电脑组态（机房控制）系统程序的开发

1、项目目的

通过对JX-300X集散控制系统控制站、操作站进行组态实训，学生应初步掌握JX-300X基本组态软件SCKey的使用方法和步骤，并且通过组态实训，使学生对组态有进一步的认识和理解，同时培养学生严谨的科学态度和工作作风。

2、项目预备知识

组态实训前应掌握组态窗口的基本操作、总体信息组态、控制站组态和操作站组态等基本知识。

组态窗口的基本操作

组态窗口的基本操作包括组态树的基本操作、组态窗口的基本操作、位号选择窗口等。

（1）组态树的基本操作 组态软件主画面左边的操作显示区显示当前组态的“组态树”，“组态树”以分层展开的形式，直观地展示了组态信息的树型结构，可清晰地看到从控制站直至信号点的各层硬件结构及相互关系，也可以看到操作站上各种操作画面的组织方式。“组态树”提供了总览整个系统组态体系的极佳方式。

无论是系统单元、I/O卡件还是控制方案，或是某页操作画面，只要展开“组态树”，在其中找到相应“树节点”内容，用鼠标双击，就能直接进入该单元的组态窗口进行修改。

对“组态树”可直接进行复制、粘贴和剪切操作。

（2）组态窗口的基本操作在图7.5和图7.6所示的组态窗口中，列表框中可以直接进行修改，修改将被保存。基本功能按钮有设置、整理、增加、删除、退出、编辑、确定、取消等，具体操作说明如下：

按“设置”按钮，会弹出所在栏参数设置对话框，在此对话框进行相应参数的设置。

按“整理”按钮，会将组态窗口中各单元按其地址值或序号值从小到大排列。

按“增加”按钮，将一个新单元加入到组态窗口中。快捷键“Ctrl+A”也同样具有此功能。

按“删除”按钮，将删除列表框内选中的一个单元。但应注意如果被删除单元有下属信息，此操作也将删除其下属的所有组态信息，请谨慎使用。快捷键“Ctrl+D”也同样具有删除功能。在“查看”菜单“选项”中选择“删除时提示确认”后，会有窗口弹出提示是否删除。

按“退出”按钮，退出该组态窗口。

按“编辑”按钮，可打开选中文件进行编辑修改。

按“确定”按钮，表示确认窗口参数有效并退出组态窗口。

按“取消”按钮，将取消本次对窗口内参数的修改，并退出组态窗口。

（3）位号选择窗口在许多要求提供已经存在的位号旁边有一按钮，该按钮提供对该位号的选取功能。单击，即弹出图7.7所示对话框，双击列表框中的条目或者单击条目后选择“确定”按钮，均可关闭窗口并将所选中的位号自动填写到前的编辑框中。位号支持多选。

总体信息组态

总体信息组态包括主机设置、编译、备份数据、组态下载和组态传送五个功能。

（1）主机设置启动SCKey组态软件后，选中“总体信息”菜单的“主机设置”选项，打开“主机设置”窗口，见图7.8所示。

①主控制卡组态 单击窗口左下方“主控制卡”选项卡，对主控制卡进行组态，窗口中各项内容说明如下：

注释：注释栏内写入主控制卡的文字说明。

IP地址：SUPCON DCS系统采用了双高速冗余工业以太网SCnet Ⅱ作为其过程控制网络。控制站作为SCnet Ⅱ的节点，其网络通信功能由主控卡担当。JX系列最多可组15个控制站，对TCP/IP协议地址采用表7.7所示的系统约定，组态时要保证实际硬件接口和组态时填写的地址应绝对一致。

表7.7 TCP/IP协议控制站地址的系统约定

运算周期必须为0.1秒的整数倍，范围在0.1～5.0秒之间，一般建议采用默认值0.5秒。运算周期包括处理输入输出时间、回路控制时间、SCX语言运行时间、图形组态运行时间等，运算周期主要耗费在自定义控制方案的运行上，大致1K代码需要1毫秒运算时间。

