第 9 章 集散控制系统 实 践 训 练

1. 第9章 集散控制系统实 践 训 练 9.1 JX-300X DCS实训 9.2 MACS组态实训 9.3 TPS GUS作图实训

2. 学习目标 • 知识点 • 掌握JX-300X实训系统的使用 • 掌握MACS组态方法 • 掌握TPS GUS作图方法 • 熟悉 MCGS 工控组态软件的组态界面 • 掌握计算机控制系统的数据库组态 • 掌握计算机控制系统的设备组态 • 掌握计算机控制系统的算法组态 • 掌握计算机控制系统的组态 • 掌握计算机控制系统系统调试方法 • 掌握GUS的流程图绘制方法

3. 学习目标 • 技能点 • 能够根据生产工艺情况确定控制站卡件类型和数量 • 能够熟练安装系统配置的软件包 • 能够熟练系统进行控制站、操作站组态 • 能够结合工艺熟练制作流程图并设置动态参数 • 能够实现系统实时监控和各种画面的切换 • 能够在线调整控制器参数 • 根据生产工艺进行组态 • 学会计算机控制系统的调试 • 能够应用GUS的基本流程图绘制方法 • 能够制作静态流程图 • 能够对静态流程图进行调试

4. 9.1 JX-300X DCS实训 • JX-300X集散控制系统实训装置由浙大中控（SUPCON）技术有限公司生产的JX-300X集散控制系统和上海新奥托（NEW AUTO）实业有限公司研制的模拟过程控制对象构成。 9.1.1 实训装置认识

5. 1.实训目的 • 从事工业生产过程自动化应用的职业技术人员不仅应精通本专业的业务知识，还应当与其他专业人员相互配合，了解生产工艺流程，熟悉工艺过程对控制的要求、操作规程、测点情况、传感器类型、安装位置、仪表盘、电气元件接线、电源部分等，只有这样才能使所设计的自动控制系统工艺合理、运行可靠、满足设计要求。因此，全面了解系统硬件设备及工艺机理是非常重要的。 • 2.实训预备知识 • 实训之前，应阅读“附录A JX-300X集散控制系统实训装置”介绍。

6. 3.实训任务及要求 • （1）掌握控制站和操作站的硬件配置情况。 • （2）熟悉被控对象的构成、工艺情况和控制要求等。 • 4.实训设备和器材 • （1）JX-300X集散控制系统实训装置。 • （2）数字万用表及信号连接线等。 • 5.实训步骤 • （1）了解操作站的配置，并将观察结果填于表9.1中。 • （2）熟练掌握JX-300X DCS卡件命名原则，将实训室控制站内的所有类型卡件列在表格9.2中，尤其应当注意哪些卡件是冗余配置的。

7. （3）了解被控对象的工艺情况，确定测点位号以及传感器名称、型号、规格、用途及控制要求等，并填写传感器汇总表9.3、被控对象测点列表9.4和控制方案列表9.5。 • （4）对照实物，观察和认识JX-300X DCS通信系统的构成，理解SCnet Ⅱ通信系统、SBUS的性能和特性。 • （5）总结并列出JX-300X DCS控制站主控制卡SP243和操作站网卡的IP地址设置范围。填入表9.6中。 • （6）检查主控卡、数据转发卡的硬件跳线和冗余跳线是否符合规定，注意应与其IP地址设置绝对一致。

8. 6.注意事项 • （1）在进行控制站卡件登录时，要特别注意哪些卡件是互为冗余的，相应的卡件冗余跳线设置是否正确，因为这一点关系到整个集散控制系统通信系统是否能正常工作。 • （2）在设置硬件跳线地址和冗余跳线时，要按照操作规程，小心谨慎、防止静电、准确无误。 • （3）本实训项目建议在2～4学时内完成。 • 7.思考题 • 主控制卡或数据转发卡的硬件跳线地址设置与IP地址不一致时，会有什么后果？

