Honeywell公司DCS基础知识

1.Honeywell公司的DCS简介
DCS系统采用霍尼韦尔的Experion PKS过程知识系统。

Experion PKS 系统是当代最先进的控制系统之一，包含了霍尼韦尔三十年来在过程控制、资产管理、行业知识等方面积累的经验，采用最先进的开放平台和网络技术，为工业企业提供一个统一的、全厂的、自动化过程控制、设备和资产管理、直至生产管理、集成制造等一体化的知识系统体系结构和全系列的解决方案。

Experion PKS系统能满足各种自动化应用要求，为过程控制、SCADA应用和批量控制提供一个开放式控制系统，且满足业界要求的高性能、灵活性、易用性、高可靠性等。

典型Experion PKS系统的体系结构如下图所示。

霍尼韦尔的DCS提供的Experion PKS 系统组件包括：
∙控制站 - Experion PKS系统的C300控制器作为DCS主控制器。

∙操作站/值长站 - （可以根据工程阶段需要作为工程师站使用），选用Dell 工作站T5500平台和霍尼韦尔专用（OEP）操作员键盘。

∙FDM服务器 - 选用Dell PET105平台，采集现场HART智能仪表的配置信息和诊断信息，并统一对现场表进行组态配置。

∙历史数据服务器 /系统服务器（OPC服务器）- 选用Dell PET610平台（兼做工程师站）。

∙E-server –选用Dell PET105平台，通过WEB访问流程图画面。

∙网络通信系统 - 控制网络采用霍尼韦尔专利权的容错以太网FTE，由两个Cisco Catalyst 2960交换机组网，提供100Mb传输速率。

操作员站、工程师站等设备直接连接到FTE控制网上，DCS控制器通过防火墙连接到FTE控制网上。

∙与各种子系统的接口 - 基于Modbus 通讯协议（Modbus RTU, Modbus ASCII, Modbus TCP)和RS422/485，Ethernet等连接方式的原则与PLC等子系统实现集成。

为支持这类子系统集成，在系统软件中配置了Modbus的通讯软件，支持Modbus RTU, Modbus ASCII, Modbus TCP等全套Modbus通讯协议。

在硬件上配置了2个8通道的串口网络连接服务器（Terminal Server），由串口网络连接服务器实现串行接口和标准以太网接口的转换，串口网络连接服务器本身作为标准以太网设备连接在FTE上。

1.操作站介绍
操作员站为系统的人机接口，采用DELL公司的商用计算机，21英寸显示器，采用落地式操作台和工业键盘，以满足用户操作的安全、可靠和方便操作。

1.1.操作员键盘
操作员键盘见下图，该键盘是一个防漏电的薄膜密封式键盘，允许操作员来调用画面，控制光标的移动，输入操作数据和执行其它操作功能。

当压下某键时，会有音响
反馈响应。

键盘分为两个部分，总数为
147个。

右半部分是系统已经定义
好的功能键和辅助键，共计61个；
左半部分为用户自定义功能键，共
计86个，其中有85个可供用户组
态定义的功能键以及1个切换字母或用户定义画面的切换键。

在键盘的上方有六个键，系统未附加任何功能，用户在定义键组态时定义其功能。

下方为带报警灯的用户定义键区（40键），键的上方有一红一黄两个指示灯，提示与该键相关的过程报警，红灯为紧急报警级别，黄灯为非紧急报警级别，如用户可以自己定义键的功能及报警灯。

