? 第十节 CS3000集散控制系统
一,构成
? 二,现场控制站的构成
? 三,现场控制站的功能
? 四,人工界面站的构成
? 五,人工界面站的功能
? 本节重点内容提示,
? 一,基本构成
? 一个域的基本构成
? 二,基本知识
? 功能模块、输入输出连接
? 三,基本原理
? 反馈控制功能、顺序控制功能
? 一,构成
? 域的定义,一条控制总线连接的站的集合
? (一 )一个域的基本构成
? 人机界面站 HIS
? 现场控制站 FCS
? 控制总线 Vnet
控制总线
站
HIS
FCS
Vnet
? (二 )一个域内的系统构成
? 人工界面站 HIS
? 现场控制站 FCS
? 网络 Vnet,Ethernet,RIO
? 总线转换器 BCV
? 通信门单元 CGW
总数 ≤64个
要求,
HIS≤16个
当 HIS≥8个，需增设服务器（用于存放项目数据）
Dual V-net
v
PRT
E E
01
01.01
FCS
Control Cabinet Room
控制站
HIS
62
HIS
61
HIS
63
Ethernet
EWS
64
HIS
60
PRT
01
01.01
FCS
控制站
01
01.01
端子柜
v
最大工位数,
1,000,000 /FCS
最大站数,
64
V-net 总线 (Max),
20 km
RIO 总线 (max),
20 km per FCS
? 1.人机界面站 HIS
? 监视操作 — 系统、自定义等窗口
? 系统维护 — 系统状态、系统报警,HIS设置、
FCS状态显示等窗口
? 数据获取 — 报表、趋势等窗口
? 数据接口 — OPC,DDE
? 操作支持 — 权限、报警、过程报告、历史
信息等窗口
? 系统生成 — 组态软件
? 虚拟测试 — 虚拟测试软件
? 2.现场控制站 FCS
? 控制功能 — 反馈、顺序、计算、编程
? 通信输入输出功能 — 利用通信插件与 PLC或
其它子系统通信
? 通信软件包
FA-M3 Siemens
DARWIN MELSEC-A
Modbus SYSMAC
Allen-Bradley Gas Chromatograph
?3.网络 Vnet,Ethernet,RIO
Vnet
功能 连接 FCS和 HIS的通信网络
站点数目 64个 /域
传输速率 10Mbit/S
传输介质 同轴电缆 YCB111 同轴电缆 YCB141
传输距离 500m 185m
网络拓扑 总线结构（多点）
Ethernet
功能 连接上位机和 HIS的通信网络
站点数目
传输速率 10Mbit/S
传输介质 同轴电缆
传输距离 185m
网络拓扑 总线结构
RIO Bus
功能 连接 FCS和 NODE的通信网络
节点数目 8个 /FCU
传输速率 2Mbit/S
传输介质 双绞线 光纤
传输距离 750m 20Km
网络拓扑 总线结构
? 4.总线转换器 BCV
? 和 YEW其它的 DCS连接，如 CENTUM-CS,
μXL
CENTUM-CS μXL
BCV
Vnet
? 5.通信门单元 CGW
? 从一台计算机或 UNIX工作站获取或设置
FCS的数据
UNIX工作站 计算机
CGW
Vnet
? 二、现场控制站的构成
? (一 )机柜
? 1.采用微正压措施
? 防尘效果较好,适于恶劣环境。
? 2.插件化
? 模件的编址不受插槽位置的影响
? 3.插入式结构
? 插件拔插有导轨和连锁装置，防止损坏
产生故障
? 4.热拔插
? 插件可以带电拔插，且不影响其它模件
的正常工作
FCS
供电单元
RIO BUS接
口插件
微处理器插
件
电池单元
外部接口单
元 电池单元
FIO BUS接口
单元 风扇单元
(二 )现场控制单元
FCU
电源供给单元
RIO BUS接口插件
Vnet连接单元
电池单元
电源分配板
外部接口单元
供电端子
电池单元
RIO BUS
连接单元
风扇单元
微处理器插件
? 1.电源供给单元 RW302
? 给现场控制站提供直流电源，可冗余。
? 2.远程输入输出总线接口插件 RB301
? 连接 RIO总线，完成通信功能。
? 3.微处理器插件 CP345
? 进行控制运算处理，可冗余
? 4,Vnet连接单元 AIP501
? 连接 Vnet的接口
? 5.电池单元
? 提供备用电池，防止停电丢失数据。可
冗余。
? 6.外部接口单元
? 提供接口
? 7.电源分配面板
? 外接交流电源板
? 8.电源输入输出端子
? 外接交流电源的端子
? 9.空气过滤器
? 过滤粉尘，净化空气。
? 10.风扇单元
? 散热，可冗余。
? 11.远程输入输出总线连接单元
AIP511
? RIO连接接口
? (三 )远程输入输出总线
? 连接现场控制单元和节点的通信网络。
两者的距离＜ 750m，可采用双绞线；
? 两者的距离 ≤20km，可采用光缆。
FCU
NODE
RIO
? 1.节点接口单元 NIU
? 由通信插件和电源插件组成，两种插件均
可以构成双重化措施。
通信
插件
电源
插件
电源
插件
通信
插件
? (四 )节点
? 节点接口单元和输入输出单元构成
节点接口单元 NIU
输入输出单元 IOU
? 2.输入输出单元
? 输入输出单元 =输入输出插件箱 +输入输
出插件
FCU
NOD
E
NIU
IOU
? (1)输入输出插件箱
?
AMN11 AMN31 AMN32
? (2)输入输出插件
信号类型
型号 插件类型 输入输
出点数
信
号
连
接
模拟
量输
入输
出插
件
AAM10 电流 /电压输入插件（简约型） 1 端
子 AAM11 电流 /电压输入插件 1
AAM21 mV、热电偶,RTS输入插件 1
AAM11 脉冲输入插件 1
AAM50 电流输出插件 1
AAM51 电流 /电压输出插件 1
AMC80 多点模拟量控制输入输出插件 8输入
/8输
出
接
插
信号类
型
型号 插件类型 输入输
出点数
信
号
连
接
继电器
输入输
出插件
ADM15R 继电器输入插件 16 端
子 ADM55R 继电器输出插件 16
多点插
件
AMM12T 电压输入多点插件 16
AAM22M mV输入多点插件 16
AAM22T 热电偶输入多点插件 16
AAM32T RTS输入多点插件 16
AMM42T 两线制变送器输入多点插件 16
AMM52T 电流输出多点插件 16
信号类型 型号 插件类型 输入输
出点数
信号
连接
状态量
输入输
出插件
ADM11T 接点输入插件（ 16点，端子型） 16 端
子
ADM12T 接点输入插件（ 32点，端子
型）
32
ADM51T 接点输出插件（ 16点，端子型） 16
ADM52T 接点输出插件（ 16点，端子型） 32
ADM11C 接点输入插件（ 16点，连接型） 16 接
插
ADM12C 接点输入插件（ 32点，连接型） 32
ADM51C 接点输出插件（ 16点，连接型） 16
ADM52C 接点输出插件（ 32点，连接型） 32
信号类型 型号 插件类型 输入
输出
点数
信号
连接
通信插件 ACM11 RS-232通信插件 1ch 接插
ACM12 RS-422/RS-485通信插件 1ch 端子
通信卡 ACM21 RS-232常用通信插卡 1ch 接插
ACM22 RS-422/RS-485常用通信
插卡
1ch 端子
3.插件接线方式
I/O模件
MIL方式：海外流行的低成本
接线方式
压夹方式：压线端子接线与
PLC相同的接线方式
KS电缆方式：通过 KS电缆与横
河专用端子板连接
的接线方式
? 三、现场控制站的功能
现场控制站的控制功能
反馈控
制功能
顺序控
制功能
运算控
制功能
编程控
制功能
? (一 )反馈控制功能
? 1.概念
? 根据偏差的大小进行控制的功能称为反
馈控制功能。
调节器 对象
变送器
执行器
? 2.功能模块
? 功能模块是实现反馈控制的基本仪表，
相当于模拟式仪表。
? 是用 C语言编出的一段子程序。
? (1)种类
种类 型号 功能
输入
指示 PVI 输入指示模块
PVI-DV 带偏差报警的输入指示模块
调节 PID PID调节模块
PI-HLD 采样 PI调节模块
PID-BSW 带批量开关的 PID模块
ONOFF 两位置 ON/OFF调节模块
ONOFF-G 三位置 ON/OFF调节模块
种类 型号 功能
