北京ABB DCS组态学习总结
20##年1月7到11日我们运行部由陈部长带队同检修部热工同事们一起参加了北京ABB Baily公司的DCS课程培训。在短短的5天时间内，我们主要学习ABB Baily 公司的《Symphony系统的简述》、《过程控制单元组态/Composer》和《PGP组态》课程的学习。通过对上述课程的学习我们大致了解了 Symphony 系统的概况，Composer组态软件的应用和PGP组态软件的应用。下面就将学习情况作一总结。
ABB Baily Symphony 分布式过程控制系统简述
ABB Baily Symphony 分布式过程控制系统是ABB于九十年代末推出的，融过程控制和企业管理为一身的新一代分布式过程控制系统。他是Network-90、 Infi-90、Infi-90 Open的继承和创新，具有分布式控制系统所能做到的控制器物理位置相对分散、控制功能相对分散、系统功能相对分散及显示、操作、记录和管理集中基本功能，还借助当今世界上先进的多种技术如微处理器及计算机及图形显示技术、数字通讯技术、以质量和高效能为基础的先进和现代控制技术等，逐步形成一个强于一般分布式控制系统能力，功能更完善、更具有时代气息、具有决策管理性能，更加开放的新型分布式控制系统。
1、Symphony系统具有以下功能：
1.1区域管理与控制：为各种生产过程提供传统意义上的过程控制、数据采集及I/O接口；
1.2厂区管理与控制对厂区范围内的过程控制、企业数据及网络通讯进行管理并涵盖过程网络服务器，以及互联网络信息；
1.3人系统接口：在相应的操作系统下，通过人系统接口实现对生产过程的控制、数据采集。企业信息的监视、记录和归档等管理；
1.4系统设计和维护工具：提供一套完整的用于工程设计和维护的工具。包括：工程设计、现场维护计划，组态调试及文件管理等功能。
2、Symphony系统的组成结构
2.1 Symphony系统的设备：
2.1.1、过程控制单元Harmony Control Unit(HCU)；
用于工程控制和现场的数据处理，实现物理位置相对分散、控制功能相对分散并包括了控制器及通道模件和端子在内的设备叫做过程控制单元（HCU）。
图2、Symphony系统网络结构图
2.1.2、人系统接口Human System Interface(HSI)；
用于过程及系统监视、操作、记录，以及报警及事件管理、数据处理、归档等功能，并以通过计算机为基础的操作员专用的设备即人系统接口（HSI）.
2.1.3、系统组态、维护工具Composer；
采用通过计算机及相应的专用组态软件来为过程控制器、人机接口等设备组态和维护并能在线工作的设备接口叫系统工具（Composer）；
2.1.4计算机接入网络的接口Network Computer Interface(ICI)；
用于把系统所涉及的相关独立设备，构成一个完整的分布式控制结构，并使那些分散的过程数据贯穿整个系统的结构叫做控制网络（Cnet）;
2.1.5、过程管理数据传递的网络Control Network(Cnet)；
把第三方计算机或系统配置的操作员工作台，工程师工作站等重要设备接入系统的接口设备叫网络计算机接口（ICI）；
2.1.6、网络至网络的接口Cnet－Cnet Network Interface;
把两个独立的控制网络接在一起，组成一种复合的控制网络结构。该设备会使系统配置的功能结构更加合理。这一通讯接口设备叫网络至网络的接口(Cnet－Cnet )
2.2 Symphony系统的设备结构与网络：
Symphony系统的设备组成结构如下示意图。所有设备通过下面讲述的三层网络结构连接而组成Symphony的硬件系统。
2.2.1双环状网络拓扑结构