值得注意的是报警灯要合理分配，最好是定义一个工号，如1100工号报警，或将1100工号再细分。

在用户功能键盘的下面四排键，具有双重功能，一是用户定义功能，二是字母输入功能。

这取决于键盘当前的操作方式，键盘方式通过按“ALPHA SHIFT”按键来切换。

在用户功能键的右下角。

键灯亮表示字母输入方式，键灯不亮则为用户定义的功能。

还有两个键要注意：一个是“SP”（空格键）和“←”（回退删除键），通过上下左右光标键来移动。

TEST键：位于用户功能键部分的左上角，它不只是一个发光二机管（LED），还是一个键。

按下去时，具有测试键盘上所有的LED灯是否正常的功能。

1.1.1.系统功能键
SYST STATS（系统状态）键：带有指示灯的键，按下调出系统状态画面。

当出现一个未确认的系统报警时，键内灯闪烁；当报警已确认时，
该灯持续亮。

CONS STATS（操作站状态）键；带有指示灯的键，按下调出操作站状态显示和分配显示。

通过操作站的画面监视各个操作站的工作状态，
当操作站出现一个未确认的报警时，键内灯闪烁；当报警已确认时，
该灯持续亮。

RECRD（趋势笔记录）键：带有指示灯的键，按下启动趋势笔记录功能。

选择一个点，从操作组显示中按此键启动趋势笔记录。

当进行记录
时，指示灯亮，再按此键（第二次按下），则停止趋势记录功能。

我
厂PKS系统不使用该键。

FAST（快速更新）键：带有指示灯的键，改变画面的更新速率从“Normal”
到“Fast”或从“Fast”到“Normal”。

Fast和Normal的值可以定义，
选择快速键时，其键灯亮。

在我厂的CONSOLE操作台可以使用对
当前画面修改更新速率。

CANCL PRINT（取消打印）键：用来取消在操作台的打印机上当前的打印输出。

我厂PKS系统不使用该键。

PRINT DISP（打印画面）键：将屏幕上当前显示的内容送往操作站指定的打印机上打印。

我厂不使用该键。

PRINT TREND（趋势打印）键：启动某一选择点的趋势打印。

我厂不使用该键。

SYST MENU（系统菜单）键：调出系统菜单画面。

LOAD（装载）键：使能/禁止选择点的状态。

仪表维护使用。

1.1.
2.显示向导键
GROUP（操作组画面）键：调出操作组画面，要求输入组号。

DETAIL（细目画面）键：调用点的细目画面，要求输入数据点的点名，如FIC2221，13FIC0101等。

细目画面有多页（3-7页），工艺人员主要
用第一页。

细目画面显示点的描述、PV工程单位上下限及报警设定
点及PID算法的调节参数等。

UNIT TREND（趋势组）键：调出该趋势组画面，要求输入趋势组标志。

TREND（趋势）键：调出一个趋势，要求输入趋势号。

也可从操作组画面中选择点名并按此键，可调出该点的趋势组画面。

趋势组画面只显示
PV（过程变量）的趋势曲线。

BATCH（批处理）键：这是一个系统预留专用键，我厂PKS不使用该键。

GOTO（选点）键：在组画面上选择一点，要求输入点在组画面中的序号。

我厂PKS不使用该键。

SCHEM（流程图画面）键：调出一个流程图画面，要求输入流程图画面名称，如“MABS1305”等。

HELP（帮助）键：调出一个预先组态好的，与当前显示相联系的帮助信息画面。

该画面可以是一个提示，一个维护建议，或一个对有关显示
有附加参考信息的画面。

DISP SET（显示设定）键，定义操作站的第一幅画面。

HOUR A VG（小时平均值）键：在PKS系统中为历史数据记录画面，调出该历史数据记录画面，要求输入组号。

也可以从操作组或趋势组画面
中选择菜单调出历史数据记录画面。

注意应用此键时，必须先组态，
即先进行数据采集，可显示一个组（8个点）历史数据，采样间隔可
以根据组态的情况调整。

PRIOR DISP（前次画面显示）键：按此键可调出前一次显示的画面，如先调MABS1301画面，后调MABS1305画面，按动该键，则
MABS1301画面再次被显示出来。

ASSOC DISP（相关画面显示）键：调出一个已组态好的画面，该画面与当前显示画面中选择的某一项相关。

DISP BACK（向回滚动显示）键：按此键可在你已经调出过的显示画面中回退，如先调MABS1303画面，后调MABS1304画面，按动
该键，则MABS1303画面再次被显示出来。

DISP FWD（向前滚动显示）键：按此键可在你已经调出过的显示画面中前进，如先调MABS1303画面，后调MABS1304画面，用DISP
BACK回到MABS1303画面，按动该键，则MABS1304画面再
次被显示出来。