调节 PID-TP 时间比例 ON/OFF调节模块
PD-MR 带手动复位的 PD调节模块
PI-BLEND 混和 PI调节模块
PID-STC 自整定 PID调节模块
手动
操作 MLD 手动操作模块
MLD-PVI 带输入指示的手动操作模块
MLD-SW 带输出开关的手动操作模块
MC-2 两位置马达控制模块
MC-3 三位置马达控制模块
种类 型号 功能
信号
设定 RATIO 比率设定模块
PG-LI3 13段程序设定模块
BSETU-2 流量测量的批量设定模块
BSETU-3 重量测量的批量设定模块
信号
限幅 VELLIM 变化速率限幅模块
信号
选择 SS-H/M/L 信号选择模块
AS-H/M/L 自动选择模块
SS-LDUA 双信号选择模块
信号
分配 FOUT 串级控制信号发送模块
种类 型号 功能
信号
分配 FFSUM 前馈控制信号模块
XCPL 不相互作用的控制输出模块
SPLIT 分离控制信号发送模块
脉冲
计数 PTC 脉冲计数输入模块
报警 ALM-R 报警模块
? (2)构成
SET
SUB
OUT IN
给定信号 ---
其他输入
输出信号 ---
过程输出和
其他输出
输入信号 ---
过程输入和
其他输入
补偿输出 ---
过程输出和
其他输出
? (3)通用功能
? ①输入信号处理功能
输入
插件
无转换
开方转换
通信转换
脉冲转换
输入信号转换功能
CAL
BAD
CAL
BAD
数字滤波
功能
CAL
PV
积算功能 SUM
PV超限
BAD---无效
CAL---校正
? a.输入信号转换功能
? (a)无转换
? 变成工程单位的原始数据
? (b)开方转换
对输入信号进行开方运算，可以
作为差压变送器或流量变送器的
线性化装置，输入信号 <0.5%时
，输出信号 =0
? (c)脉冲转换（脉冲 /批量集合型脉冲）
? (d)通信转换
把来自插件的脉冲信号转换成
PV。 PV=[P(t)-P(t-
TS*DN)]TU/(TS*DN)Ps
本次脉冲输入数据
扫描周期
缓冲器数目
时间单位 标度脉冲
? b.数字滤波
对过程输入信号用一阶滞后环节
进行滤波，减小噪声，对功能模
块信号和脉冲信号无效。
? c.积算功能
? d.校正功能
对输入信号进行积算，
SUM=X*TS/TK+SUMn－ 1。当 IOP
和非 CAL时无积算功能。
对变送器进行校验，若变送器发
生故障时可以对输入信号进行设
定。 CAL时,HIS使功能模块的
输入信号进行手动设置。
输入信号 扫描周期 时间刻度转换系数
? e.PV超限
当输入信号的数据状态无效 BAD
时,PV＞ PV设定值或 PV＝ SH或
PV＝ SL称为 PV超限
? ② 报警处理功能
? a.报警检查
? (a)输入开路报警检查 (IOP)
? (b)上上限 (HH)下下限 (LL)报警检查功能
? (c)上下限 (PH,PL)报警检查功能
当来自现场的信号 <-5.5%或 >105.5%
时，发出 IOP，以便对检测端或变送
器等处发生的故障给予判断。
pv
t
HH
PH
PL
LL
? (d)变化率 (VL)报警检查功能
? (e)偏差 (DL)报警检查功能
? (f)输入错误报警检查
? 若输入值的数据在无效 BAD状态，则
报警 。
? 产生 BAD原因,
? I/O插件出错；数据参考模块的模块方
式是 O/S状态；输入值的数据状态是
BAD；输入开路检测；输入值不能通
信 NCOM。
? (g)输出错误报警检查
? 输出值的数据状态为错误时，报警。
? (h)输出开路（ OOP）报警检查功能
? (i)输出上下限（ MH,ML）报警检查
功能
?
各输出插件异常或输出线路断线
时，可以发出 OOP。
? (J)连接错误状态报警检查
? 功能模块与 I/O连接端出现连接错误时,
则报警。
? 连接错误,
输出信号只有 >MH或 <ML时，才
会发生报警，而当 MH=100%或
ML=0%时，则不发生 MHI 和 MLO
? 连接端上功能模块处于 O/S方式；
? 连接端上功能模块处于在线维护状态；
? 连接信息失常，不能进行数据参照或数
据设定；
? 连接端上功能模块的数据类型不能转换
成合适的数据类型。
? b.报警权限
? (a)报警输出旁路 (AOF)
? (b)报警处理级别
功能模块处于 AOF状态时，可以
进行报警检验，但不能向操作站
发出报警通知，也不能执行其它
动作。
高级报警 /中级报警 /低级报警 /
纪录报警
? (c)报警显示闪烁动作
闪烁状态
报警状态
：确认
锁定型：有报
警，闪烁时间
不同
报警状态
：确认
闪烁状态
非锁定型：
有报警，闪
烁时间相同
报警状态
闪烁状态
自定义型：有
报警，自定义
是否闪烁
? (d)重复通知报警
? 由于报警原因还存在的一段时间，不管
报警是否确认，仍可重复过程报警信息。
? 目的,
? 提示操作者主报警状态仍在继续。
? ③ 输出信号处理功能
输出速率限幅
预置操作输出
输出限幅
MH ML
RMV
ROUT
MAN/TRK
AUT/CAS/RCAS/PRD
TRK
辅助输出 SUB
输出信号转换
MV
OUT
MAN
TRK
AUT/CAS/RCAS/ROUT/PRD
TIN
MVrb 输出反馈值
? a.输出限幅功能
? b.输出速率限幅功能
功能模块处于 A状态时,MV≥MH
或 MV≤ML，按限幅值对输出加以
限制，同时产生输出上下限报警
? c.输出予置功能
? d.输出跟踪功能
? 使输出值与目标模块的输出值或跟踪的
输入信号一致。如在反馈控制的功能模
块中，使输出值跟踪外部跟踪信号端子
上的值
输出预置值由命令开关 PSW决定,
PSW＝ 1，输出＝ MSL（ MV刻度下限值）；
PSW＝ 2，输出＝ MSH（ MV刻度上限值）；
PSW＝ 3，输出＝ PMV（预置操作输出值）；
PMV的值由人机界面站调节或由顺序控制功
能的模块设置。
? e.输出信号转换功能
? (a)无转换
? 直接输出信号到其它功能模块或到模拟
量输出插件
? Ⅰ,其它功能模块
? 0~100%的数据量
? Ⅱ,模拟量输出插件
? 0~100%的数据量
→ 4~20mA/1~5VDC
? (b)脉宽转换
? MV转换成脉宽信号
f.辅助输出
? 3.常用功能模块介绍
? (1)输入指示模块 (PVI)
? ① 用途
? 将 I/O插件或其它内部仪表的信号，经过
输入处理后获得 PV，送给操作站进行显示。
? ②方框图
IN OUT
SUB
PV，△ PV
输入处理
功能 PV
? ③ 功能
? a.输入信号处理功能
? 有输入信号转换
? b.报警检查功能
? 无偏差报警检查功能
? ④ 应用
输入处理 IN
SUB
PV
PV,PV
NO GNAME ARRAY COMMENT INST TAG
__ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __
5 LEVEL 0 Level Indicator PVI LI-1101A
__ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __
PID CONTROLLER
(cascade) IN OUT
000.123
?
O PN
CLS CAUSTIC
FLOW
100.0
80.0
60.0
40.0
20.0
0.0
CAS
NR
4
FIC-404
?
O PN
CLS WATER
FLOW
100.0
80.0
60.0
40.0
20.0
0.0
AUT
NR
3
FIC-303
?
O PN
CLS TOP
OXYGEN
100.0
80.0
60.0
40.0
20.0
0.0
AUT
NR
5
AIC-204
?
O PN
CLS TANK A3
LEVEL
100.0
80.0
60.0
40.0
20.0
0.0
AUT
NR
7
LIC-939
?
O PN
CLS ACID
FLOW
100.0
80.0
60.0
40.0
20.0
0.0
M AN
NR
6
FIC-107
?
O PN
CLS AM INE
FLOW
100.0
80.0
60.0
40.0
20.0
0.0
AUT
NR
1
FIC404
?
O PN
CLS COOLANT
FLOW
100.0
80.0
60.0
40.0
20.0
0.0
M AN
NR
8
FIC-294
?