9. 9.1.2 AdvanTrol软件包的安装 • 1.实训目的 • 本实训以AdvanTrol软件包的安装为主要内容。通过实训学生应掌握AdvanTrol软件包的组成，并熟悉软件包中常用软件的快捷方式图标，以便正确启动相关软件。 • 2.实训预备知识 • 一般将用于给CS、OS、MFS等进行组态的专用软件称为AdvanTrol/ AdvanTrol-Pro组态软件包。图9.1为JX-300X系统软件体系图。

10. （1）SCKey系统组态软件 用于对系统硬件构成的软件设置，如设置网络节点、冗余状况、控制周期、卡件数量、地址、冗余状况、类型、控制方案的选择、定义操作画面等。 • （2）SCDraw流程图制作软件 基于Windows开发的全中文界面的绘图工具软件，具有良好的用户界面。 • （3）SCLang C语言组态软件（简称SCX语言） SCX语言是工程师站为控制站开发复杂控制算法的平台，它可以提供丰富的库函数供用户调用，编写程序灵活方便。

11. （4）SCControl图形组态软件 用于编制系统控制方案的图形编程工具，可在线进行调试以及查看程序的运行情况，包括功能块图（FBD）、梯形图（LD）、顺控图（SFC）和ST语言。 （5）SCForm报表制作软件 实现自动报表和实时报表，功能强大，编辑方便，灵活易用。 （6）AdvanTrol/AdvanTrol-Pro实时监控软件 用于过程实时监视、操作、记录、打印、事故报警等功能的人机接口软件。 此外，还有可选的SCSOE顺序事件查看软件、SCDiagnose故障分析软件、SCSignal信号调校软件、SCViewer离线浏览器软件以及PIMS软件等。

12. 监控软件： 系统简介 系统总貌 报警一览 控制分组 调整画面 趋势图 流程图 数据一览 故障诊断 其他高级应用： PIMS软件 工程师站 操作员站 维护软件： SOE事件查看 故障分析 离线浏览器 信号调校 组态软件： I/O组态 常规控制方案组态 SCX语言方案组态 图形化语言方案组态 标准画面组态 流程图组态 报表组态 现场控制站

13. 3.实训任务及要求 • （1）掌握常用软件的安装和卸载方法。 • （2）熟悉JX-300X集散控制系统AdvanTrol软件包的构成，认识和了解其中各软件的名称、对应图标和功能以及各软件主画面的组成等。 • （3）熟悉TCP/IP协议的安装、操作站IP地址的设置方法。 • 4.实训设备和器材 • （1）JX-300X集散控制系统实训装置。 • （2）AdvanTrol安装光盘。 • 5.实训步骤 • JX-300X DCS AdvanTrol软件包必须在Windows 2000/NT系统软件平台上安装，若计算机中没有安装系统软件，则应先安装中文Windows 2000、中文Windows NT4.0、安装显卡驱动程序；然后对操作站的双网卡地址进行设置。

14. 上述过程进行完毕之后，将SUPCON JX-300X系列软件的安装光盘插入光驱，按照安装向导的提示进行安装： • 6.注意事项 • （1）JX-300X DCS的操作平台应为中文Windows 2000/ NT4.0。 • （2）建议C盘安装操作系统和监控运行软件，D盘保存安装软件和组态软件备份，E盘作为监控运行数据存储盘，其他盘可以保存监控软件生成的过程数据库文件（历史趋势、报警记录、报表等）或根据实际情况使用。 • （3）本实训项目建议在2学时内完成。

15. 7.思考题 • （1）操作站双网卡的IP地址应当如何设置？ • （2）如何判断操作站的网卡是否安装成功？（提示：ping命令） • （3）对照第5章有关JX-300X DCS的知识，你所安装的AdvanTrol软件包可以实现哪些功能？

16. 9.1.3 系统组态 • 1.实训目的 • 通过对JX-300X集散控制系统控制站、操作站进行组态实训，学生应初步掌握JX-300X基本组态软件SCKey的使用方法和步骤，并且通过组态实训，使学生对组态有进一步的认识和理解，同时培养学生严谨的科学态度和工作作风。 • 2.实训预备知识 • 组态实训前应掌握组态窗口的基本操作、总体信息组态、控制站组态和操作站组态等基本知识。

