1、 I目 录摘要 IAbstract .II1 DCS 系统在水处理中的应用 11.1 DCS 控制系统的简述 .11.2 DCS 在水处理 中的应用 .42 工艺流程及控制要求 .62.1 课题设计工程背景及动态 62.2 工艺流程及控制要求 63 系统控制程序设计 .103.1 组态软件 .103.2 控制程序设计及要求 .174 系统的运行及调试 .224.1 人机界 面设计 .224.2 运行及调试 255 总结 .32致谢 .33参考文献 .34附录 .35I水处理超滤装置控制程序设计摘要：超滤原理也是一种膜分离过程原理，超滤利用一种压力活性膜，在外界推动力(压力)作用下截留水中胶体、
2、颗粒和分子量相对较高的物质,而水和小的溶质颗粒透过膜的分离过程。当被处理水借助于外界压力的作用以一定的流速通过膜表面时，大于膜孔的微粒、大分子等由于筛分作用被截留，从而使水得到净化。也就是说，当水通过超滤膜后，可将水中含有的大部分胶体硅除去，同时可去除大量的有机物等。本设计为水处理超滤装置控制程序设计，主要是采用运用 Wonderware 公司 InTouch软件来设计人机界面以显示阀门的阀检状态和开车/ 停车等按钮，通过组态设计实现操作员对下位机的操作，以达到预定的控制要求。并运用 4-mation 组态软件编写的顺序控制程序（SFC ）对系统进行控制，实现了装置中阀门有序的开/停。本设计说
3、明书首先介绍了 DCS 系统在过程控制，特别是在水处理中的应用，其次重点根据本设计课题工艺流程及控制要求，对系统使用 4-mation 软件进行组态来完成预定的控制要求（运用顺序功能语言 SFC），然后叙述了用 InTouch 设计好人机界面后对系统进行运行和调试，调试运行结果表明了系统运行的方便灵活。关键词：超滤装置；水处理； 顺序控制； 程序设计 IIControl Programming forUltrafiltration Water Treatment Device Abstract: Ultrafiltration membrane separation process princ
4、iple is also a principle activity of membrane ultrafiltration using a pressure in the external driving force (pressure) intercept the water under the action of colloidal particles and the relatively high molecular weight material, while water and small solute particles through had membrane separatio
5、n. When dealing with the role of the water by means of external pressure to a certain flow rate through the membrane surface, larger than the membrane particles, large molecules such as screening effects are interception, so that the water is clean. That is, when the water through the membrane, the
6、water can be removed with most of the colloidal silica, eliminating the large amount of organic matter, etcThis is a design of controlling system for reverse Ultrafiltration (UF) device of water disposing. Mainly adopt the Sequential Function Charts language (SFC) control the system, which designed