类型：通过软件和硬件的不同配置可构成不同功能的控制结构，如过程控制站、逻辑控制站、数据采集站。

型号：目前可以选用的型号为SP243X。

通信：数据通信过程中要遵守的协议。目前通信采用UDP用户数据报协议，具有通信速度快的特点。

冗余：一般情况下，在偶数地址放置主控卡；在冗余的情况下，其相邻的奇数地址自动被占据用以表示冗余卡。

网线使用：填写需要使用网络A、网络B还是冗余网络进行通信。

冷端：选择热电偶的冷端补偿方式，可以选择“就地”或“远程”。“就地”表示直接在主控卡上进行冷端补偿。“远程”表示在数据转发卡上进行冷端补偿。

运行：选择主控卡的工作状态，可以选择实时或调试。选择“实时”，表示运行在一般状态下；选择“调试”，表示运行在调试状态下。

②操作站组态 选中“操作站”选项卡，进入操作主机的组态窗口，如图7.9所示。

注释：注释栏内写入操作站的文字说明。

IP地址：JX系列最多可组32个操作站（或工程师站），对TCP/IP协议地址采用表7.8所示的系统约定。

表7.8 操作站地址的系统约定

类型：操作站类型分为工程师站、数据站和操作站三种，可在下拉组合框中选择。

（2）编译 组态编译是对系统组态信息、流程图、SCX自定义语言及报表信息等一系列组态信息文件的编译。编译包括快速编译和全体编译两种，快速编译只编译改动的部分，全体编译是编译组态的所有数据。编译的情况（如编译过程中发现有错误信息）显示在右下方操作区中。

用户定义的组态文件必须经过系统编译，才能下载给控制站执行以及传送到操作站监控。编译是通过“总体信息”菜单的“编译”命令进行的，且只可在控制站与操作站都组态以后进行，否则“编译”操作不可选。编译之前SCKey会自动将组态内容保存。

编译过程中显示的错误信息及解决方法参考相关资料。

（3）备份数据 编译成功后选择“总体信息”菜单的“备份数据”选项，弹出“组态备份”对话框如图7.10所示，可单击“备份到……”这一项后面的按钮，从浏览文件夹对话框中选择备份的路径，从需要备份的文件列表框中选择要备份的文件，单击“备份”按钮后，所选文件将被复制备份到指定目录下。注意备份数据之前需编译成功，否则会弹出一警告框提示“编译错误，请在编译正确后再试！”。

（4）组态下载 用于将上位机中的组态内容编译后下载到控制站。单击“总体信息”菜单“组态下载”选项，将打开组态下载对话框如图7.11所示。组态下载有“下载所有组态信息”和“下载部分组态信息”两种方式。如果用户对系统非常了解或为了某一明确的目的，可采用“下载部分组态信息”，否则请采用“下载所有组态信息”。

在修改与控制站有关的组态信息（主控制卡配置、I/O卡件设置、信号点组态、常规控制方案组态、SCX语言组态等）后，需要重新下载组态信息；如果修改操作主机的组态信息（标准画面组态、流程图组态、报表组态等）则不需下载组态信息。

信息显示区中“本站”一栏显示正要下载的文件信息，其中包括文件名、编译日期及时间、文件大小、特征字。“控制站”一栏则显示当前控制站中的.SCC文件信息，由工程师来决定是否用本站内容去覆盖原控制站中内容。下载执行后，本站的内容将覆盖控制站原有内容，此时，本站一栏中显示的文件信息与控制站一览显示的文件信息相同。

特征字是随机产生的，操作站的组态被更改后，其特征字也随之改变，从而与控制站上的特征字不相符合。

当组态下载出现阻碍时，会弹出一警告框提示“通信超时，检查通信线路连接是否正常、控制站地址设置是否正确”。

（5）组态传送 组态传送用于将编译后的.SCO操作信息文件、.IDX编译索引文件、.SCC控制信息文件等通过网络传送给操作站。组态传送前必须在操作站安装FTP Serve（文件传输协议服务器），设置一传送路径，这些会在安装时自动完成。选择“总体信息”菜单“组态传送”命令，打开“组态传送”对话框，见图7.12所示。

