1、 毕业设计（论文）说明书 共 页 第 1 页 装 订 线 DCS 在炉顶温度控制中的应用 摘 要 HOLLiAS DCS 是由和利时公司基于先进自动化技术开发的集成工业自动化系统。 DCS 系统通过某种通信网络将分布在工业现场附近的现场控制站和控制中心的操作员站及工程师站等连接起来，以完成对现场生产设备的分散控制和集中操作管理，因此在工业发展迅速的现代， 掌握 DCS控制系统对现代自动化至关重要 。 本文主要通过该系统在炉顶温度控制的应用来 熟悉 DCS系统 的操作步骤以及 DCS系统组态 的使用方法， 利用 PID控制方案和串级回路控制方案控制炉顶温度，最终达到最佳控制 。通过完成整个工程可
2、以使我们对现今工业现场的控制系统有一定的了解。 其中以硬件 组态 （ 即数据库总控、设备组态、图形组态、报表组态、下装和历史数据查询 ）， 控制器算法为整个系统的重点 。 关键词 : DCS 组态 温度控制 IO PID the application of DCS in the top temperature abstract HOLLIAS DCS is based on advanced automation technology development and the integration of industrial automation systems by HOLLIAS com
3、pany. DCS system will be distributed in the industrial field control station and control center near the scene of operator station and engineer station and so on via a communication network, and completing the site production equipment distributed control and concentrated management operation, So in
4、 modern industry has developed rapidly, Master the DCS control system of modern automation is very important This paper mainly through the application of the system in furnace top temperature control to be familiar with DCS system operation steps and The use of the DCS system configuration. By using
5、 PID control scheme and cascade loop control furnace top temperature control scheme, Ultimately achieve optimal control. By completing the whole project we can has a certain understanding of making the control system on the industrial site now . With the configuration of the hardware(Database genera
6、l control, Device Configuration, graph configuration, The report configuration, Bottoms and the historical data query), The focus of the controller algorithm for the whole system. Key words: DCS configuration temperature control IO PID 毕业设计（论文）说明书 共 页 第 2 页 装 订 线 目 录 第一章 引言 . 4 第二章 DCS 总体介绍 . 4 2.1
7、操作员站 . 5 2.2 工程师站 . 5 2.3 现场控制站 . 5 2.4 系统服务器 . 5 2.5 主控单元 . 6 2.6 I/O 模块 . 6 2.6.1 数据库总控 . 6 2.6.2 设备组态 . 6 2.6.3 算法组态软件 . 6 2.6.4 报表组态 . 7 2.6.5 工程师站下装 . 7 2.6.6 历史数据查询 . 7 第三章 硬件组态 . 7 3.1 MACS V 系统介绍 . 7 3.1.1 MACS V 系统特点 . 7 1.技术的先进性 . 7 2.系统的开放性 . 8 3.应用的方便性 . 9 4.系统的可靠性 . 10 5.系统强大的处理能力 . 10
8、6.用户的经济性 . 11 3.1.2 HOLLiASMACS 系统的硬件特点 . 11 1.核心技术 . 11 2.支持现场总线的主控制器 . 12 3.专为 DCS 设计的电源 . 12 4.分布式过程 I/O . 13 3.1.3 HOLLiASMACS 系统的软件特点 . 13 1.功能强大控制组态软件 . 13 2.先进丰富的人机界面组态软件 . 14 3 .控制层软件的组成 . 15 3.1.4 组态软件的特点 . 15 3.2 组态流程 . 16 3.3 组态之前准备 . 16 3.4 新建工程 . 16 3.4.1 系统结构域 . 16 3.4.2 工程范例 . 17 （ 1）
9、、新建工程命名 newll . 17 毕业设计（论文）说明书 共 页 第 3 页 装 订 线 （ 2）、给工程分组分域 . 17 （ 3）、完成新建工程 . 18 3.5 系统设备组态 . 18 3.5.1 简介 . 18 3.5.2 操作步骤 . 19 3.5.3 工程范例 . 20 3.6 系统 IO 组态 . 21 3.6.1 工程范例 . 21 3.7 系统图形组态 . 22 3.7.1 简介 . 22 3.7.2 工程范例 . 23 3.8 数据库组态 . 25 3.8.1 类结构编辑 . 25 3.8.2 数据操作 . 25 3.8.3 数据库组态编辑窗口 . 25 3.8.4 工
10、程范例 . 26 （ 1）进入数据库界面 . 26 （ 2）选择点的属性 . 26 （ 3）导入在 Excel 中预先输入的点 . 27 （ 4）导入之后更新数据库 . 29 3.9 数据库基本编译 . 29 3.9.1 工程范例 . 30 第四章 软件组态 . 31 4.1 设计控制方案 . 31 4.1.1 变量定义 . 31 （ 1）类别 . 31 （ 2）类型 . 31 （ 3）变量列表 . 31 （ 4）工程范例 . 31 4.1.2 信号处理 . 32 （ 1）工程范例 . 32 4.1.3 PID 控制方案 . 33 （ 1）功能概述 . 33 （ 2）功能介绍、功能详细说明 .