7、in 4-mation configuration software. It realize that valves is on and off in sequence in the reverse osmosis device. And I design the Man-Machine interface (MMI) to reveal the status of valve checked, the button of beginning machine or stopping machine using InTouch software (designed by Wonderware c
8、ompany). Operator also can handle the subordinate computer using those configuration designs, so as to arrive at the control demand. The manual of this design introduces the DCS system, which is applied in the process control, especially in the water disposing. And then it specify according to the s
9、ystem reach at the control demand using 4-mation software to make the configuration (using the Sequential Function Charts language SFC). Finally, it explains the Man-Machine interface can be designed to run and debug, using InTouch software. The results of running and debugging indicate the software
10、 system run well.Keywords： Ultrafiltration device； Water treatment；Sequential Control； Program Design11 DCS 系统在水处理中的应用1.1 DCS 控制系统的简述随着计算机技术、通讯技术的发展，DCS 产品不断升级换代，至今最新一代 DCS 由高速实时数据网络和人机接口站(MMI)与分散处理单元(DPU)三大部分组成，是一套融计算机、网络、数据库、信息技术和自动控制技术为一体的工业信息技术系列产品 1。从 70 年代中期,第一代集散控制系统问世至今，由于它出从的优越性,被广泛应用在石油化工冶
11、金、炼油、电子等各行各业，发展前景广阔。集散控制系统的发展至今经历了四个时期：19751980 年为初创期，19801985 年为成熟期，1985 年以后为扩展期,90 年代进入网络开放期。初创期 DCS 已具备集散控制系统的三大组成部分，即分散控制装置，操作装置和数据通信系统，并融入 4C 技术。DCS 的通信系统只是轮流询问方式。当时产品有HONEWWLL 公司 TDC2000，TAYLOR 公司的 MOD3，FOXBORO 公司的SPECTROM，横河公司的 YEWPACK MARK等等。进入 80 年代，随着半导体技术、显示技术、网络技术和软件技术等高新技术的发展，集散控制系统的发展进
12、入成熟期。第二代集散控制系统主要是系统硬件和软件的不断更新，体现在系统功能得到扩大或增强，如控制算法扩充，常规与顺序控制、批量控制相互结合；操作、管理及监视范围的扩大，提高了综合管理信息的能力；显示屏分辨率及色彩的提高；多个微处理器技术和冗余技术的应用发展；特别在数据通信方面采用局域网络，由主从式星型网络转变为对等式的总线网络通信或环网通信，扩大了通信范围，提高了转送速率。第二代的 DCS 产品有 HONEYWELL 公司的 TDC3000、TAYLOY 公司MOD300、日本横河公司的 CENTOM 系统（A 型、 B 型、D 型）等等 2。1987 年美国 FOXBORO 公司推出 I/A