过程控制及数据采集等有关管理层方面的数据将借助系统配置的网络硬、软件等结构进行传递，对过程控制中有关现场、系统涉及管理方面的数据进行交流。该网络叫做控制网络Control Network(Cnet)，它采用了典型的双环状网络拓扑结构。该环利用同轴电缆为通信介质，具有250个节点地址。
2.2.2过程控制数据层
该层将借助网络硬件、软件等结构传递，交流过程控制中有关控制特性及为操作员参与过程等方面的数据提供了交流环境。该网络叫控制通道Control Way(C.W)，采用的是总线拓扑结构。该层控制通道采用印刷电路板为通讯介质，具有32个节点容量，即地址范围为0～31。
2.2.3过程I/O数据层
该层将借助与网络硬件、软件等结构进行传递，交流过程现场输入，输出等方面的数据。该网络叫I/O扩展总线I/O Expander Bus(X.B)，它仍采用总线型拓扑结构。该层网络采用印刷电路板为通讯介质，具有64个节点容量，即地址范围为0～63。
3、Symphony系统的过程控制单元(HCU)
过程控制单元是Symphony系统实现过程控制的主要现场设备。在过程控制单元MMU内配置模件电源系统、过程控制单元(HCU)的通讯模件对NIS和NPM、控制器模件、端子单元等。通过对这些设备的安装、组态、调试以达到过程控制中的回路控制、顺序控制、数据采集等操作。
3.1过程控制单元(HCU)的通讯模件对NIS和NPM
在一个过程控制单元内共设二层通讯网络结构。它们分别支持控制器，以及多种类型的通道子模件。其通讯模件分别为支持环状结构的NIS、NPM模件对。NIS是保持通讯协议一致的网络必备模件，NIS也能将接到的信息包传入相应的控制器中，去执行过程控制任务。NPM模件的一边与NIS搭配成对缺一不可，另一边支持控制通道，将控制器产生来的相应例外报告收集起来并按要到达的地址分类形成信息包传入相应的NIS模件。此通讯模件对可以组成冗余结构，支持冗余的通讯电缆及端子，以提高通讯的可靠性。该通讯接口通过环路端子板NTCL对上连接到控制网络Cnet上，另一边对下连接控制通道C.W，占据C.W地址0和1。
图3：NIS、NPM模件对
3.2过程控制单元的智能模件及子模件
过程控制单元在Symphony系统实现过程控制的核心设备是具有智能的控制模件MFP、BRC模件。这些过程控制单元的智能模件具有如下特点：
◆支持多种控制语言如：功能码、C语言；
◆支持多种类型的I/O子模件处理各种现场数据；
◆在MMU模件安装单元内占用单一槽位；
◆在模件间可实现一比一冗余；
◆C.W内的处理器参与对等通讯；
◆与已有的处理器兼容；
◆在冗余配置的状态下可实现在线组态；
图4、MFP、BRC模件
过程控制单元的智能模件及子模件具有以下功能：
◆数据采集及处理
通过子模件及电缆与现场连接获得相应的物理通道，并可进行相应的运算而得到不同的数据处理环境；
◆各种类型的过程控制：通过组态配置的控制器及输出通道得到不同的控制方案：满足闭环要求的回路控制、满足开环要求的顺序控制、妈祖特殊环境的批处理控制、优化控制等等。
◆通信协议的转换：控制器经过针对通信协议转换方面的组态，可以成功地连接外部的智能设备。
3.3模件电源系统Modular Power System
为支持模件、现场各通道的运行，系统配置了模块化的、独立的电源系统，向过程控制单元提供电源。该电源系统具有以下特点：电源系统采用模块化，并可做到N+N，2N冗余；电源系统功率因数调整好；系统可在线更换电源模块；具有电源监视功能；系统可直接接受120VAV、240VAC、125DC外部电源输入；在2N冗余状况下，双外部电源可为混合类型；所有电源模块具有负载共担电路，在正常时可降低每一模块的输出。
3.4 端子单元
过程控制单元内有关子模件均通过固定搭配的NKXXOX预制电缆与端子单元上连接器连接，构成完整的物理通道。而端子单元上的端子排为现场的有关I/O准备了连接口。