11、 34 （ 3）运行方式 . 34 （ 4） 工程实例 . 36 4.1.4 串级控制 . 36 (1)赋值注意事项 . 36 （ 2）工程范例 . 37 第五章 总结 . 37 参考文献 . 38 致 谢 . 38 毕业设计（论文）说明书 共 页 第 4 页 装 订 线 第一章 引言 DCS 即集散型控制系统，又称分布式控制系统（ Distributed Control System）。它的主要基础是 4C 技术，即计算机 Computer、控制 Control、通信Communication 和 CRT 显示技术。 DCS 系统通过某种通信网络将分布在工业现场附近的现场控制站和控制中心的操
12、作员站及工程师站等连接起来，以完成对现场生产设备的分散控制和集中操作管理。 DCS 自 1975 年问世以来已经历了近三十年的时间，其可靠性、实用性不断提高，功能日益增强。如控制器的处理能力、网络通讯能力、控制算法、画面显示及综合管理能力等。 经历了二十几年的发展， DCS 有了很大的变化。这种变化来自两方面的动力：用户需求的不断提高和电子与信息技术的快速发展。用户的需求已经不再满足于应用 DCS 代替常规的仪表控制和简单的数据检测，同时随着电子与信息技术的进 步使得DCS 应用的构成元件（电子元器件、处理器、软件、网络等）性能大大提高且价格大幅度下降，特别是各种板级 OEM 部件和 HMI
13、软件的发展进一步简化了DCS 的开发难度并降低了开发成本。 目前，一套使用户满意的 DCS 系统应该具备以下特点： 1.系统具备开放的体系结构，可以提供多层的开放数据接口； 2.系统应具备强大的处理功能，并提供方便的组态复杂控制系统的能力与用户自主开发专用高级控制算法的支持能力； 3.系统应支持多种现场总线标准以便适应未来的扩充需要； 4.系统应高可靠、维修方便、工艺先进、价格合理 。 DCS 系统过去只应 用在少数大型企业的控制系统中，但随着 4C 技术及软件技术的迅猛发展，到目前已经在电力、石油、化工、制药、冶金、建材等众多行业得到了广泛的应用，特别是电力、石化这样的行业。 正 文 第二章
14、 DCS 总体介绍 MACS 是集成在 HOLLiAS 中的分布式控制系统 。 MACS 采用 Client/Server（客户端 /服务器）结构的软件架构， Client/Server 体系中的服务器向客户机提供各种网络服务（如历史数据服务、打印服务等），而客户机通过访问服务器获取信息。在这种体系结构下，服务器并不知道有什么样的客户，而且不需要实现规定为哪个客户提供什么样的数据，而是通过客户机的请求来建立连接提供服务，具有很好的灵活性和功能的可扩充性。 MACS 支持 OPC 协议和 ModBus 协议，来与第三方系统连接。上位机（这里指担任一定服务功能的计算机）通过毕业设计（论文）说明书
15、共 页 第 5 页 装 订 线 和利时自主开发的工业以太网协议 HSIE 与下位机（这里指主控单元）传递数据。下位机通讯采用 Profibus-DP 总线，同时支持 HART 总线 。 MACS V5.2.4 具有强大而多样的功能，包括：数据采集、控制调节、报警、趋势、总貌图、模拟流程图、数据一览、日志管理、表格管理、事件顺序记录（ SOE）、报表和数据统计、显示管理、人机对话、打印管理、系统故障诊断及故障监视、系统组态、操作员在线参数设定、存档数据的离线查询、控制分组、控制回路等。 MACS V5.2.4 系统中的各个硬件设备负责数据采集和传输、控制命令收发等，主要包括以下节点： 2.1 操
