【摘要】化工行業(yè)在我國有著舉足輕重的地位，化工產(chǎn)品在各個領(lǐng)域都有著不可替代的作用，整個化工行業(yè)的生產(chǎn)狀況將直接影響到國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們的日常生活，本文運用先進(jìn)的控制系統(tǒng)對高塔復(fù)合肥的生產(chǎn)線設(shè)計DCS控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，對于提高產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量，降低原材料損耗，增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益有著重大意義。

　　關(guān)鍵詞：DCS；自動化；PLC；WINCC；化工

　　1引言

　　以集成電路和電子計算機(jī)為代表的電子技術(shù)的發(fā)展水平及其在社會生產(chǎn)和生活各領(lǐng)域應(yīng)用的深度和廣度，已成為當(dāng)今衡量一個國家技術(shù)進(jìn)步和現(xiàn)代化程度的重要標(biāo)志。

　　當(dāng)今世界正處于新技術(shù)革命的時代，電子信息技術(shù)是這場世界性產(chǎn)業(yè)革命的先導(dǎo)。在微機(jī)應(yīng)用技術(shù)和范圍方面，發(fā)展最快的是用于生產(chǎn)過程自動化的監(jiān)測、顯示與控制，其中尤其以發(fā)展傳統(tǒng)產(chǎn)品、節(jié)能降耗為最。在節(jié)能與環(huán)保、實現(xiàn)節(jié)能與文明生產(chǎn)、提高經(jīng)濟(jì)效益等一系列急切要求的推動下，國內(nèi)外都很重視對工業(yè)自動化的技術(shù)履行。

　　工業(yè)過程先進(jìn)集成自動化技術(shù)是集自動化控制技術(shù)、計算機(jī)信息技術(shù)、綜合控制理論、智能控制工程及高效節(jié)能技術(shù)于一體的綜合過程控制技術(shù)系統(tǒng)。本項目就是將工業(yè)過程先進(jìn)集成自動化技術(shù)成功應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過程中，運用先進(jìn)的控制系統(tǒng)對化工產(chǎn)品的生產(chǎn)線過程進(jìn)行自動化監(jiān)測、顯示與控制，實現(xiàn)智能化控制（DCS），提高產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量，降低原材料損耗，節(jié)省能源，提高經(jīng)濟(jì)效益，實現(xiàn)節(jié)能與環(huán)保、節(jié)能與文明生產(chǎn)的有效融合。

　　2系統(tǒng)總體設(shè)計方案

　　2.1系統(tǒng)設(shè)計原則及能夠達(dá)到的性能

　　l實用性原則

　　從具體情況出發(fā),制定符合實際且技術(shù)先進(jìn)的生產(chǎn)控制功能,本系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)是只在工藝要求的情況采用手工操作,由DCS系統(tǒng)實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的全自動控制，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量。

　　l可靠性原則

　　對化工生產(chǎn)系統(tǒng)的高可靠性是十分重要的。首先是硬件系統(tǒng)的可靠性,實現(xiàn)了雙CPU、雙CP的熱備冗余連接機(jī)制,總線冗余配置可以使系統(tǒng)的運行可靠性更高，其次是軟件系統(tǒng)具有較高的可靠性,具有容錯功能。

　　系統(tǒng)的平均無故障時間(MTBF)：15年

　　模件的平均無故障時間(MTBF)：50年

　　系統(tǒng)可利用率(MTBF/MTBF+MTTR)：大于99.99%，

　　l安全性原則

　　采用分散控制，選用的I/O模件在運行過程中都可帶電插、拔，而且具備完善的故障檢測、診斷功能。上位機(jī)具有完善的報警顯示、故障處理及操作報警等功能。具有連鎖、緊急停機(jī)功能，使系統(tǒng)具有良好的安全運行性能。

　　l先進(jìn)性原則

　　系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)把握先進(jìn)穩(wěn)定的傳感器技術(shù)、最新電子控制技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)的發(fā)展方向，采用先進(jìn)的體系結(jié)構(gòu)；盡量選用同行業(yè)內(nèi)先進(jìn)成熟的技術(shù)和設(shè)備，選用先進(jìn)的軟硬件平臺，營造高起點的系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用環(huán)境，系統(tǒng)具有先進(jìn)的體系結(jié)構(gòu)，先進(jìn)的控制算法，先進(jìn)的通訊功能，先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)功能，先進(jìn)的熱備冗余功能，既具有控制功能，還具有完善的信息處理和管理功能，使其具備全集成自動化的控制模式，在國內(nèi)處于領(lǐng)先水平。