根据一般组态传送情况，此对话框中“直接重启动”复选框默认为选中，表示在远程运行的AdvanTrol监控软件将重载组态文件，该组态文件就是传送过去的文件；以“启动操作小组选择”项选择的操作小组直接运行。未选择此复选框，则AdvanTrol重载组态文件后，弹出对话框要求操作人员选择操作小组。

信息显示区中，“远程”为将被传送文件传送给目的操作站。“本地”为本地工程师站上文件信息，由工程师决定是否用本地内容去覆盖原目的操作站中的内容。在“目的操作站”下拉组合框中选择要接受传送文件的操作站，选中“传送”按钮，按设置情况进行组态信息传送。当传送成功，AdvanTrol软件接收到向操作站发送的消息后，将其拷贝到执行目录下便可运行。

组态传送的功能是一方面快速将组态信息传送给各操作站，另一方面可以检查各操作站与控制站中组态信息是否一致。

控制站组态

控制站组态是指对系统硬件和控制方案的组态，主要包括I/O组态、自定义变量、常规控制方案、自定义控制方案和折线表定义等五个部分。

（1）系统I/O组态 系统I/O组态是分层进行的。

①数据转发卡组态 对某一控制站内部的数据转发卡的冗余情况、卡件在SBUS-S2网络上的地址进行组态。

单击“控制站”菜单“I/O组态”项后，“I/O输入”窗口被打开，在其中选择“数据转发卡”选项卡后将看到如图7.13所示的组态窗口。

主控制卡：此项下拉列表列出登录的所有主控制卡，可选择当前主控制卡。数据转发卡窗口中列出的数据转发卡都将挂接在该主控制卡上。一块主控制卡最多可组16块数据转发卡。

注释：写入当前组态数据转发卡的文字说明。

地址：定义当前数据转发卡在主控卡上的地址，最好设置为0～15内的偶数。注意地址应与数据转发卡硬件上的跳线地址匹配，必须递增上升，不能跳跃，不可重复。

型号：只有SP233供选择。

冗余：设置当前组态的数据转发卡为冗余单元。

②I/O卡件登录 I/O卡件组态是对SBUS-S1网络上的I/O卡件型号及地址进行组态。

单击“I/O卡件”选项卡，打开图7.14所示的I/O卡件组态画面。一块数据转发卡下可组16块I/O卡件。

注释：写入对当前I/O卡件的文字说明。

地址：定义当前I/O卡件在数据转发卡上的地址，应设置为0～15。注意地址应与它在控制站机笼中的排列编号匹配，且不可重复。

型号：下拉列表框中可选定当前组态I/O卡件的类型。SUPCON DCS系统提供多种卡件供选择。

冗余：设置当前组态的I/O卡件为冗余单元。

③信号点组态 信号点组态窗口如图7.15所示。

位号：定义当前信号点在系统中的位号。每个信号点在系统中的位号应是唯一的，不能重复，位号只能以字母开头，不能使用汉字，且字长不得超过10个英文字符。

注释：写入对当前I/O点的文字说明，字长不得超过20个字符。

地址：定义指定信号点在当前I/O卡件上的编号。信号点的编号应与信号接入I/O卡件的接口编号匹配，不可重复使用。

类型：显示当前信号点信号的输入/输出类型，包括模拟信号输入AI、模拟信号输出AO、开关信号输入DI、开关信号输出DO、脉冲信号输入PI、位置输入信号PAT、顺序事件输入SOE输入七种类型。

设置：单击“设置”按扭，系统将根据该信号点所设的信号类型，进入与之匹配的信号点参数设置组态窗口。

④信号点参数设置组态 单击图7.15中窗口中的“设置”按扭，组态软件根据I/O点的类型分别进行不同的组态，共分为六种不同的组态窗口，如图7.16至7.20所示，各组态窗口的详细说明略。

