洗化厂DCS改造方案毕业论文

PAGEPAGE42洗化厂DCS改造方案摘要洗化厂生产系统存在能耗高、工艺指标波动大、自控仪表落后、自控水平低等问题，如不进行必要的技术改造，在操作工频繁手动操作的情况下，会造成高投入、低产出且系统波动大的后果，进而影响整个联碱系统的稳定高产。本文运用计算机及网络的先进技术，结合洗化厂老生产系统存在的问题，采用集散控制系统对生产系统进行下列技术改造:本文完成了以下主要工作:首先在阅读了大量文献资料的基础上，介绍了火电厂烟气脱硫的主要方法，以及DCS的发展状况;通过对本厂装置原有DCS系统的分析，提出了对DCS改造的要求;介绍了拟选择DCS的特点;改造了洗化厂生产系统的连锁紧急停车系统其次为实现上述技术方案，控制算法、图形、系统管理、引用和报表组态，确定了仪表及材料的选型，完成了改造的工程预算工作。最后通过分析以及现场实验和实际运行情况，证明:通过DCS系统的改造提高了系统安全可靠性，解决了由于无备件给生产构成的威胁。同时，改造后的DCS对系统控制参数的变化反应更快，系统重新建立平衡的时间更短。系统可靠性和稳定性均得到提高。关键词：集散控制系统，节能控制系统，DCS组态，控制算法。AbstractWashingplantoftheexistenceofhighenergyconsumptionandproductionsystems,processindicatorsoffluctuationsinlarge,backward-controlledinstrument,sinceLowlevelcontrolproblems,suchasthenecessarytechnologyisnotinfrequentmanualoperatives,theresultinhighinput,lowoutputandtheconsequencesoflargefluctuationsinthesystem,therebyaffectingtheentireUnionhighalkalinestabilityofthissystem.Inthispaper,theuseofcomputersandnetworks,advancedtechnology,combinedwithwashingofplantproductionsystemsexistintheoldtitle,theuseofdistributedcontrolsystemfortechnologicaltransformationofproductionsystemstocarryoutthefollowing:Thisarticlewascompletedthefollowingmajortasks:ThefirstafterreadingalotofliteratureonthebasisoftheintroducedthermalpowerplantfluegasdesulphurizationofthemainwaystoandthedevelopmentofDCS;FactoryinstalledontheDCSsystemintheoriginalanalysis,putforwardtherequesttotheDCStransformation;introducedtoselectthecharacteristicsofDCS;ThetransformationofthewashingsystemoffactoryproductionchainEmergencyShutdownSystemSomeofthepracticaloperationcurve.Thesecondtechnologyfortherealizationoftheabove-mentionedprograms,controlalgorithms,graphics,systemmanagement,configurationreferencesandstatementstodeterminetheselectionofinstrumentsandmaterialstocompletethetransformationoftheworkoftheprojectbudget.scenethroughanalysisandexperimentsandtheactualoperationofthat:thetransformationthroughtheDCSsystemtoimprove.Endsecurityandreliabilityofthesystemtoaddressalackofsparepartstothethreatposedbytheproduction.Atthesametime,transformedtheDCSControlparametersofthesystemchangesinresponsetofaster,thesystemretablishbalanceinashortertime.Systemreliabilityandstabilitycouldbeenhanced.Keywords:distributedcontrolsystem,energy-savingcontrolsystem,DCSconfiguration,controlalgorithm.目录摘要 1Abstract 21前言 61.1集散控制系统的发展历史 61.2集散控制系的基本结构 81.3分散过程控制装置 91.4操作管理装置 101.5通信系统 102生产分厂和动力分厂自动控制现状 122.1生产分厂DCS系统的现状 122.1动力分厂自动控制系统的现状 142.3DCS系统改造原则 142.4硬件配置原则： 153生产系统改造技术方案 163.1生产预测控制系统 163.2预测模型 163.3反馈校正 183.4参考轨迹 193.5最优控制律计算 193.6控制方案确定 203.6预测模型测试 213.7联锁停车系统 213.8仪表的更换及增加 234DCS的选型及组态 244.1DCS的选型 244.2系统配置 244.3HS2000一Plus集散控制系统的结构 254.4现场控制站 264.5操作员站 284.6工程师站 284.7历史站 294.8系统的三层网络结构 295系统的组态 305.1数据库组态. 305.2控制算法组态 355.3图形组态 375.4系统管理组态 385.5引用组态及报表组态 386小结 40参考文献 41致谢 421前言1.1集散控制系统的发展历史集散控制系统是1975年由美国霍尼威尔(HOne犷well)公司推出的。由于当时采用模拟电动仪表控制系统或计算机直接控制都无法解决过程工业控制应用中的某些问题:(1)随着生产过程规模的不断扩大，总控室仪表盘及其上的仪表越来越多，除了对总控室的面积有要求外，要求操作工人监视、操作仪表的水平也越来越高，原来的模拟仪表显然难以胜任。(2)随着电子技术的发展，仪表的更新换代的周期越来越短，工业技术的发展要求仪表控制系统的发展与之同步。(3)当时计算机已开始在工业控制领域应用，它具有的数字化控制算法使控制系统的实施变得方便，更改也很容易，但是，由于它的价格昂贵，采用的是直接数字控制DDC(DirectDigitalControl)或监督计算机控制SCC，因此，如何把因计算机的故障造成的危害减小，使危险分散，成为应用计算机控制系统首要解决的问题。(4)集中和综合的操作和监督要求对全厂、各车间和工段级的控制和操作有相应的数据通信联系，它不仅要求有大量的数据传递，也要求有高速的时间传输速率。美国霍尼威尔公司的TDC一2000正是在这种情况下推出的，它的基本思路是首先把集中的计算机控制系统分解为分散的控制系统，这就需要有专门的过程分散控制装置，它们在过程控制级各自完成过程中的部分控制和操作;其次从模拟仪表的操作习惯出发，应开发人一机间良好的操作界面，用于操作人员的操作监视;最后为了使操作站与过程控制装置之间建立数据的联系，应建立数据的通信系统，使数据能在操作人员和生产过程间相互传递。为此，在系统的硬件和软件上进行了深入的研究，通过计算机技术(Computer)、控制技术(Control)、通信技术(C。~nication)与显示技术(CRT)的结合，进入了仪表控制系统的新起点。当时，DCS还在初创阶段，系统包括分散过程控制装置、操作管理装置和数据通信系统三大部分，它具有DCS的集中管理、分散控制的基本特点。随着半导体技术、显示技术、控制技术、网络技术和软件技术等高新技术的发展，集散控制系统也得到了飞速的发展。第二代集散控制系统的主要特点是系统的功能扩大或加强，如，控制算法的扩充;常规控制与逻辑控制、批量控制相结合;过程操作管理范围的扩大，功能的增添;显示屏分辨率的提高;色彩的增加;多微处理器技术的应用等。