DCS系统操作说明

培训教材 一、DCS系统间介 1、本系统的上位机软件采用了德国西门子（siemens）公司最新的工控组态软件wincc；下位控制站采用了ST-400 CPU和最新分布式模块ET200M系列自动化才品；现场连接采用工业以太网、profibus现场总线和4-20mA仪号工业标准。系统拓扑结构见下图 2、该系统具有整体集成化、更可靠性、技术先进、扩展性好、价格合理、操作简便。 3、测控范围：生料磨、烧成窑尾、烧成窑头、水泥磨 该系统由中央控制室的操作站、中央控制站、现场电场控制室的现场控制站以及工业通讯网络等几部分组成。系统操作站与服务器通过ETHERNET相连，服务器与控制站通过工业以太网连接、控制站通过profibus-dp过程现场总线与现场控制站相连接。

二、主要测控内容

系统分为四个DCS控制站： 每个站又细分为若干工艺段 生料控制站分为：石灰石破碎及预均化、生料配料、生料磨； 窑尾控制站分为：生料如窑、窑尾预分解、废气处理； 窑头控制站分为：窑中和窑头喷 、 粉制备、蓖冷机； 水泥磨控制站为：水泥配料、水泥磨、包装。

三、主要功能特点

过程现场级的通讯网络：12Mbit/s 标准的I/O测控信号接口：数字输入信号（DI）接口为220VAC DO接口：无原继电器触点（5A） AI、AO信号接口：4-20MA 操作控制级的通讯网络：开放的ETHERNET工业以太网100M/s 中央控制站控制软件开发平台：STEP7软件开发平台（PLC） 操作站监控软件的开发平台：WINCC组态软件开发平台（人机界面） 功能： 实时生产过程监视功能：总貌图、工艺段流程图 设备开关机控制功能：开关机及连锁 故障报警及管理功能 实时皱势及历史皱势图 生产报表统计和生产管理功能：班报表、日报表、年报表 自动故障检测 三个操作级别：底→操作员→管理员→维护员

四、系统配置

1、 硬件：S7-400控制站：1个CPU、1个电源模块、1个以太网通讯模块（网卡）、若干个ET200子站） S7-00中央控制器是自控的控制中心它通过工业以太网与服务器相连又通过PROFIBUS-DP现场总线与各个现场控制站ET200分布式I/O相连。 主要功能是：将各个ET200分布式I/O站采集来的数字量或模拟量信息经过处理后传到系统操作站，使之可查看到系统所有设备的工作状态及各工艺参数，同时可处理执行来自操作站的各种控制指令和参数设置，指令尤其是中央控制器（CPU）能完成系统生产工艺流程中各种闭环回路的自动控制和各种电器设备的自动联锁控制 2、 软件：工作站WIN NT4.0或WIN 2000和WIN CC5.1及本公司研制的DCS系统监控软件。 3、 硬件连接：操作站—服务器—DCS控制站—ET200—现场各点

五、系统操作

1、 硬件操作：确认电源电压、线路无误后，确保机柜、网络设备柜、服务器操作站供电正常。 2、 软件操作：上下限参数设置、调看实时曲线„„ 3、 操作原则 4、 使用原则