　　l靈活性原則

　　系統(tǒng)采用分布式I/O結(jié)構(gòu)，ET200作為從站通過PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線使現(xiàn)場信號與自動化系統(tǒng)相連，它可以集中裝在室內(nèi)或分散裝在控制現(xiàn)場，使系統(tǒng)配置具有極大的靈活性，并且具有靈活的軟件組態(tài)功能，能夠靈活的進(jìn)行控制算法的修改，很方便的完成控制參數(shù)的整定。

　　l擴(kuò)展性原則

　　系統(tǒng)具有開放似的模塊化體系結(jié)構(gòu)和軟件系統(tǒng)，易于系統(tǒng)的擴(kuò)展及與管理信息系統(tǒng)的互聯(lián)。系統(tǒng)具有開放性，在功能，配置，通信接口等方面具有較好的控制能力，系統(tǒng)能隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而不斷平滑升級。

　　l可維護(hù)性原則

　　系統(tǒng)具有自診斷功能，對軟、硬件系統(tǒng)可以進(jìn)行故障定位和故障報警，并能進(jìn)行故障處理記錄，故障平均修復(fù)時間(MTTR)為3分鐘，并可進(jìn)行在線維護(hù)。

　　2.3設(shè)計依據(jù)及標(biāo)準(zhǔn)

　　過程控制系統(tǒng)系統(tǒng)的主要標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范如下：

　　《監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集和自動控制系統(tǒng)采用的定義、規(guī)范ANSI/IEEEC37.1-1987》

　　《電子設(shè)備雷擊保護(hù)導(dǎo)則》GB1450

　　《計算機(jī)接地技術(shù)要求》GB2887

　　《低壓電器基本標(biāo)準(zhǔn)》

　　《自動化儀表工程施工及驗收規(guī)范》GB50093-2002

　　《電氣裝置安裝工程施工及驗收規(guī)范》GBJ232－90,92

　　《安全防范工程程序與要求》GAT75－94

　　《過程測量與控制儀表的功能標(biāo)志及圖形符號》HG/T20505-2000

　　《自動化儀表選型設(shè)計規(guī)定》HG/T20507-2000

　　《信號報警、安全聯(lián)鎖系統(tǒng)設(shè)計規(guī)定》HG/T20511-2000

　　《儀表配管配線設(shè)計規(guī)定》HG/T20512-2000

　　《儀表系統(tǒng)接地設(shè)計規(guī)定》HG/T20513-2000

　　《儀表及管線伴熱和保溫設(shè)計規(guī)定》HG/T20514-2000

　　《儀表隔離和吹洗設(shè)計規(guī)定》HG/T20515-2000

　　《自動分析器室設(shè)計規(guī)定》HG/T20516-2000

　　《自控設(shè)計常用名詞術(shù)語》HG/T20699-2000

　　《可編程控制器系統(tǒng)工程設(shè)計規(guī)定》HG/T20700-2000

　　《自控安裝圖冊總說明、圖形符號規(guī)定及材料庫》HG/T21581-95

　　《電氣裝置安裝工程盤、柜及二次回路接線施工及驗收規(guī)范》（GB50171-92）；

　　IEEE802.3網(wǎng)絡(luò)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，IEC870-5-103,以及GB、SD、JIEC、IEEE、IEC、ISO、ANSI、DIN等相關(guān)的最新標(biāo)準(zhǔn)。

　　2.4系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

　　冗余的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

　　2.5各單元功能描述

　　2.5.1上位操作員站

　　主控室上位監(jiān)控計算機(jī)通過PROFIBUS總線對下面的DCS系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，上位機(jī)操作員站主要完成以下功能：

