第8章-工程师工作站与组态软件课件.ppt

1、第8章 工程师工作站与组态软件 概述 系统组态的一般概念 控制系统的组态 运行员操作站的组态 组态的在线调整 EWS在系统运行过程中的使用 1 概述 工程师工作站Engineering Work Station(EWS)是DCS中用于系统设计的工作站。 它的主要功能是为系统设计工程师提供各种设计工具，使工程师利用它们来组合，调用DCS的各种资源。一、工程师站在DCS中的作用 DCS与其他的工业产品不同，不是安装之后就直接使用的。DCS为我们提供了各种控制、监视过程的设备，或者说能力。 EWS的作用是通过设计将这些设备组织起来，联系起来，使所有的功能都发挥出来。因此，EWS是针对DCS的应用工程

2、师而设计的。通常EWS是用来为DCS赋予实际工作任务的工作站。一般来说，EWS在功能、运行环境、使用方法等方面都充分考虑了工程设计工作的特点，使它相当于DCS中的一个设计中心。1、用EWS做系统组态设计 （1）系统硬件构成的总体设计）系统硬件构成的总体设计 DCS中使用的所有硬件设备，它们之间的电气、通信上的联系，逻辑上的关系等设计，都可以在EWS上完成。设计者在EWS上可以很方便地把它们调用出来，组成系统。 所谓组成系统就是画出它们之间的联系图、接线图。用EWS设计这些系统，应该像搭积木一样方便，而不必借助其他别的画图软件，如AutoCAD。因为EWS是在组合现成的设备。通过这样的设计结果，

3、使DCS的使用者能够一目了然地了解DCS的总体布置情况。图1表示了DCS的一幅总貌图。图1 DCS总貌图 （2）系统的硬件设计）系统的硬件设计 硬件设计的结果是安装、组装和接线所用的工程图纸。这通常包括过程控制单元中的模件布置、电源分配、现场I/O的连接方法、屏蔽与接地等方面的设计，使用EWS应可以很方便地根据DCS的设计规范和过程控制的具体要求设计出这些接线图、配置图。 （3）控制逻辑设计）控制逻辑设计 控制逻辑的设计过程是根据DCS中给出的控制元件（算法，或称功能码）组成控制方案的过程。简单来说，它包括采集现场信号的设计、控制运算、决策的设计、控制输出的设计、通信与传递信号的设计、系统诊断

4、与处理方面的设计等。这方面的功能设计可以包括很多内容。 （4）人机接口站组态设计）人机接口站组态设计 这部分设计是根据运行、维护等日常由运行员完成的任务，通过DCS的运行员站所提供的功能，设计并组成一个监控系统的过程。大体包括画面设计、报警设计、数据库设计、记录设计、帮助指导设计等。与过程控制的组态不同的是，人机接口的组态的逻辑性不那么强，某幅画面中的设备画得大一引起、小一些并不影响过程的安全，因此这部分设计常常得不到习惯于逻辑思维的控制工程师的重视，然而事实上这部分设计是不能忽略的，从信息的组织方法这个意义上说，人机接口系统设计得好坏，体现了设计者是否了解自己的DCS，是否了解过程。 （5）

5、文件组态）文件组态 这部分组态指的是为使DCS正常运行而编制的各种说明指导性文件。DCS应是自我完善的，DCS的安装、使用、应用方法，故障处理方法都应该在DCS中提供，根据问题性质的不同，或者在人机接口站上提供，或者在工程师工作站上提供，而不应让使用者再“离线”查阅资料。 （6）系统运行之后的维护管理基本方法）系统运行之后的维护管理基本方法 用户在使用DCS的过程中会发现很多问题，有些是DCS的问题报告，有些是对DCS改进的设想，有些是对设计更改的要求，这些问题都是围绕DCS发生的，应通过DCS本身提供的手段来记录维护这些信息的方法，而不是把这些信息“入另册”。因此，DCS的组态任务中应包括一

6、套管理这些信息的系统，虽然在DCS的设计过程中这些问题可能尚未发生，但如果有了这样一种信息结构，对运行过程中的维护是很有用的，有些DCS系统已能够自动产生一些硬件方面的问题报告。2、系统调试与设计更改、系统调试与设计更改 由于EWS的设计中心的地位，所以在DCS的系统调试与设计更改过程中，EWS发挥了最重要的作用。调试过程中，可通过EWS来确认控制组态是否执行得正确，这需要在线运行EWS，以实时监视过程中的动态数据，发现问题后，修改组态。这些工作不是在其他人机接口上可以完成的，要在EWS上完成。虽然在运行员接口上可以看到一些问题，但是，对组态的调整应在一个点进行，在工程师站上完成。在下载了人机