13、S 集散控制系统，标志着集散控制系统由成熟期进入扩展期。它的主要改变是局域网络方面，I/AS 系统采用的光带网和窄宽网符合国际标准组织的 ISO 的 OSI 开放系统互联的参数模型，因此，符合开放系统的各个制造厂的产品可以互连、互通信以及进行数据转换，第三方软件也可应用，改变了过去 DCS 各厂自成系统的封闭结构，集散控制系统由原来的仅能应用发展到不仅能应用而且能开发。第三代 DCS 的产品有 HONEWELL 公司的带有 UCN 网的 TDC3000，日本横河公司的带SV-NET 网的 CENTUM CS、CENTUM XL、CENTUM XL 等。2进入扩展期的集散控制系统，其网络通信功能
14、增强了，并将过程控制、监督控制和管理调度更有机的结合起来，在控制功能方面不仅有常规、顺序很批量控制的综合，而且增加了自适应、自整定、优化等控制算法，同时采用了专家系统、MAP（制造自动化技术）标准以及表面安装技术，为用户提供了广阔的开发场所。90 年代世界进入信息与智能时代，微电子技术、计算机技术、通信网络技术和控制技术等高新技术不断地高速发展，带来了集散控制系统突飞猛进的飞跃。开放性、可靠性、互相联系、共享资源以及运行第三方软件等已成为各制造厂商生产集散控制系统的标准。这时期的集散控制系统一改过去的工程操作站为标准 PC 工作站，采用通信操作软件的，即 WINDOWS NT/WINDOWS
15、95 或 UNIX 作为其软件平台，增强了 DCS 的网络化、开放性、综合性、安全性及可靠性。这时期的主要产品有大型集散控制系统，如横河公司的 CENTUM CS3000、三武公司的 INDUSTRIAL-DEC 等，中、小型集散控制系统，如横河公司的 CENTUM CS1000、HONEWELL 公司的 TPS 系统以及三武公司的HARMONAS 系统等。由于时代的要求和支撑集散控制系统发展本身内部的冲击,即计算机应用技术发展创造的必要性和第五代计算机的发展，随着控制技术、计算机技术、网络通信技术、人工智能、智能仪表、集成技术等高新技术的发展和各种理论的完善，未来集散控制系统的特点如下：A
16、人工智能系统的引入。B 具有三维显示的操作。这种新的操作环境采用全息光显示和仿真立体装置，用激光技术和全息光显示接触空间相结合，采用集中特大的扫描显示系统产生图像和信息，运用音频输入技术，操作人员可以用讲话方式直接和控制系统对话，同时也采用了光轨迹辨认系统。这些高科技的应用更加充实了 DCS 系统。C 其通信技术采用光纤技术。光纤技术已广泛的应用于集散控制系统的通信网络，预计随着光电器件的不断发展，除光纤通信技术普遍采用外，光学计算机的出现也会被竟先使用。DCS不局限于控制(Controlling)，它强调的是过程处理(Processing)，包含了控制及其它一些信息处理功能。DCS 可以构成
17、各种独立的控制装置、分散控制系统DCS、监控和数据采集系统(SCADA)，它可以完成实时数据采集、过程控制、顺序控制、高级控制、报警检测、监视、操作，可以对数据进行记录、统计、显示、打印等处理。3集散控制系统（DCS）分散应用于过程控制，全部信息经通讯网络由上位计算机监控，对生产过程实现最佳控制:通过CRT装置、通讯总线、键盘、打印机等对生产过程高度集中地操作、显示和报警。整个装置继承了常规模拟仪表分散控制和计算机集中控制的优点，并且克服了单台微机控制系统危险性高度集中以及常规仪表控制功能单一、人一机界面差的缺点 3。今后集散控制系统将向两个方向发展，一个方向是向大型化CIPS（Compute
18、r Integrated Processor System）计算机集成过程系统、CIMS(Computer Integrated Manufacturing System)计算机集成控制系统发展、现场总线FCS（Field bus control system ）控制。DCS的通讯网络是以以太网为基础的局域网，它的主干网络采用冗余以太网，通讯速率lOMbps/l00Mbps, I/0卡件与DPU通讯采用1:1 冗余的10M 以太网，智能远程I/0 采用1:1冗余以太网与主干网连接。DCS采用了最新的控制和信息技术把生产过程控制数据和信息系统综合在一起，提供了工厂管理一体化的解决方案。DCS采用
19、开放式结构，模块化技术。其合理的软硬件功能配置和易于扩展的性能使得DCS具有较高的性能价格比，广泛应用于电站的分散控制、电厂调度和管理信息系统、变电站监控、电网自动化、轨道交通、钢铁企业的高炉监控、化工企业和造纸厂的过程自动化。集散控制系统又称分散型综合控制系统（DCS）系统，是对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的一种全新的分布式计算机控制系统。该系统将若干台微机分散应用于过程控制，全部信息通过通信网络由上位管理计算机监控，实现最优化控制，通过 CRT 装置、通信总线、键盘、打印机等，进行集中操作、显示和报警。整个装置继承了常规仪表分散控制和计算机集中控制的优点，克服了常规仪表功能单
