集散控制系統組態調試與維護（簡體書）

《集散控制系統組態調試與維護》力圖突破傳統的學科系統化課程模式，基於工作的學習和學習的工作的理念，實踐高職教育“教學做合一”的教學原則。《集散控制系統組態調試與維護》在結合化工行業分析、生產過程自動化工作過程分析、集散控制系統組態與維護崗位工作任務分析和化工儀表維修技師的職業成長認知規律，通過化工企業過程自動化實踐專家座談會等程序化的方法確定DCS組態、調試、安裝、維護與檢修典型工作任務的基礎之上編寫而成。
《集散控制系統組態調試與維護》以職業活動為導向，以全國化工儀表維修工技能大賽的比賽項目或典型的化工裝置DCS項目任務為載體，由兩個學習情境構成。其中學習情境一和學習情境二是實踐知識和理論知識相互融合的。理論知識包括完成該工作任務必須具備的理解性知識，用于解釋“為什麼要這樣操作”。實踐知識包括完成工作任務必須具備的操作性知識，用于陳述“如何操作”。實訓項目一和實訓項目二用于強化技能訓練。
《集散控制系統組態調試與維護》可作為高職高專院校生產過程自動化、儀表等相關專業的教材，也可供中等職業學校相關專業選作教材和有關技術人員參考。

化工行業的蓬勃發展需要高素質和高技能的自動化生產過程專業人才，為了全面提升學生的職業素養、發現和解決工程問題能力、團隊協作能力、危機處理能力、成本和效率意識以及敬業精神等綜合職業素質，課程改革已迫在眉睫。
本課程力圖突破傳統的學科系統化課程模式，基於工作的學習和基於學習的工作的理念，實踐高職教育“教、學、做合一”的教學原則。我們結合化工行業分析、生產過程自動化工作過程分析、集散控制系統組態與維護崗位工作任務分析和化工儀表維修技師的職業成長認知規律，通過與化工企業過程自動化專家的座談等程序化的方法，確定DCS組態、調試、安裝、維護與檢修的典型工作任務，通過工作領域向學習領域的轉換，確定“DCS組態調試與維護”是生產過程自動化技術專業的一門專業核心課程。學生在完成該課程的項目過程中，通過對技術工作的任務、過程和環境所進行的整體化感悟和反思，實現知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀學習的統一，從而實現提高專業能力、方法能力和社會能力三維一體的教學目標。
①課程目標。強調發展是“全面素質發展”，強調能力是“綜合職業能力”，包括職業知識和技能，分析和解決問題的能力，信息接受和處理能力，危機處理能力，經營管理能力，社會交往能力和不斷學習能力。
②課程結構。採取行動體系框架下形成的“資訊-決策-計劃-實施-檢查-評價”串行結構。
③課程內容。課程內容以職業活動為導向，以全國化工儀表維修工技能大賽的比賽項目或典型的化工裝置.DCS項目任務為載體，由兩個學習情境構成。其中學習情境一和學習情境二實踐知識和理論知識相互融合，理論知識包括完成該工作任務必須具備的理解性知識，用於解釋“為什麼要這樣操作”。實踐知識包括完成工作任務必須具備的操作性知識，用於陳述“如何操作”。實訓項目一和實訓項目二用於強化技能訓練。
本項目課程的教材開發由企業專家、學校教師、課程專家組成，本書由任麗靜、周哲民主編，並編寫了學習情境一；劉書凱、徐詠東、黎洪坤編寫了學習情境二。實訓項目一、二由張新嶺和梁曉明編寫。本書由浙大中控技術有限公司華北區技術總監張東昇主審。鄧素萍、浙大中控技術公司和培訓中心在本書的編寫過程中給予了大力支持和協助，在此深表感謝。
由於編寫時間倉促，加上編者的水平有限，書中難免存在疏漏，懇請同仁和讀者批評指正。

學習情境一 集散控制系統軟件組態
【學習目標】
【項目任務】 CS2000三位槽過程控制項目對象DCS軟件組態
【實施計劃】
【工作任務一】 工藝流程分析和控制方案的選擇
【實施步驟】
【考核自查】
【工作任務二】 集散控制系統結構配置
【課前知識】 DCS發展歷程
【課堂知識】 集散控制系統的基本組成
【實施步驟】
【考核自查】
【拓展知識】 集散控制系統的展望
【工作任務三】 集散控制系統組態軟件安裝與用戶授權設置 【課前知識】 DCS組態定義和用戶權限
【課堂知識】 DCS 組態的實現
【實施步驟】
【考核自查】
【拓展知識】 組態軟件的比較
【工作任務四】 集散控制系統整體信息組態
【課前知識】 集散控制系統的分層體系及冗余化結構
【課堂知識】 集散控制系統網絡結構
【實施步驟】
【考核自查】
【拓展知識】 常用的串行通信接口標準
【工作任務五】 集散控制系統控制組態
【課前知識】 現場控制站功能
【課堂知識】 現場控制站的硬件結構
【實施步驟】
【考核自查】
【拓展知識】 數據采集與監視控制功能
【工作任務六】 集散控制系統操作標準畫面組態
【課前知識】 集散控制系統的操作員站和工程師站
【課堂知識】 操作員站的標準顯示
【實施步驟】
【考核自查】
【拓展知識】 自定義鍵組態
【工作任務七】 流程圖畫面組態和優化
【課前知識】 流程圖顯示畫面
【課堂知識】 流程圖顯示畫面的動態效果
【實施步驟】
【考核自查】
【拓展知識】 彈出式流程圖
【工作任務八】 工作報表組態和優化
【課前知識】 報表表格
【課堂知識】 事件定義和報表事件函數
【實施步驟】
【考核自查】
【拓展知識】 DCS常用的術語及名稱縮寫
【工作任務九】 仿真監控運行
【課前知識】 系統編譯與組態下載和傳送
【課堂知識】 實時監控操作
【實施步驟】
【考核自查】
【拓展知識】 專業英語翻譯