　　檢測點實時顯示：實時顯示各種狀態(tài)點實際值。

　　檢測點棒柱顯示：可設(shè)置報警上下限。

　　各種PID調(diào)節(jié)：可進(jìn)行PID參數(shù)設(shè)置，并可實現(xiàn)手、自動切換。

　　報警功能：任何方面出現(xiàn)故障都能及時產(chǎn)生報警（包括監(jiān)控畫面報警顯示以及報警訊號）。

　　錯誤信息診斷：根據(jù)系統(tǒng)故障，提出診斷報告。

　　歷史曲線實時記錄：實時顯示各種重要參數(shù)的曲線狀態(tài)，方便監(jiān)控以及以后翻查。

　　操作記錄顯示：能夠?qū)⑺邢嚓P(guān)人員的各種操作實時作記錄歸檔，這樣當(dāng)錯誤操作而引起事故時便能迅速查出事故原因及責(zé)任人。

　　動畫演示：各流程畫面都有一定的動畫效果，增強(qiáng)了監(jiān)控畫面的形象性。

　　2.5.2上位機(jī)工程師站

　　工程師站可以兼做操作員站，除此之外它還可以提供以下的功能：

　　用戶管理：設(shè)置管理員用戶名及密碼，包括新建和刪除管理員、操作員用戶。

　　權(quán)限設(shè)置：可以針對不同的現(xiàn)場操作按鈕設(shè)置不同的操作員權(quán)限，然后對操作員設(shè)置不同的權(quán)限。

　　程序、組態(tài)下載：可以在線或離線下載用戶程序和組態(tài)數(shù)據(jù)到DCS控制器。

　　在線故障診斷：可以實時的對下面DCS控制器進(jìn)行硬件診斷，當(dāng)出現(xiàn)故障時，可以實時的進(jìn)行故障診斷和定位。

　　2.5.3DCS過程控制器

　　西門子的過程控制器S7315-2DP通過PROFIBUS總線與上位機(jī)完成通訊，并且實現(xiàn)兩個過程控制器之間的冗余配置，當(dāng)一臺控制器因斷電等故障工作異常時，系統(tǒng)可以自動切換到另一臺冗余控制器進(jìn)行工作。

　　控制器通過Profibus總線與下面的2臺控制分站相連，對控制分站的采集信號，進(jìn)行高速的采集、處理。

　　2.5.4DCS過程控制分站

　　本系統(tǒng)的過程控制分站一共2臺，完成對廠方要求的所有模擬量、數(shù)字量信號的實時采集和輸出控制功能。

　　實時性問題在工業(yè)監(jiān)控領(lǐng)域具有十分重要的地位,本通訊系統(tǒng)達(dá)到的要求如下:

　　&sup2;數(shù)字量采集周期<0.05s；

　　&sup2;模擬量采集周期:電量<0.1s，非電量<0.2s；

　　&sup2;實時數(shù)據(jù)庫更新周期:<1s；

　　控制命令響應(yīng)時間:①控制命令回答響應(yīng)時間

　　3DCS系統(tǒng)的硬件配置和性能

　　該系統(tǒng)包含了計算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)等，并通過網(wǎng)絡(luò)總線把計算機(jī)、PLC、DCS、現(xiàn)場智能儀表和連接成一個有機(jī)的整體，使用戶在遠(yuǎn)程監(jiān)控室內(nèi)就可以監(jiān)視和控制現(xiàn)場控制器的狀態(tài)。

　　本系統(tǒng)設(shè)置兩個控制柜，以對生產(chǎn)裝置進(jìn)行控制。

　　對于每套生產(chǎn)裝置，分別設(shè)置兩臺ET200M作為PROFIBUSDP從站，用于將分布式IO信號送至控制器。

　　在本系統(tǒng)中我們設(shè)置了兩臺CPU315-2DP作為PROFIBUSDP主站，用于對來自DP從站的現(xiàn)場信號進(jìn)行處理。任意一臺均能控制兩套生產(chǎn)裝置，其中一臺平時作為備用機(jī)。當(dāng)主CPU發(fā)生故障時，有專門的冗余程序來保證控制任務(wù)自動切換到備用系統(tǒng)中運行。

　　在控制站的上位機(jī)部分，我們設(shè)置了操作員和工程師站。

　　上位機(jī)與控制站之間，主系統(tǒng)CPU同備用系統(tǒng)CPU間，通過PROFIBUS總線進(jìn)行通訊。

　　下面對DCS系統(tǒng)的硬件配置進(jìn)行一下介紹。

　　3.1操作員站、工程師站具體配置

　　該系統(tǒng)有兩臺工控機(jī)組成，其中一臺作為操作員站，一臺作為工程師站。

　　兩臺工控機(jī)我們采用了研華IPC610，性能可靠，CPU主頻為Pentium2.4G，160G硬盤，2G內(nèi)存。

　　1．操作員站

　　操作員站滿足如下要求:

　　•動態(tài)工藝流程圖不小于100幅，可進(jìn)行多窗口畫面顯示（每屏&sup3;4幅）。

　　•調(diào)用任一畫面一般只需擊鍵一次即可，最多不會大于三次。

　　•操作站動態(tài)標(biāo)簽數(shù)&sup3;3000點。

　　•具有趨勢曲線記錄功能，趨勢曲線總數(shù)&sup3;100條，1分鐘時間間隔，24小時趨勢曲線>80條，每幅趨勢曲線圖允許6條以上曲線疊加顯示。

　　•具有生產(chǎn)報告、事件報告、報警報告等功能。

　　•操作站與現(xiàn)場控制站之間用PROFIBUS總線進(jìn)行連接，采用PROFIBUS總線作為其傳播介質(zhì)，通訊速率為>10Mbit/sec。

　　•流程圖狀態(tài)更新、畫面切換或刷新時間可調(diào)，最小值小于100ms。（包括動態(tài)和靜態(tài)數(shù)據(jù)）。

　　•供電電源：220VAC±15%，50Hz。

　　2．工程師站

　　工程師站具有操作員站的全部功能，此外，工程師站還具有編程、組態(tài)、診斷、調(diào)試和修改等功能。

　　工程師站滿足如下要求：

　　•工程師工作站可以調(diào)出任一已定義的系統(tǒng)顯示畫面。在工程師站上生成的任何畫面和趨勢圖等，可以通過通訊總線加載到操作員站。

　　•工程師站可以通過通訊總線，調(diào)出系統(tǒng)內(nèi)任一處理單元的系統(tǒng)組態(tài)信息和有關(guān)數(shù)據(jù)，也可以將組態(tài)數(shù)據(jù)從工程師站上下載到各分散處理單元和操作員站。當(dāng)新的組態(tài)數(shù)據(jù)被確認(rèn)后，系統(tǒng)能自動地刷新其內(nèi)存。

　　•工程師站包括了站用處理器、圖形處理器及能容納系統(tǒng)內(nèi)所有數(shù)據(jù)庫、各種顯示和組態(tài)程序所需的主存儲器和外圍設(shè)備，能提供系統(tǒng)趨勢顯示所需的歷史趨勢緩沖器。

　　供電電源：220VAC±15%，50Hz

　　3.2控制器

　　1．CPU

　　在控制器方面，我們采用的是SIEMENSPLC較高性能系列S7-300的CPU315-2DP。

　　CPU315-2DP具有如下設(shè)計特點：

　　•高性能的處理器

　　CPU315-2DP執(zhí)行一條二進(jìn)制指令僅需要100ns，滿足對程序規(guī)模和指令處理速度的更高要求。

　　•擴(kuò)展的存貯器能力

　　CPU315-2DP具有128KBRAM。

　　•靈活的擴(kuò)展性

　　CPU315-2DP可以擴(kuò)展多達(dá)32768個數(shù)字量或2048個模擬量I/O，其第二個接口可以連接的DP從站總量達(dá)96個，具有很強(qiáng)的擴(kuò)展能力。

　　•PROFIBUS-DP接口

　　集成的PROFIBUS-DP接口使CPU315-2DP能夠作為主站直接連接到PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線,建立一個高速的分布式自動化系統(tǒng)，并且使得操作大大簡化，傳輸速率最大為12Mbit/s。

　　•多點接口（MPI）

　　CPU315-2DP用MPI能夠建立最多32個站的簡單網(wǎng)絡(luò)，能對在通訊總線（C總線）和MPI上的站點建立連接，其數(shù)據(jù)傳輸速率最大為12Mbit/s。

