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1、96第五章 软件及应用图51 控制系统设计流程97一个热控系统的设计大致按以下几个步骤进行：1工程的组织，确定IO数量及类型、选择IO卡、确定卡件的地址、确定转换系数、准备好数据库和其它组态资料。2组态控制器的存储器，生成数据库和保持寄存器，生成转换系数，加入梯级、环、文本算法。3更新点目录，存储应用程序（源文件、目标文件及清单），下载。4调整应用程序。图51说明了控制系统设计的主要步骤。不管控制应用程序有多大，都将遵循这些基本步骤。在建立控制策略时，第一步是作一个完整的规划和准备。例如，确定现场采用什么类型的传感器、需要监视那些输入和输出。根据这些硬件资料，确定要处理的信号的类型，例如现场设
2、备是采用电流信号、电压信号、还是脉冲信号。这些问题必须先提出来，才能选择适当的处理卡件，并指定它们的地址，才能建立合适的转换公式，以便将现场信号转换成工程单位值。有了点的基本资料后，还要确定建立每一个点的记录所需的资料，例如报警限值、柱状图的高低限。这些问题是准备阶段必须回答的许多问题当中的一部分。一旦准备工作完成后，便可开始建立控制应用了。在资料准备好后，向控制器加入应用便已不是一件难事了。按照过程控制流程图、端子清单和其它资料，可用编辑功能向控制器加入数据库以及控制资料。当控制应用被加入后，在控制应用可以被调整之前，必须更新点目录。更新点目录是一项非常重要的工作。出于各种各样的考虑，应该以
3、源文件和目标文件的形式将应用存储起来。为方便起见，最好打印一份程序清单以便参考。如果要用工程师站和操作员站进行监视，应根据点目录生成一个浓缩文件，并下载到每一个工程师站和操作员站中去。然后，可用传感器校验功能对转换系数进行精调。最后就可以监视和调整应用了。第一节 控制器的数据库数据库涉及的问题主要有：1数据库描述2点的标号3向数据库输入点4计算数据库的大小、数据库的压缩。本节，先对数据库作一描述，并介绍一下点的标号概念。一、 与数据库有关的的四个要素控制器的组态、点和算法记录、转换系数及保持寄存器是控制器数据库的四个要素。1 控制器存储器的组态。在进行软件设计时,首先应对控制器的存贮器进行组态
4、，如第三章所述。控制器的存贮器的组态说明了程序以多快的速度执行，存贮器中有多少点，用了多少存贮器及适用于功能处理器的硬件选项。2点和算法记录在数据库中有相当大一部分是点记录，一个点简单看就是现场设备的一个值或一个内部值，而一个点记录则不但存贮了该点的值还存储了该点的其它有关信息，有三种类型的点，即源发点、接收点和本98地点。源发点是指从现场设备接收到的信号，它来自IO卡，源发点的值也可能是由控制器根据收到的现场信号计算出的值。接收点则是通过高速公路从其它站送来的一个信号。本地点则是在控制器内部处理的信号，但它不广播，只供内部使用。所有这三种类型的点都可能是模拟点或数字点。点记录可由数据库编辑功
5、能定义或由图形编辑功能的缺省名特征来定义。算法记录也存储在在数据库中。每一个算法都在其记录中存贮它的专门的信息。此外，算法还产生供内部处理和跟踪用的本地点。算法记录可用文本（控制）编辑功能或环编辑功能来定义。3转换公式和转换系数在数据库中还包含转换系数。转换系数实现将进入的现场信号转换成工程单位，如磅平方英寸、 0 F，这在AI记录的CI、CV字段中定义。有8种转换公式即：缺省的线性转换（最简单）、线性转换（带常数）、5阶多项式、开根、指数、平方根的5阶多项式，6段函数发生器，热电偶输入。缺省的线性转换，CV0，YX；线性转换，CV1，YC 1XC 2；五阶多项式，CV2，YC 1C 2XC