7、接口的组态之后，如果有问题，也要在EWS上修改。所以在调试过程中，EWS显得最“忙”，这时尤其要注意的是EWS上的文件的管理。3、运行记录 EWS的另一项作用是在调试结束之后，系统进入正常运行时，对某些特殊的过程参数做记录。 这些特殊的参数包括：一些操作员并不关心而对系统的控制效果很重要的参数，尤其是一些控制回路之间相关联的变量的耦合程度；系统运行过程中DCS的负荷参数、通信负荷率、运算负荷率等。这些参数一方面对控制系统的整定很有必要，同时，它们又还是在较短期的调试过程中可以看得出来的，需要用相对长一些的时间来观察，所以在EWS上监视这些参数很有必要。在运行员人机接口上监视当然也可以，但是，作

8、为系统的设计者，要注意把这些用于控制或系统分析的信息与运行员日常处理的信息分开，以避免这两种不同类型的工作相互干扰，同时由于这些参数往往是不易确定的、灵活的，所以，在EWS上由工程师来监视比在运行员操作站上监视要方便得多。再有，EWS上对数据做分析的软件比运行员接口站的软件要丰富一些，用这些软件对控制系统做分析会更有效。4、文件整理 EWS既然作为设计中心而存在，那么，EWS上的文件对于DCS来说就非常重要了。同时，按照前面提到的DCS应“自我完善”的概念，EWS也应作为向用户提供DCS全部设计文件与系统说明文件的中心。实际上，如果EWSS管理得好，利用得有效的话，它还应提供系统调试、运行、管

9、理过程中相关的全部文件，使得与DCS相关的文件都可以在EWS上找到。这样会促使我们把有关的问题与DCS的设计、应用联系起来，也便于获得解决问题的信息。目前很多人把这些工作放到EWS之外，也就是DCS之外去解决，使问题的解决过程与问题本身在两套系统上进行，这不是一种高效率的方法。图2 EWS的作用二、工程师站的组成图3 工程师站的组成PC机硬件及操作系统机硬件及操作系统。一台完整的PC机是工程师站的基本设备，有的工程师站是用“工作站”式的PC，有的工程师站采用服务器-客户机结构，这显然是一种趋势，因为经更适合于多个设计者共享一个项目的资源。工程设计软件工程设计软件。各DCS都有自己进行工程组态的

10、软件，它们只适用于自己的系统。其他辅助性能用软件其他辅助性能用软件，如办公软件、数据库软件等 三、工程师站在DCS中所处的地位 DCS的特点是分散控制，而且 从可靠性的角度考虑，在DCS的网络中往往不设计成某节点的重要性高于其他节点，只是不同类型的节点完成不同类型的工作。因此，从硬件上或者从通信的逻辑关系上，EWS并不比其他节点高级。而EWS的任务是系统设计，且系统运行是运行时并不要求EWS必须在线，似乎EWS对运行不很重要。但从设计上看，过程控制站和人机接口上的控制与运行方案，都是来自EWS的，在实时控制过程中，一般不能规定EWS有更高的控制与运行方案，都 是来自EWS的，在实时控制过程中，

11、一般不能规定EWS有更高的控制优先级，因为设计工程师的任务是设计，而运行员的责任是运行整个过程，设计人员没有权力越过运行人员去操作现场的设备。一些控制工程师常常出于调整系统的愿望与责任感 ，有EWS上做修改，甚至越过运行员，在EWS上操作设备，这是非常不可取的。并不是因为他们的想法有错，而是因为他们忽视了统一指挥对象的重要性，就像控制回路的切换扰动一样，从不同的地方控制一个过程常常带来对过程的扰动。2 系统组态的一般概念一、系统配置的设计1、根据控制应用的要求提出对DCS的要求 控制应用的要求可以有很多方面，有些与DCS 有关，有些与DCS关系不大，在提出控制要求的过程中，一方面应用工程师要善

12、于用DCS的表达方式来描述问题；另一方面，DCS工程师也要从控制应用出发去思考问题。比如说，为了确定DCS中的I/O模件的种类与数量，DCS工程师希望知道每一个控制柜里所包含的I/O种类与数量，而要确定这一点，就要对应用要求有细致的分析；而反过来为了能提出这个要求，应用工程师要对DCS模件的能力有所了解，以决定系统如何 划分才更合理，要把这个过程当做设计过程来看待，而不是简单地“你提要求，我配置”。控制应用的要求：（1）工艺过程的划分。根据工艺过程的物理位置，确定DCS的控制站的分布。（2）I/O点的要求。根据每个子系统的I/O种类与数量，裕量要求及今后可能进行的扩充，确定每个子系统所需要的I

