仪表盘操作方式和CRT操作方式介绍

1.仪表盘操作方式

集散控制系统的仪表盘操作方式是指过程控制站的部分操作是根据仪表盘进行的，它通常包括盘装的单回路与多回路控制器、可编程逻辑控制器、模拟仪表后备和简易型操作终端的操作。

（1）仪表盘操作方式的特点

仪表盘操作方式是将数字仪表安装在仪表盘上，其外形与常规模拟仪表相似，但操作方式有下列特点：

1）显示和读数的精度提高，读数方便，报警功能增强。

2）监视和操作与模拟仪表相似，有利于从模拟到数字的操作过渡。

3）组态工作可采用仪表所带的按键或者插入编程器来完成，也可由上位机完成并下装。

4）数据的改变采用按压增减键，变化的快慢可以根据按压的时间、按压的分档或者按压的压力进行调整。

5）具有通信功能，可由上位操作站提供设定值指令并可向上位操作站提供数据以便显示；单回路和多回路控制器的面板显示数据可以用键切换，如第一测量值、设定值或输出值等，控制方式如手/自动、远程/就地设定等信息也有相应的字母显示。一般情况下，操作终端除了监视部分设备参数外，还可进行设定值的调整等操作。

（2）单回路和多回路控制器的功能

在集散控制系统中的单回路和多回路控制器，除了具有单回路或多回路控制器本身具有的功能外，还因具有通信功能而扩展了它的功能。在集散控制系统中，它们的主要功能如下：

1）输入、输出信号处理。对输入信号的处理包括信号转换、隔离、滤波、线性化、开方、温度和（或）压力补偿、限幅、报警值检查、信号出错诊断等。对输出信号的处理包括信号的限幅、隔离、保护和屏蔽等处理。当采用模拟信号输入和输出时，需将模拟信号转换成数字信号，然后输入计算并产生输出，数模转换则把计算结果转换成模拟量。

2）运算。包括正/反向算术和逻辑运算、超前与滞后补偿、纯滞后补偿、预估补偿、PID运算及高级整定算法，有些单回路控制器还提供用户可编程的运算块，以便编制一些顺序控制和简单的批处理程序。

3）显示。包括用动圈式模拟表头、荧光柱或等离子柱的模拟显示和数字量显示、仪表位号及描述和工程单位的显示。此外，开关量的状态、故障报警以及控制方式的显示也属于显示功能。

4）组态。通过组态功能，用户可以编制控制方案，实施相应的控制。数字显示仪表和单回路或多回路控制器的主要区别之一就是后者具有组态功能。

5）通信。单回路和多回路控制器只有具有了通信功能，才能成为真正的控制级。通信的数据包括各回路的输入和输出信号、状态信号以及来自上位机的设定值和状态切换信号等。因此，上位操作站对控制器主要起监控作用。

（3）单回路和多回路控制器的组态操作

单回路和多回路控制器的组态操作通常是通过编程器完成的。编程或组态操作主要是指控制算法的编制，包括顺序控制、反馈控制，也包括批量控制的功能算法。组态工作主要指已有若干个模块，通过模块的适当连接和配置来完成所需的功能，常用于连续和批量控制，对于实际的控制器，有些算法的编制称为组态，有些则称编程。显然，采用编程的方法完成同样的功能要有较强的技能。单回路和多回路控制器制造商为了方便用户，通常采用提供组态的方法完成大部分或绝大部分常用的控制功能，仅在顺序控制等场合，才需用户自行编程。

单回路和多回路控制器的编程工作比可编程逻辑控制器要简单，但十分相似，有专用键表示装载或存入等语句，顺序条件可根据比较语句的结果或触点、计时与计数器的状态来确定。

2.CRT操作方式

集散控制系统中的CRT操作方式是指通过操作站的CRT、触摸屏幕、鼠标和键盘等设备或者语音等输入设备，对生产过程的操作以及对系统、控制组态的操作和维护。

（1）CRT操作方式的特点

集散控制系统的操作方式主要是CRT操作方式。这种操作方式具有下列特点：(www.xing528.com)

