【正文】 XP313 4~20mA電流輸入卡件 6 XP313 4~20mA電流輸入卡件 7 XP322 4~20mA電流輸出卡件 8 XP322 4~20mA電流輸出卡件 畢業(yè)設計 （論文） 第 22 頁 共 45 頁 表 精餾塔控制的相對應的 I/O接口 控制站 XP243X的 I/O接口 序號 名稱 位號 作用 0 電流卡 00 TI101 塔釜溫度 電流卡 00 TI102 節(jié)塔一溫度 電流卡 00 TI103 節(jié)塔二溫度 電流卡 00 TI104 節(jié)塔三溫度 電流卡 00 TI105 節(jié)塔四溫度 電流卡 00 TI106 節(jié)塔五溫度 1 電流卡 01 TI107 節(jié)塔六溫度 電流卡 01 TI108 節(jié)塔七溫度 電流卡 01 TI109 節(jié)塔頂溫度 電流卡 01 TI110 進料溫度 電流卡 01 TI111 回流穩(wěn)度 電流卡 01 LI101 塔釜液位 2 電流卡 02 PT101 塔釜壓力 電流卡 02 LI102 回流槽液位 電流卡 02 FT102 冷卻水流量 電流卡 02 備用 電流卡 02 備用 電流卡 02 備用 3 輸出卡 03 FV101 回流泵計量泵控制 輸出卡 03 FV101 產品計量泵控制 輸出卡 03 FV101 進料計量泵控制 輸出卡 03 HV101 加熱控制 4 輸出卡 04 FV101 冷卻水控制 輸出卡 04 備用 輸出卡 04 備用 輸出卡 04 備用 b)操作站硬件 DCS 操作站的硬件基本組成包括：工控 PC 機（ IPC）、彩色顯示器、鼠標、SetⅡ網卡、 專用操作員鍵盤、操作臺、打印機等。 DCS 的工程師站的硬件配置與操作站的硬件配置基本一致，無特殊要求，而他們的區(qū)別在于系統(tǒng)軟件的配置不同，工程師站除了安裝有操作、監(jiān)視等基本功能的軟件外，還裝有相應的系 畢業(yè)設計 （論文） 第 23 頁 共 45 頁 統(tǒng)組態(tài)、維護等工程師站應用的工具軟件。 c)通信網絡 DCS 的通信網絡分三層：第一層網絡是信息管理網；第二層網絡是過程控制網，稱為 SetⅡ；第三層網絡是控制站內部 I/O控制總線，稱為 SBUS。 DCS 系統(tǒng)網絡結構如下圖 所示。 圖 DCS系統(tǒng)網絡結構示意圖 板式 精餾塔 DCS 控制柜的安裝 a)控制站安裝 現(xiàn)場控制站的安裝主要是機籠內主控制卡、數(shù)據(jù)轉發(fā)卡及 I\O卡件的安裝。安裝卡件過程中應注意正確設置地址開關、冗余方式的選著跳線、配電選著跳線、信號類型選著跳線。 b)操作站安裝 操作站可安裝于平臺式操作臺或立式操作臺中。在板式精餾塔中我們選著立式操作臺比較方便、易于安裝連接。 c)通信網絡安裝 畢業(yè)設計 （論文） 第 24 頁 共 45 頁 網絡安裝主要分為操作站網卡安裝、控制站主控制卡安裝、通信網絡連接三部分。在板式精餾控制系統(tǒng)中操作站網卡采用以太網接口卡、控制站主控制卡網絡地址的設置完成后用雙絞線將系 統(tǒng)中各站連接至以太網接線器，構成過程控制網。 安裝注意事項 a)卡件安裝注意事項 (1)各種卡件在保存運送時，應包裝在防靜電袋里，不可隨意放置。 (2)插拔卡件前，須戴上接地良好的防靜電手腕，或進行必要的人體放電。 (3)不要直接用手接觸卡件上的元器件、焊點等。 (4)正確的設置地址開關、冗余方式選擇跳線、配電選擇跳線、信號類型選擇跳線等。 (5)在將卡件插入機籠時注意將卡件的印刷電路板插入相應的導軌中，不要歪斜。(6)在將卡件插入導軌后推到底，均勻用力，將卡件的插針插入母板的歐式插座中，然后將 鎖扣扣住。 b)纜線連接注意事項 (1)各端子連接線應采用柔性好、易彎曲的細線。剛硬纜線會增加接線難度，而且在接線端子上施加過分力量易導致對端子的損害。 (2)選擇正確的纜線規(guī)格、類型。 (3)當相鄰卡件設置成冗余方式時，采用并聯(lián)冗余接線即相鄰的端子對應相連。 (4)網絡連接采用 5類或超 5類無屏蔽雙絞線或帶屏蔽雙絞線。 (5)暴露在地面的雙絞線必須使用保護套管。電氣干擾嚴重場所，雙絞線必須使用金屬保護套管并可靠接地。 畢業(yè)設計 （論文） 第 25 頁 共 45 頁 板式精餾塔的實際的 I/O 接口圖 實際板式精餾塔的 I/O 接口圖如圖 所示。 圖 實際 I/O接口圖 畢業(yè)設計 （論文） 第 26 頁 共 45 頁 4 精餾塔控制系統(tǒng)的軟件設計 DCS中的實現(xiàn) 控制系統(tǒng)的實現(xiàn)過程控制就是在 DCS 系統(tǒng)中，通過組態(tài)將系統(tǒng)軟件包中的相應功能模塊按照控制系統(tǒng)設計中的實際儀表方案進行組合、分配，使 DCS系統(tǒng)具有針對該裝置的過程監(jiān)視功能。通過應用軟件的組態(tài)來實現(xiàn)對控制系統(tǒng)的控制、顯示、操作、通信、維護、管理等功能。 組態(tài)是用 DCS 控制系統(tǒng)所提供的功能模塊或算法組成所需的系統(tǒng)結構，完成所需功能；操作站的顯示組態(tài)則是用 DCS控制系統(tǒng)所提供的 組態(tài)編輯軟件組成所需的各種顯示畫面。為了完成這些特定的功能，采用 DCS 提供的組態(tài)語言編寫有關程序也屬于組態(tài)范圍。 DCS 系統(tǒng)的組態(tài)包括系統(tǒng)組態(tài)、畫面組態(tài)和控制組態(tài)。其中，系統(tǒng)組態(tài)完成系統(tǒng)的各設備間的連接；畫面組態(tài)完成操作站的各種畫面及其之間的連接；控制組態(tài)完成各種控制器、過程裝置的控制結構連接、參數(shù)設置等。 此外，趨勢顯示、歷史數(shù)據(jù)壓縮、數(shù)據(jù)報表打印及畫面拷貝等組態(tài)常作為畫面組態(tài)或控制組態(tài)的一部分來完成，也可以分開進行。 畢業(yè)設計 （論文） 第 27 頁 共 45 頁 板式精餾塔集散控制系統(tǒng)的軟件組態(tài)包括控制站 組態(tài)、操作站組態(tài)和操作小組組態(tài)。 本設計采用 DCS 系統(tǒng)的組態(tài)工作是通過組態(tài)軟件 SCKey 來完成。該軟件用戶界面良好，操作方便，充分支持各種控制方案，所以系統(tǒng)組態(tài)工作流程圖如 所示。 