　　•功能塊保護(hù)：

　　在用戶程序中使用口令保護(hù)，可防止非法訪問。

　　•診斷緩存區(qū)：

　　315-2DP最后的故障和中斷事件保存在FIFO緩存器中，供診斷使用。存入的信息數(shù)目可以通過參數(shù)化確定。

　　•實時時鐘：

　　將從CPU來的診斷信息標(biāo)上日期和時間。

　　3.3ET200M

　　1．ET200M概述：

　　•ET200M是高密度配置的模塊化I/O站，具有處理全部分布式自動化問題各種需要的能力，防護(hù)等級為IP20。

　　•符合HART協(xié)議的防爆模擬量輸入和輸出模板意味著，ET200M適用于過程工程，它也適宜于與冗余系統(tǒng)一起使用。

　　•ET200M是在PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線上的被動站(從站)，最大數(shù)據(jù)傳輸速率為12Mbit/s。

　　•ET200MI/O站包括IM153接口模塊，最多8個S7300可編程控制器模塊，它們通過PROFIBUSDP現(xiàn)場總線與自動化系統(tǒng)相連接。

　　•ET200M可采用有源總線模板進(jìn)行配置，在運行過程中允許帶電更換模板。其余模板仍繼續(xù)運行(熱插拔)。

　　2．IM153-2接口模板：

　　•將ET200M作為從站連接到PROFIBUS-DP(銅導(dǎo)線)。

　　•適用于冗余PROFIBUS-DP系統(tǒng)。

　　•有時間戳記功能和時間同步。

　　3.關(guān)于熱插拔

　　SIEMENS的PLC控制系統(tǒng)中：

　　S7-300作為PROFIBUSDP主站下掛DP從站ET200M、ET200S、ET200iS，支持熱插拔功能（需要使用有源總線底板）；但采用S7-300作為主站的軟冗余系統(tǒng)無法實現(xiàn)熱插拔全部功能。當(dāng)將ET200M從站上的模塊拔出時，CPU不停機(jī)，主CPU、備用CPU上的SF燈亮，BUSF燈閃爍，ET200M從站上的2塊IM153-2模塊的SF燈亮，BF燈閃爍，該ET200M從站上所有模塊的I/O值被清0，S7-300主站失去對該ET200M從站的控制能力。當(dāng)再次將模塊插入到ET200M站上時，系統(tǒng)從主CPU切換到備用CPU，SF、BUSF、BF燈熄滅，軟冗余系統(tǒng)重新回到正常運行狀態(tài)。

　　根據(jù)上述介紹，使作為PROFIBUSDP主站的S7-300CPU采用硬冗余方式，然后下掛DP從站ET200M，這樣就實現(xiàn)了整個系統(tǒng)的熱插拔功能（需要使用有源總線底板）。

　　4 DCS系統(tǒng)的軟件配置和性能

　　4.1上位監(jiān)控軟件WinCC

　　上位監(jiān)控軟件選用SIEMENS公司最新的WinCCV6.0，SIMATICWinCC（視窗控制中心）是西門子（SIEMENS）在自動化領(lǐng)域中的先進(jìn)技術(shù)和Microsoft的強(qiáng)大功能相結(jié)合的產(chǎn)物。它有各種有效功能用于自動化過程，是用于個人計算機(jī)上的，按價格和性能分級的人機(jī)界面和SCADA系統(tǒng)?？梢匀菀椎慕Y(jié)合標(biāo)準(zhǔn)和用戶程序生成人機(jī)界面，準(zhǔn)確的滿足實際要求。與其他監(jiān)控系統(tǒng)相比，WinCC具有以下系統(tǒng)特性：

　　1、SIMATICWinCC是一個通用的系統(tǒng)

　　WinCC在自動化領(lǐng)域中可用于所有的操作員控制和監(jiān)控任務(wù)。WinCC可將過程和生產(chǎn)中發(fā)生的事件清楚的顯示出來。它顯示當(dāng)前狀態(tài)并按順序記錄。所記錄的數(shù)據(jù)可以全部顯示或選擇簡要形式顯示，可連續(xù)或按要求編輯，并可輸出。WinCC提供各種功能塊用于以上這些功能，以及圖形顯示，結(jié)合各用戶程序、信息處理、測量值處理、配方參數(shù)和報表。

　　2、SIMATICWinCC功能可隨任務(wù)增加

　　軟件的特殊功能做成可選軟件包，客戶可以單獨選購，適用于數(shù)據(jù)和功能的擴(kuò)展。例如，通過服務(wù)器可選軟件包，可以將已有的單用戶組態(tài)系統(tǒng)擴(kuò)展成一個多用戶系統(tǒng)。