美国FOXBORO公司在1987年推出的FAS系统标志着集散控制系统进入了第三代。它的主要改变是在局域网络方面，FAS系统采用了10兆位/秒的宽带网与5兆位/秒的载带网，符合国际标准组织150的051开放系统互联的参考模型。因此，在符合开放系统的各制造厂产品间可以相互连接、相互通信和进行数据交换，第三方的应用软件也能在系统中应用，从而使集散控制系统进入了更高的阶段。从第三代集散控制系统的结构来看，由于系统网络通信功能的增强，各不同制造厂的产品能进行数据通信，因此，克服了第二代集散控制系统在应用过程中出现的自动化孤岛等困难。另外，从系统的软件和控制功能来看，系统所提供的控制功能也有了增强，除了常规控制、逻辑控制与批量控制，还增加了各种自适应或自整定的控制算法，用户可在对被控制对象的特性了解较少的情况下应用所提供的控制算法，由系统自动搜索或通过一定的运算获得较好的控制器参数。同时，由于第三方应用软件可方便地应用，也为用户提供了更广阔的应用场所。90年代处，随着对控制和管理要求的不断提高，第四代集散控制系统以管控一体化的形式出现。它在硬件上采用开放的工作站，采用了客户机/服务器(Client/Server)的结构。在网络结构上增加了工厂信息网(Intranet)，并可与国际信息网Internet网联网。在软件上则采用UNIX系统和X一Windows的图形用户界面，系统的软件更丰富。同时，在制造业，计算机集成制造系统得到了应用。第四代集散控制系统的典型产品有Honeywell公司的TPs控制系统，横河公司的CENTUM一CS控制系统等。这一代集散控制系统主要为解决DCS系统的集中管理而研制。它们在信息的管理、通信等方面提供了综合的解决方案。1.2集散控制系的基本结构1-1集散控制系统结果图1.3分散过程控制装置分散过程控制装置是集散控制系统与生产过程间的界面，生产过程的各种过程变量通过分散过程控制装置转化为操作监视的数据，而操作的各种信息也通过分散过程控制装置送到执行机构。在分散过程控制装置内，进行模拟量与数字量的相互转换，完成控制算法的各种运算，对输入与输出量进行有关的软件滤波及其他的一些运算。分散过程控制装置具有如下特征:(1)需适应恶劣的工业生产过程环境分散过程控制装置的一部分设备需要安装在现场，所处的环境差，所以要求分散过程控制装置能适应环境的温、湿度变化;适应电网电压波动的变化;适应工业环境中的电磁干扰的影响以及环境介质的影响。(2)分散控制分散过程控制装置体现了控制分散的系统构成。它把地域分散的过程装置用分散的控制实现，它的控制功能也分为常规控制、顺序控制和批量控制。它把监视和控制分离，把危险分散，使得系统的可靠性提高。(3)实时性分散过程控制装置直接与过程进行联系，为能准确反映过程参数的变化，它应具有实时性强的特点。从装置来看，它要有快的时钟频率，足够的字长。从软件来看，运算的程序应精练、实时和多任务作业。(4)独立性相对于整个集散系统，分散过程控制装置具有较强的独立性。在与上一级的通信或者上一级设备出现故障的情况下，它还能正常运行，而使过程控制和操作得以进行。1.4操作管理装置操作管理装置是操作人员与集散控制系统间的界面，操作人员通过操作管理装置了解生产过程的运行状况，并通过它发出操作指令给生产过程。生产过程的各种参数在操作管理装置上显示，以便于操作人员监视和操作。操作管理装置具有以下特征:(1)信息量大它需要汇总各分散过程控制装置的信息和下送的信息。从硬件来看，它具有大的存储容量，允许有较多的画面可显示;从软件来看，应采用数据压缩技术、分布式数据库技术和并行处理技术等。(2)易操作性操作管理装置通过CRT、打印机等了解过程运行情况并发出指令，因此，除了部分现场手动操作设备外，操作人员和管理人员都通过装置提供的输入设备，如键盘、鼠标、轨迹球等来操作设备的运行，故操作管理装置要有良好的操作性。(3)容错性好由于集中操作和管理部分是人和机器的联系界面，为防止操作人员的误操作，该部分装置应有良好的容错特性。因此，要设置硬件密钥、软件口令，对误操作不予响应等安全措施。1.5通信系统分散过程控制装置与操作管理装置之间需要有一个桥梁来完成数据之间的传递和交换，这就是通信系统。对通信系统的要求除了传输速率、误码率等外，主要是开发性和互操作性。系统的所谓“开发”，就是允许与其他厂商的产品能通信。这就要求通信有一个统一的标准、协议。