O PN
CLS REACTOR
TEM P
100.0
80.0
60.0
40.0
20.0
0.0
CAS
NR
2
TIC-101
PV
SV
MV
49.6
49.6
49.6
PPH
PV
SV
MV
49.6
49.6
49.6
%O2
PV
SV
MV
49.6
49.6
49.6
GPM
PV
SV
MV
49.6
49.6
49.6
FEET
PV
SV
MV
49.6
49.6
49.6
GPH
PV
SV
MV
49.6
49.6
49.6
GPH
PV
SV
MV
49.6
49.6
49.6
DEG F
PV
SV
MV
49.6
49.6
49.6
GPM
92.08.14 09:25
.CG0254 254/800
CONTROL 0254
UNDER TEST
92.08.14 09:25
.TG0312 312/320
4M 1 * PAUSE PEN M ODE
38,0
29,7
46,8
66,2
78,9
55,7
53,0
29,7
TI C- 101 PV +
AI R FLO W
54,9 %
TI C- 101 PV +
AI R FLO W
54,9 %
TI C- 101 PV +
AI R FLO W
54,9 %
TI C- 101 PV +
AI R FLO W
54,9 %
TI C- 101 PV +
AI R FLO W
54,9 %
TI C- 101 PV +
AI R FLO W
54,9 %
TI C- 101 PV +
AI R FLO W
54,9 %
TI C- 101 PV +
AI R FLO W
54,9 %
09,25
08,14
09,25
08,14
09,25
08,14
09,25
08,14
08.14 09:25
? (2)PID调节模块
? ①用途
? 对偏差信号进行 PID运算后转换成
4~20mA DC输出。
? ②方框图
IN OUT
SUB
SET
输入
处理
控制
运算
输出
处理
PV MV
PV，△ PV,MV，△ MV
CAS/
AUT
BIN RL1 RL2 TIN TSI INT
RAW
MAN
ROUT
RMV
AUT/
MAN
CSV CAS
RSV
RCAS
报警处理
（ VN） （ RLV2） （ RLV1） （ TSW）
SV
? a.端子
? IN— 输入端子
? OUT— 输出端子
? SET— 给定端子
? SUB— 补偿端子
? BIN— 补偿输入端子
? RL1/2— 积分信号输入端子
? TIN— 跟踪信号输入端子
? TSI— 跟踪开关输入端子
? INT— 连锁开关输入端子
? b.数据项
? RAW— 原始数据
? PV — 测量值
? SV — 给定值
? CSV — 外给定值
? RSV — 远程给定值
? MV — 输出值
? VN — 补偿值
? RL1/2 — 抗积分饱和值
? TSW — 跟踪开关值
? ③ 功能
? a.输入信号处理功能
? 具有输入信号转换功能
? 输入信号积算功能
? 输入信号滤波功能
? PV超限功能
? b.控制运算
? （ a） PID运算式
? MV(t)=100[e(t)+∫e(t)dt/TI+TDde(t)/dt]
/PB
? 进行变型和差分处理后得到,
? △ MVn=100{△ en+△ Ten/TI+TD △ (△ En) /△ T}
/PB
? PID算法,
? △ MVn=KPKS[△ en+△ Ten/TI+TD △ (△
en ) /△ T]
? I-PD算法,
? △ MVn=KPKS[△ PVn+△ Ten/TI+TD
△ (△ PVn )/△ T]
? PI-D算法,
? △ MVn=KPKS[△ en+△ Ten/TI+TD
△ (△ PVn )/△ T]
SV变化对 PD均不起作用
SV变化对 D不起作用
算法 P的响应 I的响应 D的响应
PID en en en
I-PD PV en PV
PI-D en en PV
自定
义 1
AUT选 I-PD,CAS/RCAS选 PI-D
自定
义 2
AUT/RCAS选 I-PD,CAS选 PI-D
? （ b）无扰动切换
? CAS→ AUT/MAN
? CAS/AUT→ MAN
? AUT→ MAN
? 均为无平衡无扰动切换
因为当前的输出信号是上次的输出值
+△ MV，任何情况下，只有△ MV才是
变化的。如,AUT时输出 =8mA，切换
到 MAN时,MAN的输出 =原来的 8mA+
手动时的输出变化量（ △ MV ），因此
切换一瞬间依旧保持在 8mA。
? (c)正反作用
? 偏差 ↑,输出 ↑→ 正作用
? 偏差 ↑,输出 ↓→ 反作用
? (d)PV跟踪
? 定义
? 调节器在 MAN时,SV和 PV保持一致的过
程称为 PV跟踪。
? 功能
? 保证 MAN→ AUT是无平衡无扰动切换
? (e)非线性增益
? 调节器的非线性增益就是可变增益，可用
于 PH值的控制。
BS(死区 )
死区范围 死区范围
Gap
（ BS)
Gap
（ BS)
en’（等效偏差）
en（偏差）
GG（非线性增益）,1
GG（非线性增益）,1/2
GG（非线性增益）,1/4
GG（非线性增益）,0
偏差＝设定值－测量值
等效偏差 =PID控制运算式的输入偏差
死区范围,0~100%
? en=(SV-PV)— 偏差
? en’— 等效偏差
? BS— 死区
? GG— 非线性增益
? 在死区范围 (0~100%)内的实际比例带
=PB/GG
? 例如,
? 调节器的比例带选为 100%,GG=1/2，
其在死区内的实际比例带应为
100%*2=200%
PID运算
非线性增益运算
△ MV
Kpe等效比例增益
En偏差 GW死区 Kp比例增益
Kpc=Kp× Knl
Kpc=［ 1－ (1－ Knl)× GW/|En|］ Kp
? （ f）输入输出补偿
? Ⅰ,输入补偿
? 输入补偿的概念,
? 补偿信号＋ PV=PID运算的输入信号
PID
控制运算 △ MV
PVn
PV ＋
CK
＋
＋ CVn
VN
CB
＋
×
控制运算 △
? Ⅱ,输出补偿
? 输出补偿的概念,
? PID运算的输出信号 +补偿信号
CK
＋
＋ MVn
VN
CB
＋
×
＋
PID
控制运算
MVno PVn
PV
? (g)PID参数设定
PB=0~1000% (P)
TI=0.1~10000s (I)
TD=0~10000s (D)
? c.输出信号处理功能
? 具有输出限幅功能
? 变化率限幅功能
? 预置功能
? 跟踪功能 — 跟踪开关输入 TSI时,
MV=跟踪输入信号的值 TIN
? 信号转换功能
? 辅助输出功能
? (a)输出限位指针（标记）功能
? 在功能模块的 MV刻度上设置 OPLO和
OPHI两个限位标记，这个标记设定在
MV允许的范围内，可以在 HIS的操作
屏幕上的显示。
OPHI
OPL
O
? (b)输出钳位功能
? MV≯ MV的预先设定范围，若超出这
个范围，在 HIS的仪表面板上显示
CLP+或 CLP-
? d.报警处理功能
? 具有输入开路报警检查
? 输入错误报警检查功能
? 上上限下下限报警检查功能
? 上下限报警检查功能
? 变化率报警检查功能
? 偏差报警检查功能
? 输出开路报警检查功能
? 输出错误报警检查功能
? 输出上下限报警检查功能
? 无效连接状态报警检查功能
? 报警权限
? 报警显示闪烁动作
? 重复通知报警
? 报警处理级别
? 报警输出旁路
? ④ 应用
MV PV
SV
O
U
T
SET
CAS
AUT/MAN
CAS/AUT
SUB
I
N
Input
Processing
Control Algorithm
En Algorithm
Mn Algorithm
Output
Processing
Calculation Function
MAN
PV,PV MV,MV
TI
?
CLS
CAUSTIC
FLOW
100.0
80.0
60.0
40.0
20.0
0.0
CAS
NR
4 FIC-404
BIN
RL1 RL2 TIN TSI INT
BIN,补偿输入
RL1:积分限值 1
RL2:积分限值 2
TIN,跟踪输入
TSI,跟踪开关输入
? （二）连接功能
? 1.连接形式
? 数据连接 /端子连接
? 2.连接方法
? (1)数据连接
? 包括参照和设定
? 数据参照 — 从连接目标上 读入 数据
? 数据设定 — 把数据 写入 连接目标
?