　　3、SIMATICWinCC提供安全保障

　　WinCC能夠在生產(chǎn)過程中危機(jī)情況的初發(fā)階段進(jìn)行報告，這些信號即可以在屏幕上顯示出來，也可以通過聲卡用聲音表現(xiàn)出來。WinCC支持用幫助功能和操作指南來消除故障。某一WinCC工作站可專門用于過程控制以使那些重要的過程信息不被屏蔽。軟件輔助操作策略保護(hù)過程不會非法訪問，并提供用于工業(yè)環(huán)境中的無錯操作。世界范圍的售后支持更提供了安全保障。

　　4、SIMATICWinCC保證數(shù)據(jù)的完整性

　　通過兩個冗余的工作站，WinCC提供連續(xù)的文檔數(shù)據(jù)選擇和系統(tǒng)操作的安全保證。在一個服務(wù)器受干擾后系統(tǒng)切換客戶機(jī)到其它服務(wù)器上，以確保連續(xù)操作。當(dāng)故障的客戶機(jī)重新啟動，兩臺服務(wù)器的文檔自動匹配，以保證文檔數(shù)據(jù)不中斷。

　　5、SIMATICWinCC是全面開放的軟件

　　WinCC是在MicrosoftWindows98/2000或WindowsNT4.0/5.0操作系統(tǒng)下，在PC機(jī)上運行的面向?qū)ο蟮囊涣鞯?2位應(yīng)用。WinCC可通過OLE和ODBC視窗標(biāo)準(zhǔn)機(jī)制，作為理想的通訊伙伴進(jìn)入Windows世界。因此可容易的結(jié)合到全公司的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中。WinCC不僅僅是數(shù)據(jù)開放，系統(tǒng)功能也是開放的。這就意味著系統(tǒng)開發(fā)人員可用WinCC作為基礎(chǔ)開發(fā)有關(guān)的應(yīng)用軟件，或編寫擴(kuò)展功能。

　　6、SIMATICWinCC易于使用

　　WinCC的組態(tài)環(huán)境與MicrosoftWindows的風(fēng)格一致，并采取人機(jī)工程學(xué)的研究成果。即使操作人員的知識水平不等，也能在很短的時間里掌握該系統(tǒng)。系統(tǒng)有多媒體自學(xué)軟件，詳細(xì)的在線幫助，獨特的組態(tài)向?qū)У鹊纫詭椭鷮W(xué)習(xí)。

　　利用WinCC的創(chuàng)建過程畫面功能可實現(xiàn)對總貌畫面、分組畫面、單點畫面（調(diào)整畫面）、趨勢畫面、圖形畫面、棒圖等畫面的顯示。

　　鑒于上述優(yōu)秀特性，在工程師站及操作員站上使用WinCC，輕松滿足本裝置的生產(chǎn)監(jiān)視、過程控制、操作畫面、參數(shù)報警、數(shù)據(jù)記錄及趨勢、數(shù)據(jù)歸檔、報表顯示打印等項的功能要求。其中在工程師站上可以實現(xiàn)用戶管理與設(shè)置權(quán)限，在工程師站能調(diào)出任一已定義的系統(tǒng)顯示畫面。在工程師站上生成的任何畫面和趨勢圖等，能通過通訊總線加載到操作員站，而且可將組態(tài)數(shù)據(jù)從工程師站上下載到各分散處理單元和操作員站。

　　4.2過程控制器編程軟件STEP7

　　PLC控制軟件選用SIEMENS的STEP7V5.4，STEP7是用于SIMATICS7-300/400站創(chuàng)建可編程邏輯控制程序的標(biāo)準(zhǔn)軟件。它容易使用，面向?qū)ο?直觀的用戶界面，組態(tài)取代了編程，擁有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫，編程語言符合IEC1131-3。

　　在STEP7中，用項目來管理一個自動化系統(tǒng)的硬件和軟件。STEP7用SIMATIC管理器對項目進(jìn)行集中管理，它可以方便的瀏覽SIMATICS7、M7、C7和MinAC的數(shù)據(jù)。實現(xiàn)STEP7各種功能所需的SIMATIC軟件工具都集成在STEP7中。