20、一、人一机联系差，以及单台微型计算机控制系统危险性高度集中的缺点，既在管理、操作和显示三方面集中，又在功能、负荷和危险性三方面分散。DCS 不局限于控制(Controlling)，它强调的是过程处理(Processing) ，包含控制及一些信息处理功能。集散型控制系统的层次分成以下四级：（1）现场装置管理层次的直接控制级（过程控制级）在这一级上过程控制计算机直接与现场各类装置（如变送器、执行器、记录仪表等等）相连，对所连接的装置实施监测、控制，同时它还向上与第二层的计算机相连，接受上层的管理信息，并向上传递装置的特性数据和采集到的实时数据。（2）过程管理级4这一级的过程管理计算机主要有监控计算
21、机、操作站、工程师站。它的综合监视过程各站的所有信息，集中显示操作，控制回路组态和参数修改，优化过程处理。（3）产品管理级这一级的管理计算机根据产品各部件的特点，协调各单元级的参数设定，是产品的总体协调员和控制器。（4）总体管理和经营管理级这一级居于中央计算机上，并与办公室自动化连接起来，担负起全厂的总体协调管理，包括各类经营活动、人事管理，等等。1.2 DCS 在水处理中的应用集散控制系统（DCS）是一种以微处理器为分散型综合控制系统，DCS 系统综合了计算机技术、网络技术通讯技术、自动控制技术、冗余及自诊断技术，采用了多层分级的结构，适用现代化生产的控制与管理需求，目前已成为工业过程控制的
22、主流系统。在莱钢轧钢厂中小型车间水处理自控系统采用了浙大中控 SUPCON JX-300X DCS 系统，把计算机、仪表和电控技术融合在一起，实现了数据自动采集、处理、工艺画面显示、参数超限报警、设备故障报警和报表打印等功能，并对主要工艺参数形成了历史趋势记录，随时查看，并设置了安全操作级别，既方便了管理，又使系统运行更加安全可靠 4。在这里的水处理自控系统运行在 Windows NT 环境下，拥有 NT 的更多功能，灵活易用，并且算法丰富，组态方便。系统由工程师站、操作站、控制站、过程控制网络等组成。配置灵活是 DCS 的特点，用户可根据需要，对卡件、网络进行冗余、部分冗余或不冗余选择，在保
23、证系统可靠，灵活基础上降低用户的费用。配置如下：（1） 系统配置根据水处理系统规模，系统设计了 1 个控制站，1 个工程师站兼操作站。控制站是系统中直接与现场打交道的 I/O 处理单元，完成整个工业过程的实时监控功能。工程师站兼操作站包括工控 PC 机、彩色显示器、鼠标、 SCNET2 网卡、专用操作员键盘、打印机等。在此机器上可完成系统组态维护、实时兼控等功能。控制站内部以机笼为单位，本系统用了一个机柜中的两个机笼。机笼固定在机柜的多层机架上，每只机柜最多配置 7 只机笼：1 只电源箱机笼和 6 只卡件机笼（可配置控制站各类卡件）。水处理过程控制网络采用 Scnet2 网络， Scnet2
24、网络连接系统的工程师站、操作站和控制站，完成站与站之间的数据交换。Scent2 可以连多个 Scent2 子网，形成一种组合结构。Scent2 网络又叫过程控5制网，采用了双绞线高速冗余工业以太网作为其过程控制网络，连接操作站、工程师站与控制站等，传输各种实时信息。控制站网络又叫 SBUS，采用主控制卡指挥式令牌，存储转发通信协议，是控制站各卡件之间进行信息交换的通道。每个 Scent2 网理论上最多可带 1024 个节点，最远可达 10000 米。（2） 控制站性能每个机笼最多可配置 20 块卡件，即除了最多配置一对互为冗余的主控制卡和数据转发卡之外，还可以配置 16 块各类 I/O 卡件。
25、水处理系统控制站主要配置如下：主控制卡1 块（SP243X）；模拟量输入摸板（SP313X ）；数字量输入摸板（SP331）；数据转发卡（SP233）；数字量输出摸板（ SP243X）；模拟量输出摸板（SP233）。主控制卡必须插在机笼最左端的两个槽位。在一个控制站内，主控制卡通过 SBUS 网络可以挂接 8 个IO 或远程 IO 单元（即 8 个机笼）。主控制卡是控制站的核心，可以冗余配置，保证实时过程控制的完整性。主控制卡的高度模块化结构，用简单的配置方法实现复杂的过程控制。（3） 网络配置SUPCON JX-300X DCS 系统采用高速工业以太网 SCent2 作为其过程控制网络，它直