PAGE BACK（向上翻页）键：调出在多页画面中的上一个页号较小的画面。

例如，在屏幕上是操作组画面250，按下此键，则调出操作组画面
249。

PAGE FWD（向下翻页）键：调出在多页画面中的下一个较高数字页的画面。

例如，当打算从操作组画面5到操作组画面6时，应按动此键。

1.1.3.标准数字键组
当输入数字时，逐个字符地显示输入的数值。

按“ENTER”（输入）键则完成数据输入。

输入的值被传送到接收数据位置，并且显示更新为新的值。

按“CLEAR ENTER”（清除输入）键将擦去不正确的或不想要的值。

也可以在命令区输入数字，可以用左右光标键来移动，用“SP”（空格键）和“←”（回退删除键）来进行操作。

“ENTER”（输入）可以对当前画面选择的按钮进行确认。

1.1.4.报警功能组
ACK（报警确认）键：为操作站确认所有过程（工艺）报警或系统报警；
当屏幕上显示一个报警或系统状态画面时必须使用此键。

如果声音报
警未禁止时应先关掉蜂音，再按此键确认。

SIL（消音）键：消铃键，清除操作站的音响报警。

MSG SUMM（信息摘要）键：调出信息摘要画面，该键带指示灯。

当有信息要求操作员进行确认时，此灯亮并闪烁。

当所有的信息已经确认
时，键灯持续亮，但不存在要求操作员确认的消息。

灯的闪烁快慢
可以调整。

ALM SUMM（报警摘要）键：调出区域报警摘要画面。

当操作站收到一个报警事件时，报警摘要灯闪。

只要区域内报警未消除，则灯一直亮
着。

键内有两个灯，红色和黄色的，用来指示报警状态优先级和确
认状态，红色指示紧急优先级，黄色指示高、低优先级报警，灯的
闪烁快慢可以调整。

ALM ANNC（报警灯屏）键：调出报警灯屏画面，我厂PKS不使用该键。

MSG CONFM（信息摘要）键：调出信息摘要画面，该键带指示灯。

当有信息要求操作员进行确认时，此灯亮并闪烁。

当所有的信息已经确认
时，键灯持续亮。

MSG CLEAR（信息清除）键：该键用来消除在信息摘要显示中被确认和证实的消息。

清除工作是逐页进行的。

我厂PKS不使用该键。

UNIT ALM SUMM（单元报警摘要）键：调出单元报警摘要画面，要求输入单元标志。

缺省为报警摘要画面。

1.1.5.数据系统输入和控制键
MAN（手动方式）键：设定所选择的点为手动方式。

如，输出是在操作员直接控制之下。

AUTO（自动方式）键：如果这个方式已组态，设定选择点为自动方式。

NORM（正常方式）键：设定选择点为已组态的正常方式，与组态内容相关。

SP（给定点）键：允许改变点的给定值，按给定值键允许将给定值改为由数字键或上升/下降键所输入的数值．（只有在自动方式时才能改变）。

OUT输出：允许改变模拟或数字输出。

（例如，当调出一细目画面时）按动此键后，输出值能由数字输入或上升/下降键来改变（只有在手动方式
时才能改变）。

DOWN ARROW和UP ARROW上下箭头（数字/状态改变）键：当显示数字或标本点画面时，上箭头键能够组态表示一个数字输出点的开或关
状态。

下箭头键可组态表示相反状态。

慢升/慢降操作允许操作员来
增加或减少画面中的一个选择值或某个参数。

当按一次上箭头或下箭
头键（按下并立即松开），参数的最小有效位则增加或减小l。

当按上
不放（保持片刻）时，参数将每隔2/3秒增加/减小满量程的1%（缺
省设置）。

DBL DOWN ARROW和DBL UP ARROW上下双箭头（快速数字/状态改变）键：按上双箭头键将会导致参数以组态的快速速率增加，按下
双箭头键将会导致参数以组态的快速率减少。