（2）自定义变量 自定义变量的作用是在上、下位机之间建立交流的途径。上、下位机均可读可写，即上位机写，下位机读，是上位机向下位机传送信息，表明操作人员的操作意图；下位机写，上位机读，是下位机向上位机传送信息，一般是需要显示的中间值或需要二次计算的值。

单击“控制站”菜单“自定义变量”菜单项，进入图7.21所示“自定义声明”组态窗口。

①自定义回路组态 每个控制站可支持64个自定义回路。

No：写入当前自定义回路的回路号。编写SCX语言时，该序号与bsc和csc的序号对应（bsc和csc是SCX语言中的单回路控制模块和串级控制模块的名称）。

回路数：此栏可选单回路或双回路。选择单回路时只可填写回路1的信息；选双回路时，回路1（内环）和回路2（外环）的信息都必须填写。

回路注释：填入对当前设置回路的描述。

回路1信息：单击该回路的“设置”按钮，会自动弹出“自定义回路输入”对话框，如图7.22所示。

回路2信息：按下“设置”按钮对回路2进行设置，设置方法同回路1。

②1字节变量定义 SUPCON DCS系统在处理操作站和控制站内部数据的交换中，在控制站主机的内存中开辟了一个数据交换区，通过对该数据区的内存编址，实现了操作站与控制站的内部数据交换。用户在定义控制算法中如果需要引用这样的内部变量，就需要为这些变量进行定义。每个控制站支持4096个1字节自定义变量。

选择“控制站”菜单“自定义变量”选项，选择“1字节变量”选项卡，见图7.23所示。

No：自定义1字节变量存放地址。当某一地址中不需存放变量时，此地址依然存在。例如上图中No栏不填1号地址，表示1号地址中不存放变量，且1号地址依然存在。

位号：写入对当前自定义1字节变量的定义位号。

注释：写入对当前自定义1字节变量的文字描述。

修改权：此栏下拉列表框中提供当前自定义1字节变量的修改权限，有观察、操作员、工程师、特权4级权限保护。观察权限时该变量处于不可修改状态；操作员权限表示可供操作员、工程师、特权级别用户修改；工程师权限表示可供工程师、特权级别用户修改；特权时仅供特权级别用户修改。

开/关状态（ON/OFF描述、ON/OFF颜色）：对开/关量信号状态进行描述和颜色定义。

报警：信号需要报警时选中报警项，此栏以“√”显示。

设置：当报警被选中时，按下“设置”按钮将打开“开关量报警设置”对话框，对报警状态、报警描述、报警颜色、报警级别进行设置。其中“报警级别”选项为此1字节自定义变量报警设置报警级别（0～90）。

显示：下拉列表框中提供3种显示按钮，即时间恢复按钮、位号恢复按钮和普通按钮。

设置：设置恢复时间和恢复位号。

此外，2字节、4字节和8字节变量定义也都与上面的操作相似，每个控制站分别支持2048、512个自定义4字节变量和256个自定义8字节变量。

（3）系统控制方案组态 完成系统I/O组态后，就可以进行系统的控制方案组态了。控制方案组态分为常规控制方案组态和自定义控制方案组态。

①常规控制方案组态 单击“控制站”的“常规控制方案”菜单项，启动系统常规控制方案组态窗口，如图7.24所示。每个控制站支持64个常规回路。

主控制卡：此项中列出所有已组态登录的主控制卡，用户必须为当前组态的控制回路指定主控制卡，对该控制回路的运算和管理由所指定的主控制卡负责。

No：回路存放地址，“整理”后会按地址大小排序。

注释：填写当前控制方案的文字描述。

控制方案：此项列出了SUPCON DCS系统支持的8种常用的典型控制方案（手操器、单回路、串级、单回路前馈、串级前馈、单回路比值、串级变比值、采样控制），用户可根据需要选择适当的控制方案。

回路参数：用于确定控制方案的输出方法。单击“设置”按扭，弹出如图7.25所示的回路设置对话框，进行回路参数的设置。

回路1/回路2功能组，用以对控制方案的各回路进行组态（回路1为内环，回路2为外环）。“回路位号”项填入该回路的位号；“回路注释”项填入该回路的说明描述；“回路输入”项填入相应输入信号的位号，常规回路输入位号只允许选择AI模入量。位号也可通过按钮查询选定。SUPCON DCS系统支持的控制方案中，最多包含两个回路；如果控制方案中仅一个回路，则只需填写回路1功能组。