26、接连接了系统的控制站、操作站、工程师站，通讯接口单元是传送过程控制实时信息的通道，具有很高的实时性和可靠性，通过连接网桥，SCent2 可以与上层的信息管理网或其他设备连接。过程控制网络 SCent2 是在 10base Ethernet 基础上开发的网络系统，各节点的通讯接口均采用了专用的以态网控制器。数据传输遵循 TCP/IP 和 UDP/IP 协议。SCent2 的通讯介质、网络控制器、驱动接口等均可冗余配置，在冗余配置的情况下，发送站点（源）对传输数据包（报文）进行时间标识，接收站点（目标）进行出错检验和信息通道故障判断、拥挤情况等处理；若检验结果正确，按时间顺序等方法择优获取冗余的两
27、个数据包中一个，而滤去重复和错误的数据包。而当某一条信息通道出现故障，另一条信息通道将负责整个系统通信任务，使通信仍然畅通。在保证高速可靠传输过程数据的基础上，Scnet2 还具有完善的在线实时诊断、查错、校错等手段。系统配有 Scnet2 网络诊断软件，内容覆盖了网络上每一个站点、每一个冗余端口，每一个部件。网络各组成部分经诊断后的故障状态被实时显示在操作站上以提醒用户及时维护 5。62 工艺流程及控制要求2.1 课题设计工程背景及动态随着工农业生产发展和人口的增长，各种生活、生产活动对水环境所造成的污染正在不断加剧，工业发达城镇和乡镇工业集中地区附近水域的污染尤为突出。水资源紧缺及水污染严
28、重，已成为当前人们关注的问题，污水处理问题迫在眉睫。反渗透是渗透的一种反向迁移运动，是一种在压力驱动下，借助于半透膜的选择截留作用将溶液中的溶质与溶剂分开的分离方法，它已广泛的应用于纯水制备、苦咸水海水淡化等领域。反渗透膜作为反渗透制水设备中的核心部件，将原水中的无机离子、细菌、病毒、有机物质及胶体等杂质去除。反渗透膜水处理技术是一门崭新的跨学科实用化技术，被公认为是当代最有前途的高新技术之一，特别适用于废水处理。鉴于目前生产过程中广泛应用的 DCS 系统，作为工业自动化方面的毕业生，无论在科研、设计院、企业工作都有必要了解过程控制的发展方向，熟悉 DCS 系统的设计方法。本次所完成的就是用
29、DCS 系统控制水处理反渗透装置 6。2.2 工艺流程及控制要求本此水处理系统主要包括超滤水箱、水洗部分、增压泵、阻垢剂投加部分、高压泵、5 精密过滤器、RO 膜元件以及各种显示仪表和控制阀门等。反渗透装置是在具有十几毫米并带支撑物的纤维丝上敷设一层薄膜，水流经此膜时可将水中小于 5m 的化合物滤掉，剩余的水质中只有阴、阳离子等物质，然后再进入阴阳混床中进行处理。RO 膜为系统的心脏，操作与维护是 RO 系统正常运行的关键，为了发现潜在的问题，需对系统运行数据定期分析。高压泵提供膜组件所需的产水量和水质的压力。本次设计水处理反渗透装置的设计制水能力为 220m/h，主要由四套超滤装置和两套反渗
30、透装置组成。超滤装置产水能力为 4*76 m/h。水处理装置生产过程中，需要实现系统的监控，同时要求有序控制整个装置的阀门的导通和监控，是一种典型的时序控制。系统的匹配能力工艺流程水量平衡图 2-1。图 2-1 系统工艺流程水量平衡图72.2.1 超滤装置的启动在确保 UF 处理系统已正常运行的情况下，超滤装置的启动分为初次投运和停运后启动两种情况。串洗分四组，启动时需要气水洗或水洗一遍，只能逐组启动，不允许两组或两组以上同时启动。2.2.2 超滤装置初次投运初次投运采用现场手动与控制室点动结合的办法进行，首先对四组 UF 浓水管排气，再制水对 UF 水箱清洗并使其水位达 2m，然后逐组进行
31、30min 的水冲洗后即可投入正常运行，具体步骤如下：(1) 初次投运准备a 把 UJ0301 清洗干净，并且打开其手动排污阀。b 检查系统其气动阀门全部处于关闭状态，并打开四组超滤装置浓水总管上手动排气阀。c 打开超滤系统内部收有手动阀门，打开 UJ0301a,b 的进口手动阀门。d 打开 KV-101A、B、C、D 至浓水总管上排气阀中均匀水流出，表明四组浓水管中已无气体后关闭四组手动排气阀门。e 打开 KV-102A、KV-102B 、KV-102C、KV-102D，开启 UJ0301a。f 30S 后打开 UJ0301a 出口手动阀，打开 KV-103A、B、C 、D。g 30 分钟后