? a.数据连接的目标
? 目标有 3种,
? 过程 I/O
? 软件 I/O
? 功能块
? (a) 和过程 I/O的数据连接
PID IN OUT
SUB
SET
输入模件
过程输入
输出模件
过程输出
数据设定 数据参照
过程输入 ------属于数据参照
过程输出 ------属于数据设定
? (b) 和软件 I/O的数据连接
CALCU IN OUT
数据参照 数据设定
内部开关输入 ------属于数据参照
CALCU输出 ------属于数据设定
内部
开关
内部
开关
? (c) 和功能块的数据连接
LDLAG IN OUT PVI PV PID VN
数据参照 数据设定
把 PVI的数据类型 PV读到 LDLAG的 IN端
子 ------属于数据参照
把 CALCU的 OUT端子的输出写入 PID的数
据类型 VN------属于数据设定
? b.数据连接的信息
? 为了实现数据连接，必须给出功能块的连
接 信息 (I/O端子上的 ) 。
信息
元素名（工位号,
标记名、元素编号
或端子编号）
数据项（数据类型）
目标 元素名 数据项
过程 I/O 工位号、标记
名、端子号
PV
软件 I/O 工位号、元素
号
PV
功能块 工位号 数据类
型
? 例：过程 I/O端子号 由下列符号组成
? %Z 01 u s cc
端子号 插槽号 单元号
或槽箱
号
输入输
出插件
号
过程输
入输出
插件
? (2)端子连接
? a.功能块之间的连接
? (a) OUT和 SET的端子连接
PID IN OUT
SUB
SET
PID IN OUT
SUB
SET
端子连接
? (b) OUT和 IN的端子连接
PID IN OUT
SUB
SET
AS-H IN OUT
端子连接
? (b)端子连接的信息
? 为了实现端子连接，必须给出功能块的连
接 信息 (I/O端子上的 ) 。
信息
元素名（工位号）
端子名
? (三 )顺序控制功能
? 1.概念
? 根据预先设定的步骤，逐步进行各个阶
段信息处理的功能称为顺序控制功能。
? 2.实现的方法
? 顺序控制表功能块、逻辑图功能块、顺
序功能图功能块
? 3.顺序控制表功能块 (ST16和 ST16E)
? (1)方框图
输
入
处
理
输
出
处
理
逻辑操作
J03
J02
J01
J63
J64
Q01
Q02
Q03
Q63
Q64
? (2)端子
? 输入端子 =Q01~Q64
? 输出端子 =J01~J64
端子 连接类型 连接目标
数据
参考
数据
设定
连接
测试
状态
操作
端子
连接
过程
I/O
软件
I/O
功能
块
Q01~
Q64
× × ● × × ● ● ●
J01~J
64
× × × ● × ● ● ●
? (3)功能
? 输入处理 (见通用功能 )
? 输出处理 (见通用功能 )
? 逻辑操作
? 逻辑操作就是顺序控制表，它包括,
? 输入连接信息
? 条件定义
? 条件规则
? 输出连接定义
? 操作定义
? 操作规则
条件信号
操作信号
输入连
接信息
条
件
定
义
条件规则
输出连
接信息
操
作
定
义
操作规则
启动方式 扫描方式
4.顺序控制表
? (1)No（序号）
? C01~C32，条件信号的序号
? A01~A32，操作信号的序号
? (2)Tag name Data Item（工位号,数据项）
? ①条件信号
? 输入的连接信号，例 FIC0001.ALRM
? ② 操作信号
? 输出的连接信号,
? 本栏目无论条件信号还是操作信号均可用
? 工位号、数据项表示
? （ 3） Data（数据）
? 条件信号的条件规定
? 操作信号的操作规定
? （ 4） Comment（注释）
? 条件信号和操作信号代表含义的说明
? （ 5） Rule Number（规则号）
? 01~32，规则号决定了顺序控制表动作
的次序
? ① 条件规则
? 当条件信号的测试结果成立时，条件规
则成立，条件规则用 Y或 N表示
? ②操作规则
? 当条件满足时，对输出信号进行操作。
操作规则用 Y或 N表示
? （ 6） Step label（步号）
? 最大为 100。根据步号完成每一步的顺
序控制。
? （ 7） THEN label/ ELSE label(目
标步号 )
? 确定下一次执行的步号
? THEN label表示条件成立时，转向
THEN所指的步号。
? ELSE label表示条件不成立时，转向
ELSE所指的步号。
? 5.实例
? (1)工艺
? 注水过程,
? 启动按钮第一次接通。 (液位上限开关 A断
开 )打开注入阀 A。贮罐的 L↑
? 贮罐的 L≥L上限 时，液位上限开关 A接通。
关闭注入阀 A。贮罐的 L达到最大。
? 排水过程,
? 启动按钮第二次接通。 (液位上限开关 A接
通 )打开排放阀 B。贮罐的 L↓
? 贮罐的 L≤L下限 时，液位下限开关 B接通，
关闭排放阀 B。贮罐的 L达到最小。
? （ 2）注水和排水过程的顺序控制
编
号 工位号,数据项
数
据
规则号 01 02 03 04 05
注释 步号 1 2
C01 PB001.PV ON 启动按钮 Y Y
C02 SWA.PV ON 开关 A(液位上限 ) N Y Y
C03 SWB.PV ON 开关 B(液位下限 ) N
C32
A01 VLVA.PV H 注入阀 A
Y N
A02 VLVB.PV H 排放阀 B Y N
A03
A32
扩展规则工位号名称
2 1 THEN
ELSE
? 6.常用顺序控制功能模块
? （ 1）做条件信号使用
功能模块 工位号,数据项 数据 规则
接点输入 Tag/%Znnusmm.
PV
ON/OFF Y/N
接点输出 Tag/%Znnusmm.
PV
ON/OFF Y/N
内部开关 Tag/%SWnnnn.P
V
ON/OFF Y/N
计时器 Tag.BSTS CTUP/PAUS Y/N
计数器 Tag.BSTS CTUP Y/N
反馈控制仪
表
Tag.MODE AUT/MAN/CAS Y/N
Tag.ALRM NR/HH/HI/LO/LL Y/N
开关仪表 Tag.MODE AUT/MAN Y/N
Tag.ALRM NR/ANS+/ANS- Y/N
关系表达式 Tag.X01~X16 EQ/GT/GE/LT/LE Y/N
（ 2）做操作信号使用
功能模块 工位号,数据项 数据 规则
接点输出 Tag/%Znnusmm.PV H/L/F/P Y/N
内部开关 Tag/%SWnnnn.PV H/L Y/N
计时器 Tag/%TMnnnn.OP START/WAIT Y/N
计数器 Tag/%CTSnnnn.ACT ON/OFF Y/N
反馈控制仪表 Tag.MODE AUT/MAN/CAS/P
RD
Y/N
开关仪表 Tag.MODE AUT/MAN Y/N
Tag.CSV 01/02 Y/N
操作指导信息 %OGnnnn.PV NON Y/N
顺序请求信息 %RQnnnn.PV NON Y/N
报警器 Tag/%Annnn.PV H/L Y/N
? 四,人工界面站的构成
(一 )封闭式单显示器 HIS
(二 )封闭式双显示器 HIS
(三 )开放式单显示器 HIS
(四 )开放式双显示器 HIS
(五 )通用 PC型 HIS
PC可选用 IBM PC/AT 兼容机
PCS必须配备通信插件 VF701卡
选配操作员键盘
1.通用 PC机
2 VF701卡及地址
置于 PCI槽上的控制总线接口卡，用于将
PC型 HIS接入 V-net。
VF701卡地址
域号 站号
3,操作员键盘
防尘防水平面触摸键, 9针 RS232插头，可发出 7种
电子报警音响。
连接电缆
方式选择钥匙
功能键
窗口调用键
操作控制键
数据键入键
其它键
? 五,人工界面站的功能
HIS
功能
窗口操作监视功能
操作支持功能
数据获取功能
开放数据接口功能
维护功能
? 窗口操作监视功能
? 通过一系列具有操作和监视功能的窗口，
对生产过程的运行、控制、监视、操作、
报表进行运作。
? 操作支持功能
? 设置 HIS、键盘、功能块的安全权限，
防止误操作。通过生产过程和系统本身
的信息发布，了解过程和系统的状态和
随时发生的事件。
? 数据获取功能
? 通过趋势和报表等手段收集和保存过程
数据，可打印也输出。
? 开放数据接口功能
? 通过 DDE和 OPC接口把 CS3000的各
种实时数据送出。
? 维护功能
? 对系统进行诊断和维护。
? (一 )窗口操作监视功能
窗口
操作
监视
功能
用户
自定义
窗口
系统窗口
流程图窗口
趋势窗口
系统信息窗口
导航窗口
功能块状态监视窗口
信息窗口
帮助窗口
纵观窗口
流程图窗口
分组窗口
趋势点窗口
调整窗口
仪表面板窗口
顺控表窗口
顺序功能图窗口
过程报警窗口
操作指导信息窗口
SEBOL
窗口
1.系统信息窗口 (System
Message Window)
2.资源管理器窗口 (Navigator
Window)
3.调整窗口 (Tuning Window)