學習情境二 集散控制系統調試與維護
【學習目標】
【項目任務】 CS2000三位槽對象DCS系統調試與維護
【實施計劃】
【工作任務一】 系統安裝、上電
【課前知識】 集散控制系統的驗收
【課堂知識】 集散控制系統的安裝
【實施步驟】
【考核自查】
【拓展知識】 集散控制系統的項目組織
【工作任務二】 系統調試
【課前知識】 DCS項目各類專業人員的分工
【課堂知識】 集散控制系統的調試
【實施步驟】
【考核自查】
【拓展知識】 操作站IP地址的設置
【工作任務三】 組態修改
【課前知識】 集散控制系統的管理及二次開發
【課堂知識】 DCS點檢
【實施步驟】
【考核自查】
【拓展知識】 OPC技術簡介
【工作任務四】 系統維護
【課前知識】 系統日常和預防維護
【課堂知識】 系統故障維護
【實施步驟】
【考核自查】
【拓展知識】 DCS抗干擾對策
【工作任務五】 系統停電
【課前知識】 集散控制系統的設計
【課堂知識】 集散控制系統的評價與選擇
【實施步驟】
【考核自查】
【拓展知識】 集散控制系統的控制室設計
實訓項目一 加熱爐DCS軟件組態
一、工藝簡介
二、組態要求
實訓項目二 精餾裝置DCS軟件組態
一、工藝簡介
二、組態要求
參考文獻

用戶已經可以採集整個工廠車間和過程的信息數據，但是用戶希望這些大量的數據能夠以合適的方式體現，並幫助決策過程，讓用戶以其明白的方式，在方便的地方得到真正需要的數據。
信息化體現在各DCS系統已經不是一個以控制功能為主的控制系統，而是一個充分發揮信息管理功能的綜合平台系統。DCS提供了從現場到設備、從設備到車間、從車間到工廠、從工廠到企業集團的整個信息通道。這些信息充分體現了全面性、準確性、實時性和系統性。
DCS的集成性體現在兩個方面：功能的集成和產品的集成。過去的DCS廠商基本上是以自主開發為主，提供的系統也是自己的系統。當今的DCS廠商更強調系統集成性和方案能力，DCS中除保留傳統DCS所實現的過程控制功能之外，還集成了PLC（可編程邏輯控制器）、RTU（採集發送器）、FCS、各種多迴路控制器、各種智能採集或控制單元等。此外，各DCS廠商不再把開發組態軟件或製造各種硬件單元視為核心技術，而是紛紛把DCS的各個組成部分採用第三方集成方式或OEM方式。例如，多數DCS廠商自己不再開發組態軟件平台，而轉入採用兄弟公司（如Foxboro用Wonderware軟件為基礎）的通用組態軟件平台，或其他公司提供的軟件平台（Emerson用Intellution的軟件平台做基礎）。此外，許多DCS廠家甚至I／O組件也採用OEM方式（Foxboro採用I／O模塊，橫河的R3採用富士電機的Processio作為I／O單元基礎，HoneyweU公司的PKS系統則採用.Rockwell公司的PLC單元作為現場控制站）。
現今，DCS變成真正的混合控制系統。過去DCS和PLC主要通過被控對象的特點（過程控制和邏輯控制）來進行劃分。但是，第四代的DCS已經將這種劃分模糊化了。幾乎所有的第四代DCS都包容了過程控制、邏輯控制和批處理控制，實現混合控制。這也是為了適應用戶的真正控制需求。因為多數的工業企業絕不能簡單地劃分為單一的過程控制和邏輯控制需求，而是由過程控制為主或邏輯控制為主的分過程組成的。要實現整個生產過程的優化，提高整個工廠的效率，就必須把整個生產過程納入統一的分佈式集成信息系統。例如，典型的冶金系統、造紙過程、水泥生產過程、製藥生產過程和食品加工過程、發電過程、大部分的化工生產過程都是由部分的連續調節控制和部分的邏輯聯鎖控制構成。
第四代的DCS系統幾乎全部採用IEC61131-3標准進行組態軟件設計。該標準原為PLC語言設計提供的標準。同時一些DCS（如Honeywell公司的PKS）還直接採用成熟的PLC作為控制站。多數的第四代DCS都可以集成中小型PLC作為底層控制單元。今天的小型和微型PLC不僅具備了過去大型PLC的所有基本邏輯運算功能，而且高級運算、通信以及運動控制也能實現。
第四代DCS具有開放性。開放性體現在DCS可以從三個不同層面與第三方產品相互連接：在企業管理層支持各種管理軟件平台連接；在工廠車間層支持第三方先進控制產品SCADA平台、MES產品、BATCH處理軟件，同時支持多種網絡協議（以以太網為主）：在裝置控制層可以支持多種DCS單元（系統）、PLC、RTU、各種智能控制單元等，以及各種標準的現場總線儀表與執行機構。