和利时MACS DCS指导v2

基于和利时MACS DCS 控制系统A3000实验和测试培训

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基于和利时MACS DCS 控制系统

A3000实验和测试培训

北京华晟高科教学仪器有限公司

2006-3

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前言

《基于和利时MACS DCS 控制系统A3000实验和测试培训》是根据A3000过程控制实验系统的相关内容编写的，包括了如下内容：

1、MACS DCS 控制系统。

2、Comaker 控制系统编程。

3、Facview 组态软件。

合并一起具体介绍MACS DCS 控制A3000现场系统的编程和组态。注意FM 和SM 系列的编程区别就是模块名称稍有区别。其他没有什么不同。所以在编程和组态时随意选择一个介绍。

第一章介绍DCS 构成和A3000系统的结构，接线等等。

第二章介绍软件的安装和软件界面，并概述性介绍编程组态过程。

第三章将比较详细地介绍一个范例的实现。同时逐步详细的讲解朴素的工程项目的创建。

第四章介绍本公司提供的最全的13个实验的控制程序和组态成序，包括最复杂的一个DCS 控制四套A3000的情形。

包括PA 仪表和DP 设备的操作。如果要了解PA 仪表配置和高级操作、DP 设备的高级操作，以及先进算法等问题，参考我公司的其他文件。

本指导书缺点和错误在所难免，敬请各位专家、院校师生和广大读者批评指正。

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目录

第一章 MACS DCS 控制系统 1

1.1 MACS DCS 简介 (1)

工程师站： (1)

主控单元： (2)

通讯网络 (2)

硬件设备清单 (3)

主控机笼SM110： (3)

1.2 控制系统设置和初始化 (4)

1.3 系统接线和操作 (4)

第二章 控制器编程和组态软件概述 (16)

2.1 软件安装及使用 (16)

2.2 执行安装 (21)

2.3 运行软件 (25)

第三章 控制器编程详细和组态范例........................................ 错误！未定义书签。

3.1单容液位调节阀PID 单回路控制 ................................ 错误！未定义书签。

3.2 范例的控制器编程........................................................ 错误！未定义书签。

3.2.1 创建工程.............................................................. 错误！未定义书签。

3.2.2 函数模块说明...................................................... 错误！未定义书签。

3.2.3 编辑代码.............................................................. 错误！未定义书签。

3.2.4 编译下装项目...................................................... 错误！未定义书签。

3.2.5 调试工程.............................................................. 错误！未定义书签。

3.3 范例的组态软件编程.................................................... 错误！未定义书签。

3.3.1 SmartPro 对控制器的设备组态 .......................... 错误！未定义书签。

3.3.2 MCGS 定义设备通道数据变量 .......................... 错误！未定义书签。

3.3.3 InTouch 和IO Servers 对控制器的通讯 ............. 错误！未定义书签。

3.3.4 InTouch 定义数据变量 ........................................ 错误！未定义书签。

3.3.5 组态王对控制器的设备组态.............................. 错误！未定义书签。

3.3.6 组态王定义数据变量.......................................... 错误！未定义书签。

3.4 范例的操作过程和调试................................................ 错误！未定义书签。

3.5 范例测试结果及记录.................................................... 错误！未定义书签。

第四章 范例控制程序................................................................ 错误！未定义书签。

4.1 培训范例说明................................................................ 错误！未定义书签。

4.1.1控制和组态程序数据词典................................... 错误！未定义书签。

4.1.2 控制算法和编程范例.......................................... 错误！未定义书签。

4.2 单回路PID 范例程序PID_R ....................................... 错误！未定义书签。

4.3 单回路PID 范例程序PID ............................................ 错误！未定义书签。

4.4 比值控制范例程序Prop ............................................... 错误！未定义书签。

4.5 串级控制范例程序Series ............................................. 错误！未定义书签。

4.6 串级控制范例程序Series_R ........................................ 错误！未定义书签。

4.7 前馈反馈控制范例程序Preced .................................... 错误！未定义书签。

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北京华晟高科教学仪器有限公司 第II 页 4.8 解藕控制范例程序Decouple ....................................... 错误！未定义书签。

第五章 范例组态描述................................................................ 错误！未定义书签。

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北京华晟高科教学仪器有限公司 第1页 第一章 MACS DCS 控制系统

MACS 是和利时公司集多年的开发、工程经验设计的大型综合控制系统。该系统采用了目前世界上先进的现场总线技术(ProfiBus-DP 总线)，对控制系统实现计算机监控，具有可靠性高，适用性强等优点，是一个完善、经济、可靠的控制系统。

1.1 MACS DCS 简介

MACS 系统的体系结构如图6-1所示。

和利时DCS 系统SM 或FM 系列硬件说明

A3000系统中DCS 的硬件组成：主要由工程师站、操作员站、主控机笼、端子模块和通讯网络组成。

1、工程师站

工程师站是配有系统组态软件的计算机，工程师站对应用系统进行功能组

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北京华晟高科教学仪器有限公司 第2页 态，包括操作员站组态和控制器组态，并进行在线下装和在线调试，是工程师对工程实施各种控制策略和人机交互方式的工作平台。