当其中之一键被持续
按住时，参数将每隔2/3秒按组态的快速增加/减少的速率可组态为
满量程的5%（缺省设置）而变化。

CLR ENTR（清除输入）键：该键用来清除在按ENTER键以前任何时何时刻输入的错误和不需要的操作输入。

SELECT（选择）键：选择当前光标位置上的功能键。

TAB（光标）键：这四个键用来将光标垂直或水平移动至
画面上所需要的目标位置或输入字段。

如果持续按住TAB
键，光标则可连续移动。

1.2.工程师键盘
工程师键盘为DELL公司商用计算机的标准键盘，是工程师进行应用软件组态和系统维护的必要手段。

此处从略。

2.画面介绍及操作
2.1.标准画面介绍及操作
系统标准显示画面便于操作人员更方便地学习和使用系统，系统标准显示画面包括：
●流程图显示画面
●系统报警摘要显示画面
●报警摘要显示画面
●事件摘要显示画面
●系统状态显示画面
●诊断显示画面
●趋势画面
●操作组画面
●点细目画面
●弹出子图显示画面
●弹出控制面板显示画面
操作站的屏幕显示分布区域见下图：
菜单栏（Menubar）：你可以从操作站的菜单来选择要执行的功能。

例如，调用事件摘要，选择View > Events > Event Summary
工具栏（Toolbar）:通过点击工具栏中经常要用的命令，来快速访问。

命令区（Command Zone）：在命令栏区域中打入命令。

信息区（Message Zone）：在信息区域操作站显示解释信息，例如，你调用一个不存在的画面，在信息区可能会出现“The display file xxxx was not fo und（这个画面文件不存在）”
显示区域（Display）：画面区域，进行监视和控制
报警信息行（Alarm Line）：通常报警行显示未确认的较高级别的最新报警信息
状态行（Status Line）：提供系统状态的报警，例如红色字段在闪，指示一个未确认的状态报警。

2.2.状态行介绍（Understanding the Status Line）
状态行提供系统状态的概貌，操作站（station）的状态行为：
下面对状态行的每个字段从左起进行描述：
日期和时间（Date and time）：系统的当前日期和时间。

Alarm：指示有无报警：
∙空：没有报警
∙红色闪：表示至少有一条未确认的报警。

∙红色不闪：表示至少有一条报警，且已被确认。

点击这个字段调出报警摘要，列出每条报警显示。

System：指示有无系统报警，例如服务器和其它设备通讯连接故障（如通道、控制器等等）：
∙空：没有系统报警
∙青色闪：表示至少有一条未确认的系统报警。

∙青色不闪：表示至少有一条系统报警，且已被确认。

点击这个字段调出系统状态显示，列出每条系统报警显示。

Message：指示有无信息报警：
∙空：没有信息报警
∙绿色闪：表示至少有一条未确认的信息报警。

∙绿色不闪：表示至少有一条系统报警，且已被确认。

点击这个字段调出信息摘要，列出每条信息显示。

Alert
：指示有无警报
∙空：没有警报
∙绿色闪：表示至少有一条未确认的警报。

∙绿色不闪：表示至少有一条警报，且已被确认。

点击这个字段调出警报，列出每条警报显示。

Server ID：与操作站连接的服务器的名称，服务器为冗余配置，此状态行显示：“servera”。

Station number ：你操作的操作站的名字,此状态行显示：“Stn03”。

而Console 操作台显示为：CStn01_1。

Security level ：你登录在工作站上的安全级别，此状态行显示：“Oper”。

通过安全级别来限制对系统的操作，保证系统的安全，安全级别介绍如
下：
●View only：只读，允许查看画面、趋势和报警，不允许任何修
改
●Ack only：确认，允许确认报警，查看画面、趋势和报警，不允
许任何修改
●Oper : 表示操作员级，允许确认报警，并对分配给你的操作站
的位号进行操作
●Supv : 表示值班长级，具备操作员的权限，并对趋势和操作组
进行组态
●Engr : 表示工程师级，可以对分配的部分位号和系统组态，
●Mngr : 表示管理员级，对整个系统可以组态和操作，具备最高
权限
缺省的级别为Oper,级别越高，操作权限越大。

