硬件组态：操作站资源分配与配置

打开软件并建立组态，正确安装软件后，在“开始”菜单中打开CBF软件，进入CBF后可进行操作。在菜单栏中选择“项目”→“导入”命令，导入一个“.csv”文件。

1.新建项目文件

新建项目的步骤如下。

（1）进入组态界面，在菜单栏中选择“项目”→“新建”命令，创建一个名称为“panda_dcs”的新文件。

（2）单击“save”按钮，弹出如图9-12所示的对话框。在对话框中输入项目信息，如项目名称、项目管理者和项目注解等，将项目保存在文件夹proj下。若需要还可以加密码。

（3）单击“确认”按钮，进入组态环境。

一个完整的组态项目文件至少要有操作管理级（操作员站、网关站等）和过程控制级（现场控制器AC800F硬件配置）。此外，还有用户功能块、图形库等。

2.新建项目树

在工具栏中单击“组态”按钮，显示根目录和暂存池两项，选择“panda_dcs”。

（1）单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择“组态CONF”命令后，单击“确认”按钮。在弹出的对话框中输入要点信息名称，如图9-13所示。

（2）单击“确认”按钮，即可建成一个以panda_dcs为名称的组态文件根目录，整个组态项目下的过程站、操作员站和其他站等资源及对象的数据库都由其统一管理，数据传送也由其负责，时区设置由其完成。

图9-12　“配置：项目要点信息”对话框

图9-13　“组态CONF”对话框

（3）过程控制站组态。在CONF上单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择相应的命令，弹出“对象选择”对话框，如图9-14所示。在“对象选择”对话框中选择“过程站D-PS”命令，单击“确认”按钮，在弹出的对话框中添加过程站。

将过程站取名为“PS01”，与组态级相同，其他的参数先选择默认，不用更改。如果是冗余系统请选择“冗余过程站DPS／RED”项，本手册中选择的是冗余控制系统。

图9-14　“对象选择”对话框

（4）操作员站组态。在“对象选择”对话框中选择“操作员站D-OS”命令，单击“确认”按钮，在弹出的对话框中添加操作员站“OS1”和“OS02”，以及用户功能块“公共图”。这些站或资源库都是CONF的下一级，它们之间是平级的，也可以右键单击其中一级，选择“插入下一个”命令来添加。操作员站组态对话框如图9-15所示。

图9-15　操作员站组态对话框

（5）用户功能块库组态。在“对象选择”对话框中选择“用户功能块池P-FB”命令，单击“确认”按钮，弹出用户功能块组态对话框，如图9-16所示。在该对话框中添加用户功能块库。

（6）网关站组态。在“对象选择”对话框中选择“网关站D-GS”命令，单击“确认”按钮，弹出用户功能块组态对话框，如图9-17所示。在该对话框中添加网关站。在添加网关站时，需要根据要求选择网关的类型。

添加好各个资源后，系统的组态基本结构如图9-18所示。

3.系统硬件组态

项目树下组态的资源有对应的硬件设备，且过程级可以分为AC800F或AC800FR，每种过程级中包含不同的模件，模件的放置位置及参数要求都不同，这就需要我们按照实际的配置将设备硬件组态到项目的硬件结构中。

在Control Build F中，必须按照实际硬件的安装，在组态软件中完成硬件配置、参数设置、通道定义、资源号的设定等。项目树中的资源必须与实际的硬件相对应。

1）系统硬件组态

在项目树界面选择菜单行的硬件结构，进入硬件组态界面，如图9-19所示。

图9-16　用户功能块组态对话框

图9-17　网关站组态

图9-18　组态基本结构

图9-19　硬件结构显示

图9-19左边是硬件结构的树形显示，图9-19右边是图形显示。在图形显示中，以太网的上方配置操作员站和网关站，下方配置控制站。

在以太网的上方单击鼠标，会出现一个红色的框，在此框上单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择“插入”命令，添加操作员站。单击“确认”后，会在相应位置出现一个电脑图标，右键单击这个电脑图标，制定对应的组态资源。系统的操作站组态如图9-20所示。

图9-20　系统的操作站组态

（a）页面；（b）对话框

以同样的方法在以太网的上方操作员站指定资源OS02，在以太网的下方插入冗余现场控制器并指定资源为PS01，完成系统硬件组态的状态如图9-21所示。

图9-21　系统硬件结构图

右键单击图9-21中插入的冗余控制器，在弹出的快捷菜单中选择“参数”命令，在弹出的对话框中选择CPU类型。本例中选择“PM802F”。

在以太网中插入各种节点之后，要使其与项目树中的资源建立一一对应关系。给节点分配资源以后，该节点自动激活，即Control Builder F在进入调试状态时，系统总线将自动搜索该节点。若在项目树中没有建立相应的站，在进行硬件配置时，所插入的站标志将不能被指定资源，并显示为灰色，表示不可用。