2、操作员站

操作员站由配有实时监控软件和各种可配置的人机接口设备的计算机，完成对生产过程和现场参数的实时监视与操作。操作员站可全面完成对现场工艺状况的显示、报警、打印、历史数据记录和再现及报表等功能。

工程师站和操作员站均运行在基于Windows NT/2000构架的PC 平台之上。

3、主控单元

置于主控机笼内部的冗余主控主控模块是整个SM 或FM 系列硬件系统的控制单元，采用双机冗余配置，内部具有硬件构成的冗余切换电路和故障自检电路，是实施各种控制策略的平台，也是系统网络和控制网络之间的枢纽。

4、I/O 单元

SM 或FM 系列硬件系统的智能I/O 单元由置于主控机笼和扩展机笼内部的I/O 模块及对应端子模块共同构成，I/O 模块与对应端子模块通过预制电缆连接，用于完成现场数据的采集、处理与驱动，实现现场数据的数字化。每个I/O 单元通过PROFIBUS-DP 现场总线与主控单元建立通讯。

主控模块和I/O 模块均支持带电热插拔功能。

5、通讯网络

系统网（SNET ）是连接工程站/操作员站和主控单元等节点的实时通讯网络，用于工程师站/操作员站和主控单元之间的双向数据传输。采用工业以太网冗余配置，可快速构建星型、环形或总线型拓扑结构的高速冗余的安全网络，符合IEEE802.3u 标准，基于TCP/IP 通讯协议，通讯速率10/100Mbps 自适应，传输介质为带有RJ45连接器的５类非屏蔽双绞线。

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北京华晟高科教学仪器有限公司 第3页 控制网（CNET ）是现场控制机柜的内部网络，实现控制机柜内的各个I/O 模块和主控单元之间的互联和信息传送，采用PROFIBUS-DP 现场总线与各个I/O 模块及智能设备连接，实时、快速、高效的完成过程或现场通讯任务，符合IEC61158国际标准，最大通讯速率500kbps ，传输介质为屏蔽双绞线。

系统网络和控制网络分别完成相对独立的数据采集和设备控制等功能，有效地隔离工业自动化和IT 系统。

6、硬件设备清单

SM 系列产品的硬件设备清单。SM 系列是新的产品系列，和FM 系列价格相当。 SM110－主控机笼

SM900－电源模块

SM201—主控模块

SM481－8通道电流型模拟量输入模块

SM510－8通道电流型模拟量输出模块

SM610－16通道触电型开关量输入模块

SM710－8通道继电器型开关量输出模块

I/O 模块与端子模块的匹配原则

SM481—SM321/SM371

SM510—SM328/SM378

SM610—SM325/SM375

SM710—SM320/SM370

部分硬件介绍

FM 系列产品的硬件设备清单。SM 系列是新的产品系列，和FM 系列价格相当。

7、主控机笼SM110

主控机笼的上半部分为功能模块安装区域，最左面两个槽位为电源插槽，可以配置２个冗余电源。主控机笼中，紧挨电源插槽的两个槽位为主控主控模块插槽，可以配置２个冗余主控模块，其余６个插槽为I/O 插槽，可以配置６个I/O 模块。

下半部分左侧为电源、报警输出、网络连接、终端匹配电阻和通讯地址设定区域，右侧为I/O 模块的对应的端子模块的电缆接口。

主控单元模块：

基本功能：嵌入式Intel 486DX 兼容处理器；

1M SRAM ；

支持热插拔；

双DP 通讯收发器；

10M 以太网双机数据交换；

16M DRAM ；

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北京华晟高科教学仪器有限公司 第4页 主、从冗余配置；

掉电保护；

系统网双网冗余；

支持PROFIBUS-DP 协议。

（注意：SM201有两位掉电保护拨码开关，使用时应全部拨至“ON ”，否则系统掉电后，主控中程序也将丢失！）

提示：和利时SM 或FM 系列硬件详细说明见SM 或FM 系列使用手册。

1.2 控制系统设置和初始化

在安装软件前需要对主控机笼上的地址拨码开关进行设置，将第1、3、5、6位拨至“ON ”，则此地址代表的十进制数即为10，则Ａ机接口中128网段的IP 地址为128.0.0.10，129网段的IP 地址为129.0.0.10；

而此时B 机接口中128网段的IP 地址为128.0.0.138，129网段的IP 地址为129.0.0.138，即128.0.0.(n+128)或129.0.0.(n+128)。

1.3 系统接线和操作

由于我们提供的DCS 具有足够的IO 通道，所以一般IO 全部是固定连接的。被使用者注意这些通道连接的位置。

1.3.1 通道配置

我们提供五种可能的配置进行接线。

1、无DP 无PA

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2、有DP 无PA

DP 一般包括两个温度，一个温度，一个流量计，一个变频器。少量客户需要两个模拟量输出。

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3、无DP 有PA

PA 一般包括一个温度，一个压力，可能还需要一个电磁流量计。这种无DP 有PA 的情况比较少。

4、有DP 有PA

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5、一个DCS 对应四套过控(含四个DP 模块)