32、，关闭 UV0301 手动排污阀。h 在 UV0301 液位达到 2.0 米后备用。(2)初次投运的启动a 开启 UJ0302a，30S 后开 KV-108A。b 关闭 KV-101B、KV-102B、KV-101C、KV-102C 、KV-103C、KV-101D 、KV-102D、KV-103D 。c 打开 KV-107B 和 KV-104B，冲洗 30 分钟后关闭 KV107B 和 KV104B。d 打开 KV-101A、KV-102A、KV-103A 。e 打开 KV-101C、KV-102C 、KV-103C,C 组正常运行。f 打开 KV-107D、KV-104D，冲洗 30 分钟
33、后关闭。g 打开 KV-101D、KV-102D、KV-103D ，D 组正常运行。h 打开 KV-107A 和 KV-104A，冲洗 30 分钟后关闭。i 打开 KV-101A、KV-102A、KV-103A ，A 组正常运行。8j 按 A 组自动启动程序按钮，系统进入以 A 组为领头组别的依次气水洗串洗及正常产水程序。k 通过 A、B、C 、D 四组进水、产水管上手动阀门分别手动调节各组流量满足工艺要求，即各组进水流量、浓水流量、产水流量分别控制在 152m3/h、76m3/h、76m3/h 左右。2.2.3 停动后的启动停动后的启动分四组全停的四组逐组启动及四组中至少有一组运行情况下其它
34、组别的启动两种情况。四组全停情况下的首组启动按下列顺序采用控制室点动开启，其过程如下：9如先启动 A 组：a 关 KV-102A、101A、103A ，开 KV-105Ab 在 PI105=0.25Mpa 时，开 KV-104A 及 UJ0302ac 20S 后关 KV-105A,开 KV-106Ad 10S 后关 KV-106A,开 KV-107A、KV-108Ae 1 分钟后，关 KV-107A 及 KV-104Af 延时 5min 关 UJ0302a 及 KV108Ag 开 KV-101A、102Ah 打开 UJ0301a，压力上升后开启出后阀。2.2.4 超滤装置的停运超滤装置的停运指
35、超滤装置停止产水并退出系统。操作人员根据现场情况，可实施一组或数组的停运。由于 UF 是 RO 的前级处理。UF 的运行组数应与 RO 的开启组数能力相匹配，否则应先停相应组数 RO 装置，再依次停 UF 组别。在停运最后一组时，注意 UF 水箱液位是否达到 2.0 米，若不到暂时不停该组，至液位达到 2.0 米时停运。最后关闭 UJ0302a 及 KV108A，关闭 UJ0301a 及其进出口手动阀门。最后检查，系统所有阀门全部处于关闭状态。UF 处理系统即管道混合器进口至 PIC122 出口阀门全部关闭，还原剂投加汞及蒸汽进口阀均关闭。2.2.5 系统能力匹配的注意事项A 启动一组 RO
36、系列， UF 装置必须有两组处于运行状态。两组以上 UF 运行时，可通过每组 UF 产水管上手动阀调节其单套产水量，以与其能力相匹配。B 启动二组 RO 系列，UF 装置必须 4 组均处于运行状态，当其中一组需维修或化学清洗时，可调节其余 3 组 UF 产水量至每套 98m/h，但不允许长期如此运行；两组 UF同时停运，则应停运一组 RO 系列。C 由于一二级除盐水箱均为 800 m，共 1600 m，为保证 220 m/h 的二级除盐水箱供水量，系统调节时间如下：a UF 停运两组或 RO 停运一组，可维持对外供水 12 小时。b UF 四组或 RO 两组全停，可维持对外供水 6 小时。c
37、UF 停运一组，RO 可开二组，但停运组 UF 系统应在 24 小时之内检修完毕。103 系统控制程序设计3.1 组态软件本次系统设计所用的组态软件为 4-mation 仿真组态软件，4-mation（MOORE 产品公司一种软件的商标名，其含义是四种组态语言的结合）是一个软件包，用于 APACS 的系统组态。应用场合为实时过程控制，包括连续生产过程、批量间歇生产过程以及类似连锁保护控制等离散状况。它是一种图形的，以 Windows 为基础的工具。考虑到还没有一种编程技术能满足所有过程控制应用项目和工业的需要，4-mation 提供的是一整组的组态工具，而不是只支持单一种技术。这组态工具是用于
