量單位等工作，以便用真實(shí)地?cái)?shù)字值還原現(xiàn)場(chǎng)值，為下步計(jì)算做準(zhǔn)備。3．實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)在本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)中的軟件主要完成將原始數(shù)據(jù)參與控制計(jì)算，或?qū)⒃紨?shù)據(jù)通過計(jì)算處理成為中間變量，并參與控制計(jì)算及存儲(chǔ)。4．完成組態(tài)功能的控制軟件按照組態(tài)好的控制程序進(jìn)行控制計(jì)算，根據(jù)控制算法、檢測(cè)數(shù)據(jù)和

4、相關(guān)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，得到實(shí)施控制量。3.2.3控制編程語(yǔ)言IEC61131-3國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)編程語(yǔ)言包括圖形化編程語(yǔ)言和文本化編程語(yǔ)言。圖形化編程語(yǔ)言包括：梯形圖（LadderDiagram，LD）功能塊圖（FunctionBlockDiagram，F(xiàn)BD）順序功能圖（SequentialFunctionchart，SFC）文本化編程語(yǔ)言包括：指令表（InstructionList，IL）結(jié)構(gòu)化文本（StructuredText，ST）典型的五種編程語(yǔ)言簡(jiǎn)介1．結(jié)構(gòu)化文本語(yǔ)言結(jié)構(gòu)化文本（ST）是一種高級(jí)的文本語(yǔ)言，與PASCAL語(yǔ)言很相似。2．指令表IEC61131-3的指令表（IL）語(yǔ)

5、言是一種低級(jí)語(yǔ)言，與匯編語(yǔ)言很相似。3．功能塊圖功能塊圖（FBD）是一種圖形化的控制編程語(yǔ)言，它通過調(diào)用函數(shù)和功能塊來(lái)實(shí)現(xiàn)編程。（功能塊用矩形塊來(lái)表示，每一功能塊的左側(cè)有不少于一個(gè)的輸入端，在右側(cè)有不少于一個(gè)的輸出端。)4．梯形圖梯形圖（LD）是IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)中邏輯控制常用的圖形化編程語(yǔ)言。5．順序功能流程圖順序功能流程圖（SFC）是IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)中邏輯控制常用的圖形化語(yǔ)言中的一種。3.3DCS的監(jiān)控層軟件DCS監(jiān)督控制層軟件指運(yùn)行于操作員工作站、工程師工作站、服務(wù)器等節(jié)點(diǎn)中的軟件，它提供人機(jī)界面監(jiān)視、遠(yuǎn)程控制操作、數(shù)據(jù)采集、信息存儲(chǔ)和管理的應(yīng)用功能。DCS監(jiān)

6、督控制層集中了全部工藝過程的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)除了提供給DCS的操作員監(jiān)視外，還應(yīng)該滿足外部應(yīng)用需要——全廠調(diào)度管理，材料成本核算等，3.3.1監(jiān)控層軟件的功能DCS監(jiān)控層軟件包括人機(jī)操作界面、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)管理、歷史數(shù)據(jù)管理、報(bào)警監(jiān)視、日志管理、事故追憶及事件順序記錄等功能。分布式服務(wù)器結(jié)構(gòu)中，各種功能可分散在不同的服務(wù)器中，也可集中在同一臺(tái)服務(wù)器中，組織靈活方便、功能分散，可提高系統(tǒng)的可靠性。監(jiān)控層軟件也由組態(tài)工具組態(tài)而成。3.3.2監(jiān)控層軟件的組成1．圖形處理軟件：顯示工藝流程和動(dòng)態(tài)工藝參數(shù)，由組態(tài)生成并且按周期進(jìn)行數(shù)據(jù)更新。2．操作命令處理軟件：包括對(duì)鍵盤操作、鼠標(biāo)操

7、作、畫面熱點(diǎn)操作的各種命令解釋與處理。3．歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的趨勢(shì)曲線顯示軟件。4．報(bào)警信息的顯示、事件信息的顯示、記錄與處理軟件。5．歷史數(shù)據(jù)的記錄與存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)儲(chǔ)及存檔軟件。6．報(bào)表軟件。7．系統(tǒng)運(yùn)行日志的形成、顯示、打印和存儲(chǔ)記錄軟件。3.4DCS的組態(tài)軟件組態(tài)軟件，又稱組態(tài)監(jiān)控軟件。它是過程控制與數(shù)據(jù)采集的專用軟件，在DCS系統(tǒng)形成的軟件開發(fā)平臺(tái)。它具有方便靈活的組態(tài)方式，用戶通過組態(tài)設(shè)計(jì)及操作能夠快速構(gòu)建控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)控制和監(jiān)控功能。3.4.1組態(tài)軟件的概念DCS組態(tài)軟