2）PS01过程控制站的AC800F控制器模块组态

双击“控制器”的图标，在机架上插入相应的模件。在机架的电源插槽P上，右键插入与实际对应的电源模件SA811。在以太网插槽位置E1上根据不同配置选择并插入不同以太网通信模块EI813。冗余控制器需要插入2个以太网模件，即E1、E2槽都需要配置。在F插槽位置插入与实际相对应的Profibus总线接口模件FI830。配置好的AC800F控制器的基本结构如图9-22所示，主站IP1与冗余站IP2的硬件配置完全相同。

3）Profibus现场总线组态

（1）Profibus总线主设备组态。双击AC800F控制器上的模块FI830，放置Profibus master主设备。Profibus总线主设备组态如图9-23所示。

图9-22　AC800F控制器模块组态

图9-23　Profibus总线主设备组态

双击现场总线的断开处，选择主设备PROFI-M-DEV（Profibus master），单击“确认”按钮。在硬件结构的树形显示中双击“PROFI_M_DEV（PROF_1_F2）”命令，弹出主站参数设置对话框，如图9-24所示，可设置主站波特率和内存配置。建议内存配置中的每个设备I／O字节数量选择最大值。

图9-24　Profibus总线主设备PROFI-M-DEV参数组态

（2）Profibus总线从设备组态。Profibus总线主设备组态完成后，返回硬件结构的树形显示，找到添加总线节点，弹出“插入新对象”对话框，如图9-25所示。选择从设备后，单击“确认”按钮，弹出总线地址对话框，根据实际情况修改总线地址后，单击“确认”按钮，如图9-26所示。

图9-25　Profibus现场总线从设备组态

每个Profibusmaster节点下，理论上最多允许放置125个从设备。

选择Profibus现场总线从设备的设备数据库文件（GSD文件），选择开始引入；或者从磁盘导入要添加的GSD文件。

图9-26　Profibus现场总线从设备地址组态

双击硬件结构的树形显示节点Node1，进入Profibus Slave参数组态对话框，名称为“SL_1F2_1”，在“从设备”栏中将“总线地址”设置为“2”，勾选“无清除状态数据”复选框和“循环通信”复选框；在“Watchdog”栏中勾选“启用”复选框，“超时（*10 ms）”设置为“150”；在“单元测试”栏中勾选“信息启用”复选框，如图9-27所示。

图9-27　Profibus现场总线从设备Profibus Slave参数组态

（3）Profibus总线从设备I／O模件组态。选中Node1节点，在菜单栏中选择“编辑”→“插入”命令，在弹出的对话框中选择“CI840”项，单击“插入”按钮，插入通信模件CI840，如图9-28和图9-29所示。

图9-28　Profibus总线从设备I／O模件组态的菜单命令

图9-29　Profibus总线从设备I／O模件CI840组态

在Node1继续插入DI810、DO810、AI810和AO810。双击“Mod.Addr.1：DI810（M1F2_1_1）”模件进行地址组态。各参数可以根据实际情况修改。

①数字输入模件DI810的I／O编辑。在DI810模件上单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择“I／O编辑”命令，在弹出的对话框中进行I／O编辑，从Byte0开始到Byte1结束，数据类型为BOOL，各自配置0～7共16个通道。编辑完成的页面如图9-30所示。

图9-30　DI810模件I／O组态

在相应的通道写上变量名，此变量是编程时为各个信号定义的名字，即变量名。

采用同样的方法对第2块DI810模件进行I／O编辑，模件的物理位置要与此选项所选择的位置相吻合。

②数字输出模件DO810的I／O编辑。双击“Mod.Addr.1：DO810 DigOut 16 Ch.24 VDCM1F-1-1”模件进行地址组态，各参数可以根据实际情况修改。选中DO810模件，单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择“I／O编辑”命令；在输出的状态下选择插入元素即DO810添加通道元素时，先加高位的Byte1，数据类型为BOOL，配置完0～7共8个通道，然后添加低位Byte0的8个通道元素。DO810模件I／O编辑完成后如图9-31所示。

图9-31　DO810模件I／O组态

在相应的通道元素上写上变量名，此变量是编程时为各个信号定义的名字，即变量名。

利用同样方法进行第2块DO810模件的I／O编辑。模件的物理位置一定要和此选项所选择的位置相吻合。

③插入模拟量输入模件AI810的I／O编辑。双击“Mod.Addr.5：AI810（M1F2_1_5）”模件进行组态，实际位置Position及信号范围、每个通道选择接入的相应范围的信号类型，如图9-32所示。