六、系统维护

1、 设备报警：两中情况：○1现场手动而后台开关处于关状态； ○2现场设备不受控制（其状态与后台命令相左） 后一种情况应及时查找原因：○1相应输出模块灯的的状态； ○2现场控制器（强电柜）状况； ○3现场设备状况； ○4线路情况（有无断线）。 2、 现场各运行参数的采集有两中方式： 一种是由现场设备控制器直接或经变送器转换成4-20MA信号送到DCS模拟模块； 另一种：在采集点安装相应传感器（如交流互感器）再直接或经变送器转换后送往DCS，如果后台工作站上显示的参数与现场实际值不同时，应按下面的方法查找原因1、检查设备端送出的电流是否正确，不对，则查看传感器与变送器好坏及传感器量程范围；2、DCS端的电流与设备端电流是否一致，若不同，则传输线可能受到干扰，查看干扰原及线路评比情况；3、若送到DCS的电流正确，则查找后台软件的参数变换设置是否正确。4、DCS的I/O模块是否故障，在线更换一个好的试一试；5、更换传感器时不要随意更换其他量程的传感器，否则会受影响。 3、 对模拟量参数的输出故障查找方法与2类似。 4、 PID调节，1、数值波动大，先查看设备（如是否堵塞等）2、长时间等副波动：则需PID修改，方法是：先改一个参数，观定的20MIN选定一个值，不理想在对另一个参数修改，反复多次，即可找到叫理想的参数值。3、P（比例系数）—幅度有关；I（积分时间）—大则对此闭环系统稳定性有益，但延长系统的调节时间；D（微分时间）—有利与消除系统的超调现象；4、正常情况下，不要轻易改动PID三个参数。 5、网络维护：1、若出现DCS站的数据工作站上显示全部变暗，则表示服务器与次DCS的网络通讯中断（自动诊断），这时，请先查看次DCS站的电源是否正常，DCS站上的CUP：CP343-1通讯模块，无故障灯亮。TRANSCIEVER还不性则更换微机中的3C509网卡一试。 6、INCC系统的维护：1、正常情况下，不要运行其他程序；2、查看曲线时，时间要短；3、鼠标异常（不响应）时，按F9重起计算机或关闭电源10S后加电后启动；4、长时间仍无法启动，可用任务管理器（同时按CTRL+ALT+DEL）结束任务之后，结束所有任务直至无任何程序运行为止，打开资源管理器找到的D:\XJEM01\XJEM01.MCP，用鼠标连击次文件即可；5、严禁删除系统中的任何文件，或往机器内拷贝任何文件；6、特殊情况下（如修改原程序）可启动远程维护。 5、 故障分类处理：1、DCS柜内部故障：没有备妥信号应检查对应设备代号接线端子对地是否有AC220V电源，若没有则配电房配电柜有问题；若有，则可能DCS模块对应某一路有问题；同样，对应运行信号解决方法同上。若控制画面上有备妥信号，而无法控制设备开关机，应检查对应DCS模块的绿灯是否亮。2、配电柜故障：检查配电柜转换开关是否转向自控，若是则检查对应的备妥信号空气开关是否合上，若合上还无备妥信号，则空气开关坏，若对应设备电机已运行，还无法运行信号，则可能继电器触点坏；若开关机信号没有，应检查控制回路器件是否有问题。若模拟量采集量不对，除上述故障外，还可能是器4mA对应起点不是不零值（如有的热电阻量程为0-27648℃，4MA对应0℃） 七、STEP 7编程简介 1、编程步骤 （1）分析具体对象饿控制要求；（2）获得监控对象的接口信号；（3）模块的硬件配置；（4）为各种接口分配模块地址；（5）为控制变量分配名称；（6）利用梯形图进行编程；（7）应用程序的下载及调试；（8）程序固化。 2、符号表定义 （1）变量的符号名；（2）变量的地址；（3）变量的类型；（4）注释。 3、梯型图变成的常用元素 （1）常开触点；（2）常闭触点；（3）比较功能块；（4）四则运算功能块；（5）数据类型转换功能块；（6）计数功能块；（7）订时功能块；（8）数据移动功能块；（9）PID控制功能块；（10）置位线圈、复位线圈。 4、功能块 （1）FC功能块：可重复调用的一段程序； （2）FB功能块：功能同FC，同时能为自身指定一组静态变量； （3）DB数据块：用语保存一组特定静态数据的，保存类型包括位变量、字变量和时间变量等，DB不是可执行程序，字供存放数据。 （4）OB组织块：是条件触发运行的一组程序，常用的OB块有：OB1为主循环执行程序、OB35为时间中断程序、OB82为系统模块故障执行程序„„ 5、变量表 （1）变量绝对地址；（2）变量的符号；（3）变量的当前值；（4）变量的待更改值。 6、调试 （1）打开或建立变量表；（2）输入变量名或变量地址；（3）编程为在线方式；（4）启动数据刷新；（5）设置变量的更改值；（6）执行强制变量更改。 九、DCS系统层次结构介绍 1、系统层次结构 （1）DCS（Distribute Control System）分布式控制系统或集散控制系统分散控制、集中管理。上位机——人机界面，数据管理与分析；下位机——现场数据采集；控制功能的实现如单回路PID控制、紧急处理等；现场控制柜和传感器——数据信号的采集和转换及控制命令的执行。 （2）分层结构：上位机、服务器和操作站与DCS通讯用TCP/IP信号，DCS各控制站之间以太网连接；控制站与子站之间以现场总线连接。 现场设备：大都为一次仪表和电控柜； 网络介质：上位机：双胶线（服务器—操作站）以太网（标准） 上位机与下位机、控制站之间：光钎 工业以太网 下位机的现场总线：专用的网络线 （3）特点：上位机系统：故障较多；下位机系统：故障较少，影响较大，热插拔模块；现场设备：故障最多。 2、网络结构 （1）网络系统有三个：上位机（服务器—操作站）组成的以太网；服务器—控制站：工业以太网；控制站—控制子站—智能设备：现场总线。 （2）形式：三种（以太网、总线网、环型网） （3）网络部件：○1网卡：3C509 CP443 CP343 ET200 ○2网络交换设备：HUB集线器、交换机（Switch Hub） ○3网线：光钎、双胶线、特殊电缆 十 WinCC 结构 1、客户机/服务器（Server/client） 双机热备：主服务器—备份服务器 同时工作，一旦故障，自动切换。 2、数据管理机制/数据来源 （1）输入量：DI（二进制）0停止 1运行 AI：带小数点的浮点数实际值 输出量：DO：设备的开关 0 开启 1 停止 AO：设备的变化量（阀们的开度，流量等） 内P量：程序根据需要产生的变量，无须与DCS打交道，如模拟量的上下限。 （2）数据通讯：两个层次 （3）Tag的含义：Tag可以成为标签或变量。主要是指下位机的通讯变量，Tag随现场的设备状态变化而变化。Wincc中Tag分为内P Tag和外P Tag，外P Tag设定了一个DCS地址，通过这个地址直接对应DCS中的状态变化。 3、 数据存储机制。 （1）数据库：是存储数据的一种方式。成熟的数据库系统能安全可靠的对数据进行存储和管理，数据库技术是计算机技术中基本的技术之一。网络上数据库是最常用的技术 （2）Wincc的数据库使用 Wincc中采用了一个比较成熟的数据库系统进行存储，所以能对报警，过程量的历史数据进行有效的管理，所有的工程设置、历史曲线、时间记录都存储在数据库中。 （3）特点：Wincc采用的是一个网络数据库，具有开放的数据结构Wincc通过它的数据库实现C/S方式，并且通过它实现历史数据的共享。Wincc自动维护它的数据库系统。

十一Wincc的基本框架

1、Wincc组成部分：（1）操作画面 （2）Tag （3） 时间处理 （4历史记录）、 2、Wincc与DCS的关系（1）对DCS的支持（2）Tag的设置：对于外P tag必须在确定的通道下进行设置，同时地址必须符合要求。（3）Tag的通讯周期（4）通讯中断：