当你操作时出现：“Higher security level required”时，说明你的权限不够，不能进行此项操作。

Honeywell公司的PKS系统提供两种安全性：基于操作站的安全性和基
于操作员的安全性。

我厂采用基于操作站的安全性，当操作站启动时就自动
以OPER（操作员）安全级别登录。

2.3.工具栏介绍（Using the Toolbar）
工具栏中的按钮对经常使用的功能提供快速的进入，例如，调一个系统菜单按钮进入。

你可以直接通过
在命令输入框（Command ）输入命令，你能快速进行相关的操作。

例如，调一个“MABS1301”流程图：
● 点击命令输入框
● 打入“MABS1301”并按回车。

调一个点的细目画面：
● 点击命令输入框
● 打入“YC112013”，再点击
就可调出YC112013的细目画面
2.4. 点细目画面
在点细目画面和操作组画面上，都有仪表面板，先介绍仪表面板。

操作时，在流程图上调出操作面板进行控制，在Honeywell 公司的PKS 系统中，参数的表示见下图：
测量:用字母PV 表示 给定:用字母SP 表示 输出:用字母OP 表示。

控制方式:用字母MD 表示，控制方式为手动用MAN 表示，自动用AUTO 表示，串级用CAS 表示
控制方式的属性:用字母MD Attr 表示
在仪表面板上，如果有报警在测量棒图旁由标尺的不同颜色显示。

我厂在标准面板上对SP 和OP 各增加4个按钮（两个慢速、两个快速），在面板上有报警显示，也能确认,见图2：
图2 操作面板
点细目画面是一个既可以监视或操作，又反映该点全貌的多页画面。

对于一个指示点只有三页；而对于一个控制点，点细目画面有七页，下面将介绍。

点细目画面显示某一回路的全部参数信息和实时趋势，从而可方便的对回路的参数如报警值、死区、P 、I 、D 值等进行整定。

点细目画面的主要功能：
（1） 监视和控制一个点的主要操作参数（控制回路或检测回
路），如SP （给定值），PV （过程变量），OP （输出值）和控制方式。

（2）显示一个点的PV，SP和OP的棒图指示。

若是数字量点，则显示数字量点的状态指示。

（3）显示该点的类型及地址。

（4）显示该点是否组态了报警，以及报警值。

（5）显示该点是否在线工作。

（6）显示该点的单位及描述、工程单位、量程。

（7）显示该点的控制方案及参数整定值。

（8）显示该点的控制输入输出连接（如果是一个控制点的话）。

图3是一个监视回路的细目画面，显示了报警组态情况和报警字：
报警类型
报警优先级
紧急, 高报, 低报, 事件杂志
报警字
图3 点细目画面
设备点细目画面见图4，显示开关当前状态，操作员可以对该点进行手动操作,选OP的下拉菜单到OPEN或CLOSE,也可以点击OPEN 或CLOSE右边的小圆圈：
图4
图5为PID回路的点细目画面，由于点细目画面的面板上有参数显示，操作用得也较多，在这里结合PID回路的七幅画面进行展开介绍。

工艺人员了解这些画面可以帮助自己达到更好的操作和控制。

在前面的仪表面板上已经介绍了各个目标的含义，点细目画面左边也为仪表面板，图中的棒图为测量（PV）和输出（OP），棒图的左边的箭头为给定，下方的数值为给定（SP）、测量（PV）和输出（OP），在这里可以根据自动或手动来输入数值改变给定或输出。

最下方为控制方式（MD）和控制方式属性（MD ATTR），操作人员能够改变MAN （手动）、AUTO（自动）或CAS（串级）；控制方式属性也可以改变，注意控制方式属性有操作员控制和程序控制，在过程由程序控制时，必须在程序控制方式的属性，这在组态时定义。

但要注意：对于程序控制阀门不是紧急情况不要将控制方式属性切回到操作员方式，否则程序控制执行将出现不正常。

在细目画面中能知道该点的控制状态，执行周期、相位和报警状
态。

图5
第二幅画面为PID调整参数画面，能够根据趋势来进行调整PID
参数，见图6：
（图6）
这里的PID为增益、积分时间（分钟）和微分时间（分钟），控制算法为EQA；控制作用为反作用（REVERSE）；Integral Time(T1)为积分时间，单位：分钟；Derivitive Time(T2)为微分时间，单位：
分钟；
Overall Gain为增益。

