DCS及现场总线技术-第3章 DCS软件体系及功能.pptVIP

DCS及现场总线技术 第3章 DCS软件体系及功能 本章介绍的主要内容： 3.1 DCS的软件体系 3.2 DCS的控制层软件 3.3 DCS的监控层软件 3.4 DCS的组态软件 3.1 DCS的软件体系 DCS软件分系统软件和应用软件两大部分： DCS系统软件由实时多任务操作系统、面向过程的编程语言和工具软件等3个主要部分组成。 DCS应用软件主要由控制层软件、监控层软件、组态软件和通信软件组成。 本章只介绍DCS的应用软件，通信软件本书第5章介绍。 DCS软件体系结构图如下图所示： 3.2 DCS的控制层软件 DCS控制层软件指运行于现场控制站中软件。可分为执行代码部分和数据部分： 1、执行代码：如数据采集、输入输出和有关控制软件都固化在现场控制站的EPROM中。 执行代码分周期性和随机性两部分。 周期性代码：数据采集、转换处理、越限检查、控制算法、网络通信和状态检测等，这部分是由硬件时钟定时激活的。 随机执行部分：系统故障信号处理、事件顺序信号处理和实时网络数据的接收等，是由硬件中断激活的。 2、实时数据部分存放在RAM中，在系统复位或开机时，这些数据的初始值从网络上装入。 3.2.1控制层软件的功能 控制层软件主要完成PID 回路控制、逻辑控制、顺序控制和混合控制等多种类型的控制功能，而控制运算数据必须首先经过现场设备连接的I/O通道处理。 DCS控制层软件还要完成一些辅助功能，如控制器和重要I/O 模块的冗余功能、网络通信功能及自诊断功能等。 其功能流程见教材图3-2所示。 控制层软件功能流程简图： 3.2.2控制层软件的组成 1．现场I/O驱动软件 主要完成I/O 模件驱动，完成过程量输入/输出，采集现场数据，输出处理后的控制信号数据。 2．输入数据预处理软件 主要完成如滤波处理、除去不良数据、工程量转换、统一计量单位等工作，以便用真实地数字值还原现场值，为下步计算做准备。 3．实时采集现场数据并存储在本地数据库中的软件 主要完成将原始数据参与控制计算，或将原始数据通过计算处理成为中间变量，并参与控制计算及存储。 4．完成组态功能的控制软件 按照组态好的控制程序进行控制计算，根据控制算法、检测数据和相关参数进行计算，得到实施控制量。 3.2.3控制编程语言 IEC 61131-3国际标准编程语言包括图形化编程语言和文本化编程语言。 图形化编程语言包括： 梯形图（Ladder Diagram，LD） 功能块图（Function Block Diagram，FBD） 顺序功能图（Sequential Function chart，SFC） 文本化编程语言包括： 指令表（Instruction List，IL） 结构化文本（Structured Text，ST） 典型的五种编程语言简介 1．结构化文本语言 结构化文本（ST）是一种高级的文本语言，与PASCAL语言很相似。 2．指令表 IEC 61131-3 的指令表（IL）语言是一种低级语言，与汇编语言很相似。 3．功能块图 功能块图（FBD）是一种图形化的控制编程语言，它通过调用函数和功能块来实现编程。（功能块用矩形块来表示，每一功能块的左侧有不少于一个的输入端，在右侧有不少于一个的输出端。) 4．梯形图 梯形图（LD）是IEC61131-3标准中逻辑控制常用的图形化编程语言。 5．顺序功能流程图 顺序功能流程图（SFC）是IEC 61131-3标准中逻辑控制常用的图形化语言中的一种。 3.3 DCS的监控层软件 DCS监督控制层软件指运行于操作员工作站、工程师工作站、服务器等节点中的软件，它提供人机界面监视、远程控制操作、数据采集、信息存储和管理的应用功能。 DCS 监督控制层集中了全部工艺过程的实时数据和历史数据。这些数据除了提供给DCS的操作员监视外，还应该满足外部应用需要——全厂调度管理，材料成本核算等， 3.3.1监控层软件的功能 DCS监控层软件包括人机操作界面、实时数据管理、历史数据管理、报警监视、日志管理、事故追忆及事件顺序记录等功能。 分布式服务器结构中，各种功能可分散在不同的服务器中，也可集中在同一台服务器中，组织灵活方便、功能分散，可提高系统的可靠性。 监控层软件也由组态工具组态而成。 3.3.2监控层软件的组成 1．图形处理软件：显示工艺流程和动态工艺参数，由组态生成并且按周期进行数据更新。 2．操作命令处理软件：包括对键盘操作、鼠标操作、画面热点操作的各种命令解释与处理。 3．历史数据和实时数据的趋势曲线显示软件。 4．报警信息的显示、事件信息的显示、记录与处理软件。 5．历史数据的记录与存储、转储及存档软件。 6．报表软件。 7．系统运行日志的形