16、作员站 在系统运行时，供操作员使用的人机接口设备。操作员通过它提供的人机界面对系统运行状况进行监视、 控制。这种类型的计算机也可被组态为通信站，一些通信软件（例如 OPC、 ModBus 等）在其上运行，实现与其它系统或设备的数据交换。 2.2 工程师站 用来进行系统组态的计算机，系统管理员可通过它将编译好的工程下装到各个操作员站、服务器和现场控制站。 2.3 现场控制站 现场控制站由主控单元、智能 IO 单元、电源单元、现场总线和专用机柜等部分组成，采用分布式结构设计，扩展性强。其中主控单元是一台特殊设计的专用控制器，运行工程师站所下装的控制程序，进行工程单位变换、控制运算，并通过监控网络与
17、工程师站和操作员站进 行通讯，完成数据交换；智能 IO 单元完成现场内的数据采集和控制输出；电源单元为主控单元、智能 IO 单元提供稳定的工作的电源；现场总线为主控单元与智能 IO 单元之间进行数据交换提供通讯链路。主控单元采用冗余配置，通过现场总线（ Profibus-DP）与各个智能 I/O单元进行连接。在主控单元和智能 IO 单元上，分别固化了相应的板级程序。主控单元的板级程序固化在半导体存储器中，而将实时数据存储在带掉电保护的SRAM 中，完全可以满足控制系统可靠性、安全性、实时性要求。而智能 IO 单元的板级程序同样固化在半导体存储器中。 2.4 系统服务器 用于提供历史数据库、实时
18、数据库、报表打印、报警和 I/O 服务的计算机。一毕业设计（论文）说明书 共 页 第 6 页 装 订 线 般冗余配置，用 KVM（多电脑切换器）在两台机器间进行切换。 2.5 主控单元 是控制模块，也称下位机。它按照预先下装到其内存中的算法处理采集到的现场数据，并将结果传递给服务器或将相应命令传递给执行器，以控制实际过程。 2.6 I/O 模块 是一种硬件模块，用来在控制器和现场仪表 /执行器间转换和传递数据 /命令 。 HOLLiAS MACS 是一个具有可扩展性的开发平台，支持脚本编辑和远程调试，还支持二次应用开发。本手册重点介绍的是工程师站的离线组态软件，主要包含以下几个部分的组件： 2
19、.6.1 数据库总控 整个工程的主控界面，用来部署和管理整个工程，如创建工程、为工程进行组和域的分配、提供进入数据库组态窗口的接口、进行工程的编译操作等。只有创建工程后，才能进入数据库组态窗口进行工程的数据库编辑操作。而且在工程的组态完成后，需要到数据库总控窗口中进行工程编译，生成下装文件。 2.6.2 设备组态 该组件用于组态工程的硬件设备，包括监控网络和系统 网络中的网络设备，以及控制网中的现场控制站和 I/O 单元。图形编辑器：用户可通过该工具生成在线操作的流程图和界面模板。该软件针对不同行业提供了丰富的图形库，以方便用户绘制美观实用的界面。它还支持用户自定义图形库。 2.6.3 算法组态软件 算法组态软件用于组态控制器的算法以实现控制策略。它集成了控制器算法的编辑、管理、仿真、在线调试以及硬件配置功能，支持 IEC61131-3 中规定的全部 6 种编程语言。 毕业设计（论文）说明书 共 页 第 7 页 装 订 线