38、过程控制的四种不同编程语言，它们分别是：功能块 Function Block；梯形逻辑 Ladder Logic；结构文本 Structure Text；顺序功能图 Sequential Function Charts。这些语言是用图形格式来实现，因而易于学习，操作直观方便。在任何一种组态中，可包含上述四种语言之一或者它们的组合 7。3.1.1 软件及硬件平台4-mation 的基本硬件平台是 IBM（或兼容 PC 机），运行 MS-Windows3.1 及以上操作系统；典型的最低要求是：一个 386/20MHz 的微处理器及 8MB 的 RAM。其它可选的硬件平台是工业计算机模件（ICM）。
39、ICM 是一个工业包装的，IBM 兼容的 PC 机，其尺寸适配于 MODULRAC 标准架。ICM 包括有一个 486/50MHz 的微处理器，16MB 的RAM 和一个 120MB 硬盘驱动器，支持任何标准键盘及监控器，以及其它外围设备。4-mation 是用强化版本的“C”编程语言（C+）写成。因广泛使用“C”语言，结合 MOORE 产品公司的软件编程技术，使得 4-mation 有潜力可以使用于许多硬件平台。现在，4-mation 适用于 MS-Windows，并能正常进行工作，使它亦能适用于其它操作系统8。113.1.2 组态的分层结构APACS 变成技术使用组态层，允许组态的组织按各
40、级功能进行，这些级从上到下为：A 系统级 The system Level；B 源级 The resource Level；C 程序级 The program Level；D 派生（衍生）功能块级 The Derived Function Block Level。4-mation 组态软件最基本组成为 32*32 页（sheet ），它是 Windows 环境中的一个窗口，从上到下为 1 至 32，横行为从左到右为 A 至 AF，行列的交叉点称为单元。一个单元可以包含单一信息，这样就有 32*32=1024 个离散单元贮存信息。每个变量，连接线及功能块输入，输出节点等都要占有一个单元。显然，对
41、于一个系统的组态程序，通常大大地多于一个单页，同时还要综合各种语言。因此，4-mation 提供了建立和编制更多程序页的办法，其方法是使用派生功能块。由用户为一个派生功能所占用的单元提供另一个 32*32 的子页。每个子页可根据需要提供更多的子页。在一个组态的分层结构中，某一特殊页相对于低它一层的几个子页而言是父页。然而这几个子页有可以成为其它几个子页的父辈。如此类推，通过这种分层结构，可完成一个大系统及混合编程语言的组态。每页处理顺序为先从上至下，一条一条地进行；然后从左至右移动。换句话说，A1单元执行后，接着是 A2，A3，A32；然后是 B1，B2，B32 直至 AF32 单元。若遇到派
42、生块，则它的子页被扫描，一旦完成后，又返回到父页继续执行。3.1.3 4-mation 组态本章讲述 4-mation 工作时应遵循的步骤。所有饿组态功能都是通过图符条，下拉菜单及程序对话框来实现的。这里介绍如何选用恰当的菜单及对话框来完成所期望的任务。如前所述，APACS 编程技术使用组态层，这些层次从顶到底是：系统层资源层程序层派生功能层12每次一个组态开始或打开时，用户在这些层次中移动。掌握层次间的相互作用对组态操作是必要的。A 系统层系统层呈现在用户面前的是模块树（Module Tree），它是打开一新的或已存在组态的第一幅屏幕。当建立一新的系统组态时，构造模块树是必须完成的第一件事，
43、它是整个系统基于的关键屏幕。1） 系统模块树系统模块树可使用图解地查看系统中所有模块的位置，它展示了由组态所控制的硬件的物理位置。系统可包含一个机架或扩展到多个机架，每一模块树是又资源模块（例如ACM，ICM 等），I/O 模块（例如 SAM，RIM，VIM 等）或及其它通讯，供电模块组成。每一资源模块是一条分支，组织在资源模块下的 I/O 模块以缩格形式出现。资源模块驻留在 M-BUS 上，而 I/O 模块驻留在 IOBUS 上。树中左上段的节点代表系统名（当首先打开一新的组态时输入的名称），树中所示的线条展示了 MODULNET，MODULNET 及 IOBUS。MODULNET 是在系统