各厂商的产品的通信也应符合统一的标准，这个通信标准的框架结构是国际标准化组织的开放系统互连参考模型。所谓“互操作性”是指现场总线的通信标准，它要求不同的智能现场变送器、执行器等可以互换。2生产分厂和动力分厂自动控制现状2.1生产分厂DCS系统的现状抚顺石化分公司洗涤剂化工厂生产分厂共有一套年产7.2万吨/年直链烷基苯生产装置和一套年产5完吨脂肪醇生产装置，于1992年正式投入生产。其DCS操作系统为BAILEY公司早期产品N-90系统（厂环的通讯速率为500K）。90年代后期陆续对烷基苯生产装置进行了扩能改造，新建一套10万吨/年的烷基苯生产装置，同时将原7.2万吨/年耳的烷基苯装置的生产能力增加到10万吨/年，增加了两个过程控制站（INFI-90系统，通讯速率为10M）及四个操作站，单独构成一个系统，而原N-90系统仅增加了部分卡件。目前DCS系统主要配置如下：N-90系统INFI-90系统备注过程控制站（PCU）3套过程控制站（PCU）2套操作站（MCS）10台操作站（MCS）4台工程师站1套工程师站1套通讯接口（CIU）2套接线柜（marshalling）5面接线柜(marshalling)25面串行打印机8台彩色硬拷贝机1台接口（VAX-31000）1台报警盘（ADS）6台整个DCS系统I/O点总数如下信号类型I/O总点数备注模拟量输入（4-20mA）1875点热电偶输入（E、K）934点模拟量输出（4-20mA）1378点开关量输入（24V.DC）1640点开关量输出（24V.DC）820点脉冲量输入（24V.DC）64点合计6711点生产分厂DCS操作系统已运行多年，自投运以来基本满足了生产需要，但随着近几年计算机及通讯技术的发展，系统中通讯速度及MCS操作站等环节，已显现明显薄弱；目前除PCU控制部分状态完好外，其他部分都面临着各种各样的问题；同时由于生产装置的多次扩能改造，DCS系统负荷偏大，而且两个型号DCS系统的厂级通讯不能实现，造成了系统资源的浪费。具体问题有：硬盘：MCS使用的硬盘是老式的SCSI盘，存储容量小，故障率高，存在着数据丢失的现象，而且备件已经很难买到，严重威胁生产装置的安全运行。与MIS通讯的接口：基于当时计算机技术的水平，N-90环路的通讯速率只能作到500K，由于N-90本身对采集点数量的限制，MIS接口的数据采集一直不能正常进行，制约了生产装置优化操作的进程。CRT：现有MCS的显示器是19英寸已经运行了十几年。2.1动力分厂自动控制系统的现状动力分厂于1991年建成投产，共有4台35t/h燃煤锅炉和2台6000KW发电机组。控制系统采用常规仪表和通道式仪表盘。采用EK系列等20余种盘装仪表，产品技术落后，大部已经停产。压力、差压变送器采用1751系列产品，已使用多年，有的急需更换。动力分厂锅炉间控制室距离锅炉本体较近，给锅炉检修带来不便。I/O总点数如下：信号类型I/O总点数备注模拟量输入（4-20mA）259点热点组输入（Pt100）/TC187点模拟量输出（4-20mA）55点开关量输入（24V.DC）492点开关输出量（24V.DC）364点脉冲量输入（24V.DC）合计1358点2.3DCS系统改造原则本次DCS系统改造的基本原则是选择技术先进可靠、在中国及本行业有使用经验的DCS操作系统：力争施工周期尽量短，投资尽量少；确保DCS操作系统改造一次成功。2.4硬件配置原则：系统内所有模件均应是固态电路，标准化，模件化和插入式结构；模件能带电插拔而不损坏，且不影响其他模件的正常工作。I/O点数：每一信号类型的I/O点数分别不得少于需要点数的15%；过程控制站应有常规控制功能和一般复杂控制功能，应有PID调节参数自整定功能。控制模件CPU，电源和通讯接口应1：1冗余配置；操作站17台（生产分厂）和3台（动力分厂）。IntelPentium4处理器，1.7GHZ主频，1G内存，160G硬盘，21英寸，分辨率1280*1024；增加工程师站1台，用于动力分厂所有通讯系统，包括通讯模件，通讯电缆要1：1冗余配置；DCS系统内各操作站之间要互相通讯，实现数据共享；两套DCS系统预留与厂级局域网的通讯功能；DCS系统要提供数据采集接口及先进控制和在线优化条件；提供先进实用的外围设备，如3台A3黑白激光打印机用于打印报表、2台A4黑白激光打印机用于工程师工作站、24面操作台以及历史数据存储设备等。3生产系统改造技术方案3.1生产预测控制系统氢氮比的控制一般采用：1，预测控制算法有模型算法控制(MAC)。