17. 组态窗口的基本操作 • （1）组态树的基本操作 • （2）组态窗口的基本操作 • （3）位号选择窗口 •  总体信息组态 • 总体信息组态包括主机设置、编译、备份数据、组态下载和组态传送五个功能。 • （1）主机设置： • ①主控制卡组态。 • ②操作站组态。

18. （2）编译：用户定义的组态文件必须经过系统编译，才能下载给控制站执行以及传送到操作站监控。编译是通过“总体信息”菜单的“编译”命令进行的。（2）编译：用户定义的组态文件必须经过系统编译，才能下载给控制站执行以及传送到操作站监控。编译是通过“总体信息”菜单的“编译”命令进行的。 • （3）备份数据：编译成功后选择“总体信息”菜单的“备份数据”选项，弹出“组态备份”对话框如图9.15所示。 • （4）组态下载：用于将上位机中的组态内容编译后下载到控制站。 • （5）组态传送：组态传送用于将编译后的.SCO操作信息文件、.IDX编译索引文件、.SCC控制信息文件等通过网络传送给操作站。

19. 控制站组态 • 控制站组态是指对系统硬件和控制方案的组态，主要包括I/O组态、自定义变量、常规控制方案、自定义控制方案和折线表定义等五个部分。 • （1）系统I/O组态：系统I/O组态是分层进行的。 • ①数据转发卡组态。 • ②I/O卡件登录。 • ③信号点组态。 • ④信号点参数设置组态。

20. （2）自定义变量 • 自定义变量的作用是在上、下位机之间建立交流的途径。 • ①自定义回路组态。每个控制站可支持64个自定义回路。 • ②1字节变量定义。

21. （3）系统控制方案组态 • 控制方案组态分为常规控制方案组态和自定义控制方案组态。 • ①常规控制方案组态。 • ②用户自定义控制方案组态。 • （4）折线表定义 • 折线表是用折线近似的方法将信号曲线分段线性化以达到对非线性信号的线性化处理。 • SUPCON DCS系统的控制组态过程可归纳为四个步骤。 • 第一步：进行系统单元登录，以确定系统的控制站（即主控制卡）和操作站的数目。

22. 第二步：进行系统I/O组态，分层、逐级、自上而下依次对每个控制站硬件结构进行组态。第二步：进行系统I/O组态，分层、逐级、自上而下依次对每个控制站硬件结构进行组态。 • 第三步：进行自定义变量组态和折线表组态。 • 第四步：进行系统的控制方案组态。控制方案组态又可分为常规控制方案组态和自定义控制方案（SCX语言和图形编程）组态。

23. 操作站组态 • 应注意必须首先进行系统的单元登录和系统控制站组态，只有在这些信息已经存在的前提下，系统操作站的组态才有意义。 • （1）操作小组设置 • 不同的操作小组可观察、设置、修改不同的标准画面、流程图、报表、自定义键。 • （2）系统标准画面组态 • 系统的标准画面组态是指对系统已定义格式的标准操作画面进行组态，包括总貌画面、趋势曲线、控制分组、数据一览4种操作画面的组态。

24. ①总貌画面组态 • ②趋势画面组态 • ③分组画面组态 • ④一览画面组态 • ⑤流程图登录 • ⑥报表登录

25. 3.实训任务及要求 • （1）熟悉SCKey组态软件的主画面及各菜单的功能。 • （2）掌握主控制卡组态和操作站组态的方法和步骤。 • （3）掌握控制站I/O组态步骤（包括数据转发卡、I/O卡件、信号点、信号点参数设置组态）。 • （4）掌握常规控制方案的组态方法和步骤。 • （5）掌握操作站的组态方法和步骤。 • 4.实训设备和器材 • JX-300X集散控制系统实训装置。 • 5.实训步骤 • （略）