44、名右下的一个标记，节点得志列在这里且对应于恰当设置的MBX。连在节点上的 M-BUS 是另一个标记，它包括 ACM 的机架及插槽得志和模块类型及其资源名称。用以描述 ACM 的物理位置。IOBUS 是在模块 ACM 右下的标记，它包括机架及插槽得志和模块类型名。用以描述每个 I/O 模块的物理位置。代表模块总线上节点的框中的“+”号，指示该模块有子块，把节点用鼠标点一下可展开这些子块。当一个节点扩展时，节点中的“+”号变成“-”号。2） 系统模块树的建立现在讨论怎样离线地开始一个新资源组态，包括系统创建和模块树的建立。B 资源层模块树（Modul Tree）只是显示了系统硬件布置组态。现在开始
45、资源模块（ACM 控制模块）的组态，以实现各种方案，系统资源模块的组态是从源网络树开始的。资源层的组态：13在系统模块树中，用鼠标在要组态的资源块上双击，资源的源网络树出现了，显然，该源网络资源名就是模块树中输入资源模块时的定义名。由于用户还没有组态，源网络树打开后，只有一个 RESOUREC-BLKS 层，这是系统自动生产的。一旦用户组态完成，源网络树就自动形成 9。双击源网络树中资源名，首先出现的是 32*32 的资源页，值得注意的是，尽管标准功能块是组态语言中的通用元素，但此时不允许直接放在资源页上，只有程序块是唯一允许出现在一资源页上的组态元素，其目的是将资源组态的任务分成较小的部分。
46、有两种类型的程序块：1） I/O 扫描（预先定义的）2） 用户定义的由于只有程序块是允许出现在资源页上，所有用户组态必须放在用户定义的程序块内，每一资源组态必须以一用户定义的程序块开始，当然也可以利用预先定义的整体 I/O扫描和部分 I/O 扫描程序块。C 程序层由前述可知，在资源页上只有程序块，是没有原始组态的。为了完成控制系统的组态，需要转换到一个新的 32*32 的程序页，在该页上，它们可以利用标准功能块、用户定义块及派生块和其它元素。一般来讲，它们也不是把最原始的组态放在程序页上的，首先是空间有限，其次是为了机构清晰，一般是采用派生功能块。为了系统地完成一个控制组态，程序设计者应该预先
47、有一个完整的、清晰的总体设计方案及层次结构，什么地方利用派生功能块、用户定义块，采用何种语言，这样的编程设计才层次分明，结构完整；同时便于修改和查找。APACS 的组态是严格要求按照从上至下的组态层次的。在程序页中，大量地应用着派生功能块，以扩展组态空间，使设计模块化。3.1.4 4-mation 组态软件的使用4-mation 在离线或在线方式中运行。离线方式提供常规的组态环境。在线方式则呈现运行中的组态，同时提供故障处理和测试的工具。这意味着一个软件包可以被用来组态、测试、起动、及维护，避免了对软件的重新学习。A 打开或建立系统文件（1）选择“文件/打开 File/Open”菜单项，出现如
48、图 3-1 所示的“打开系统”话框；14图 3-1 打开系统对话框（2）选择“online”在线选项按钮（缺省值）；（3）点“OK”按钮，出现系统模块树如图 3-2 所示；图 3-2 新建系统模树块（4）在 file 母菜单中选择 Object/Item,可以修改自定义的名字，如图 3-3。15图 3-3 修改自定义系统模块树名B 增加资源模块建立模块树时，首先应把控制模块按标准模块架上的位置组态好，其步骤为：（1） 将光标放在模块树的系统的名上，从页底部图符条中选择“增加 ADD”F1 图符，出现了“硬件模块 Hardware Modules”对话框；（2） 选择所需要的资源模块（各种类型已
49、列出）；（3） 增加节点，机架及插槽地址；（4） 给该资源一个名称；（5） 在冗余组框中选择所要的冗余类型；注意：1、对 Peer to Peer 冗余（仅 ACM 冗余），ACM 必须为奇编号插槽。2、对 Node to Node 冗余（全冗余），ACM 必须为偶编号的节点上。（6） 选择“OK”命令按钮，现在模块树引导框中有“+”号；（7） 重复（1）到（6）步，增加多个资源。小心选择恰当的节点，机架及插槽地址，以及冗余类型和资源名；（8） 在“+”号中点一下，直到资源展开出现在模块树中。C 指定 I/O 模块到 ACM 上（1） 将光标放置在指定增加 I/O 模块的 ACM 上；（2） 选择“增加 ADD”F1 图符以增加 I/O 模块（EAM 、IDM 、VIM 等）；16（3） 选择所要的 I/O 模块；（4） 指定系统地址（节点机架、插槽），在“检查 Check”命令按钮上点一下来确证指定地址没有被使用；（5） 点“OK”按钮；（6） 重复第（2）到（5）步，直到所要的 I/O 模块都加入为止。D 编辑模块树在某些情况下，已组态的模块树是可以编辑的。（1）模块树中给一资源更名a 将光标放在要更名的资源上