1）信息量大。通常一个操作站可允许用户组态的过程画面是几十幅到几百幅，每幅画面允许动态更新的数据点多达几百个。

2）显示方式多样化。一个过程变量既可以在过程画面上显示，也可以在仪表面板画面或点画面上显示。可以用CRT屏幕显示，也可以用打印机打印。可以显示当前的瞬时值，也可以显示历史趋势。可以用数字显示，也可以用棒图或者颜色变化等方式显示。报警功能得到增强，报警显示既可以在有关过程画面或仪表面板画面上显示，也可以通过报警一览表查找。

3）操作方便容易、透明度提高。CRT的操作包括画面调用、目标选择、数据更改等过程操作及组态操作和维护操作。使操作人员对生产过程的了解更透彻。与某过程或设备有关的参数可同时显示，一些过程参数，如内回流量、热焓等，用常规方法需要较多的运算单元，采用集散控制系统后，可以经计算直接显示。

（2）对人机接口的要求

在CRT操作方式中的人机接口装置是操作站及其外部设备。对它们的要求主要有环境要求、输入特性和图形特性的要求。

1）环境要求首先指人机接口设备对环境条件的要求。例如，对尘埃、腐蚀性、电磁场及温度和湿度的要求。与此有关的还有耐冲击和振动的特性。环境要求的第二部分是对供电的要求，它包括供电电压等级、类型和容量及允许的极限值等，也涉及供电方式、冗余配置等内容。环境要求的第三部分是对互联设备的通信距离的限制。它关系到人机接口设备和与它互联设备的配置位置、通信方式、信号输送方式等。

2）输入特性是操作员根据数据输入的需要而提出的。输入特性的改善使操作员的操作内容和方式发生了根本变化。操作员只需要监视、监督和决策。这表明人机接口装置为操作员提供了更大量的综合信息，同时为操作员提供系统可以允许的操作策略。与此相对应的输入设备和响应也发生了很大的变化，如触摸屏等，这些输入设备与系统的软件配合，使操作员的操作变得简单和方便。

3）图形特性是人机接口的重要特性。它包括与人类工程学有关的图形的色彩、闪烁、显示的分辨率、显示的内存级的编制，以及就地的数据存储和处理能力。采用图形用户界面（GUI）、图形处理器（GP）和图形缓冲器（GB），可使人机接口的图形特性得到极大的提高。多任务操作系统、关系数据库、高速数据查询语言以及窗口技术的采用，使操作人员可以很方便地监视和操纵生产过程的运行，使控制工程师可以方便地组态和编程，使维护工程师能及时发现故障并正确处理。

应该指出，窗口技术的应用使人机接口方式由原来的命令方式变为图形方式。与设备无关的具有网络透明性的基于网络的窗口系统，已应用于集散控制系统的软件系统中。

（3）组态操作

集散控制系统的组态操作包括分散过程控制装置和操作站的组态，可引申到现场智能变送器、一体化安装的带控制器的执行机构的组态和上位管理站的组态。

组态操作包括系统组态、控制组态、画面组态和操作组态等。组态操作是一项相互关联的操作，以数据目标为寻址对象的软件系统，为组态操作提供方便的操作手段。它以系统内唯一的数据目标定义被测、被控或计算值。在系统的组态操作中，以该目标作为寻址的依据，从而使软件可移植性得到保证。

1）系统组态。集散控制系统的系统组态包括硬件和软件操作。硬件的组态工作是对各设备规定惟一的标志号，它可以通过跨接片、开关的位置分配来完成。各设备之间的硬接线以及插件板的安装都是硬件组态工作，它们通常由制造厂商完成。软件的组态工作包括将有关设备送入相应的操作系统和软件、用软件的方式描述各设备之间的连接关系和安装位置等。