控 制 站 I / O 組 態(tài)數(shù) 據(jù) 組 設 置操 作 小 組 設 置數(shù) 據(jù) 服 務系 統(tǒng) 組 態(tài) 傳 送 與 下載系 統(tǒng) 組 態(tài) 保 存 編 譯報 表 制 作流 程 圖 制 作操 作 站 標 準 畫 面 組態(tài)網 絡 策 略 設 置自 定 義 折 線 表 組 態(tài)自 定 義 控 制 方 案 組態(tài)常 規(guī) 控 制 方 案 組 態(tài)控 制 站 自 定 義 變 量組 態(tài)系 統(tǒng) 總 體 組 態(tài)用 戶 授 權 管 理工 程 設 計二 次 計 算 組 態(tài) 圖 系統(tǒng)組態(tài)工作流程圖 畢業(yè)設計 （論文） 第 28 頁 共 45 頁 控制站組態(tài)的設計 控制站由主控制卡、數(shù)據(jù)轉發(fā)卡、 I/O 卡件、供電單元等構成。系統(tǒng)網絡節(jié)點可擴展修改，控制站內的總線結構也可方便地擴展 I/O 卡件?？刂普窘M態(tài)是指對系統(tǒng)硬件和控制方案的組態(tài)，主要包括 I/O組態(tài)、自定義變量、常規(guī)控制方案、自定義控制方案和折線表定義等五個部分 [11]， 如圖 所示。 控 制 站 組 態(tài)系 統(tǒng) 單 元 登 陸數(shù) 據(jù) 轉 發(fā) 卡 組 態(tài)I / O 卡 件 組 態(tài)信 號 點 組 態(tài)信 號 點 參 數(shù) 設 置 組 態(tài)自 定 義 變 量 折 線 表 組 態(tài) 系 統(tǒng) 控 制 方 案 組 態(tài)常 規(guī) 控 制 方 案 自 定 義 控 制 方 案自定義一字節(jié)變量自定義二字節(jié)變量自定義四字節(jié)變量自定義八字節(jié)變量自定義回路圖 控制站組態(tài)流程 a）板式精餾塔控制系統(tǒng) I/O 組態(tài) 在 I/O 組態(tài)中，主要有數(shù)據(jù)轉發(fā)卡組態(tài)，數(shù)據(jù)轉發(fā)卡型號為 XP233，根據(jù)要求設置兩臺精餾塔控制系統(tǒng)的組態(tài)要求，其中包括 3個電流卡和 2個輸出卡。電流卡件型號是 XP313(I)的 6 路電流信號輸入卡，輸出卡件型號是 XP322 的 4路模擬信號輸出卡，如圖 所示。 圖 I/O輸入組態(tài)畫面 畢業(yè)設計 （論文） 第 29 頁 共 45 頁 I/O 卡件的組態(tài)設計如圖 所示。 圖 I/O卡件的組態(tài)設計 b） 自定義變量 本工程的自定義變量僅包括 1字節(jié)變量、 2字節(jié)變量和自定義回路。 本系統(tǒng)組態(tài)工程中定義的 1 字節(jié)變量有回流比控制和串級控制，如圖 所示。 圖 字節(jié)變量 定義的 2 字節(jié)變量有 cs5000 實驗選擇、比值設定、回流計量泵和產品計泵。如圖 所示。 畢業(yè)設計 （論文） 第 30 頁 共 45 頁 圖 字節(jié)變量 本系統(tǒng)組態(tài)工程中自定義回路包括單回路冷卻水控制回路、提餾段靈敏溫度控制、回流槽位液位控制、靈敏板溫度控制、塔釜液位控制和串級回路靈敏板溫度串級控制，如圖 所示。 圖 自定義回路 畢業(yè)設計 （論文） 第 31 頁 共 45 頁 c） 自定義控制 方案 (1)控制策略仍然沿用經典的 PID 控制算法，程序梯形如圖 所示。 圖 圖形編輯 (2)梯形圖中開關和各模塊的介紹 符號： 該模塊是對在自定義回路中聲明的單回路進行定義，確定它的輸入輸出，組成一個控制回路。通過序號 N 與自定義回路中的聲明相對應，將它在自定義回路中所相應序號所對應的位號組入監(jiān)控畫面中，可在監(jiān)控畫面中對其進行參數(shù)設置。