4.仪表面板窗口 (Faceplate
Window)
5.操作指导信息窗口 (Opdrator
Guide Window)
6.过程报警窗口 (Process Alarm)
8.顺控表窗口 (Sequence Table
Window)
9.趋势点 (Trend-point Window)
10.流程图窗口 (Graphic Window)
11.总貌窗口 (Overview Window)
12.控制窗口 (Control Window)
13.趋势窗口 (Trend Window)
14.控制回路窗口 (Ctrol Drawing
Window)
15.过程报告窗口 (Process
Report window )
16.历史信息报告窗口 (Historical
Message Report Window)
17.系统管理窗口 (System
Administration Window)
18.系统报警窗口 (System Alarm
Window)
19.HIS设置窗口 (HIS Setup
Window)
20.FCS状态显示窗口 (FCS
Status Display Window)
21.调整时间对话箱 (Adjust Time
Dialog Box)
22.帮助对话窗口 (Help Dialog
Window)
一,构成
? 二,现场控制站的构成
? 三,现场控制站的功能
? 四,人工界面站的构成
? 五,人工界面站的功能
? 本节重点内容提示,
? 一,基本构成
? 一个域的基本构成
? 二,基本知识
? 功能模块、输入输出连接
? 三,基本原理
? 反馈控制功能、顺序控制功能
? 一,构成
? 域的定义,一条控制总线连接的站的集合
? (一 )一个域的基本构成
? 人机界面站 HIS
? 现场控制站 FCS
? 控制总线 Vnet
控制总线
站
HIS
FCS
Vnet
? (二 )一个域内的系统构成
? 人工界面站 HIS
? 现场控制站 FCS
? 网络 Vnet,Ethernet,RIO
? 总线转换器 BCV
? 通信门单元 CGW
总数 ≤64个
要求,
HIS≤16个
当 HIS≥8个，需增设服务器（用于存放项目数据）
Dual V-net
v
PRT
E E
01
01.01
FCS
Control Cabinet Room
控制站
HIS
62
HIS
61
HIS
63
Ethernet
EWS
64
HIS
60
PRT
01
01.01
FCS
控制站
01
01.01
端子柜
v
最大工位数,
1,000,000 /FCS
最大站数,
64
V-net 总线 (Max),
20 km
RIO 总线 (max),
20 km per FCS
? 1.人机界面站 HIS
? 监视操作 — 系统、自定义等窗口
? 系统维护 — 系统状态、系统报警,HIS设置、
FCS状态显示等窗口
? 数据获取 — 报表、趋势等窗口
? 数据接口 — OPC,DDE
? 操作支持 — 权限、报警、过程报告、历史
信息等窗口
? 系统生成 — 组态软件
? 虚拟测试 — 虚拟测试软件
? 2.现场控制站 FCS
? 控制功能 — 反馈、顺序、计算、编程
? 通信输入输出功能 — 利用通信插件与 PLC或
其它子系统通信
? 通信软件包
FA-M3 Siemens
DARWIN MELSEC-A
Modbus SYSMAC
Allen-Bradley Gas Chromatograph
?3.网络 Vnet,Ethernet,RIO
Vnet
功能 连接 FCS和 HIS的通信网络
站点数目 64个 /域
传输速率 10Mbit/S
传输介质 同轴电缆 YCB111 同轴电缆 YCB141
传输距离 500m 185m
网络拓扑 总线结构（多点）
Ethernet
功能 连接上位机和 HIS的通信网络
站点数目
传输速率 10Mbit/S
传输介质 同轴电缆
传输距离 185m
网络拓扑 总线结构
RIO Bus
功能 连接 FCS和 NODE的通信网络
节点数目 8个 /FCU
传输速率 2Mbit/S
传输介质 双绞线 光纤
传输距离 750m 20Km
网络拓扑 总线结构
? 4.总线转换器 BCV
? 和 YEW其它的 DCS连接，如 CENTUM-CS,
μXL
CENTUM-CS μXL
BCV
Vnet
? 5.通信门单元 CGW
? 从一台计算机或 UNIX工作站获取或设置
FCS的数据
UNIX工作站 计算机
CGW
Vnet
? 二、现场控制站的构成
? (一 )机柜
? 1.采用微正压措施
? 防尘效果较好,适于恶劣环境。
? 2.插件化
? 模件的编址不受插槽位置的影响
? 3.插入式结构
? 插件拔插有导轨和连锁装置，防止损坏
产生故障
? 4.热拔插
? 插件可以带电拔插，且不影响其它模件
的正常工作
FCS
供电单元
RIO BUS接
口插件
微处理器插
件
电池单元
外部接口单
元 电池单元
FIO BUS接口
单元 风扇单元
(二 )现场控制单元
FCU
电源供给单元
RIO BUS接口插件
Vnet连接单元
电池单元
电源分配板
外部接口单元
供电端子
电池单元
RIO BUS
连接单元
风扇单元
微处理器插件
? 1.电源供给单元 RW302
? 给现场控制站提供直流电源，可冗余。
? 2.远程输入输出总线接口插件 RB301
? 连接 RIO总线，完成通信功能。
? 3.微处理器插件 CP345
? 进行控制运算处理，可冗余
? 4,Vnet连接单元 AIP501
? 连接 Vnet的接口
? 5.电池单元
? 提供备用电池，防止停电丢失数据。可
冗余。
? 6.外部接口单元
? 提供接口
? 7.电源分配面板
? 外接交流电源板
? 8.电源输入输出端子
? 外接交流电源的端子
? 9.空气过滤器
? 过滤粉尘，净化空气。
? 10.风扇单元
? 散热，可冗余。
? 11.远程输入输出总线连接单元
AIP511
? RIO连接接口
? (三 )远程输入输出总线
? 连接现场控制单元和节点的通信网络。
两者的距离＜ 750m，可采用双绞线；
? 两者的距离 ≤20km，可采用光缆。
FCU
NODE
RIO
? 1.节点接口单元 NIU
? 由通信插件和电源插件组成，两种插件均
可以构成双重化措施。
通信
插件
电源
插件
电源
插件
通信
插件
? (四 )节点
? 节点接口单元和输入输出单元构成
节点接口单元 NIU
输入输出单元 IOU
? 2.输入输出单元
? 输入输出单元 =输入输出插件箱 +输入输
出插件
FCU
NOD
E
NIU
IOU
? (1)输入输出插件箱
?
AMN11 AMN31 AMN32
? (2)输入输出插件
信号类型
型号 插件类型 输入输
出点数
信
号
连
接
模拟
量输
入输
出插
件
AAM10 电流 /电压输入插件（简约型） 1 端
子 AAM11 电流 /电压输入插件 1
AAM21 mV、热电偶,RTS输入插件 1
AAM11 脉冲输入插件 1
AAM50 电流输出插件 1
AAM51 电流 /电压输出插件 1
AMC80 多点模拟量控制输入输出插件 8输入
/8输
出
接
插
信号类
型
型号 插件类型 输入输
出点数
信
号
连
接
继电器
输入输
出插件
ADM15R 继电器输入插件 16 端
子 ADM55R 继电器输出插件 16
多点插
件
AMM12T 电压输入多点插件 16
AAM22M mV输入多点插件 16
AAM22T 热电偶输入多点插件 16
AAM32T RTS输入多点插件 16
AMM42T 两线制变送器输入多点插件 16
AMM52T 电流输出多点插件 16
信号类型 型号 插件类型 输入输
出点数
信号
连接
状态量
输入输
出插件
ADM11T 接点输入插件（ 16点，端子型） 16 端
子
ADM12T 接点输入插件（ 32点，端子
型）
32
ADM51T 接点输出插件（ 16点，端子型） 16
ADM52T 接点输出插件（ 16点，端子型） 32
ADM11C 接点输入插件（ 16点，连接型） 16 接
插
ADM12C 接点输入插件（ 32点，连接型） 32
ADM51C 接点输出插件（ 16点，连接型） 16
ADM52C 接点输出插件（ 32点，连接型） 32
信号类型 型号 插件类型 输入
输出
点数
信号
连接
通信插件 ACM11 RS-232通信插件 1ch 接插
ACM12 RS-422/RS-485通信插件 1ch 端子
通信卡 ACM21 RS-232常用通信插卡 1ch 接插
ACM22 RS-422/RS-485常用通信
插卡
1ch 端子
3.插件接线方式
I/O模件
MIL方式：海外流行的低成本
接线方式
压夹方式：压线端子接线与
PLC相同的接线方式
KS电缆方式：通过 KS电缆与横
河专用端子板连接
的接线方式
? 三、现场控制站的功能
现场控制站的控制功能
反馈控
制功能
顺序控
制功能
运算控
制功能
编程控
制功能
? (一 )反馈控制功能