2）控制组态。集散控制系统的控制组态采用内部仪表（功能模块）的软连接来实现。可以用图形或文字的方式表示它们的连接关系，各模块的内部参数可以直接输入或填表输入。由操作站控制的参数及由连接引入的参数应分别列出。由于大多数集散控制系统的功能模块在较多参数的数值上提供了系统的默认值，这为系统的控制组态提供了方便。

组态工作是一项细致的工作，不仅要求组态工程师了解该系统各个模块的功能、参数含义、连接方法，也需要了解工艺过程，提出合理的控制方案，还要考虑以后需更改的可能方案并留有相应端子。控制组态的好坏直接与控制级的控制性能有关，有些技巧应该掌握。例如，对不同对象采用不同的采样周期；选择合适的死区，以减少后续的操作时间；选择好滤波器的时间常数，减小测量波动的影响；采用不同的设定值变化速率，减小超调量；采用不同的输出值变化速率，抑制输出的大起大落等。此外，在控制组态时要能够灵活应用模块提供的输出作为报警、顺序控制条件、与其他模块的触发或进行判别、比较的条件，使组态的程序有较快的执行时间并占用较少的内存，同时能有一定的修改余地。

3）画面组态。集散控制系统的画面组态主要是操作站、管理站、工程师站以及简易型操作终端的画面组态。其中，简易型操作终端的画面通常采用文字形式而不采用图形形式。集散控制系统提供多种画面，例如，仪表面板画面、调整参数（点）画面、趋势画面及概貌画面等。画面组态主要解决用户的过程画面。

过程画面组态主要由静态画面、动态画面及画面合成等内容组成。静态画面通常是带控制点的工艺流程图。它可分为几幅到几十幅画面，根据工艺操作要求和相互的关联来分割。动态画面要确定动态显示点的位置、显示格式、尺寸大小、颜色变化等。画面合成是上述两类画面的合成、画面的调用方案确定、窗口画面的位置确定等。

画面的合成是静态画面数据库与动态画面数据库的合成。静态画面调出后，它的数据库内容不发生变化。动态画面调出后，会随时更改动态点数据，因此，它的数据库内容不断刷新。合成的目的是在静态画面数据库（即图形内存）中不断刷新动态点数据。画面合成还包括动态键的定义等。

调用画面有全部调用和部分调用两种，上面所述的属于全部调用，即新的画面覆盖原画面。部分调用画面用于采用窗口技术的集散控制系统。部分调出的画面一般是所选动态点的仪表面板画面、趋势画面或者调整画面。它们一般在固定的窗口位置显示。

报警点画面调用是指某一变量达到报警限值时，画面自动切入报警点所在的画面。变量可以是测量值、设定值或输出值，其数值可以是绝对值、偏差（测量与设定之差）或者变化率。当多个变量报警时，系统应切入最先发生报警的变量所对应的画面。

4）操作组态。操作组态用于确定各个外部设备的分工。操作组态包括多台操作台的分工、打印机的分工及有关参数确定等。为了使操作台能冗余，通常用多台CRT并行显示和操作。各台CRT及相应键盘分管某一局部的工艺过程，或者某一台CRT及键盘用于报警和事件显示，其他CRT及键盘用于分管过程操作，一旦某一台故障时能及时切换，互为后备。为了正确对这些CRT和键盘进行分工，必须进行操作组态。

为了了解系统的运行情况，还需要有一些操作组态的工作，它包括对各插卡的状态检查、外部设备的状态检查、各通道的特性检查、通信设备的状态检查等。其中，部分项目是由系统自诊断来完成的，有些项目则由维修工程师根据检查要求来确定，并组态后完成。在有些系统中，维护操作是在维护操作环境下完成的，当进入该操作环境时，可以方便地了解系统中软件、硬件的运行情况。