　　STEP7可使用梯形邏輯LAD、功能塊圖FBD或語句表STL。STEP7功能十分強(qiáng)大，主要功能有：硬件配置和參數(shù)設(shè)置、通信組態(tài)、編程、測試、啟動和維護(hù)、文件建檔、運行和診斷等。STEP7的所有功能均有大量的在線幫助，用鼠標(biāo)打開或者選中對象，按F1鍵可以得到該對象的在線幫助。利用硬件組態(tài)功能實現(xiàn)系統(tǒng)組態(tài)、CPU與各模塊的參數(shù)設(shè)置；利用通信組態(tài)實現(xiàn)站與站之間通訊方式設(shè)置；系統(tǒng)診斷功能可提供自動化系統(tǒng)的狀態(tài)，可快速瀏覽CPU的數(shù)據(jù)和程序在運行中的故障原因，還可以圖形方式顯示硬件配置與模塊故障，實現(xiàn)在線故障診斷功能。

　　4.3冗余軟件包（SoftwareRedundancy）

　　本系統(tǒng)采用冗余方式實現(xiàn)冗余要求。軟冗余能夠?qū)崿F(xiàn)：主機(jī)架電源、背板總線等冗余；PLC處理器冗余；PROFIBUS現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)冗余（包括通訊接口、總線接頭、總線電纜的冗余）；ET200M站的通訊接口模塊IM153-2冗余。

　　軟冗余系統(tǒng)由A和B兩套PLC控制系統(tǒng)組成。開始時，A系統(tǒng)為主，B系統(tǒng)為備用，當(dāng)主系統(tǒng)A中的任何一個組件出錯，控制任務(wù)會自動切換到備用系統(tǒng)B當(dāng)中執(zhí)行，這時，B系統(tǒng)為主，A系統(tǒng)為備用，這種切換過程是包括電源、CPU、通訊電纜和IM153接口模塊的整體切換。系統(tǒng)運行過程中，即使沒有任何組件出錯，操作人員也可以通過設(shè)定控制字，實現(xiàn)手動的主備系統(tǒng)切換，這種手動切換過程，對于控制系統(tǒng)的軟硬件調(diào)整，更換，擴(kuò)容非常有用，即AlteringConfigurationandApplicationPrograminRUNMode。

　　在軟冗余系統(tǒng)進(jìn)行工作時，A、B控制系統(tǒng)（處理器，通訊、I/O）獨立運行，由主系統(tǒng)的PLC掌握對ET200從站中的I/O控制權(quán)。A、B系統(tǒng)中的PLC程序由非冗余（non-duplicated）用戶程序段和冗余（redundantbackup）用戶程序段組成，主系統(tǒng)PLC執(zhí)行全部的用戶程序，備用系統(tǒng)PLC只執(zhí)行非冗余用戶程序段，而跳過冗余用戶程序段。

　　如果CPU產(chǎn)生停機(jī)或斷電，或是其它一些故障，則故障診斷為大約100－1000毫秒。

　　在本系統(tǒng)中，我們選用了PROFIBUS方式作為主備系統(tǒng)間的同步方式，在這種方式下，同步1K數(shù)據(jù)所需的時間大約為250ms。

　　DP從站切換時間與從站的數(shù)量有關(guān)系，在PROFIBUS同步方式下，PROFIBUS下掛兩個從站的切換時間大約為20ms。

　　在安裝完軟冗余的軟件后，可以在STEP7當(dāng)中找到例子程序和功能程序塊庫，不同網(wǎng)絡(luò)連接需要調(diào)用不同的程序功能塊包，通過調(diào)用不同的程序功能塊包以及在STEP7中網(wǎng)絡(luò)組態(tài)是選擇適當(dāng)?shù)倪B接方式，就能輕松的實現(xiàn)系統(tǒng)對冗余的要求。

　　5 結(jié)束語

　　高塔復(fù)合肥DCS控制系統(tǒng)整個設(shè)計過程遵循分散控制、集中管理思路，并在過程控制層配置了冗余結(jié)構(gòu)，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，運行先進(jìn)的控制策略和控制方法以及主流的控制技術(shù)，滿足化工行業(yè)穩(wěn)定性和安全性的高要求，其控制系統(tǒng)構(gòu)建思路化工行業(yè)有一定的借鑒意義。