4、系统组态、维护工具Composer；
4.1 Composer 的功能
Composer为Symphony 企业管理控制系统的组态及维护提供一个集成的开发环境。它提供了建立与维护控制系统组态所需的必要功能：
u 控制策略图形化的开发功能；
u 公用数据库的开发与维护功能；
u 系统资源库的管理功能；
u 系统的故障诊断与维护功能；
u 人系统接口的离线组态功能等；
4.2 Composer 的结构
如下图所示：
图形说明：
n Object Exchange 窗口
Exchange 是一个用于控制逻辑文件组态和画面组态的资源库。Exchange 窗口列出了各种文件夹，一些文件夹中包含用于建立控制器组态（控制逻辑文件）的各种元素（如控制逻辑模板，功能码、宏、形和边框）；另一些文件夹中包含用于人系统接口画面组态的各种元素（各种符号）。在Exchange窗口中有两种类型的文件夹：一种为系统文件夹，另一种为用户文件夹。系统文件夹包含了Composer 提供的标准元素；用户文件夹包含了用户存入的元素和 Composer 提供的标准元素。这样使用户能够对 Exchange 中的元素进行灵活的组织和管理。
Exchange文件夹中所有用于控制逻辑组态的对象（元素）都可使用拖放的方法拷贝到控制逻辑文件中。在不同的文件夹或项目之间也可剪切、拷贝和粘贴对象。
n System structure 窗口
系统结构窗口的功能类似于Windows的资源管理器。窗口的左边显示了代表Symphony 系统结构的项目树结构。该项目树结构与实际控制系统的结构直接相关。窗口的右边显示了所选对象的结构及其所属的文件。通过双击文件名可打开该文件，其相应软件将自动启动。
n Output 窗口
输出（Output）窗口位于Composer窗口的底部，该窗口提供了Composer应用程序所有操作的文本反馈信息。在输出窗口中有5个选项按钮。这些选项按钮将文本信息分组管理，从而便于对特定信息的查询。
4.3 应用Composer为控制器组态
控制器组态就是赋予控制器完成一定任务的能力。应用Composer进行控制器组态的步骤如下：
1．打开包含所哟组态控制器的项目。
2．建立一个控制逻辑文件CLD（Control logic document）
建立控制逻辑文件的两种方法：
A.将一控制逻辑模版从Exchange窗口拖放到该控制器。
B.用鼠标右键单击该控制器，在弹出菜单中选择New→Logic Document…
3．打开该控制逻辑文件。此时将制动打开Automation Architect窗口。
4．应用Automation Architect应用软件组态控制逻辑图纸（详见下图及说明）。
5．重复第2～4步，组态该控制器所需的所有控制逻辑文件。
6．返回到Composer窗口。
7．编译控制器，将控制器的控制逻辑文件编译成组态文件。
8．将组态文件下装到实际的控制器中。
9．测试、调整组态。
应用Automation Architect应用软件（参见上图）建立控制逻辑文件的步骤说明（《控制器组态》第4步）：
1．调用边框
方法：从Exchange\System\Border文件夹中选择合适的图框，将其拖放到Automation Architect 窗口的工作区域。
2．调功能码（Function Code）
方法：从Exchange\System\Function Codes 文件夹中选择相应的功能码，将其拖放到图框中的合适位置。
然后用鼠标左键双击功能码，在弹出的对话窗口可赋给（修改）块号及填写（修改）规格参数。
3．调常数块
方法：从Exchange\System\Constant Blocks 文件夹中选择相应的常数块，将其拖放到图框中的适当位置。
