第四章 DCS软件系统.pdf

分布式控制系统 分布式控制系统 第四章DCS 的软件系统 DCS软件的基本构成也是按照硬件的划分形成的，被分成控制层软 件、监控软件和组态软件，同时，还有运行于各个站的网络软件， 作为各个站上功能软件之间的桥梁。 本章将对DCS 的软件系统进行详细的介绍。 4.1 DCS 软件件系统概述 控制层软件运行在现场控制站上，主要完成各种控制功能，包括PID 回 路控制、逻辑控制、顺序控制，以及这些控制所必须针对现场设备连 接的I/O 处理； 监控软件运行于操作员站或工程师站上，主要完成运行操作人员所发 出的各个命令的执行、图形与画面的显示、报警信息的显示处理、对 现场各类检测数据的集中处理等； 组态软件主要完成系统的控制层软件和监控软件的组态功能，安装在 工程师站中。 1. 控制层软件 控制层软件的最主要功能是直接针对现场I/O设备，完成DCS 的控制功 能。包括PID 回路控制、逻辑控制、顺序控制和混合控制等多种类型 的控制。包含以下主要的软件： (1) 现场I/O驱动，主要是完成I/O 模块(模板) 的驱动，采集现场数据，输出 控制计算后的数据。 (2) 对输入的数据进行预处理，如滤波处理、除去不良数据、工程量的转 换、统一计量单位等，总之，是要尽量真实地用数字值还原现场值并 为下一步的计算做好准备。 (3) 实时采集现场数据并存储在现场控制站内的本地数据库中，这些数据 可作为原始数据参与控制计算，也可通过计算或处理成为中间变量， 并在以后参与控制计算。 (4) 按照组态好的控制程序进行控制计算，根据控制算法和检测数据、相 关参数进行计算，得到实施控制的量。 本地数据库可以满足本现场控制站的控制计算和物理I/O 对数据的需 求，有时除了本地数据外还需要其他现场控制站上的数据，这时可从 网络上将其他节点的数据传送过来，这种操作被称为数据的引用。 2. 监控软件 监控软件的主要功能是人机界面，其中包括图形画面的显示、对操作员 操作命令的解释与执行、对现场数据和状态的监视及异常报警、历史 数据的存档和报表处理等。操作员站软件主要由以下几个部分组成： (1) 图形处理软件，通常显示工艺流程和动态工艺参数，由组态软件组态 生成并且按周期进行数据更新。 (2) 操作命令处理软件，其中包括对键盘操作、鼠标操作、画面热点操作 的各种命令方式的解释与处理。 (3) 历史数据和实时数据的趋势曲线显示软件。 (4) 报警信息的显示、事件信息的显示、记录与处理软件。 (5) 历史数据的记录与存储、转储及存档软件。 (6) 报表软件。 (7) 系统运行日志的形成、显示、打印和存储记录软件。 (8) 工程师站在线运行时，对DCS 系统本身运行状态的诊断和监视，发现 异常时进行报警，同时通过工程师站上的CRT 屏幕给出详细的异常信 息，如出现异常的位置、时间、性质等。 为支持上述操作员站软件的功能实现，在操作员站上需要建立一个全 局的实时数据库，这个数据库集中了各个现场控制站所包含的实时数 据及由这些原始数据经运算处理所得到的中间变量。这个全局的实时 数据库被存储在每个操作员站的内存之中，而且每个操作员站的实时 数据库是完全相同的复制，因此每个操作员站可以完成完全相同的功 能，形成一种可互相替代的冗余结构。当然各个操作员站也可根据运 行的需要，通过软件人为地定义其完成不同的功能，而成为一种分工 的形态。 3. 组态软件 组态软件安装在工程师站中，这是一组软件工具，是为了将通用的、 有普遍适应能力的DCS 系统，变成一个针对某一个具体应用控制工程 的专门DCS 控制系统。为此，系统要针对这个具体应用进行一系列定 义，如硬件配置、数据库的定义、控制算法程序的组态、监控软件的 组态，报警报表的组态，等等。在工程师站上，要做的组态定义主要 包括： (1) 硬件配置，这是使用组态软件首先应该做的，根据控制要求配置各类 站的数量、每个站的网络参数、各个现场I/O 站的I/O 配置(如各种I/O 模块的数量、是否冗余、与主控单元的连接方式等)及各个站的功能定 义等。 (2) 定义数据库，包括历史数据和实时数据，实时数据库指现场物理I/O点 数据和控制计算时中间变量点的数据。历史数据库是按一定的存储周 期存储的实时数据，通常将数据存储在硬盘