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1.3.2 FM 模块连线原理图

全部采用FM131端子。

1、FM141 8AI 模块

FM141 8AI 模块与FM131底座连接构成完整的I/O 模块，通过底座的接线端子连接现场信号。模块的接线端的定义如图2-1所示。

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图2-1 FM141A 底座的接线端子信号定义

说明：

V+为模块供电电源的+24V ；GN 为供电电源的地；（这里不接线） C+、C-为通讯的正、负信号；（这里不接线）

In+、In-表示现场电流信号正负输入端（n ＝0~7）；

Vn+、Vn-表示现场电压信号正负输入端（n ＝0~7）（这里不接线）

在同一通道不可同时输入Vn+/-（电压信号）和In+/-（电流信号）（n ＝0~7）

电流型输入：

四线制

图 FM141任一路电流型输入信号的连接（n ＝0~7）

如果设备是两线制。则需要V+供电。可以从V+端子这里提供。

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北京华晟高科教学仪器有限公司 第11页 A3000接线如图所示。

2、FM151 8AO 模块

FM151模块与FM131底座相连构成完整的IO 单元，接线端子定义如图2-1所示。

图2-1接线端子定义

说明：

V+为+24V 电源；GN 为外接地；

C+、C-为通讯的正、负信号；

In+、In-表示电流信号正输出端（n ＝0~7）；

Vn+、Vn-表示电压信号正输出端（n ＝0~7）；

NC 表示未用端子。

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北京华晟高科教学仪器有限公司 第12页 模出任一路接线如图3-1所示：

3、FM161 16DI 模块

FM161模块与FM131底座相连构成完整的IO 单元，接线端子定义如图2-1所示。

图2-1接线端子定义图

说明：

V+为给模块供电的+24V 电源，GN 为供电电源的地；

C+、C-为通讯的正、负信号；

In+、In-表示开关的两个输入接点（n ＝0~15）；

VC1 为开入通道0~7所需的+24 V 电源的正端，VS1为开入通道0~7所需的+24V 电源的负端；

VC2 为开入通道8~15所需的+24 V 电源的正端，VS1为开入通道8~15所需的+24V 电源的负端。

图3-1 FM151任一路输出信号的连接（n ＝0~7）

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图3-1 FM161任一路输入信号的连接（n ＝0~15）

把全部IN+接IO 面板的DICOM 。

4、FM171 16DO 模块

FM171模块与FM131底座相连构成完整的IO 单元，接线端子定义如图2-1所示。

图2-1接线端子定义

说明：

V+为+24V 电源；GN 为外接地；

C+、C-为通讯的正、负信号；

nA 、nB 表示继电器常开触点的两端（n=0~15）；

NC 表示未用端子。

把NA 全部接GND ，面板DOCOM 接24V 。NB 接XV101等等。

图3-1 FM171任一路输出节点的连接（n ＝0~15）

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1.3.3 SM 模块连线原理图

接线原理图针对两个SM481的方式。其他模式的接线参考这个内容。

1、总体布线图

左边方案包括一套或者两套模拟量模块。右边系统包括两个机笼，可以控制

多套A3000系统。注意电缆插对机笼位置，对应到模块。

2、SM481模块

SM371端子模块或者SM321端子模块。

A1,B1接两线制信号。A1正（24V ），B1负（电流入）。

C1,D1接四线制信号。C1正（电流入），D1负。

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3、SM510模块

SM328端子模块，A1(正), B1（负）。

4、SM610模块 SM327端子模块，A1, B1一组。让An 全部连接到DICOM 。例如B1连接高限液位。

5、SM710模块

配置SM320端子模块。模块AN 连接GND ，DOCOM 连接24V ，其他BN 连接

端子，例如XV101。

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北京华晟高科教学仪器有限公司 第16页 第二章 系统编程和组态概述

本节介绍软件的安装和软件界面，并概述性介绍CoMaker 编程和FacView 组态过程。给出一些操作的理由和方法，但是具体实现请参考第三和第四章。

2.1 主控升级

当得到一个全新DCS 系统时，如果主控没有安装好，则有可能需要对其进行主控升级。

操作具体介绍如下。

用Cute ftp 即可连上主控，若是没有，可在Smarpro3.0.3（或者更高版本）的光盘里的各种工具里的ftp 目录里运行cute4032.exe ，默认安装即可。

在URL 后输入主控的IP 地址，用户名和密码都是root 。

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回车登陆后，右边框中是主控里的文件，左边是计算机里的文件

双击右边框中的MacsRTS 目录进入，左边进入相应的光盘目录里的\系统软件安装盘\4控制器执行文件\FM801。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/wyhl.html