? 1.概念
? 根据偏差的大小进行控制的功能称为反
馈控制功能。
调节器 对象
变送器
执行器
? 2.功能模块
? 功能模块是实现反馈控制的基本仪表，
相当于模拟式仪表。
? 是用 C语言编出的一段子程序。
? (1)种类
种类 型号 功能
输入
指示 PVI 输入指示模块
PVI-DV 带偏差报警的输入指示模块
调节 PID PID调节模块
PI-HLD 采样 PI调节模块
PID-BSW 带批量开关的 PID模块
ONOFF 两位置 ON/OFF调节模块
ONOFF-G 三位置 ON/OFF调节模块
种类 型号 功能
调节 PID-TP 时间比例 ON/OFF调节模块
PD-MR 带手动复位的 PD调节模块
PI-BLEND 混和 PI调节模块
PID-STC 自整定 PID调节模块
手动
操作 MLD 手动操作模块
MLD-PVI 带输入指示的手动操作模块
MLD-SW 带输出开关的手动操作模块
MC-2 两位置马达控制模块
MC-3 三位置马达控制模块
种类 型号 功能
信号
设定 RATIO 比率设定模块
PG-LI3 13段程序设定模块
BSETU-2 流量测量的批量设定模块
BSETU-3 重量测量的批量设定模块
信号
限幅 VELLIM 变化速率限幅模块
信号
选择 SS-H/M/L 信号选择模块
AS-H/M/L 自动选择模块
SS-LDUA 双信号选择模块
信号
分配 FOUT 串级控制信号发送模块
种类 型号 功能
信号
分配 FFSUM 前馈控制信号模块
XCPL 不相互作用的控制输出模块
SPLIT 分离控制信号发送模块
脉冲
计数 PTC 脉冲计数输入模块
报警 ALM-R 报警模块
? (2)构成
SET
SUB
OUT IN
给定信号 ---
其他输入
输出信号 ---
过程输出和
其他输出
输入信号 ---
过程输入和
其他输入
补偿输出 ---
过程输出和
其他输出
? (3)通用功能
? ①输入信号处理功能
输入
插件
无转换
开方转换
通信转换
脉冲转换
输入信号转换功能
CAL
BAD
CAL
BAD
数字滤波
功能
CAL
PV
积算功能 SUM
PV超限
BAD---无效
CAL---校正
? a.输入信号转换功能
? (a)无转换
? 变成工程单位的原始数据
? (b)开方转换
对输入信号进行开方运算，可以
作为差压变送器或流量变送器的
线性化装置，输入信号 <0.5%时
，输出信号 =0
? (c)脉冲转换（脉冲 /批量集合型脉冲）
? (d)通信转换
把来自插件的脉冲信号转换成
PV。 PV=[P(t)-P(t-
TS*DN)]TU/(TS*DN)Ps
本次脉冲输入数据
扫描周期
缓冲器数目
时间单位 标度脉冲
? b.数字滤波
对过程输入信号用一阶滞后环节
进行滤波，减小噪声，对功能模
块信号和脉冲信号无效。
? c.积算功能
? d.校正功能
对输入信号进行积算，
SUM=X*TS/TK+SUMn－ 1。当 IOP
和非 CAL时无积算功能。
对变送器进行校验，若变送器发
生故障时可以对输入信号进行设
定。 CAL时,HIS使功能模块的
输入信号进行手动设置。
输入信号 扫描周期 时间刻度转换系数
? e.PV超限
当输入信号的数据状态无效 BAD
时,PV＞ PV设定值或 PV＝ SH或
PV＝ SL称为 PV超限
? ② 报警处理功能
? a.报警检查
? (a)输入开路报警检查 (IOP)
? (b)上上限 (HH)下下限 (LL)报警检查功能
? (c)上下限 (PH,PL)报警检查功能
当来自现场的信号 <-5.5%或 >105.5%
时，发出 IOP，以便对检测端或变送
器等处发生的故障给予判断。
pv
t
HH
PH
PL
LL
? (d)变化率 (VL)报警检查功能
? (e)偏差 (DL)报警检查功能
? (f)输入错误报警检查
? 若输入值的数据在无效 BAD状态，则
报警 。
? 产生 BAD原因,
? I/O插件出错；数据参考模块的模块方
式是 O/S状态；输入值的数据状态是
BAD；输入开路检测；输入值不能通
信 NCOM。
? (g)输出错误报警检查
? 输出值的数据状态为错误时，报警。
? (h)输出开路（ OOP）报警检查功能
? (i)输出上下限（ MH,ML）报警检查
功能
?
各输出插件异常或输出线路断线
时，可以发出 OOP。
? (J)连接错误状态报警检查
? 功能模块与 I/O连接端出现连接错误时,
则报警。
? 连接错误,
输出信号只有 >MH或 <ML时，才
会发生报警，而当 MH=100%或
ML=0%时，则不发生 MHI 和 MLO
? 连接端上功能模块处于 O/S方式；
? 连接端上功能模块处于在线维护状态；
? 连接信息失常，不能进行数据参照或数
据设定；
? 连接端上功能模块的数据类型不能转换
成合适的数据类型。
? b.报警权限
? (a)报警输出旁路 (AOF)
? (b)报警处理级别
功能模块处于 AOF状态时，可以
进行报警检验，但不能向操作站
发出报警通知，也不能执行其它
动作。
高级报警 /中级报警 /低级报警 /
纪录报警
? (c)报警显示闪烁动作
闪烁状态
报警状态
：确认
锁定型：有报
警，闪烁时间
不同
报警状态
：确认
闪烁状态
非锁定型：
有报警，闪
烁时间相同
报警状态
闪烁状态
自定义型：有
报警，自定义
是否闪烁
? (d)重复通知报警
? 由于报警原因还存在的一段时间，不管
报警是否确认，仍可重复过程报警信息。
? 目的,
? 提示操作者主报警状态仍在继续。
? ③ 输出信号处理功能
输出速率限幅
预置操作输出
输出限幅
MH ML
RMV
ROUT
MAN/TRK
AUT/CAS/RCAS/PRD
TRK
辅助输出 SUB
输出信号转换
MV
OUT
MAN
TRK
AUT/CAS/RCAS/ROUT/PRD
TIN
MVrb 输出反馈值
? a.输出限幅功能
? b.输出速率限幅功能
功能模块处于 A状态时,MV≥MH
或 MV≤ML，按限幅值对输出加以
限制，同时产生输出上下限报警
? c.输出予置功能
? d.输出跟踪功能
? 使输出值与目标模块的输出值或跟踪的
输入信号一致。如在反馈控制的功能模
块中，使输出值跟踪外部跟踪信号端子
上的值
输出预置值由命令开关 PSW决定,
PSW＝ 1，输出＝ MSL（ MV刻度下限值）；
PSW＝ 2，输出＝ MSH（ MV刻度上限值）；
PSW＝ 3，输出＝ PMV（预置操作输出值）；
PMV的值由人机界面站调节或由顺序控制功
能的模块设置。
? e.输出信号转换功能
? (a)无转换
? 直接输出信号到其它功能模块或到模拟
量输出插件
? Ⅰ,其它功能模块
? 0~100%的数据量
? Ⅱ,模拟量输出插件
? 0~100%的数据量
→ 4~20mA/1~5VDC
? (b)脉宽转换
? MV转换成脉宽信号
f.辅助输出
? 3.常用功能模块介绍
? (1)输入指示模块 (PVI)
? ① 用途
? 将 I/O插件或其它内部仪表的信号，经过
输入处理后获得 PV，送给操作站进行显示。
? ②方框图
IN OUT
SUB
PV，△ PV
输入处理
功能 PV
? ③ 功能
? a.输入信号处理功能
? 有输入信号转换
? b.报警检查功能
? 无偏差报警检查功能
? ④ 应用
输入处理 IN
SUB
PV
PV,PV
NO GNAME ARRAY COMMENT INST TAG
__ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __
5 LEVEL 0 Level Indicator PVI LI-1101A
__ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __
PID CONTROLLER
(cascade) IN OUT
000.123
?
O PN
CLS CAUSTIC
FLOW
100.0
80.0
60.0
40.0
20.0
0.0
CAS
NR
4
FIC-404
?
O PN
CLS WATER
FLOW
100.0
80.0
60.0
40.0
20.0
0.0
AUT
NR
3
FIC-303
?
O PN
CLS TOP
OXYGEN
100.0
80.0
60.0
40.0
20.0
0.0
AUT
NR
5
AIC-204
?
O PN
CLS TANK A3
LEVEL
100.0
80.0
60.0
40.0
20.0
0.0
AUT
NR
7
LIC-939
?
O PN
CLS ACID
FLOW
100.0
80.0
60.0
40.0
20.0
0.0
M AN
NR
6
FIC-107
?
O PN
CLS AM INE
FLOW
100.0
80.0
60.0
40.0
20.0
0.0
AUT
NR
1
FIC404
?
O PN
CLS COOLANT
FLOW
100.0
80.0
60.0
40.0
20.0
0.0
M AN
NR
8
FIC-294
?