13、/O数量与类型。（3）控制处理器的要求。提出每个子系统的控制方面的大致要求，在这上阶段，这些要求不应以DCS的控制处理器的数量来表达，而应以控制回路数、重要程度、设备数量、其他控制任务数量的形式来表达，因为选择多少处理器，什么样的处理对于各种DCS来说是不一样的。（4）人机接口数量的要求。根据工艺过程覆盖面的大小、运行的要求确定运行员的数目，进而确定运行员站的数目。（5）其他方面的要求。如工程师站的数量、打印机、SOE设备、远程I/O等。2、根据对DCS的要求选择DCS的设备 选择什么样的DCS设备去完成应用的要求不仅仅是一个技术问题，还要考虑商业方面的问题，无论作为DCS供货商还是用户都要寻

14、求一种最理想的配置方案，只是在追求这个最佳方案时，双方采取的准则不尽相同。 这个过程同样应看做一个设计过程，EWS应在其中发挥作用，有些DCS中配有这样的软件，可以自动地从应用要求中产生DCS的设备清单，然后由人工根据某种原则做适当调整。3、根据DCS设备进行系统组成的设计 所谓系统组成的设计系统组成的设计是指对系统硬件连接的设计，它不是设计控制逻辑而是画出系统的配置或硬接线图。由于系统中采用的绝大部分设备都是DCS的设备，所以它们之间的联系图应由EWS来生成。这时系统组态的概念是指硬件配置，目前很多DCS的这部分工作不是通过EWS本身的软件完成，而是通过另外的绘图完成的。 组态任务包括以下几

15、方面： 系统中各主要设备的通信网络图，图上要表明设备的物理位置、逻辑地址、名称、连线方式等信息。 DCS设备的组装图，表明设备的安装、组装方法。 电气电缆、信号的处理、接地、屏蔽、配电的处理。 特殊接线或外部设备的组装方法。 上述组态图纸的详细程序应能够使系统组装，安装人员根据图纸将DCS组装起来，这是硬件配置的根本任务。工程师站应借助DCS的组态软件完成这些设计。二、过程控制的组态 过程控制组态是根据控制要求将DCS中的控制算法组合起来，形成完整的控制方案的过程。通常是，设计人员在了解了控制要求之后，在EWS上将DCS中的算法块逐一调出来，连好线或填好数据表格以明确它们之间的关系，就组成了一

16、个个的可以在DCS中执行的控制方案三、人机接口功能的设计 人机接口功能的设计是指对人机接口上的全部功能组合应用的设计。 如，在人机接口上建立数据库以采集过程控制站的过程变量：设计人机接口上的画面和画面之间的关系，从哪幅画面可以调用哪幅画面；怎样来管理所有报警；怎样产生记录等工作。这些设计的结果通常不是图纸，而是一幅幅的工艺画面或各种形式的数据库，这些数据库表明了人机接口处理过程变量时的方式。四、系统组态与其他 设计方法的区别 DCS的组态是一个设计过程，因此，它具有设计过程的一般特点，如一致性、完整性、完备性等。但它与通常的机械设计、电气设计、工艺设计相比，又有它特殊的地方，如画图的要求不高、

17、计算机的要求不高等。归纳起来，DCS的设计有以下特点。1、DCS的组态是组合DCS中的元素 完善的DCS组态软件应提供DCS本身设计的全部元素。如，各种算法的表示方法、设备图纸，甚至是大量的典型工艺设备的图形与符号。这样，设计人员的主要任务是把这些元素组织起来，无论是控制方面的设计还是画面方面的设计。这意味着DCS的设计资源是相对有限、针对性很强的。不像其他的设计那样有很大的灵活性与通用性。当然DCS提供了开发、设计新的元素的能力，这样的功能越完善，越能使设计工程将精力集中在设计方法上，而不是画具体的图形上。这种组合不仅包括控制逻辑方面，而且应包括DCS硬件设计。2、DCS组态的逻辑性DCS组