图9-32　AI810模件I／O组态

数据类型为INT（见图9-33），因为模拟量需要形成一个回路，有一正一负两个端子才形成一个通道，所以0～15位，添加完后为8通道。完成I／O编辑的页面如图9-34所示。

图9-33　AI810模件I／O编辑

图9-34　AI810模件的I／O编辑页面

利用同样的方法对模拟量输入AO810进行配置，注意I／O模块的顺序要与实际的模块顺序一致，Position与实际对应。

系统硬件组态结构如图9-35所示。

4.软件编程

过程站下的程序级需要分层建立。先建立一个任务级，在任务级下面建立程序列表级，在程序列表级的下层是最终组态控制程序与计算程序，可以选择功能块图语言、指令表语言、梯形图语言等完成控制与运算程序的编程。

在之前的项目树中，找到过程站PS01，点开“＋”，显示系统自动生成的用户任务和系统任务，其中系统任务不需要用户单独组态。在user任务列表下面插入冗余任务，并取名为DCS，其他参数默认，如图9-36所示。

图9-35　系统硬件组态结构

(www.xing528.com)

图9-36　建立程序列表名称

单击鼠标右键，插入下一级程序列表，取名DCS程序。在程序列表下，插入下一级，根据编程需要选择编程语言，常用的为功能块语言FBD和梯形图语言LD。

完成过程级的组态如图9-37所示。

这里变频器控制主要以电机双向启停为例进行介绍，还包括对变频器的给定和反馈的数据采集；流量计控制主要介绍PA仪表的使用监控、趋势等。

1）开关量编程

编辑电机启停除了用到四开关量，即备妥、驱动、运行和故障，还要用到其他中间变量。

图9-37　系统软件组态结构

打开变频器控制，在空白处单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择“块”→“用户功能块”→“motor”命令，用鼠标把图形拖到合适的位置，单击鼠标左键后，双击该用户功能块，填写功能块名称。然后单击鼠标右键选择“变量”，添加读写变量，并命名变量名。注意输入信号选择读变量，输出信号选择写变量。

双击添加的变量，为添加的变量组态，按F2键到变量列表选择需要连接的变量，如图9-38（a）和图9-38（b）所示。

单击“确定”后，如果这个变量事先没有被定义，则会弹出如图9-38（b）所示窗口。

图9-38　变量定义

（a）“组态：变量”对话框；（b）“插入新变量”对话框

资源和数据类型必须正确选择，若是冗余系统，则“过程映象”一定要勾选上。

绘制连接线时可以按住ctrl键的同时拖动鼠标左键来完成，也可以单击右键选择画线来完成。

一个完整的电机块程序如图9-39所示。

图9-39　电机控制程序

电机模块的几个主要引角的功能如下：RDY引角是“备妥”信号的输入引角；RN与EM分别是运行信号反馈与故障信号；DR1与DR2引角是变频器驱动信号和方向信号。

2）模拟量编程

模拟量的数据大部分是从现场通过变送器得来的，或是0～20 mA或是0～10 V的信号。由前面硬件配置可知，模拟量经过I／O模件时进行了A／D或是D／A转换，转换为介于0～28 480之间的整型数（INT）。而整型数据还不能直接在程序中进行应用，因为项目程序中用以监视、控制和处理此类模拟量的各变量均须为实数（REAL）类型，因此还必须将整型数转换为实型数。当我们完成控制时大多数情况下要与实际的设定值进行比较、显示等，所以还要经过量程转换，把数据转换成和实际量程相对应的温度、压力、电流值。

先将通过I／O模块过来的模拟量信号用FBD块转换，转换为实型变量，再调用SCAL功能块将经A／D转换后的0～28 480之间的数值对应为需要的量程，如图9-40（a）所示。

SCAL功能块的参数设置如图9-40（b）所示，输出量程的起点和终点根据实际填写。

图9-40　输入模拟量转换程序与量程转换参数设置

（a）输入模拟量转换程序；（b）输入模拟量量程转换参数设置

输出模拟量转换程序如图9-41所示。输出模拟量量程转换参数设置与输入模拟量量程转换参数设置相反。

图9-41　输出模拟量转换程序

3）模拟量监控

模拟量监控运用M_ANA模拟量监控模块，监控的目的就是变量所代表的值一旦超出某段范围，系统会报警。单击鼠标右键，选择“块”→“监控”→“模拟量监控”，添加M_ANA块，并设置参数，如图9-42（a）和图9-42（b）所示。