O PN
CLS REACTOR
TEM P
100.0
80.0
60.0
40.0
20.0
0.0
CAS
NR
2
TIC-101
PV
SV
MV
49.6
49.6
49.6
PPH
PV
SV
MV
49.6
49.6
49.6
%O2
PV
SV
MV
49.6
49.6
49.6
GPM
PV
SV
MV
49.6
49.6
49.6
FEET
PV
SV
MV
49.6
49.6
49.6
GPH
PV
SV
MV
49.6
49.6
49.6
GPH
PV
SV
MV
49.6
49.6
49.6
DEG F
PV
SV
MV
49.6
49.6
49.6
GPM
92.08.14 09:25
.CG0254 254/800
CONTROL 0254
UNDER TEST
92.08.14 09:25
.TG0312 312/320
4M 1 * PAUSE PEN M ODE
38,0
29,7
46,8
66,2
78,9
55,7
53,0
29,7
TI C- 101 PV +
AI R FLO W
54,9 %
TI C- 101 PV +
AI R FLO W
54,9 %
TI C- 101 PV +
AI R FLO W
54,9 %
TI C- 101 PV +
AI R FLO W
54,9 %
TI C- 101 PV +
AI R FLO W
54,9 %
TI C- 101 PV +
AI R FLO W
54,9 %
TI C- 101 PV +
AI R FLO W
54,9 %
TI C- 101 PV +
AI R FLO W
54,9 %
09,25
08,14
09,25
08,14
09,25
08,14
09,25
08,14
08.14 09:25
? (2)PID调节模块
? ①用途
? 对偏差信号进行 PID运算后转换成
4~20mA DC输出。
? ②方框图
IN OUT
SUB
SET
输入
处理
控制
运算
输出
处理
PV MV
PV，△ PV,MV，△ MV
CAS/
AUT
BIN RL1 RL2 TIN TSI INT
RAW
MAN
ROUT
RMV
AUT/
MAN
CSV CAS
RSV
RCAS
报警处理
（ VN） （ RLV2） （ RLV1） （ TSW）
SV
? a.端子
? IN— 输入端子
? OUT— 输出端子
? SET— 给定端子
? SUB— 补偿端子
? BIN— 补偿输入端子
? RL1/2— 积分信号输入端子
? TIN— 跟踪信号输入端子
? TSI— 跟踪开关输入端子
? INT— 连锁开关输入端子
? b.数据项
? RAW— 原始数据
? PV — 测量值
? SV — 给定值
? CSV — 外给定值
? RSV — 远程给定值
? MV — 输出值
? VN — 补偿值
? RL1/2 — 抗积分饱和值
? TSW — 跟踪开关值
? ③ 功能
? a.输入信号处理功能
? 具有输入信号转换功能
? 输入信号积算功能
? 输入信号滤波功能
? PV超限功能
? b.控制运算
? （ a） PID运算式
? MV(t)=100[e(t)+∫e(t)dt/TI+TDde(t)/dt]
/PB
? 进行变型和差分处理后得到,
? △ MVn=100{△ en+△ Ten/TI+TD △ (△ En) /△ T}
/PB
? PID算法,
? △ MVn=KPKS[△ en+△ Ten/TI+TD △ (△
en ) /△ T]
? I-PD算法,
? △ MVn=KPKS[△ PVn+△ Ten/TI+TD
△ (△ PVn )/△ T]
? PI-D算法,
? △ MVn=KPKS[△ en+△ Ten/TI+TD
△ (△ PVn )/△ T]
SV变化对 PD均不起作用
SV变化对 D不起作用
算法 P的响应 I的响应 D的响应
PID en en en
I-PD PV en PV
PI-D en en PV
自定
义 1
AUT选 I-PD,CAS/RCAS选 PI-D
自定
义 2
AUT/RCAS选 I-PD,CAS选 PI-D
? （ b）无扰动切换
? CAS→ AUT/MAN
? CAS/AUT→ MAN
? AUT→ MAN
? 均为无平衡无扰动切换
因为当前的输出信号是上次的输出值
+△ MV，任何情况下，只有△ MV才是
变化的。如,AUT时输出 =8mA，切换
到 MAN时,MAN的输出 =原来的 8mA+
手动时的输出变化量（ △ MV ），因此
切换一瞬间依旧保持在 8mA。
? (c)正反作用
? 偏差 ↑,输出 ↑→ 正作用
? 偏差 ↑,输出 ↓→ 反作用
? (d)PV跟踪
? 定义
? 调节器在 MAN时,SV和 PV保持一致的过
程称为 PV跟踪。
? 功能
? 保证 MAN→ AUT是无平衡无扰动切换
? (e)非线性增益
? 调节器的非线性增益就是可变增益，可用
于 PH值的控制。
BS(死区 )
死区范围 死区范围
Gap
（ BS)
Gap
（ BS)
en’（等效偏差）
en（偏差）
GG（非线性增益）,1
GG（非线性增益）,1/2
GG（非线性增益）,1/4
GG（非线性增益）,0
偏差＝设定值－测量值
等效偏差 =PID控制运算式的输入偏差
死区范围,0~100%
? en=(SV-PV)— 偏差
? en’— 等效偏差
? BS— 死区
? GG— 非线性增益
? 在死区范围 (0~100%)内的实际比例带
=PB/GG
? 例如,
? 调节器的比例带选为 100%,GG=1/2，
其在死区内的实际比例带应为
100%*2=200%
PID运算
非线性增益运算
△ MV
Kpe等效比例增益
En偏差 GW死区 Kp比例增益
Kpc=Kp× Knl
Kpc=［ 1－ (1－ Knl)× GW/|En|］ Kp
? （ f）输入输出补偿
? Ⅰ,输入补偿
? 输入补偿的概念,
? 补偿信号＋ PV=PID运算的输入信号
PID
控制运算 △ MV
PVn
PV ＋
CK
＋
＋ CVn
VN
CB
＋
×
控制运算 △
? Ⅱ,输出补偿
? 输出补偿的概念,
? PID运算的输出信号 +补偿信号
CK
＋
＋ MVn
VN
CB
＋
×
＋
PID
控制运算
MVno PVn
PV
? (g)PID参数设定
PB=0~1000% (P)
TI=0.1~10000s (I)
TD=0~10000s (D)
? c.输出信号处理功能
? 具有输出限幅功能
? 变化率限幅功能
? 预置功能
? 跟踪功能 — 跟踪开关输入 TSI时,
MV=跟踪输入信号的值 TIN
? 信号转换功能
? 辅助输出功能
? (a)输出限位指针（标记）功能
? 在功能模块的 MV刻度上设置 OPLO和
OPHI两个限位标记，这个标记设定在
MV允许的范围内，可以在 HIS的操作
屏幕上的显示。
OPHI
OPL
O
? (b)输出钳位功能
? MV≯ MV的预先设定范围，若超出这
个范围，在 HIS的仪表面板上显示
CLP+或 CLP-
? d.报警处理功能
? 具有输入开路报警检查
? 输入错误报警检查功能
? 上上限下下限报警检查功能
? 上下限报警检查功能
? 变化率报警检查功能
? 偏差报警检查功能
? 输出开路报警检查功能
? 输出错误报警检查功能
? 输出上下限报警检查功能
? 无效连接状态报警检查功能
? 报警权限
? 报警显示闪烁动作
? 重复通知报警
? 报警处理级别
? 报警输出旁路
? ④ 应用
MV PV
SV
O
U
T
SET
CAS
AUT/MAN
CAS/AUT
SUB
I
N
Input
Processing
Control Algorithm
En Algorithm
Mn Algorithm
Output
Processing
Calculation Function
MAN
PV,PV MV,MV
TI
?
CLS
CAUSTIC
FLOW
100.0
80.0
60.0
40.0
20.0
0.0
CAS
NR
4 FIC-404
BIN
RL1 RL2 TIN TSI INT
BIN,补偿输入
RL1:积分限值 1
RL2:积分限值 2
TIN,跟踪输入
TSI,跟踪开关输入
? （二）连接功能
? 1.连接形式
? 数据连接 /端子连接
? 2.连接方法
? (1)数据连接
? 包括参照和设定
? 数据参照 — 从连接目标上 读入 数据
? 数据设定 — 把数据 写入 连接目标
?