18、态中有很强的逻辑性，这是DCS设计的很突出的特点。机械设计与工艺设计过程中也有逻辑性，但它们是以尺寸的配合和介质变化的配合来表现的，而DCS中的逻辑性表现在控制不同事件的控制。同样一个事件，在过程的不同阶段发生时，处理方法是不一样的，而且事件表现出来的形式也可能不一样。如，在控制锅炉引风机档板的时候，一般情况下是根据炉膛压力控制该挡板的开度，但是当发生全炉膛灭火时，炉膛压力会产生突然的下降 ，这时应不管压力如何而迅速快关挡板，然后再按一定规律全开挡板以形成通风条件，但如果 全炉膛灭火还是在高负荷下发生的，这时炉膛温度不会有很快的突降解。因此也就没有很大的负压，也就没有必要快关引风机挡板，那么，

19、如何判断发生的炉膛热负荷呢？有没有必要去根据不同热负荷来改变挡板的控制方式呢？这就是控制工程师经常要判断、决策的问题。可以看出这种决策不一定是通过计算工艺参数来进行的，也不同于尺寸检验的工作。控制工程师经常要通过组态，而逻辑的方法来区分工艺过程的不同状态，以采取不同的控制策略。工艺计算的方法在DCS的组态过程中也是经常用到的，而且随着DCS的发展、信息的完善，这种会应用得越来越多，而构成DCS控制设计的一个特点3、DCS组态的多样性DCS组态所涉及的方法多样性是其另一特点，DCS的设计包括：硬件设计硬件设计。主要是画连线图要求准确、清晰、全面，使别人可以据此组装系统，没有任何逻辑性。控制逻辑设

20、计控制逻辑设计。要求了解工艺过程，了解控制的一般原理，有逻辑设计的能力，有画面方面几乎没什么要求。画面设计画面设计。要求深入了解工艺过程，要决定什么样的工艺过程画到画面上，什么来画，如何画；要了解画面设计的一般规律，如颜色对人的影响，人们判断事物重要性的习惯等。数据库相关的设计数据库相关的设计。要求了解计算机处理数据的特点、方法，使用类似数据库管理的软件。文件管理文件管理。一定程度上熟悉计算机的文件管理方法，缓缓文件。要求设计工程师全面掌握这些知识，有些属于技巧民，是不容易熟练的，而只有完全掌握了这些内容，才能充分发挥DCS的作用。3 控制系统的组态 控制系统组态的范围 EWS上的基本元素 E

21、WS提供的组态手段 用EWS组态的设计过程 组态过程的管理 工程师站为控制回路组态提供的工具一、控制系统组态的范围 针对过程控制站的组态主要包括以下内容： （1）系统配置的组态。 （2）系统硬件的组态。 （3）控制算法的组态。 （4）控制与通信接口方面的组态。二、EWS上的基本元素 要完成过程控制组态范围中的任务，EWS通常提供很多标准的表示 DCS中设备与算法的符号。所谓组态就是它们按一定规律连接起来。这些符号通常包括几类。 （1）表示硬件的符号。 （2）表示算法的符号。 （3）表示组态约定的符号。1、表示模件外观的符号 表示出模件的形状、主要元件的位置，特别是模件上需要设置的开关的位置、编

22、号；开关跳接线处于不同位置时的定义，这样，对设计者来说，所谓“设置一个模件”，就是调出这个符号来，根据使用上的要求画好或选择好这些设置就可以了。2、表示模件接线的符号与图纸 为模件在各种情况下的应用者做出标准的图纸，也可以理解为较复杂的符号，在这张图上应表示出模件的安装位置；模件的逻辑地址，模件对外的接线定义，如用什么电缆，插在哪个插座上，模件在DCS内部的连线，怎样挂在系统内部的网络上，I/O信号引到系统之中之后放到了什么地方，对I/O信号的处理要求等，这张图表示了模件在I/O与系统之间的位置，使I/O信号通过了模件而进入了系统。类似地，要表示出所有硬件信息。3、表示控制算法的符号 指把DC

23、S中的运算子程序或者叫功能码用符号表示出来，每一种算法一般包括几个方面。 （1）算法表示符号。这类符号与国际标准的表示符号（如SAMA、ISA）一般都大同小异，用一个符号来表示一种运算。 （2）输入信号。表示这个算法的完成所需要的输入信号。 （3）输出信号。表示这个算法所产生的输出信号。 （4）参数。表示算法在执行过程中使用的内部参数。4、表示组态约定的符号 指为了使图纸易读而设计的很多符号，如，图纸边框、信号联系等。这些表示DCS资源的符号的形式，表明了DCS的组态工具是否方便、好用，同时也反映了DCS资源是否丰富。比如说，就表示控制逻辑运算的功能码而言，可以有很多值得讨论的地方。 作为系统