26. 6.注意事项 • （1）组态是一件非常繁琐、工作任务量大的工作，这就要求组态工程师必须有严谨的科学态度，聚精会神、仔细认真，不得有半点马虎，否则编译后将会产生许多错误信息，反而需要花费大量的时间去查错、纠错，结果导致事倍功半。 • （2）组态时，请严格按照顺序有条不紊进行。待全部组态进行完毕之后，才能进行编译、备份、下载及传送。 • （3）本实训项目建议在6～10学时内完成。 • 7.思考题 • （1）组态时，为什么要求按照先控制站、后操作站的顺序进行？ • （2）总结基本组态软件SCKey的组态流程。

27. 图9.42 绘制工具栏 9.1.4 流程图绘制 • 1.实训目的 • 本实训的目的是使学生熟练掌握流程图制作软件SCDraw的使用方法和操作步骤，并培养和提高学生的观察能力和审美水平。 • 2.实训必备知识 • 绘制流程图应掌握绘制工具、样式工具、图库的制作与使用等知识。

28. 绘制工具的使用 • 流程图绘制时要用到绘制工具。它包括静态绘制工具和动态绘制工具。 • 动态绘制工具包括动态数据、动态棒状图、动态开关、命令按钮的添加和绘制。

29. 图9.49 样式工具栏 • 样式工具的使用 • 样式工具栏，可完成常用标准模板的添加，以及对颜色、填充方式、线型、线宽等的选择。 •  图库的制作与使用 • 在流程图绘制中，要用到许多标准图形或相同、近似的图形。为了减少工作量，避免不必要的重复操作，利用模板功能可以制作自己的图库。

30. 3.实训任务及要求 • （1）熟悉被控对象的工艺管线、现场安装的各种变送器、执行器等设备。 • （2）熟练掌握SCDraw软件绘制流程图的方法，结合实际被控对象和确定的控制方案，绘制相应的工艺流程图。 • （3）熟练对流程图中的各类动态参数进行组态。 • 4.实训设备和器材 • JX-300X集散控制系统实训装置。

31. 5.实训步骤 • （1）启动流程图制作软件。建议先进行流程图登录，然后单击“编辑”按钮，在打开的流程图绘制窗口中，熟悉相关菜单和绘图工具的使用，熟练掌握图库的制作和使用。 • （2）结合实际被控对象的工艺管线，画出相应的工艺流程图。 • （3）动态参数组态时需要先将实时监控的参数列出来，然后依次在流程图中进行设置。有关动态棒状图、开关、按钮等，也同样根据实际需要进行设置。

32. （4）流程图绘制完毕后，单击“保存”按钮保存，这时流程图将保存在图9.41所示的Flow文件夹中，这样可以确保在实时监控中调出流程图进行监控。（4）流程图绘制完毕后，单击“保存”按钮保存，这时流程图将保存在图9.41所示的Flow文件夹中，这样可以确保在实时监控中调出流程图进行监控。 • 6.注意事项 • （1）流程图是反映整个工艺过程的总图，也是操作人员对控制过程进行监视的主画面。绘制中力求清晰、简洁、切合实际、画面柔和。在绘制过程中，切忌繁琐、复杂和花哨。 • （2）本实训项目建议在6～8学时内完成。 • 7.思考题 • 为什么要进行流程图登录？不进行流程图登录的后果是什么？实际操作试试，以证实你的想法。

33. 图9.53 实时监控软件操作工具栏 9.1.5 系统实时监控 • 1.实训目的 • （1）掌握实时监控软件AdvanTrol的基本使用方法。 • （2）熟练并掌握实时监控画面的操作。 • （3）通过实际操作，加深学生对集散控制系统的感性认识和理解，充分体会集散控制的特点，深刻理解集散控制与模拟控制的区别。

34. 2.实训必备知识 •  操作工具栏的认识 • 3. 实训任务及要求 • （1）熟练掌握实时监控软件AdvanTrol的基本操作。 • （2）对某过程对象实施集中监视和控制。 • （3）通过修改某控制器的PID参数，观察系统的运行情况，以获得较为理想的动态特性。 • （4）使用不同权限登录，体会不同权限对操作的影响。