仪表人员使用该画面来整定PID参数。

第三幅为给定画面，显示给定高低限、手动方式时给定跟踪测量、给定的变化速率等参数定义，见图7：
图7
第四幅为测量和输出画面，显示测量和输出的量程范围，PV源的选择，输入箝位，输出的变化速率等参数定义，见图8：
第五幅为报警画面，显示报警参数及使能情况，见图9：
第六幅为连接画面，显示顺控（SCM）连接和显示信息，见图10：
图10
在PKS系统的操作站上能看到控制方案，一些数据、状态和报警都能在屏幕看到，这也是PKS系统的特点，能够认识对操作有帮助，见图
11：
图11
下面给出指示回路的点细目图它只有三幅画面，主要是过程报警和仪表的量程范围，见图12、图13、图15，不展开介绍：
图12
图13
图14
程序控制已经给出子图，后面将详细介绍。

它的细目画面对操作人员
就不是很重要，下面给出几幅画面，见图15、图16、图17和图18：
图15
图16显示程序运行状态之间的关系：
图16 图17为控制方案在细目画面上的显示：
图17
图18显示程序执行第二步的描述：
图18
点细目画面可以由以下多个途径调出：
（1）用键盘DETAIL调出。

当你需要查看某个点的有关组态数据时，可按操作员键盘上的DETAIL键，然后输入该点的位号就可以调
出该点的细目画面。

（2）在操作组画面上，若要看某个点的有关数据，只要先选中该点，然后按DETAIL键，就可以调出该点的细目画面了。

（3）双击流程图上的点就可以调出点细目画面。

在调出操作面板中，双击也可以调出点细目画面。

（4）如果用户组态时定义了相应细目画面的触标，当你在流程图画面上调某点的有关数据时，只要点击该点的位号，就能得到该
点的细目画面。

（5）在画面命令栏（Command）中输入该点的名字，按工具栏上的“Detail/Search”键就能调出该点的细目画面。

在点细目画面中，可以通过操作员键盘上的单箭头（DOWN ARROW 和UP ARROW）和双箭头（DBL DOWN ARROW和DBL UP ARROW）的改变
键对SO和OP进行、来操作；也可以在SP、OP输入栏中用操作员键盘的数字键输入你要控制的数值，然后按回车确定，在按回车前可以
通过“CLR ENTR”来取消输入的数值；还可以通过工具栏中的、
来操作。

2.5.操作组画面
以模拟仪表的面板形式同时显示几个回路的信息，如某点的测量值、调节器的给定值、输出值、控制方式等，操作人员可直接进行相应的操作。

分组可任意定义，通常是把工艺上若干个相关的回路作为一个操作组画面显示。

操作组画面的主要功能：
（1）监视和控制最多8个点（控制回路或检测回路）的主要工艺操作参数，如SP，PV和控制方式（MODE）。

（2）显示PV，SP和OP的棒图指示。

若是某个组中包含数字量，则显示数字量点的状态指示灯。

（3）在操作组画面中可以选择一个点的趋势数据收集功能。

调出操作组画面的方法：
（1）使用用户定义键可以直接调出某操作组画面（在定义键就定义好）。

（2）如果在用户的流程图定义了相应操作组画面的触标，就可以调出相应的操作组画面。

（3）使用GROUP键，输入组号，就能调出对应的操作组画面。

（4）使用工具栏上的，输入组号来调出操作组画面。

（5）在站的命令栏中，打入“GRP”和你想要显示操作组图的号，按回车。

在操作组画面中，可以对选中的点进行操作，如改变SP、OP的值，改变操作方式（MODE）。

根据操作方式的改变，在不同的方式下，对应的操作是不同的。

在手动方式下，操作只能改变阀位输出；在自动方式下，操作只能改变给定。

在控制组图中，先要通过鼠标或操作键TAB 、SELECT选中你要操作的位号，然后再进行操作控制，
操作同细目图的操作。

图19为操作组的显示画面：
图19
图20为操作组的定义画面，要合理地定义各个操作组画面，对工艺操作是很有帮助的，也可以将PKS的各个I/O卡定义到操作组中，以便观看各个硬件的状态，及时发现问题：
可以在菜单中选择趋势组来显示，见图21：
也可以选择小时平均来显示，见图22：。