24、工程师，要十分熟悉这些符号的使用，特别是如何以最优的方式使用它们，同样一种功能，往往有多种组态方法，它们占用的内存、执行的时间、表示方法的简洁程度、中间变量的可利用性、组态的适用性，可能都不一样。这反映了设计者对DCS了解程度，这里充分体现了系统组态过程就是合理利用DCS资源的过程。图4 一些组态符号三、EWS提供的组态手段 EWS作为组态的工具为设计者提供了丰富的组态手段，概括说来包括以下几个方面。 （1）项目管理 （2）工程画图 （3）资源使用 （4）在线设计 （5）帮助指导 项目管理： EWS提供类似视察软件中的文件管理器的方法来组织所有的文件，但是，EWS的任务不是简单地从文件本身的角

25、度（如类型、大小、名称等信息）去管理文件，那样就真成了文件管理器了。EWS是从项目的角度，从DCS设备的角度去管理文件，那样就真成了文件管理器了。EWS是从项目的角度，从DCS设备的角度去管理文件，使设计者感到不是在管理文件而是组织DCS的资源。比如，在视窗软件中，我们往往说“建立一个子目录”或“建立一个文件夹”，而在EWS中，我们用“在机柜中加一个模件”来表示相同的工作。“加一个模件”，实际上就是告诉系统建立一个文件夹来存放民这个模件有关的全部图纸与资料，类似的操作都是如此。设计者告诉计算机建立什么样的目录，起什么名字，只要告诉EWS当前要进行什么样的设计工作就可以了，EWS会自动进行相应的

26、计算机操作，如： 1）建立一个新的项目，为项目确定基本的信息、用户名称、项目编号等。 （2）选择项目中用到的机柜、机械类型、机械的名称。 （3）在机柜中插入一个模件，选择模件类型，输入 模件功能的基本描述。 （4）为硬件画一张组态图，选择边框。 因此，这时的文件管理实际上就是设备组态管理。 工程画图：工程画图： 工程画图能力是很重要而且有特色的一个方面。以控制系统的组态图为例，虽然是画图，但图纸所表示的信息不是机械、电气类型的信息，因此这里提供的工具不像AutoCAD那样有很强的“作图”功能，组态图所表示的是信号的流向上所进行的运算。比如，从一个过程变量的输入信号到针对其执行机构的控制输出信号

27、，其间要经过控制算法、M/A站、信号变换等运算，因此，EWS能很方便地列出相应的功能码，由设计者选择。设计者所画的连线，并不是真的表示从这个功能码的输出端要连一根线过去，而是表示要把信号从这里送到那里。所以EWS不一定关心连线的画法，而只关心连线的起点与终点。这样，在EWS中画的一根信号线，当其一端的功能移动的时候会自动移动它的起点或终点，类似的例子还有很多，如交叉点的定义、线形的定义等。 用EWS上提供的作图功能去画机械图，显然是会感到远远不够用，但是用它来表示控制组态会觉得很适用，而机械绘图软件却表示不了这些功能。资源的使用是设计过程中最常碰到的，EWS往往把DCS中的资源分类存在系统中，

28、无论设计者是要作用硬件符号还是控制算法，都可以灵活的调出。除此之外，EWS上还可以调出典型的控制组态。比如，一个典型的双泵控制系统、典型的马达控制组态等，使用这样的组态一方面节省了工作量，另一方面也保证了设计的质量，因为这些典型组态是实践了的正确组态。 资源使用：资源使用： 工具箱是为修改调整组态而设计的各种实用的工具。如，组态的下载与上载、调整、校验等。 在线调试：在线调试：EWS的作用决定了EWS一定有在线调试的功能。EWS的在线调试功能有两个特点第一，调试的目的往往不是为了调整工艺过程，而是为了验证组态的正确性，或者说，验证组态是否能正确地控制工艺过程。因此，在线监视的参数一定要以与组态

29、图相对应的形式表现出来 ，这样设计者便可以方便地发现组态图中的问题。很多DCS的调试功能中，包括可以把一幅组态图中的过程变量直接显示在图纸中的相应位置上，这样，发现哪里的参数不正常就检查哪里的组态就行了。第二，调试过程中要看的参数有很强的灵活性，可能要看最终结果，可能要看中间变量，可能要看现场输入，因此在线监视功能应给设计者足够的手段来选择要监视的过程参数而不必事先组态这些监视组。同时，监视的数据往往要记录下来供分析，所以记录的方式也应比运行员站上的记录方式更灵活。如，运行员站关心的是磨球机出口温度的曲线，而EWS上则关心的是磨不过机入口冷风温度、热风温度、落煤量三者对出口温度的影响程度，以及