35. 4.实训设备和器材 • JX-300X集散控制系统实训装置。 • 5.实训步骤 • （略） • 6.注意事项 • （1）保证系统按步骤安全上电后，方可进行实时监控。 • （2）不要进行频繁的画面翻页操作（连续翻页时应超过10秒）。 • （3）在没有必要的情况下，不要同时运行其他软件（特别是大型软件），以免其他软件占用太多的内存资源。

36. （4）监控软件运行之前，若系统剩余内存资源不足50%时，要重新启动计算机后再运行实时监控软件。（4）监控软件运行之前，若系统剩余内存资源不足50%时，要重新启动计算机后再运行实时监控软件。 • （5）本实训建议在4～6学时内完成。 • 7.思考题 • 有人想从操作站了解一下当前生产过程中的几个重要参数，但找了个遍也没有，这是什么原因吗？对这种情况应该如何处理？

37. 9.2 MACS组态实训 • MACS组态实训主要以单容水箱液位定值控制系统和水箱液位串级控制系统为例来介绍MACS组态软件的组态方法。MACS组态主要包括数据库组态、设备组态、算法组态和画面组态。组态完成后与装置连接进行系统统调。 • 9.2.1 单容水箱液位定值控制系统 • 1.实训目的 • （1）熟悉集散控制系统（DCS）的组成（实训装置说明见附录B）。 • （2）掌握MACS组态软件的使用方法。

38. （3）培养学生灵活组态的能力。 • （4）掌握系统组态与装置调试的技能。 • 2.实训内容 • （1）数据库组态。 • （2）设备组态。 • （3）算法组态。 • （4）画面组态。 • （5）系统调试。

39. 3.实训设备和器材 • （1）THSA-1型生产过程自动化技术综合实训装置。 • （2）万用表一个、PC/PPI通信电缆一根。 • 4.实训接线图 • 参照图9.56完成线路连接。

41. 5.实训步骤 • （1）工程分析单容水箱液位定值控制系统需要一个输入测量信号，一个输出控制信号。因此需要一个模拟量输入模块FM148A和一个模拟量输出模块FM151。采集上水箱液位信号（LT1）控制电动控制阀的开度。 • （2）工程建立 • ①参照图9.57和图9.58，打开数据库组态工具，进入数据库组态界面。

42. 图9.57 数据库组态工具打开步骤

44. ②在数据库总控组态界面工具栏下单击新建工程按钮，弹出如图9.59所示添加工程的对话框，填入工程名，单击确定。工程建立之后可以在c：\hs2000macs文件下看到一个以新建的以工程名命名的文件夹。

45. （3）编辑数据库 ①选择编辑→编辑数据库，弹出对话框如图9.60所示，输入用户名Bjhc和密码3dlcz后单击确定，进入数据库编辑界面。

46. ②参照图9.61（a），选择系统→数据操作，单击确定后弹出窗口。因为单容水箱液位定值控制系统用到两个模块，两个通道，所以需要编辑两个点号。②参照图9.61（a），选择系统→数据操作，单击确定后弹出窗口。因为单容水箱液位定值控制系统用到两个模块，两个通道，所以需要编辑两个点号。

48. ③单击数据操作后，选择模拟量输入，在右边选择项名列表框中选择需要设置的项目名称，见表9.10，单击确定并添加记录。③单击数据操作后，选择模拟量输入，在右边选择项名列表框中选择需要设置的项目名称，见表9.10，单击确定并添加记录。

49. ④选择AO模拟量输出，参照表9.11选择项名，单击确定并添加记录。④选择AO模拟量输出，参照表9.11选择项名，单击确定并添加记录。

50. （3）编辑数据库 ①选择编辑→编辑数据库，弹出对话框如图9.60所示，输入用户名Bjhc和密码3dlcz后单击确定，进入数据库编辑界面。