DCS系統(tǒng)自定義描述型變量的擴展應用

集散控制系統(tǒng)（DCS）是計算機、自動控制系統(tǒng)及網(wǎng)絡時代的產(chǎn)物。它基于控制分散、危險分散、操作和管理集中的設(shè)計思想，采用多層分級、合作自治的結(jié)構(gòu)形式，適應現(xiàn)代化生產(chǎn)和企業(yè)管理要求。由于DCS       融入了的現(xiàn)場總線、嵌入式軟件、控制、CRT以及網(wǎng)絡技術(shù)等，使得DCS系統(tǒng)能夠整體解決小至一臺大型設(shè)備（鍋爐）、大至一個現(xiàn)代化工廠整個生產(chǎn)過程的控制。

1  問題提出

   WX-300x系統(tǒng)的物理位號是指通過現(xiàn)場變送器把計算機可以識別的數(shù)字信號（電壓、電流、開關(guān)量、脈沖量信號等）通過I/O端子接入DCS卡件，再通過SBUS總線實現(xiàn)主控制卡－數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡－I/O卡件之間的信息交換。

工業(yè)控制系統(tǒng)中，除了需要記錄、控制一些可測量的如壓力、流量、液位、閥門開度等參數(shù)外，還經(jīng)常有一些無法通過實際測量但仍需要自動顯示、記錄的信息，如操作人員姓名、輪船的泊位號、電機的各種工作狀態(tài)、產(chǎn)品的批次、產(chǎn)品的種類與型號等。另外在一個連續(xù)生產(chǎn)過程的現(xiàn)場控制系統(tǒng)中，操作人員往往還需要根據(jù)提示或反映目前生產(chǎn)狀況所必要的信息顯示才能做出正確的操作。上述各種信息都是實際的物理位號所無法提供的，因而此類實際測量不到的信號就需要通過自定義變量來加以解決。

在組態(tài)環(huán)境下的自定義變量雖然是內(nèi)部變量，但它不同于一般程序中的局域變量或全局變量。它可以被流程圖中的數(shù)據(jù)位號所引用。是一個“虛擬的物理位號”。實際應用中，開發(fā)人員可以通過自定義變量來解決那些沒有實際物理位號，但又需要引入監(jiān)控畫面或報表等系統(tǒng)的內(nèi)部位置。

WX-300X系統(tǒng)在處理這一類變量時，采取了這樣的辦法：在控制站主機的內(nèi)存中開辟了一個數(shù)據(jù)交換區(qū)，該數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)存編址則由操作站與控制站間的共同協(xié)議，操作站與控制站的內(nèi)部數(shù)據(jù)交換即通過該區(qū)域完成。

開發(fā)人員在自定義控制算法中如果需要引用這樣的內(nèi)部變量，就需要為這些變量進行定義。WX-300X系統(tǒng)中，每個控制站支持4096個自定義1字節(jié)變量、2048個2字節(jié)變量、512個4字節(jié)變量以及256個8字節(jié)變量。在組態(tài)的同時，需要對存放地址、位號、注釋、修改權(quán)限、單位等進行必要的設(shè)置。

在2字節(jié)變量的數(shù)據(jù)類型中，提供了一種描述型變量。描述型變量可以在數(shù)據(jù)設(shè)置中寫入字符串，允許使用漢字，字符串長度為30個字節(jié)。運行時用字符串代替串前的整數(shù)序號來代替字符串的內(nèi)容。本文主要介紹幾個工程的程序開發(fā)中自定義2字節(jié)描述型變量的擴展應用的實例。

2 工程應用

2.1 控制步序顯示

在很多連續(xù)或間歇式生產(chǎn)過程的控制系統(tǒng)中，要求在監(jiān)控狀態(tài)下，通過監(jiān)控畫面提示一些必要的信息，便于操作人員了解生產(chǎn)現(xiàn)狀。

某化工企業(yè)生產(chǎn)脂肪胺，整個生產(chǎn)分為4個工段，工藝流程為：脂肪酸 脂肪腈 腈蒸餾 脂肪胺 胺蒸餾。整個生產(chǎn)過程的控制是一個符合一定要求的順序控制(SFC)。由于生產(chǎn)過程連續(xù)、原料和產(chǎn)品易燃易爆、反應機理復雜，主反應中還伴有副反應，因此控制系統(tǒng)的設(shè)計必須考慮到整個生產(chǎn)過程中如何確保整套設(shè)備的安全運行。為此，根據(jù)工藝要求，生產(chǎn)過程的每一步都需要人工參與以確定是否繼續(xù)執(zhí)行。在監(jiān)控畫面中應實時顯示生產(chǎn)過程的現(xiàn)狀、便于操作人員在人工參與時決定下一步的操作，只有條件具備才能繼續(xù)，否則就等待或作其它處理。由于人工的參與，雖然提高了安全性，但控制方案變得復雜了，控制過程自動化程度也相應降低了。下面以脂肪胺工段控制為例說明生產(chǎn)步序顯示的實現(xiàn)。

定義“自定義2字節(jié)變量S CUE 3”為描述型變量，用以表示脂肪胺工段的20步生產(chǎn)步序。描述型變量默認狀態(tài)為0，為防止誤顯示生產(chǎn)步序，0不予設(shè)置。描述型變量設(shè)置對話框如圖1所示。在定義時，順序設(shè)置所需顯示的生產(chǎn)步序。因受軟件功能的限制，描述內(nèi)容的條目應少于31。圖1為該變量在組態(tài)環(huán)境下的設(shè)置過程。

                 圖 1  自定義2字節(jié)描述型變量的設(shè)置

步序的設(shè)置與顯示原則如下：

①     在變量組態(tài)時，對于需要提示的步序按順序設(shè)置；

②     在流程圖中引入需要顯示步序變量“ ；

③     為保證顯示正常，在控制算法中，要求設(shè)置顯示的條件；

④     在沒有到達下一步序之前仍顯示當前的步序；

⑤     操作人員不可修改顯示的步序；

⑥     人工控制時，可屏蔽相應的步序顯示。

有了步序的顯示，操作人員只要根據(jù)當前的提示即可知道目前的生產(chǎn)狀態(tài)。例如在控制算法中，當給“ 賦值為“1”時，則表示目前生產(chǎn)處于“初始化檢測”的字樣，操作人員一目了然。圖2是生產(chǎn)進行到第13步“自動控制反應”時在Advan Trol 中的步序顯示。

圖2 生產(chǎn)步序顯示畫面          圖3操作顯示畫面

 2.2 監(jiān)控畫面中電機或泵的狀態(tài)顯示

表1 電機命令輸出與運行狀態(tài)表