30、这种影响程度随磨煤机负荷的变化关系。图5 一种EWS的组态环境四、用EWS组态的设计过程 首先，要确定首先，要确定EWS的资源的使用原则，特别是当的资源的使用原则，特别是当多个工程师针对一个项目甚至多个项目同时进行多个工程师针对一个项目甚至多个项目同时进行组态设计时更是如此。组态设计时更是如此。现在供设计用的计算机不论是否是EWS，几乎都是联网的。因此，项目中哪台机器作为服务器，哪些作为客户机要定义清楚，同时要规定大家的使用权限，不同的资源类型有不同的使用方法。比如，项目中的通用符号是由专门的人员生成，放在固定目录下的，其他人员只可读取而不能修改。关于资源的使用要在项目开始时明确。因为每个设计

31、工程师都可能有自己另外的设计资源、自己的经验、自己以前干过的项目的组态、自己向专家请教的结果等，这些可能都是正确的，但并不一定适用于当前的工程，要在项目开始实施以前把公共的资源明确下来。 第二，根据应用要求确定系统的组成，第二，根据应用要求确定系统的组成，并设计主要的硬件图纸。并设计主要的硬件图纸。把硬件划分到每个子系统级，每个工程师知道自己的责任是哪部分，或哪个目录下的文件，然后进行各自的硬件设计。因为硬件设计与组装配电、现场设计都有关系，因此先进行硬件设计有助于和其他部门及用户，同时，硬件设计对控制组态的设计范围也是一种很好的界定。从画图的意义上说，控制组态就是把硬件的输入和输出信号之间用

32、控制组态图连起来的过程。 第三，控制功能的组态。第三，控制功能的组态。控制功能组态的输入条件是I/O点所规定的工艺范围及硬件设计规定的硬件设备。控制逻辑功能组态的最终结果是设计出包含所有输入、输出的控制逻辑组态图，以及定义通过通信向人机接口传输的过程变量。控制功能的组态是整个组态任务中的主要部分。 第四，组态的编译修改。第四，组态的编译修改。使组态变成可以在模件中执行的文件或数据，通常要经过编译过程，编译过程可以发现组态中“语法”错误，特别是从编译之后形成的运行组态上，可以看出组态在运行方面的特性，如负荷率、通信量、占内存的容量等。通过对编译之后的组态的调整，可以确定最终的可以执行的组态。 第

33、五，在线调试。第五，在线调试。在线调试实际上分成几个过程，设计过程中的调试、出厂之前的联合调试、在现场的实际运行调试。它们分别解决控制功能的组态实现问题，子系统之间的配合问题，特别是与人机接口的配合问题，和组态满足实际运行要求的问题。这一步骤中要特别注意的是调试过程的一贯性，每一级的调试都是在上一级的基础上进行的，而实际的调试过程却有可能是由不同的人员完成的，因此要保证高效的工作，就应充分利用EWS的功能记录整理调试结果，使下一阶段的工作可以利用当前的成果。这方面的错误是容易在调试过程中出现，因为在线调试的人员往往有除了调试以外的别的工作的压力。五、组态过程的管理 组态过程的管理是一个设计管理

34、问题，在DCS的工程设计一章中有描述，这里讨论的是EWS在这之中所提供的手段与起到的作用。 除了组态的正确性以外，组态图的一致性是管理的重要内容之一。有些EWS中要规定一般性资源的来源，如来自哪个目录、由谁负责更新等。有些EWS提供了一些一致性的检查工具，如标签形式的一致性、图框的一致性、传递信号的一致性等。在这种情况下，应该在设计步骤中明确使用这种一致性检查之后的标识，就像机械图纸中的标题栏中都有“标准化”一栏一样，通过了一致性检查，组态才算编译成功，才可以下载。为了使一致性得到贯彻，应尽量使用EWS中自动化的组态工具，如自动赋标签、自动填写图纸之间传递的信号标识等。这种功能的使用要尽量在整

35、个项目的范围内进行，而不是只分别在子系统内进行，尽管从完成控制运算的角度上说，组态形式的不一致并不一定是组态错误，但是有些不一致所造成的以后在时间和精力上的浪费都是不能容忍的。 过程管理的另一方面是组态图的维护问题，这里主要是指组态图的版本控制。EWS提供了标识、控制版本的工具。比如，编译的时候可以选择针对哪个版本进行编译。由于设计是由多个人员进行的，因此，统一的版本控制原则对最终使用图纸的用户来说很重要。图纸的版本不是以图纸文件存盘的时间来表示的，要充分利用EWS提供的功能去控制版本，使用户随时了解当前使用的图纸状态。六、工程师站为控制回路组态提供工具 这类工具往往包括组态过程的控制、典型的