? a.数据连接的目标
? 目标有 3种,
? 过程 I/O
? 软件 I/O
? 功能块
? (a) 和过程 I/O的数据连接
PID IN OUT
SUB
SET
输入模件
过程输入
输出模件
过程输出
数据设定 数据参照
过程输入 ------属于数据参照
过程输出 ------属于数据设定
? (b) 和软件 I/O的数据连接
CALCU IN OUT
数据参照 数据设定
内部开关输入 ------属于数据参照
CALCU输出 ------属于数据设定
内部
开关
内部
开关
? (c) 和功能块的数据连接
LDLAG IN OUT PVI PV PID VN
数据参照 数据设定
把 PVI的数据类型 PV读到 LDLAG的 IN端
子 ------属于数据参照
把 CALCU的 OUT端子的输出写入 PID的数
据类型 VN------属于数据设定
? b.数据连接的信息
? 为了实现数据连接，必须给出功能块的连
接 信息 (I/O端子上的 ) 。
信息
元素名（工位号,
标记名、元素编号
或端子编号）
数据项（数据类型）
目标 元素名 数据项
过程 I/O 工位号、标记
名、端子号
PV
软件 I/O 工位号、元素
号
PV
功能块 工位号 数据类
型
? 例：过程 I/O端子号 由下列符号组成
? %Z 01 u s cc
端子号 插槽号 单元号
或槽箱
号
输入输
出插件
号
过程输
入输出
插件
? (2)端子连接
? a.功能块之间的连接
? (a) OUT和 SET的端子连接
PID IN OUT
SUB
SET
PID IN OUT
SUB
SET
端子连接
? (b) OUT和 IN的端子连接
PID IN OUT
SUB
SET
AS-H IN OUT
端子连接
? (b)端子连接的信息
? 为了实现端子连接，必须给出功能块的连
接 信息 (I/O端子上的 ) 。
信息
元素名（工位号）
端子名
? (三 )顺序控制功能
? 1.概念
? 根据预先设定的步骤，逐步进行各个阶
段信息处理的功能称为顺序控制功能。
? 2.实现的方法
? 顺序控制表功能块、逻辑图功能块、顺
序功能图功能块
? 3.顺序控制表功能块 (ST16和 ST16E)
? (1)方框图
输
入
处
理
输
出
处
理
逻辑操作
J03
J02
J01
J63
J64
Q01
Q02
Q03
Q63
Q64
? (2)端子
? 输入端子 =Q01~Q64
? 输出端子 =J01~J64
端子 连接类型 连接目标
数据
参考
数据
设定
连接
测试
状态
操作
端子
连接
过程
I/O
软件
I/O
功能
块
Q01~
Q64
× × ● × × ● ● ●
J01~J
64
× × × ● × ● ● ●
? (3)功能
? 输入处理 (见通用功能 )
? 输出处理 (见通用功能 )
? 逻辑操作
? 逻辑操作就是顺序控制表，它包括,
? 输入连接信息
? 条件定义
? 条件规则
? 输出连接定义
? 操作定义
? 操作规则
条件信号
操作信号
输入连
接信息
条
件
定
义
条件规则
输出连
接信息
操
作
定
义
操作规则
启动方式 扫描方式
4.顺序控制表
? (1)No（序号）
? C01~C32，条件信号的序号
? A01~A32，操作信号的序号
? (2)Tag name Data Item（工位号,数据项）
? ①条件信号
? 输入的连接信号，例 FIC0001.ALRM
? ② 操作信号
? 输出的连接信号,
? 本栏目无论条件信号还是操作信号均可用
? 工位号、数据项表示
? （ 3） Data（数据）
? 条件信号的条件规定
? 操作信号的操作规定
? （ 4） Comment（注释）
? 条件信号和操作信号代表含义的说明
? （ 5） Rule Number（规则号）
? 01~32，规则号决定了顺序控制表动作
的次序
? ① 条件规则
? 当条件信号的测试结果成立时，条件规
则成立，条件规则用 Y或 N表示
? ②操作规则
? 当条件满足时，对输出信号进行操作。
操作规则用 Y或 N表示
? （ 6） Step label（步号）
? 最大为 100。根据步号完成每一步的顺
序控制。
? （ 7） THEN label/ ELSE label(目
标步号 )
? 确定下一次执行的步号
? THEN label表示条件成立时，转向
THEN所指的步号。
? ELSE label表示条件不成立时，转向
ELSE所指的步号。
? 5.实例
? (1)工艺
? 注水过程,
? 启动按钮第一次接通。 (液位上限开关 A断
开 )打开注入阀 A。贮罐的 L↑
? 贮罐的 L≥L上限 时，液位上限开关 A接通。
关闭注入阀 A。贮罐的 L达到最大。
? 排水过程,
? 启动按钮第二次接通。 (液位上限开关 A接
通 )打开排放阀 B。贮罐的 L↓
? 贮罐的 L≤L下限 时，液位下限开关 B接通，
关闭排放阀 B。贮罐的 L达到最小。
? （ 2）注水和排水过程的顺序控制
编
号 工位号,数据项
数
据
规则号 01 02 03 04 05
注释 步号 1 2
C01 PB001.PV ON 启动按钮 Y Y
C02 SWA.PV ON 开关 A(液位上限 ) N Y Y
C03 SWB.PV ON 开关 B(液位下限 ) N
C32
A01 VLVA.PV H 注入阀 A
Y N
A02 VLVB.PV H 排放阀 B Y N
A03
A32
扩展规则工位号名称
2 1 THEN
ELSE
? 6.常用顺序控制功能模块
? （ 1）做条件信号使用
功能模块 工位号,数据项 数据 规则
接点输入 Tag/%Znnusmm.
PV
ON/OFF Y/N
接点输出 Tag/%Znnusmm.
PV
ON/OFF Y/N
内部开关 Tag/%SWnnnn.P
V
ON/OFF Y/N
计时器 Tag.BSTS CTUP/PAUS Y/N
计数器 Tag.BSTS CTUP Y/N
反馈控制仪
表
Tag.MODE AUT/MAN/CAS Y/N
Tag.ALRM NR/HH/HI/LO/LL Y/N
开关仪表 Tag.MODE AUT/MAN Y/N
Tag.ALRM NR/ANS+/ANS- Y/N
关系表达式 Tag.X01~X16 EQ/GT/GE/LT/LE Y/N
（ 2）做操作信号使用
功能模块 工位号,数据项 数据 规则
接点输出 Tag/%Znnusmm.PV H/L/F/P Y/N
内部开关 Tag/%SWnnnn.PV H/L Y/N
计时器 Tag/%TMnnnn.OP START/WAIT Y/N
计数器 Tag/%CTSnnnn.ACT ON/OFF Y/N
反馈控制仪表 Tag.MODE AUT/MAN/CAS/P
RD
Y/N
开关仪表 Tag.MODE AUT/MAN Y/N
Tag.CSV 01/02 Y/N
操作指导信息 %OGnnnn.PV NON Y/N
顺序请求信息 %RQnnnn.PV NON Y/N
报警器 Tag/%Annnn.PV H/L Y/N
? 四,人工界面站的构成
(一 )封闭式单显示器 HIS
(二 )封闭式双显示器 HIS
(三 )开放式单显示器 HIS
(四 )开放式双显示器 HIS
(五 )通用 PC型 HIS
PC可选用 IBM PC/AT 兼容机
PCS必须配备通信插件 VF701卡
选配操作员键盘
1.通用 PC机
2 VF701卡及地址
置于 PCI槽上的控制总线接口卡，用于将
PC型 HIS接入 V-net。
VF701卡地址
域号 站号
3,操作员键盘
防尘防水平面触摸键, 9针 RS232插头，可发出 7种
电子报警音响。
连接电缆
方式选择钥匙
功能键
窗口调用键
操作控制键
数据键入键
其它键
? 五,人工界面站的功能
HIS
功能
窗口操作监视功能
操作支持功能
数据获取功能
开放数据接口功能
维护功能
? 窗口操作监视功能
? 通过一系列具有操作和监视功能的窗口，
对生产过程的运行、控制、监视、操作、
报表进行运作。
? 操作支持功能
? 设置 HIS、键盘、功能块的安全权限，
防止误操作。通过生产过程和系统本身
的信息发布，了解过程和系统的状态和
随时发生的事件。
? 数据获取功能
? 通过趋势和报表等手段收集和保存过程
数据，可打印也输出。
? 开放数据接口功能
? 通过 DDE和 OPC接口把 CS3000的各
种实时数据送出。
? 维护功能
? 对系统进行诊断和维护。
? (一 )窗口操作监视功能
窗口
操作
监视
功能
用户
自定义
窗口
系统窗口
流程图窗口
趋势窗口
系统信息窗口
导航窗口
功能块状态监视窗口
信息窗口
帮助窗口
纵观窗口
流程图窗口
分组窗口
趋势点窗口
调整窗口
仪表面板窗口
顺控表窗口
顺序功能图窗口
过程报警窗口
操作指导信息窗口
SEBOL
窗口
1.系统信息窗口 (System
Message Window)
2.资源管理器窗口 (Navigator
Window)
3.调整窗口 (Tuning Window)
4.仪表面板窗口 (Faceplate
Window)
5.操作指导信息窗口 (Opdrator
Guide Window)
6.过程报警窗口 (Process Alarm)
8.顺控表窗口 (Sequence Table
Window)
9.趋势点 (Trend-point Window)
10.流程图窗口 (Graphic Window)
11.总貌窗口 (Overview Window)
12.控制窗口 (Control Window)
13.趋势窗口 (Trend Window)
14.控制回路窗口 (Ctrol Drawing
Window)
15.过程报告窗口 (Process
Report window )
16.历史信息报告窗口 (Historical
Message Report Window)
17.系统管理窗口 (System
Administration Window)
18.系统报警窗口 (System Alarm
Window)
19.HIS设置窗口 (HIS Setup
Window)
20.FCS状态显示窗口 (FCS
Status Display Window)
21.调整时间对话箱 (Adjust Time
Dialog Box)
22.帮助对话窗口 (Help Dialog
Window)