其中 BSCX 可以有更多的參數(shù)讓用戶來設置。 符號： 畢業(yè)設計 （論文） 第 32 頁 共 45 頁 該模塊是對自定義回路中的雙回路進行設置，使其組成一個串級控制回路。將它在自定義回路中所對應的位號 組入監(jiān)控畫面中，可在監(jiān)控畫面中對其進行參數(shù)設置。 CSCX 是 CSC 模塊 的擴展，它開放了更多的參數(shù)給用戶。 符號： 公式： OUT=IN1/IN2 該模塊的功能是將輸入值相除，并將結果賦給輸出值。 EN 和 ENO 能作為附加參數(shù)加以設置。 符號： 公式： OUT=IN1*IN2 該模塊的功能是將輸入值相乘，并將結果賦給輸出值。 EN 和 ENO 能作為附加參數(shù)加以設置。 畢業(yè)設計 （論文） 第 33 頁 共 45 頁 符號： 公式： OUT=ON ,if IN1=IN2。OUT=OFF,if IN1≠IN2 該模塊功能是檢查第一個輸入值是否等 于第二個輸入值，若是，則輸出值為ON，否則為 OFF。 EN和 ENO 能作為附加參數(shù)加以設置 。 符號： 公式： OUT=IN1 該模塊的功能是將輸入值賦給輸出值。 EN 和 ENO 能作為附加參數(shù)加以設置。 常開觸點 ： 在常開觸點中，如果相關 BOOL 變量的狀態(tài)為 ON 時，左鏈路的狀態(tài)復制至右鏈路。否則的話，右鏈路的狀態(tài)為 OFF。常開觸點對應于兩個輸入的 AND_BOOL功能 。 兩個并行的常開觸點對應于兩個通過 OR功能連接的 AND_BOOL功能。 常閉觸點 ： 在常閉觸點中，如果相關 BOOL 變量的狀態(tài)為 OFF 時，左鏈 路的狀態(tài)復制至右鏈路。 否則的話，右鏈路的狀態(tài)為 OFF。常閉觸點對應于含兩個輸入的 AND_BOOL 功能，其中一個是反相的。 操作站組態(tài) a)操作站的設置如圖 所示。 圖 操作站的設置 畢業(yè)設計 （論文） 第 34 頁 共 45 頁 操作站組態(tài)是對系統(tǒng)操作站上操作畫面的組態(tài)，是面向操作人員 PC操作平臺的定義。它主要包括操作小組設置、標準畫面組態(tài)（總貌畫面、趨勢曲線、控制分組、數(shù)據(jù)一覽）、流程圖、報表、自定義鍵、語音報警等六部分。在進行操作站組態(tài)前，必須先進行系統(tǒng)的單元登陸及系統(tǒng)控制站組態(tài)，只有當這些組態(tài)信息已經存在，系統(tǒng)的操作站 組態(tài)才有意義 [11]。操作站流程如圖 所示。 圖 操作站組態(tài)流程 設置操作小組的意義在于不同的操作小組可觀察、設置、修改不同的標準畫面、流程圖、報表等。點擊工具欄中 圖標，或者在菜單欄中選擇： [操作站/操作小組設置 ]，將彈出操作小組設置窗口。點擊增加按鈕將自動添加系統(tǒng)默認的操作小組可修改操作小組的名稱。在操作小組 TEAM1 中設計各監(jiān)控畫面，包括總貌畫面、趨勢畫面、一覽畫面、流程圖（在本設計中應設計兩個流程圖和一個主菜單）和報表等，板式精 餾塔控制系統(tǒng)的組態(tài)畫面設置如圖 、 、 、 所示。 操作站組態(tài) 操 作 小 組 設 置 標準畫面組態(tài) 總 貌 畫 面 趨 勢 畫 面 分 組 畫 面 一 覽 畫 面 流 程 圖 登 陸