36、组态设计、调试的统一工具等几个方面。 组态过程工具组态过程工具是为了加快组态设计而提供的。通常是逻辑方面的工具，如拷贝、剪切、粘贴、移动等。 典型的设计典型的设计则根据系统的不同而有很大差异，一个功能码或控制算法就是一个典型的设计，如果能够把各种控制方案都组织起来，使设计工程师能够根据应用要求而随意调用，就可以大大提高设计的质量，这类典型组态所包括的范围、深度，使用的方便程度都反映了DCS的完善程度。 调试工具调试工具是根据在经调试的要求而设计的，把通常的调试操作以批处理的形式组成，用一个命令就可以完成很多任务。 在做控制回路的组态与调整工作的过程中，经常要使用便携式的组态设备。尽管工程师站有

37、很强的组态功能，用便携式的组态装置往往能使设计与修改更加灵活，在调试与维修过程中有些对系统模件的操作是在机柜进行的，如校验、临时改变模件状态等。这时可用手提式的简易装置完成，如图6示。 手提式组态装置通常包括以下功能。（1）设置模件状态、或特殊操作；（2）修改、调整组态；（3）模件故障诊断；（4）模件负荷分析。4 运行员操作站的组态 运行员操作站的组态包括两个方面： 一方面是在EWS上如何进行组态的操作，如怎样做画面等； 另一方面是如何进行运行员站的设计。一、MMI的设计范围 MMI的形式不同，其设计范围也各异，但总的来说可以包括以下几个方面。 MMI硬件设计硬件设计 。设计MMI的布置形式，

38、固定方式、电源连线，与外部系统的通信线的连接，键盘、鼠标、打印机等所有外部设备的连接，使用户可以完全按图纸组装成MMI，而不会产生差错。由于这部分设计方式与MMI的其他部分设计截然不同，所以常被错误地忽略。 MMI系统参数设计系统参数设计。系统参数是指为了使MMI运行在适当的方式或模式下面应设置的参数。与其说设计不如说选择这些参数。为了使MMI的资源得到充分的使用，根据应用的情况而配置这些资源是十分必要的，否则会使MMI过载或空载运行。虽然这是很重要的方面，但它因机器形式的不同有很大差别，应根据说明书，特别是应用实例具体分析。 MMI数据库数据库。MMI在过程与人之间的接口工作是通过数据库的传

39、递、转换、缓存而实现的。过程数据放到数据库中，MMI显示的信息来自数据库。因此，数据库的完善各项在一定意义上反映了MMI能力的大小。这里所说的数据库是一般意义上的数据库，并不一定是MS Access、Excel，或Orical之类的数据库，尽管在输入数据时，数据可能以这些通用的形式表现出来。因为MMI是专用的，而不是通用的数据处理计算机，所以它的数据库的结构要与DCS的信息表达方式密切相连，这样才能有最高的实时效率。 MMI应用设计应用设计。如画面设计、报警设计、记录设计等 理想的EWS应是上述设计的工具，借助EWS，设计者应可以完成上面的各种设计任务，形成图纸或数据文件，做成MMI的设计包，

40、用于以后的下载、归档、维护等工作。但是，目前DCS中的绝大部分EWS，只看重于MMI后两项任务，即数据库设计与应用设计，而将前两项工作留在MMI上完成二、组态的手段 从手段上讲，数据库的设计主要是填表格，这其中通常可以使用类似数据库操作的很多指令或手段，如自动填数据、排序、查找、拷贝、移动、粘贴等。画面设计是做图及动态调用设计。三、组态设计的过程 MMI的设计是非常灵活的，很多情况下，不同的设计结果对过程的运行并不产生影响，正是由于这一点，很多人对人机接口的设计不重视，或者认为很容易。其实，把过程的实质通过人机接口充分表现出来，让人们不是以数字的方式而是以形象的方式去认识过程体味过程、这是一件

41、很困难的事。要做到这一点，包括好几方面的因素，其中重要的一点就是有一个定义清楚的设计过程，通过这个过程，可以使我们有规律地处理过程数据的方方面面，最终实现一个完美的设计。1、运行环境的定义 操作员是在MMI提供的画面环境下与DCS交换信息的接口，画面颜色、形式布局、调用方式都应在设计之前定义清楚。在整个人机接口中，这部分的一致性越强，操作员使用就越方便，越不易出错。这些方面设计的不一致会导致很多潜在的错误，颜色上的不一致则会出更大的问题。因此，在开始设计之前，定义好所有的系统环境参数、形式是设计的第一步。2、数据库定义 数据库规定了MMI处理的所有信息的来源与去向。如，画面上的动态项的变化取决