6、3X2C 4X3C 5X4C 6X5；开根，CV3，YC 1SQRT(X+C2)+C3；指示，CV4，YC 1EXP(C2X)+C3；五阶多项式开根，CV5，YSQRT五阶多项式结果；六段函数发生器，CV6，X、Y的系数配对为（C 1、C 8）、（C 2、C 9）、（C 7、C 14）；如果X=C 7,YC 14，如果C1、以及$。不要用、&、*。CD为卡件类型索引，例如选择QAW卡，输入为020mA，根据卡件类型索引，应填写15。HW为硬件地址偏址。如果QAW卡在1号机架，2号插槽，用点1，硬件偏址应为HW=2ADDR+(PN-1)+MBUHW为硬件偏址ADDR为在卡件边缘连接器上设定的地址
7、，用16进制。PN为相关的点号MBU为MBU偏址，MBU00，MBU1200H。所以，HW210H+(1-1)+0HW=20HHS和LS为高、低传感器限值规定模拟输入有效的上、下限，它们取决于卡件的类型，可以填写电压值或电流值。高限可以比传感器实际值或现场设备限值略高，低限可以略低、以防止不必要的报警发生。例如，本例中，若运行范围为010V，则HS选择10.5V，LS选择0.5V。（若是一个输出点，则HS要以工程单位来规定）。CV为转换类型索引，CI为转换系数索引。CV确定了输入转换成工程单位值所用的转换公式。本例中，我们想将0mA和20mA分别对于0和100，希望用开根运算转换公式：YC 1
8、（SQRT（XC 2）C 3，所以将该转换公式的类型索引“3”指定到CV字段。CI字段是包含转换公式所需的转换系数的清单的索引。在输入该字段之前，必须先定义好转换系数索引，例如这里填写索引“10”（后面再作介绍）。112图53 数据库编辑功能键说明113图53 表示数据库编辑屏下主要功能键一览表。建立一个过程点记录的主要步骤是：1在工程师工作站进入建立数据库菜单。2在提示下，输入站号。3在子屏中，选择F1 DATABASE出现。4按F1 orig point 则子屏中出现。5输入点名、类型。再用F1调出另一编辑屏，如图54所示。屏中显示出需由用户确定的各字段，此外还包括初始值INIT VALU
9、E（IV）。在上电和复位后该值将读到AV中，通常该区域不含内容；FREQUENCY，表示点的广播时间，可能为0.1或1.0，若为0，则不广播。若不需要周期广播，即对EXSID点，此处为9.9。114图54 点记录编辑屏第五节 建立点目录点目录文件一般称为点目录（pnt.dir），是高速公路上广播的点的基本数据的清单。在点目录中包含的信息有：系统标识ID，点记录类型、广播频率、站号、点的标号、特征字符串。点目录文件通过点目录程序MPDIR来生成。MPDIR执行两种功能，为点指定系统ID，确保点的频率是可行的兼容的。点目录程序是通过选择更新功能来启动的。点目录程序为每一个广播点指定唯一的一个系统I
10、D，可调算法的记录和站的记录。高速公路用系统ID来参考每一个站的数据。任何时候，有新的点资料加入或被修改时，都要运行MPDIR，这将为新加入的点指定系统ID。可以用MPDIR打印出点目录文件清单。在点目录文件中含有下列信息。1点的标号。在NAME这一列，列出每一个广播数据的一个8个字符的标号，即点记录中的PN字段。（对于带扩展标签的WESTATION，PN可能是16字符）。2点的系统ID。是点、算法和系统记录ID字段，当运行点目录程序时会为每一个点指定系统记录ID。系统ID 1254保留给站记录，而其它输入到应用程序并装载到DPU存贮器中的其它记录都是按顺序生成的，从21816350为点ID的
11、范围，255280及16，35116，383保留给西屋公司，扩展的SID的范围为16，38432，767，但16，358用于所有扩展 SID信息包的“载体”。（实际的扩展SID是嵌在这个信包中）。当从DPU数据库中删除一个点记录时，系统ID并没有从点目录中删除，该ID仍存在，但已“死”。已“死”的系统ID不能再给另一个点，这些已“死”的ID仍占用点目录文件的空间。若可用的ID不多时，则应重新建点目录文件。3点记录的类型。4站号。说明记录是从哪一个站产生的。站不一个就是DPU。SIU，VAX也是能够产生源发点的WDPF站。5特征字符115特征字符串描述了点的位置或功能，8个字符。应记住：只有一个
