DCS/FCS/SIS系统实训课程校内与企业实训的探索

2014-09-10康珏岑夏文

中国教育技术装备 2014年8期

◆康珏岑夏文

作者：康珏，广东石油化工学院电信自动化系副教授，主要研究方向为过程控制、自动化仪表；岑夏文，广东石油化工学院电信自动化系（525000）。

“DCS/FCS/SIS系统实训”课程是电气专业“卓越班”在开设校内课程“DCS/FCS/SIS系统原理及应用（A）”和企业课程“DCS/FCS/SIS系统原理及应用（B）”理论课程后开设的一门综合性实训课程，包括校内实训和企业实训两个环节。通过实训，学生在了解集散控制系统的组成及整体结构的基础上，进一步应用DCS组态软件，进行工程项目的DCS设计，不仅可以使学生掌握DCS的设计步骤及方法，掌握DCS工程项目设计技术的基本流程和设计理念，加深对所学自动化知识的理解和掌握，更重要的是可以提高解决工程实际问题的能力。

但是，由于学校实训条件的限制，以前该课程只有理论课，没有安排实训环节，学生只能通过计算机仿真，并不能全面掌握实际的工程项目设计过程。为此学校新购进10套浙大中控的JX-300XP系统，保证了“DCS/FCS/SIS系统实训”课程的顺利开设，为提高学生的工程意识和动手能力奠定了基础。但在实训教学过程中，因为是首次开设该课程，实训内容如何设置？针对校内实训设备套数和种类限制，如何通过企业实训来弥补校内实训的不足？本文对此进行探索。

1 校内实训项目的实施

校内实训使用的设备为JX-300XP，系统构成如图1所示。

校内实训内容分四个阶段进行。

第一阶段

1）先熟悉被控对象的工艺流程，进行现场检测仪表和执行器与DCS的连接，完成工程师组态前的准备工作；

2）根据一个实际的工程项目（或过程控制实验装置）控制站实际I/O卡件分布情况填写好表格“实际工程项目（或过程控制实验装置）控制系统测点清单”，选择相对应的卡件，绘制现场控制站的“卡件布置图”、所设计工程项目的DCS控制系统的“总体结构示意图”，并根据控制要求初步设计相应的“带控制点工艺流程图”。

第二阶段工程师组态前的准备工作完成后，可进行工程师组态项目设计。主要内容包括：

1）正确安装JX-300XP系统组态软件，通过一个具体的项目组态，建立项目文件并进行组态软件的系统登录；

2）通过一个具体工程项目的组态操作，完成JX-300XP系统工程师组态各项操作，包括主机设置、控制站、操作站组态，完成系统总貌、控制分组、趋势、数据一览，报警、报表及流程图的制作等。

第三阶段

1）进行JX-300XP系统的硬件安装，主要有控制站硬件、操作站硬件以及系统网路的安装，完成之后给系统上电，系统的正确上电步骤是先操作站上电，开显示器、开主机，然后控制站上电，合上实验机柜中的空开开关，最后开启控制站中的其他电源箱；

2）进行JX-300XP系统测试，首先进行网络各类信号调试，完成系统组态下载，之后可进行冗余部件主控卡、数据转发卡、电源、通信端口的冗余测试；

3）进行组态修改，如果需要修改控制站组态，如I/O测点增减、I/O测点参数修改等，就需进行下载更新；如果是修改了操作站组态，如操作小组修改、流程图修改等，则只做传送更新，不需要下载；

图1 JX-300XP系统结构示意图

图2 ECS-700基本结构示意图

4）图形化编程，网路测试完成后，进行图形化组态软件文件操作，即打开、关闭、与组态软件包建立链接，进行程序的下载、链接，变量调试窗口的调用，通过几个典型程序进行改错和调试，让学生掌握图形化组态程序的基本结构以及程序的基本调试方法。

第四阶段

1）认识监控软件，正确选择操作人员的登录方式，观察监控画面，了解监控画面中各类图标的名称、用途及监控软件的总体功能；

2）以工程师身份进入实时监控画面，了解各种监控画面的基本结构、用途、各种调用方法，如调整画面各类过程数据的修改及控制方式的更改等；

3）了解系统维护基本技术，模拟多个故障点，观察主控卡或数据转发卡上指示灯情况，判断卡件故障并进行故障分析，查看系统进行故障诊断画面分析；

4）正确的系统停电步骤。

2 企业实训的探讨

校内实训目前遇到的问题在于学校经费有限，不可能把常用的DCS系统设备都买齐，因此去企业实训就可以解决校内实训的问题。茂名石化培训中心的DCS系统设备正好弥补了校内实训设备不足的缺陷。茂名石化培训中心的DCS系统设备包括浙大中控的ECS-700系统和日本横河的CS-3000系统。企业实训主要使用了ECS-700，系统的基本构成如图2所示。ECS-700系统是浙江中控技术股份有限公司WebField系列控制系统之一，是致力于帮助用户实现企业自动化的大型高端控制系统。ECS-700系统最大可支持16个控制域和16操作域，每个控制域支持60个控制站，每个操作域支持60个操作站，单域支持位号数量为65 000点。

ECS-700系统的组态由系统结构组态软件和组态管理软件两个界面来完成，首先完成硬件的组态，再进行控制位号和控制方案的组态，组态的大致流程与JX-300XP基本相同。

3 校内与企业实训内容比较

首先，通过学习不同型号的DCS，在不同的型号（比如ECS-700与JX-300XP）系统之间进行比较，分析它们的异同点，找出它们相同的特点和结构，不同的操作流程和编程方法。比如ECS-700系统区别于JX-300XP系统的最大特点就是分域管理，ECS-700系统具有独特的系统分域管理功能，根据实际仪表控制系统的规模和结构，可以将ECS-700控制系统划分为一个或多个控制域及操作域，每个操作域可以同时监控多个控制域，并对这些控制域进行联合监控。ECS-700系统通过分域管理，有效地减少了系统网络负荷，从而保证了在大规模系统构建下过程控制网的实时性。

其次，JX-300XP系统属于小型的DCS设备，基本能满足学校的教学要求和学生的学习要求，能使学生从中了解到比较全面的DCS知识，无论是软件还是硬件都有比较清晰的认识。而ECS-700系统属于中大型的DCS设备，适于工业使用，学生学习ECS-700系统，就可以跟以后从事本专业工作接轨，给学生提供了一定的工作经验。

最后，无论是校内实训还是企业实训，虽然内容定位不一样，但是它们的目的都是一样的，就是对现场的仪表设备进行集中管理，这个就是DCS的最重要功能。