图9-42　模拟量监控程序与参数设置

（a）模拟量监控程序；（b）模拟量监控参数设置

4）模拟量趋势归档

运用趋势模块TREND，如图9-43（a）所示分别在IN1～IN6加入要趋势显示的变量。图9-43（b）为模拟量趋势参数设置。

5.操作员站编程

操作员站组态包括用户自定义图形组态、系统标准图形组态、报警信息处理和记录。用户自定义图形组态完成用户流程图的生成，用户需要先做静态图形，然后再插入动态标签；系统标准图形组态包括总貌组态、趋势组态、组组态等；报警信息处理是指系统所有报警提示信息的归类及确认；记录包括事件记录和状态记录。

图9-43　模拟量趋势程序与参数设置

（a）模拟量趋势程序；（b）模拟量趋势参数设置

在项目树的“公共画面”下插入下一级，图形显示建立如图9-44所示。

图9-44　操作员站图形显示建立对话框

在此图形显示中，可以导入变频器或电机的位图，也可以自己使用工具箱画图。下面根据过程站编好的程序在“变频器控制”中作出相应的图形显示。

1）电机图形显示

通过选项菜单，显示／关闭“工具箱”。在工具箱中选择椭圆，在画面上画出一个圆形，并给这个圆形命名，假设为L6，如图9-45（a）所示。

在工具箱中选择图形符号，在空白处单击鼠标左键，显示的画面如图9-45（b）所示。

单击“确认”按钮，弹出“参数”设置对话框，如图9-45（c）所示。

把与图形显示有关的各个变量填到各个位上。

在显示工具条下面设置，使不同位上的变量显示不同的颜色，目的是在实际监控运行时，可以通过不同的颜色显示辨别电机的运行状态。在“对象名称”处填上刚刚命名的圆形，这样这个图形显示就设置到了刚才那个圆上，如图9-45（d）所示。

用鼠标单击“通用”按钮设置动作，此处因为只为了显示电机不同运行状态，所以可以选择无动作，也可以选择打开面板，把要显示的那个电机块的名字填到打开面板处，如图9-45（e）所示。

图9-45　电机图形显示编程过程

（a）画圆形并命名；（b）选择图形符号；（c）参数设置；（d）显示不同颜色；

图9-45　电机图形显示编程过程（续）

（e）通用设置

这样一个电机的运行位图就做好了。

2）模拟量显示

在工具箱中选择文字数字显示，拖动鼠标建立一个显示框，参数设置如图9-46（a）所示。对象名称是指这个显示在画面中的标签名，显示变量处填写的是要显示的那个变量的名字。通过菜单条显示设置数值显示时的状态，在显示格式处按下F2键即可选择数据显示的格式。

用鼠标单击“通用”按钮设置显示框时的动作，可以选择无动作，也可以根据实际情况选择显示这个变量所在的趋势图，如图9-46（b）所示。

图9-46　模拟量显示参数设置

（a）参数设置对话框；

图9-46　模拟量显示参数设置（续）

（b）选择显示动作类型

3）模拟量给定

建立方法和前面模拟量显示的建立是一样的，只是在“动作”菜单下，选择写入某个变量，如图9-47所示。

图9-47　模拟量动作类型设置

4）模拟量监控

在文字数字显示参数设置时，在显示选项指定下，写入程序中模拟量监控M_ANA块的输出变量，然后设置不同的位对应不同的显示颜色，如图9-48所示。

图9-48　模拟量显示颜色参数设置

5）开关量监控

开关量监控常用来监控故障信号，所以把故障信号用监控的方式做到画面上。

在工具箱单击“文本”图标，弹出“修改文本”对话框，在“新文本”文本框中输入文字“故障”，如图9-49所示。单击“确认”按钮，在此文本上新建一个图形符号，如图9-50所示。

图9-49　“修改文本”对话框

图9-50　开关量监控参数设置

当故障信号为0时，画面上不显示这个图形，当故障信号为1，即有故障传送时，故障以闪烁的形式显示。

6）显示棒图

棒图一般用来形象地表示料位、量程等。选择工具箱里的棒图，设置相应参数，如图9-51（a）和图9-51（b）所示。

图9-51　显示棒图的量程设置及位指定设置

（a）显示棒图的量程设置；（b）显示棒图的位指定设置

7）趋势显示

在操作员站项目树下插入“趋势显示”，注意趋势显示只能插入操作员站下，不能在公共画面中。图9-52（a）为趋势显示建立对话框。

双击此趋势，进行参数设置，如图9-52（b）所示。

标签名称为编程时趋势块的名字，显示变量为趋势块的输入变量。趋势显示变量颜色参数设置如图9-52（c）所示。

图9-52　趋势显示建立过程

（a）趋势显示建立对话框；（b）趋势显示设置；

图9-52　趋势显示建立过程（续）

（c）趋势显示变量颜色参数设置