12、主目录文件。对DPU应用程序的任何变化，都必须更新点目录，以免出现重复的系统ID。在WEStation系统中，主的系统点目录名为SPD.DIR存在硬盘中。116第六节 算 法算法是一套规则，步骤或数学公式，用它们可定义一个希望的控制策略。WDPF的算法在DPU中可以实现许多功能，从简单的数学运算，质量的检测，到复杂的控制算法。有两种类型的标准控制算法。（1）图形算法，被用来建立图形环，这些算法将质量传递到输出点，并能自动实现与其它图形算法或环间的跟踪。（2）文本算法是通过在屏幕上填空的方法调用的。这些算法是与图形环和梯级网络相独立的。一般来说，这些算法是用来实现图形环或梯级网络不能实现的功能的
13、。图形算法包括：AIN 从DIOB读模拟输入到DIOBHISIGMTR 具有重置静区以及固定限值的高信号监视器HLSIGMTR 具有重置静区以及固定限值的低信号监视器QCHK1BAD 对输入坏特性的检查RATEMTR 具有重置静区以及固定比率变化率监视器XOUT 在DIOB上写一个模拟量XDELTA 两个经增益和偏置修正的输入的差值XDIVIDE 两个经增益和偏置的输入相除XFCTGEN 八段函数发生器XFLOW 计算经压力和温度修正的质量流量或体积流量XHISEL 选择两个经增益和偏置后的输入中的较大者XLEADLAG 超前/滞后补偿器XLIMIT 对经增益和偏置后的输入限值XLOSEL 选
14、择两个经增益和偏置后的输入中的较小者XMA2 软手动/自动站与QAM、QAA、QLI、QLJ卡之间的接口和处理器XMASTER 对多个下级算法的控制XML2 对QAM、QLI、QLJ设定点有可选接口的软或硬人工装载器XMULT 两个经增益和偏置的输入相乘XPID 具有设定值的PID控制器 XPIDOVD 具有设定值和超弛输出的的PID控制器XPDSPV XPIDSLI XPIDSPV XPIDV 为XPID的变形XSQROOT 对经增益和偏置后的输入的开根XSUM 对经增益和偏置后的输入求和XTRANSF 根据一个标志选择输入中的一个图形算法包括多达200种，这里不一一列出。它们当中包括：AI
15、N 从DIOB读模拟输入到DIOBAND2 两输入逻辑“与”AND4 两输入逻辑“与”AND8 两输入逻辑“与”DIVIDE 除法器117PID 比例、积分、微分控制器TRANSF 在两输入之间转换等等。下面举例说明几种图形算法，详细的资料请参见算法手册。1，算法AINAIN算法实现从DIOB到功能处理器的输入功能。该算法从模拟输入卡件读一个值,并将该值换算成工程单位值，供功能处理器使用。该算法还检查与硬件有关的错误，并将错误标志送入模拟量记录的第二个状态字。这些错误包括：（1）、卡件类型未初始化；（2）、冷端补偿硬件出错；（3）、卡件类型位不正确；（4）、硬件地址不正确；（5）、测量越限。在使用该算法时，用户首先必须对一个模似输入过程点（AI记录类型）进行初始化。当在图形算法环的顶部定义了I/O输入（I）时，则调用了该算法。 用该算法，环可读入模拟输入点。如果在顶部将输入定义为计算型（C）型输入，则不会调用该算法，此时，由另一个算法（AISCAN）每一秒钟读一次该点。AIN算法无跟踪能力。如果规定的是Q型环接口卡（QLI或QLJ），由模拟输入的组态数据将被写入QLI/QLJ卡件中。如果QLI/QLJ卡上的开关设在“忽略EEPROM”位置，则组态数据将存在QLI/QLJ卡上的EEPROM中。通过将AI记录的AREC HW字段设置为QLJ卡的地址加6，可