当控制输出需要分程输出时，选择“分程”选项，并在“分程点”输入框中填入适当的百分数（40%时填写40）。如果分程输出，“输出位号1”填写回路输出分程点时的输出位号，“输出位号2”填写回路输出。如果不加分程控制，则只需填写“输出位号1”项，常规控制回路输出位号只允许选择AO模出量，位号可通过一旁的按钮进行查询。

跟踪位号：当该回路外接硬手操器时，为了实现从外部硬手动到自动的无扰动切换，必须将硬手动阀位输出值作为计算机控制的输入值，跟踪位号就用来记录此硬手动阀位值。

其他位号：当控制方案选择前馈类型或比值类型时，其他位号项变为可写，当控制方案为前馈类型时，在此项填入前馈信号的位号；当控制方案为比值类型时，在此填入传给比值器信号的位号。

对一般要求的常规控制，系统提供的控制方案基本都能满足要求，控制方案易于组态，操作方便，运行可靠，稳定性好，因此对于无特殊要求的常规控制，采用系统提供的控制方案，而不必用户自定义。

②用户自定义控制方案组态 常规控制回路的输入和输出只允许AI和AO，对一些有特殊要求的控制，用户必须根据实际需要自己定义控制方案。用户自定义控制方案可通过SCX语言编程和图形编程两种方式实现。

单击“控制站”的“自定义控制方案”菜单项，进入“自定义控制算法设置”窗口，如图9.26所示。

主控制卡：此项中指定当前是对哪一个控制站进行自定义组态，一个控制站（即主控制卡）对应一个代码文件，列表中包括所有已组态的主控制卡以供选择。

SCX语言编程：此框中选定与当前控制站相对应的SCX语言源代码文件，源代码存放在一个以“.SCL“为扩展名的文件中。旁边的按钮提供文件查询功能。选择一“SCX语言源代码”文件后，单击“编辑”按钮，将打开此文件进行编辑修改。

SCControl图形编程：此框中选定与当前控制站相对应的图形编程文件，图形文件以“.PRJ”为扩展名。旁边的按钮提供文件查询功能。选定一“图形编程”文件后，单击“编辑”按钮，将打开此文件进行编辑修改。

（4）折线表定义 用折线近似的方法将信号曲线分段线性化以达到对非线性信号的线性化处理。单击“控制站”菜单的“折线表定义”选项，打开“折线表输入”窗口，如图9.27所示，在折线表定义窗口中最多可定义64张自定义折线表。

名称：折线表的名称。系统自动提供的折线表名为“LINE+数字”。

类型：折线表类型分为一维折线表和二维折线表两种，如图7.28示。

数据：单击“设置”按钮设置。一维折线表是把折线在X轴上均匀分成16段，将X轴上17点所对应的Y轴坐标值依次填入，对X轴上各点则做归一化处理。二维折线表则把非线性处理折线不均匀地分成10段，系统把原始信号X通过线性插值转换为Y，将折点的X轴、Y轴坐标依次填入表格中。所取的X、Y值均应在0和1之间。

自定义折线表是全局的，一个主控制卡管理下的两个模拟信号可以使用同一个折线进行非线性处理，一个主控制卡能管理64个自定义折线表。

综上所述，对SUPCON DCS系统的控制组态过程可归纳为四个步骤。

①进行系统单元登录，以确定系统的控制站（即主控制卡）和操作站的数目。

②进行系统I/O组态，分层、逐级、自上而下依次对每个控制站硬件结构进行组态。

③进行自定义变量组态和折线表组态。

④进行系统的控制方案组态。控制方案组态又可分为常规控制方案组态和自定义控制方案（SCX语言和SCControl图形编程）组态。

完成了系统控制站的组态，即可开始面向操作站的组态。