2，动态矩阵控制模型(DMc)，预测启发控制(MPHc)等，但其基本思想都是采用工业过程中较易得到的对象脉冲响应或阶跃响应曲线，把它们在采样时刻的一系列数值作为描述对象动态特性的信息，从而构成预测模型，这样就可确定一个控制量的时间序列，使未来一段时间中被控变量与经过“柔化”后的期望轨迹之间的误差最小。针洗化厂生产系统的特点，采用时滞系统多步模型算法控制(MC)，它由预测模型、反馈校正、滚动优化、参考输入轨迹组成。它采用基于脉冲响应的非参数模型作为预测模型，用过去和未来的输入输出信息，根据预测模型，预测系统未来的输出状态，经过用模型输出误差进行在线校正后，再与参考轨迹进行比较，应用二次型性能指标进行滚动优化，然后再计算当前时刻应加于系统的控制动作，完成整个控制循环。3.2预测模型（3-1）在（3-1）式中，——时刻预测模型输出；——时刻系统的输入；——被控系统的脉冲响应序列值；——脉冲响应序列长度；——时滞步数。对（3-1）进行差分运算，即得到增量模型： （3-2）式（3-2）中对于多步预测，设P为预测时域长度，M为控制时域长度，且N≥P≥M并设k+M-1时刻后控制量不再改变，则有：（3-3）令（3-4）对式（3-4）进行化简合并，的到多步预测模型的矩阵表达式：（3-5）式（3-5）中（3-6）当时当时(3-7)3.3反馈校正对预测模型输出误差进行反馈校正，得到闭环输出预测算式:（3-8）式（3-8）中——时刻输出预测值；——时刻预测模式输出误差；——误差校正系数。（3-9）——时刻实际系统输出值。令则有：（3-10）将式（3-5）代入式（3-10）得到多步输出预测矩阵表达式；（3-11）3.4参考轨迹在MAC算法中，控制目的是使实际系统的输出沿着一条事先规定的曲线逐渐到达设定值，这条指定的曲线称为参考轨迹。对于有时滞的系统式（3-11）预测时刻起的输出值，为此，参考轨迹的算法修正为：（3-12）式（3-12）中：——设定值；——轨迹系数。3.5最优控制律计算多步预测控制律选用输出预测与参与轨迹只差和控制最加权的二次型性能指标：（3-13）式（3-13）中：令，经化简得控制律：（3-14）3.6控制方案确定112345689107产量预测控制系统3—1图中：1——MAC控制器。2——极点配置系数。3——原料输入调节器。4——添加剂流量调节器。5——添加剂流量。6——原料。7——原料与添加剂的比。8、9、——测量。10——产量与原料比。主被控对象产量与原料比系统纯滞后时间长、惯性大、干扰多，因此主控器选用MAC预测控制算法。由于主对象存在积分环节，无法直接测得非参数脉冲响应模型，故在系统中采用极点配置法获得开环稳定的广义对象，从而得到非参数脉冲响应对象。工艺添加剂流量波动较大，采用单回路闭环控制。由于整个系统的滞后时间长，为及时克服转化、变换工段产生的干扰，引入变换氢副调节回路。3.6预测模型测试由式（3-1）可知，要实施MAC算法，必须要获得被控系统的非参数脉冲响应模型，即获得式（3-2）中的脉冲响应系列值。本文MAC算法中的脉冲响应序列值从现场阶跃响应测试数据中获得。现场测试具体步骤如下：a.投入工艺添加剂及原料调节回路。b.测试原料调节回路(副回路)给定值至产值比之间的广义对象模型。c.用以上模型进行计算机仿真，选定一合适的极点配置系数崎。d.对崎值进行现场实际测试调整，以获得合适的广义主对象阶跃响应特e.用得到的广义主对象阶跃响应系列数据，根据下式:（3-14）求得脉冲响应模型序列值，式中为阶跃响应序列值。最后，只要系统的广义对象阶跃响应与获得脉冲响应模型(预测模型)阶跃响应曲线能较好地拟合，即能控制好产值比。3.7联锁停车系统当生产中出现断电、断仪表空气、温度过高以及设备故障时，如不迅速处理，会造成重大损失。根据洗化厂的生产特点，新设计一套紧急停车联锁系统。为保证联锁信号的可靠，在现场的仪表原料总管上安装两台压力变送器(不同的取压点)；在添加剂总管上安装两套流量孔板和两台差压变送器。这样只有当两台仪表原料流量变送器的测量值都低于联锁值时，或两台添加剂流量变送器的测量值都低于联锁值时，还有就是发电机内心的温度过高时，才能导致全系统紧急停车，避免因变送器故障而造成全系统误停车。图3-1紧急停车联锁图图3-1中PSL—150A、B是添加剂流量低联锁触点。FSL—160A、B是原料流量低联锁触点。EJ是来自电气的断电触点。