4．调IO连接符（一个控制器从其他控制器接受输入的功能码称为IO连接符）
方法：从Exchange\System\Function Codes 文件夹中选择相应的IO连接符，将其拖放到图框中的合适位置。
5．调交叉参考符（交叉参考符表示图纸信号间的连接关系）
方法：Exchange\System\Cross Reference 文件夹中选择相应的交叉参考符，将其拖放到图纸的制定位置。
然后用鼠标左键双击交叉参考符，在弹出的对话窗口可填写（修改）交叉参考描述符。
6．插入形（形是由基本组态元素，如：直线、弧、圆、矩形、文本以及其它的形组成的复杂图形）
方法：从Exchange\Shapes 文件夹（系统提供的形）或Object Exchange窗口（用户建立的文件夹）中找到要插入的形，然后拖放到图纸中。
7．插入宏（宏是由用户建立的各种组态元素及文档元素的集合）
方法：从Exchange窗口中打开存放宏的文件夹，找到所要插入的宏，然后拖放到图纸中。
8．用信号线连接各功能块及交叉参考符等元素。
9．为产生例外报告的功能码分配标签。
10．将控制逻辑文件存盘。
11．退出Automation Architect。
应用Composer对控制逻辑文件进行编译（Compile）的步骤说明（《控制器组态》第7步）：
所谓编译就是检查某一控制器的所有控制逻辑文件有无语法错误，若无语法错误则生成一个可以下装的组态文件。对控制器的控制逻辑文件进行编译的步骤如下：
1．在项目树下用鼠标右键单击要进行编译的控制器。
2．在弹出的菜单中选择Compile。
3．如果为第一次编译，则应输入所期望的组态文件名称，然后进行第6步。
如果不是第一次编译，则选择覆盖已存在的组态文件或建立一个新的组态文件。
4．如果建立一个新的组态文件，输入所期望的组态文件名。
5．点击OK。
若编译成功，则生成一个可以下装的组态文件。编译过程的信息将显示在输出窗口。
应用Composer将编译成功的控制逻辑文件（即组态文件）下装到控制器的步骤说明（《控制器组态》第8步）：
所谓下装组态就是将某一控制器的当前版本组态文件下装到该控制器的NVRAM中的过程。下装组态时，应将控制器设置为组态方式，完成下装后再将控制器置为执行方式。下装组态的步骤如下：
方法一：
1．用鼠标右键单击控制器。
2．在弹出菜单中选择Run Time→Load to Controller。
3．在弹出窗口中选择Configuration选项，点击OK。
方法二：
1．用鼠标右键单击组态（或程序）文件。
2．在弹出的菜单中选择Load to Controller。
3．在下装窗口中选择Configuration选项，点击OK。
另外还可以将控制器NVRAM中的组态保存到项目下的一个组态文件中，也可以将某一控制器下的两个组态内容进行比较。
4.4 在线组态
在线组态是在过程运行的同时，进入组态环境，在组态环境中对组态进行修改，只有在控制器为冗余配置时才能实现在线组态；
在线组态允许在下述条件下改变控制器中的组态：
（1）过程仍在控制系统的控制之下；
（2）原始组态内容一直保留直到新的组态经过测试并被接受为止。
在线组态要求控制系统的控制器为主 - 备份控制器对（Primary - backup Controller Pair），并且控制器应组态为允许在线组态方式。在在线组态过程中，备份控制器将处在离线状态，并对其中的组态进行修改。而主控制器仍然对过程进行着控制。在改变组态之后，才能切换物理控制器的功能作用，改变后的组态将投入对过程的控制。
在线组态有如下限制：
a、不能删除已经存在的功能块；
b、规格参数的修改不应引起该功能块内存的增加；
c、所增加的功能块只能放在该分段控制块的最后一个块之后 。
5. PGP操作员站与组态
5.1 PGP概述