42、于数据库中相应变量的数值，操作员的指令也是通过数据库传到现场的，数据库的设计常常放在应用设计之前，完成了数据库的设计，就好像在告诉系统：“我的所有可用的信息都在这里了，你可以根据需要使用。”3、应用组态设计 应用组态设计是指针对人机接口站的具体功能所做的设计。以此，它因人机接口的类型的不同而不同。以下仅列出通常要设计的一些内容。 （1）系统参数定义。 （2）工艺流程图。 （3）控制系统画面。 （4）报警系统。 （5）记录、报告系统。 （6）DCS诊断 （7）操作指导。 （8）对外接口系统。 （9）运行员级别的定义。5 组态的在线调整一、组态调试的意义一个设计好的组态应经过调试才能运行，这在很多

43、人看来已是习以为常的事。但是，设计的组态中什么地方需要调试？怎样调试？怎样算调试好了？EWS在调试过程中起什么样的作用？这些问题并不是很容易解释的，这里并不想咬文嚼字地去定义调试工作，只是想说明上面的几个问题。设计过程中，由于信息不完善而遗留下一些问题从而使系统不能真正起到控制过程的作用，需要通过调试过程来获取未知的信息，使设计过程彻底完成，这是调试的重要任务。要验证设计的正确性，往往要监视运行中的内部参数，这些参数往往不在MMI上供运行员看，因此，要通过EWS来监视，这也是调试的任务。这两点都是把调试看做是设计的完善与验证，是设计过程的一部分。然而由于现场的调试与实验室设计过程的工作方式的不

44、同，常常使调试人员和设计人员都忽视了这一点，设计人员没有为调试预留接口，调试人员只考虑运行，而不考虑开始的设计目标，把调试的目的变成了“保证系统能运行”。这样便降低了对调试的要求，降低了设计的质量，而EWS是设计与调试过程中都要使用的工具，用EWS把两者结合起来是不困难的，这也是EWS对调试工作的意义。调试之前的设计工作给调试留下的任务应在EWS上以一定的方式表示出来，调试之后所完成的设计也应放在EWS中作为最终的设计，很多EWS并示就这样的工作提供专门的工具。二、EWS的调试功能 （1）监视与控制）监视与控制DCS的运行，下载组态。的运行，下载组态。EWS能控制DCS中各种模件的运行，使其在

45、线或离线监视模件运行的状态。 （2）监视过程参数，修改组态）监视过程参数，修改组态EWS能够从设计的角度去监视过程变量和模件内的参数值，如过程变量的变化、中间变量的变化、系统时间利用率、负荷率等。同时可以根据监视的结果修改、调整模件中的组态，这个过程一般要求能够在线完成。 （3）组态的校核）组态的校核将修改后的组态与模件中的组态做一致性校核，上载修改过的参数，使EWS中的组态与在线运行的组态保持一致。通过组态设计，EWS还能完成一些系统仿真的功能。6 EWS在系统运行过程中的使用 在系统调试结束之后，EWS应始终起到系统设计运行的管理中心的作用，使用EWS的监视功能监视DCS的重要参数，使用E

46、WS的计算机方面的功能去维护各种设计文件与调试记录问题报告。EWS是DCS的一部分，但同时是一台PC机，充分利用其PC机的功能把与设计有关的文件组织起来，可以使EWS发挥更大的作用，这些设计文件包括： （1）DCS组态图、组态画面、数据库等组态图、组态画面、数据库等DCS本本身的文件，要控制好这些文件的版本，使它们身的文件，要控制好这些文件的版本，使它们随时都可以下载使用。随时都可以下载使用。6 EWS在系统运行过程中的使用 （2）设计过程中的文件，如设计说明书、调试报）设计过程中的文件，如设计说明书、调试报告、设计变更文件等。告、设计变更文件等。所有设计变更文件应在EWS上留有记录。经常发生这样的情况，因为某个具体的困难发现某些逻辑不合理，希望修改，但如果不全面地思考，很可能把以前修改迁的组态又修改回去了。设计变更所描述的是一种经验，在每次修改之前要检查所要进行的修改是否合理，这就要借助以往的设计文件，才能使设计保持一致性。 （3）运行过程中的故障记录、问题报告。）运行过程中的故障记录、问题报告。EWS或系统运行过程中的问题报告应有条理地放在EWS中，作为今后进一步开发DCS的功能、扩充控制范围的基础。