PB—1是消除按钮。PB—2是紧急停车按钮。SW—l是是否投联锁的开关。IJ、1J—1分别是压缩机内压力调节阀继电器及其常开延时打开触点。2J、2J—1分别是原料流量调节阀继电器及其常开延时打开触点3J、3J—1分别是添加剂流量调节阀继电器及其常开延时打开触点。4J、4J—l分别是原料机内存量调节阀继电器及其常开延时打开触点。5J、5J—1分别是添加剂机内存量阀继电器及其常开延时打开触点。是两位三通常通型电磁阀。在正常时(电磁阀线圈不带电)，电一气阀门定位器的控制气源信号直接送到调节阀膜头;工况异常时(电磁阀线圈带电)，电磁阀切断电一气阀门定位器到调节阀膜头的控制气源信号，同时将调节阀膜头内剩余的空气排放至大气，以使调节阀迅速朝着使系统安全的方向动作。由于集散控制系统配备有UPS，故在全系统停电时也能保证联锁的正常动作。3.8仪表的更换及增加为实现洗化厂生产系统的DCS改造，必须将所有气动仪表更换为具有通信功能的智能仪表;将气动浮筒液位调节器更换为电容式物位计;同时在工艺管道上流量分析表，以实现对主要工艺介质含量的在线检测。4DCS的选型及组态4.1DCS的选型根据性能价格比，我选用北京和利时系统工程股份有限公司生产的HS2ooo-Plus型集散控制系统。此套系统具有以下主要的技术特点:(l)高可靠性采用冗余电源、冗余系统网络、冗余主控模块、冗余FO模块，可带电更换板件，系统平均故障时间(MTBF)不低于100，000h。(2)系统的操作性强因为采用先进、全面、中文组态软件，可方便地进行数据库组态、控制及算法组态、图形组态、报表组态、历史库组态、追忆库组态，系统可操作性很强。(3)系统的开放性好系统的操作员站和工程师站选择通用高可靠工业PC机，无需考虑备品、备件，升级容易;系统网络上可直接挂接PC机作为网关，连入厂级信息管理系统，加上管理功能，可方便地构成CIMS系统;系统向下可挂接各种PLC及智能仪表，可通过开发通讯软件实现连接。4.2系统配置根据生产现场仪表及新增仪表的数量，确定系统确定以下配置:工程师站:l台操作员站:2台历史站:1台现场控制站:5台服务器:1台UPS:一套对于工业控制系统来说，计算机的稳定性是第一的，故工程师站、操作员站、历史站的基本配置如下:CPU:PⅣ2GHz内存:金士顿2GSDRAM硬盘:星钻160G双冗余令牌总线(TOKENBUS)网络控历史站无以下配置(有历史站半导体卡):光驱:LGDVD16X显示器:PHILIP21英寸HP彩色打印机专用薄膜操作键盘、轨迹球工程师站半导体卡、操作员站半导体卡4.3HS2000一Plus集散控制系统的结构图4-1DCS结构图4.4现场控制站现场控制站是DCS完成现场测控的重要站点。它由主控单元、智能IO模块、电源模块和专用机柜组成，在主控单元和智能I/O模块上，分别固化了实时控制软件和IO板级软件。HS2000-Plus的现场控制站内部采用分布式结构。与系统网络相连的是主控单元(由CPU板和多功能卡等组成)，可冗余配置，主控单元通过控制网络(CNET)与各个智能IO模块相连。IO板级软件固化在系统的输入输出模板中。IO模板加电自检后，在模板上运行的各软件将直接向主控单元请求组态生成的初始化数据，用以初始化IO模板的工作方式，然后进入预订的处理程序。板级软件还有通信功能，一面接收由主控单元传来的控制输出和初始化数据，一面向主控单元传送数据和模板的自检状态信息。固化在主控单元上的实时控制软件运行在一个嵌入式的多任务处理系统中，主要完成以下功能:(l)信号转换与处理对功能模块采集上来的数据进行线性或非线性化转换、报警处理、输出处理等。(2)控制运算以组态规定的周期完成连续控制运算、梯形逻辑运算和计算公式运算。系提供的时间基准值有，50ms、100ms、200ms、250ms、500ms和1000ms几种，控制周期是基准值的任意整数值。(3)通信首先是通过系统网络与上位机(操作员站和工程师站)通信，一方面接收工程师站或操作员站的下装数据和词组织修改的数据，另一方面将该站所有的实时数据以每秒两次的频率上网广播：其次通过控制网络向IO模板传送初始化数据和控制输出数据并接收模板采集的数据和报告的状态。(4)其它具有自诊断、主从切换时保持数据一致等功能，保证系统持久运行。4.5操作员站操作站上运行的软件是专用实时监控软件，运行在抢占式的实时多任务操作系统中。