PGP（Power Generation Portal ）为Industrial IT Symphony 系统的人系统接口（即操作员站）之一。PGP以Windows2000 / NT为运行平台，具有完全开放性的界面，标签容量大(最大标签容量为130000)，可为运行人员随时提供监视、控制、诊断、维护、优化管理等各个方面强有力的支持和实际运行的界面。由于支持大量的标准借口，使得其不仅能完成操作员站的功能，而且可成为多种信息汇总的平台。服务器 / 客户机的明晰结构易于理解与应用；服务器的多冗余功能提高了数据的安全系数。
作为ABB针对企业管理与控制解决方案的一部分，操作员站起着运行人员级信息管理系统的作用。PGP采用开放的通讯网络结构，支持多种标准协议：DDE、OLE2 / COMTM、TCP / IP、ORACEL / ODBC SQLTM、OPC Server 和 OPC Client，使其不限于Industrial IT Symphony DCS的通讯，而且有能力成为多系统的公用平台，让运行人员在相同的界面运行不同的系统，从而简化了运行人员的工作，统一了控制室的风格。
PGP在设计上运用了人体工程学的原理，具有适合操作员的特性和功能，使Industrial it Symphony系统具有了对过程监视和控制，故障排除及优化等更加完备的功能。
图片说明：PGP 操作员控制站的基本架构图
5.2 PGP操作员站的基本功能
操作员站最主要的功能是让操作员对就地设备进行监控、操作；对生产过程进行监视、调节；为运行工程师、生产工程师、维护工程师提供原始信息，用于分析、优化与指导。所以以下内容为PGP的最基本功能：
n 采集由控制系统送来的现场模拟量和数字量信号；
n 在数据库中存储数值与状态；
n 存储当前和历史过程量及计算量；
n 获取用于显示和存档的数据。
n 对被控设备发出指令；
n 显示过程画面，打印报表；
5.3 PGP操作员站的硬件结构
PGP是一种灵活、开放的客户机——服务器结构。基本配置如下：
■ 客户——服务器一体设计：个人计算机一台；
■ 客户——服务器单独设计：多台服务器PC，客户机PC；
■ 彩色显示器；
■ 数字键盘；
■ 鼠标、跟踪球；
■ 硬盘、软驱、CD-ROM；
■ 外部接口；
■ Industrial IT Symphony 系统接口：SemAPI
■ 相关的辅助外部设备配置，用户可根据需要做相应的选择，例如：
n 显示器类型、分辨率；
n 硬盘、软驱、CD-ROM；
n 键盘、鼠标、跟踪球；
n 触屏及背投大屏幕等；
n 高速打印机。
5.4 PGP操作员站的特点
PGP 采用交互式的运行方式。操作员可以借助相应外部设备，完成监视和控制所有来自过程控制单元的模拟控制回路及开关量控制设备；用于用户完成需要的过程画面显示、报警汇总、历史和实时趋势等功能。过程画面为用户提供了对过程状态和操作员信息的实时查询。多优先级报警可以有效对瞬间的警报情况做出响应。可由操作员组态的画面，使关键数据成组的在画面上显示。
操作员站还为工程师构成了组态接口。通过它来组态和修改结构图形画面，标签数据库，过程控制方案，以及打印报表及设定保密级等特性。通过它可立即在线对各种参数做修改，并且在下装组态前不需要进行编辑，因此，工程师在操作员站上所进行的画面及数据库的组态，不会中断过程控制。
由于操作员站所具有的开放特性，使它可以为系统用户提供动态访问其他范围内信息的能力。这一功能强大的人机接口，可以作为过程控制与工程管理信息系统的接口，并使控制网络通过操作员站与其他的系统联系起来。
PGP操作员站概括起来有如下特点：
n 采用服务器/客户机结构；
n 可实现服务器多冗余的自动切换；
n 可通过多种标准接口接入来自各方的数据；
n 支持大多数外部设备；