此软件的主要功能有:(1)图形显示与会话可通过多种途径切换到各个画面，画面的切换和刷新时间为0.5秒;在一幅流程图上可显示立体图形，可重叠开窗口并实现会话操作;可滚动显示大幅面流程图。(2)控制调节可进入各种回路调节窗口，修改设定值、切换控制方式和整定回路参数。(3)趋势显示包括模拟量和开关量的实时趋势及历史趋势显示，系统可容纳上千条曲。(4)报警管理与显示在流程图上，以闪烁、变色、箭头等显示有报警的对象；报警确认后，回顾方式列表显示报警信息。所有的报警列表都可打印。(5)报表管理与打印报表可通过定时、设计驱动或人工触发方式打印。4.6工程师站工程师站用于对应用系统进行功能组态，组态数据下装，插入操作员站半导体卡也能起到运行监视的作用。工程师站配有HS-Plus组态软件包，为用户提供一个灵活、方便、全面的工程平台，以实现用户的各种控制策略。4.7历史站历史站保存了整个系统的历史数据，可完成对历史数据的收集、存储和发送。当操作员站通过历史网络向历史站发出历史数据申请时，历史站将历史数据发送给操作员站。4.8系统的三层网络结构HS2000-Plus系统是一个三层网络结构，三层网络将整个系统分为管理级、操作级和现场级。(1)管理协调网络MNET是系统的最高一级网络，它的主要功能是完成不同装置之间的协调控制、数据通信。(2)系统网络SNET是连接工程师站、操作员站和现场控制站等节点的实时通讯网络，其冗余结构、热备份工作，保证在如何一网络失效的情况下不影响系统通信，它的主要功能是将工程师站组态后生成的数据通过系统网络下装到操作员站、历史站和现场控制站的主控单元，现场控制站的主控单元再将部分组态数据下装到IO模板上。在系统运行时，操作员发出的控制输出数据由操作员站经系统网络传送到现场控制站;而实时数据则由现场控制站通过系统网络传送到各个其它节点。(3)控制网络CNET是现场控制站内的网络，即各个I/O组件之间及各组件内部的各模块之间的网络，它有支持多主结构、提供优先级控制、很强的错误识别处理能力等特点。5系统的组态5.1数据库组态.HS2000-Plus集散系统系统的组态包括数据库组态、控制算法组态、图形组系统管理组态、引用组态和报表组态等。数据库组态就是在数据库中存放每个点的数据、类型、物理地址、信号处理和显示方式等信息。数据库组态是以站为单位来进行的，组态顺序一般按站信息、设备信息、点信息三个层次从上到下定义，组态过程采用填表的形式。(1)站配置组态站配置组态的含义是将整个站作为一个配置点，对其运行的状态及报警管理信息等加以说明。如:某现场控制站网卡发生故障，则该站配置点出现报警，系统会根据组态中选定的报警级别及报警方式相应处理。另外，各站的硬件配置信息也在此定义。图5-1站配置组态图5-1中名称：该项由系统内定，用户无法更改。报警级别：可选普通、次急、紧急、特急。报警方式：可选存盘、显示、发声、打印的任意组合。置0说明：该点位为0时的含义。是由任意字符组成的字符串，长度最多8个字符。置1说明：该点位为l时的含义。是由任意字符组成的字符串，长度最多8个字符。站类型：可选工程师站、操作员站、现场控制站。(2)设备组态设备组态主要是确定设备名称、供通信服务程序寻址的设备通信地址、作方式和冗余状态。(3)点的组态点的组态包括模入量、模出量、数入量、数出量等的组态。我们以模入为例来说明。图5-1模入量组态图图5-1中操作记录：可选不记录、存盘、打印、存盘打印。报警级别：可选普通、次级、紧急、特急，同站配置组态。报警方式：可选存盘、显示、发声、打印及它们之间的组合。报警检测：可选禁止、允许。报警上限：一级报警方式的上限物理值。报警下限：一级报警方式的下限物理值。报警上上限：一级报警上限值加七报警增量值。报警下下限：一级报警下限值减去报警增量值。报警死区：报警的不灵敏区物理值。量程上限：信号上限对应的物理值。量程下限:信号下限对应的物理值。单位可选无单位、℃、、、、l、、、%、kg、mm、KW也可由用户直接填写。初始值:系统加载时的初始物理值。显示上限:显示用最大物理值。显示下限:显示用最小物理值。棒图起始值:画棒图时，棒图起点处的物理值。滤波类型:可选不滤波、平均滤波、中值滤波、加权滤波。放大倍数:可选l、2、10、20、5仇100、200、500。放在倍数可按如下公式计算:放大倍数=其中，ADV是A/D转换的输入量程。对于单、双极性10V的信号，ADV为10V;对于双极性20V的信号，ADV为20V。初始巡检:可选巡检、不巡检，即系统加载时的巡检方式。巡检周期:时间基准的倍数，可选1-10。设备号:根据配置确定，可选1-8。通道号:正整数，其取值需根据具体设备定，对2F40，可填入1-16。物理地址:可选0-65535之间的整数。端子号:由任意字符组成的字符串，长度最多为8个字符。信号转换:分为五种转换方式。标准转换:单击此项可弹出一对话框，提示用户继续选择输入信号类型:可选4-20MA/l-5V或0-10mA/0-1OV。非标准转换:单击此项可弹出一对话框，提示用户填写对应量程的转换上下限值，对于16位数点，选择。0-65535之间的数值;对于12位数点，选择之间的整数值。此功能适用于线性但非标准的模入信号。对于0-5V的信号，也可选用非标准转换。线性化:单击此项可弹出一对话框，提示用户选择热电阻或热电偶型号。热电偶型号有B、BP、BN、E、J、JP、JN、K、KP、KN、R、S、T、TP、TN、EA-2、EU-2等。热电阻型号有Pt1OO、Cu50、BAI、BAZ等。若是热电偶信号，还需填写冷端信号点名，并对冷端点进行组态。若是热电阻信号，还需填写路电压和桥臂电阻值，应与硬件板上的实际值一致，不要随意改动。非标准线性化:单击此项可弹出一对话框，提示用户输入非标准线性化公式名称，命名规则与点名规则相同。、公式内容在计算公式(结构化文本语言)生成中定义。开方:单击选中此项，表明信号需要进行开方处理，否则为不开方。此处开方是按带小信号切除的标准液体流量计算方式进行的，对于带温度压力补偿的计算则需要用非标准线性化定义公式处理。5.2控制算法组态控制算法组态用来生成系统所有回路连续控制算法、顺序控制算法、特殊处理算法及统计算法。它提供的功能块图(Functionblock)编程语言，能全面地满足过程控制领域的组态要求。我们只需从功能块库中选定模块，再按规定的数据加工流程把这些模块用信号连线连接起来即可。功能块图要经过系统管理软件链接成系统库，并下装到各站，才能供各在线任务访问并执行相应的运算与显示功能。功能块图是以用图形形式功能块语言编制的用于完成一定运算或控制功能的程序。其图形表示如下:图5-2功能模块图图6-4中算法名：用来描述该类功能模块所完成的运算功能，如加法、PID调节器等。算法名由系统规定，一般最多4个汉字。算法标识名在功能块图中每增加一个功能模块，即在系统中定义了一个模块实体。该模块实体才是可以执行的，相当于函数的调用语句;它既规定了要执行的运算的类型，又包含了运算子程序运行时所需的具体数据。每个模块实体在系统库中都有一个对应的数据库点。因此，需在给模块实体定义一个实体名，又称算法标识名，它在整个系统范围内是唯一的。输入端与输出端：功能模块的输入端相当于函数的形参，它有规定的数据类型如浮点型、开关型等。功能模块的输出端相当于函数的返回值。参数表：每种类型的功能模块都有一个参数表，表的长度和内容由算法确定。参数表中的参数项是模块运行时需要的体现用户特性的数据，如PID算法模块的比例系数、积分时间常数等。在HS2000-Plus中，系统预定义的功能模块总共有60余种，这些模块按其功能可分为下面几组。表5-1功能模块分组表模块分组功能模块四则运算加法、减法、乘法、除法、开平方、绝对值、指数、对数、多项式逻辑运算逻辑与、逻辑或、异或、逻辑非、RS触发器、定时器、计算器、D触发器、数字开关比较选择比较器、高选择、低选择、最大值、最小值、信号选择、统计、数值滤波、滞后比较折线积算流量积算、斜坡函数、折线函数、设定曲线、斜率报警限制幅值报警、开关报警、偏差报警、速率报警、幅值限制、速率限制、变化限制、接地选线控制（一）PID调节、操作器、开关手操、伺服放大、无扰切换、灰色预测、模糊控制、组合伺放控制（二）一阶惯性、二阶惯性、微分、积分、超前滞后、一阶滞后、二阶滞后、顺控设备、调节门其他算法时间运算、时间判定、事件驱动、类型转换、模拟储存、公式运算5.3图形组态一个实时控制系统的显示图，包括图形静态画面和动态显示两部分。图形组态主要包括静态图编辑和动态点的设置。(1)HS2000-Plus系统的静态图形组态采用类似于晰windowsPaintbrush风格的绘图方法。绘图工具箱中以多种形象化的图标形式提供多种绘图工具，调色板和线宽、线型图符可使用户方便地选择当前画笔的颜色和绘制宽度。其它如线、三角、‘椭圆、弧等基本图形及填充、放大、喷雾、擦除等操作工具，只需用鼠标拾取所需的基本图形或操作工具的图符，即可方便地