n 能在线对采入数据根据需要计算，产生新的过程数据用于显示和记录；
n 具备直观、灵活的画面组织结构；
n 标准图库、可导入已有画面；
n 组态画面支持多种语言；
n 动态画面每秒刷新；
n 组态画面数量只取决于硬盘容量；
n 利用用户分组，授予不同权限，实现全面安全性管理；
n 单个或多个弹出面板可用于操作过程画面上的设备；
n 可设定“Pegboard”用于同时操作不同系统的多个设备；
n 报警按照结构、画面顺序、优先级进行分类显示。
n 任何数据都可拥有实时和历史数据趋势并用趋势或表格形式来显示；
n 报表使用标准的微软工具实现，便于存储和打印；
n 报表中可显示趋势或柱状图；
n 通过标准接口向实时数据库传送信息。
5.5 PGP 软件的说明
在本次培训中，对PGP软件的启动、关闭和登录的方法进行说明，让我们对该软件有了一个比较感性的认识，还对该软件的相关功能进行了讲解，如下：
1）软件用户界面功能的了解。
2）对PGP提供的报警管理系统的作用进行了认识。PGP提供了比较完整的报警系统，不仅为过程，也为系统报警的检查、排列、显示、优先级和确认提供保证。当现场、系统发生任何报警时，它可以按照报警组、优先级和时间等要求对报警信息进行排列，此外，为确保报警响应及时，过程报警条件的检查将在控制模件中进行。PGP还具有报警抑制和过滤的功能，使操作员可以有效的略去那些虽出现异常，但又不需要的报警。
3）熟悉了过程控制的作用和不同类型的过程控制面板的组成部分。
4）了解了相关趋势组页面的显示和操作的方法。趋势组分为三大类，即实时趋势组、历史趋势组及跳闸趋势组。可以通过在PGP组态趋势组，就可在趋势组页面中以曲线或列表的方式显示出趋势组所含模拟及数字标签的数据。
5.6 PGP的组态
这个部分主要讲述了：
1）PGP系统的安装和运行。我们现在安装的是4。3版本，为了防止该软件被盗版，在安装方法有一定的技巧，需要我们去掌握。系统安装以后，需要对其进行一些设置，比如服务器器主机名、输入LICENSE等，还要与CNET进行接口配置，只有做好这些工作，该系统才能够正常运行。
2）标签数据库的组态。包括工程单位描述符数据库组态，逻辑状态描述符数据库组态，报警说明数据库组态，文本选择数据库组态和标签数据库组态。在PGP中，数据库的组态分为在线和离线两中方法，具体视情况而定。内部数据库和离线数据库可以通过SYSTEM SETUP 中工具进行相互倒换，互为共享。
3）报警管理子系统的组态。主要包括报警组数据库组态和声音数据库组态。
4）趋势组子系统组态。可以通过离线或者在线的方式进行定时、历史和跳闸趋势来进行组态。
5）报表子系统组态。PGP提供了一整套报表产生及管理的功能，报表记录中的数据可来自PGP实时数据库和历史数据库。报表子系统组态主要包括：报表模板组态和报表数据库组态两个方面。
6）Graphic Display Builder 。GDB是PGP提供的一个离线组态的工具，通过GCB离线进行画面的创建和编辑，离线画面需要添加到系统后才能在线运行。一般离线画面需要保存四个文件，分别表示画面的图形和定义信息、标题信息、画面中与逻辑相关的信息及与插件对象相关的信息，必须完成保存才能进行调用。
PGP的组态主要是创建操作员的相关界面，要创建出好的操作画面，必须要充分的掌握相关组态知识。
5.7 PGP - Product History
本次ABB控制系统的学习，由于讲授的大部分是热工的知识，知识点比较多，加上授课的时间比较紧，所以细节的东西掌握的不怎么理想，但通过这几天的学习，我们对整个控制系统的硬件架构和软件的基本操作方法有了一个初步的了解，这对我们将来系统的了解和组态能起到一个指引的作用，为我们下一步的工作提供一个更好的平台，十分高兴的与各位同事在北京共度的学习时光，感谢领导给予这样的机会，谢谢！