SmartPro使用手册

使用手册

第一篇系统概述

SmartPro系统是和利时公司继MACS系统之后，集多年的开发、工程经验而设计的大型综合控制系统。该系统采用了目前世界上先进的现场总线技术(ProfiBus-DP总线)，采用成熟的先进控制算法，对控制系统实现计算机监控，并且集成了DMS系统、RealMIS系统、ERP系统、SCM和CRM系统等，可在智能现场仪表设备、控制系统、企业资源管理系统之间进行无缝信息流传送，轻易实现工厂智能化、管控一体化，为工厂自动控制和企业管理提供全面的解决方案。

SmartPro是一个完善、经济、可靠的控制系统。基于Profibus 现场总线技术设计，支持FF、DEVICENET、CANBUS 等主流总线，采用嵌入式控制系统QNX、分布式数据库，属于C/S、B/S的体系结构。集成的OPC技术，支持超过100家众多的厂家的典型优秀的应用。

图1.1 SmartPro系统体系结构

一、系统特点

实时性：控制器CPU采用Pentium级芯片，基于QNX嵌入式实时操作系统，保证控制精确、实时、高效。

可靠性：采用多种冗余结构（网络、控制器、电源模件、I/O模件），系统安全稳定可靠。

先进性：灵活的Client/Server结构：适合于大规模系统的I/O、Alarms、Reports、Trends、Time

服务器可分布式设置；既保证数据的一致性,又可负荷均担；功能丰富的HMI人机界面，

灵活强劲的控制软件，支持离线仿真。

经济性：现场总线的系统设计，有效节约整体项目投资，降低运行维护成本。

易用性：智能设备管理（故障诊断、精度校正、带电插拔），维护简单方便。

延续性：操作站采用通用系统平台，可跟随计算机水平不断提高而同步升级。

SmartPro系统不仅拥有以上优点，更有其高效的可靠性设计：

1. 危险分散措施

过程I/O单元采用的智能化设计方法，可有效地将部分控制或采集运算分散到各I/O单元，降低主控单元的负担，提高可靠性。另一方面，一旦主控制器发生故障，各单元仍能完成基本的输入输出功能。如控制输出的自动保持功能，回路控制的独立执行等

2. 故障隔离措施

所有过程输入输出单元都采用可靠的光电隔离技术，使各单元之间和单元与上位机之间的CPU无任何电气联系，从而提高系统的抗干扰能力、可靠性和安全性。在同一单元的不同通道间及逻辑功能侧和现场信号侧，也提供了隔离措施，可消除由于现场地电位差对系统造成的损坏。

3. 迅速排除故障措施

现场控制站的所有单元上均带有CPU，每单元均可进行周期性自诊断。诊断主要包括CPU与内存等的自检、开关量输出回读比较、模拟量输入通道的正确性比较判断、模拟量输出通道的正确性比较等。诊断结果每秒钟都上传到上位机的系统状态图中显示

4. 各种运行提示

系统中所有单元上均有状态指示灯，包括运行灯、故障灯、网络通信灯等，可以根据指示灯的状态及时的发现、排除故障。

5. 可带电热插拔

一旦发现故障，可带电对故障单元进行更换。由于采用了特殊保护措施，系统中所有过程I/O单元均可带电拔插，对系统的运行不会产生任何影响。

二、系统构成

SmartPro系统是由若干不同类型的节点组成，我们把这些节点按照其作用的不同划分为不同类型的“站”。不同的站之间是通过计算机网络进行通讯的。

SmartPro系统中的“站”：

·是系统结构中的一个组成环节

·是物理上的一套独立设备

·是网络中的一个通信节点

·在系统功能中完成某一类特定的处理任务

SmartPro系统主要由工程师站、操作员站、通信站和现场控制站（也称I/O站）组成，现场控制站中包括主控单元设备和I/O单元设备。

1、工程师站

工程师站是一台工业计算机，采用Windows NT4.0 WorkStation+SP6的操作系统，运行相应的组态管理程序，对整个系统进行集中控制和管理。工程师站主要有以下功能：

1) 控制策略组态（包括系统硬件设备、控制算法）、人机界面组态（包括图形、报表）和相关系

统参数的设置。

2) 现场控制站的下装和在线调试，操作员站人机界面的在线修改。

3) 在工程师站上运行操作员站实时监控程序后，可以把工程师站作为操作员站使用。

2、操作员站

操作员站也是一台工业计算机，采用Windows NT4.0 WorkStation+SP6的操作系统，运行相应的

实时监控程序，对整个系统进行监视和控制。操作员站主要完成以下功能：

1) 各种监视信息的显示、查询和打印，主要有工艺流程图显示、趋势显示、参数列表显示、报警

监视、日志查询、系统设备监视等。

2) 通过键盘、鼠标或触摸屏等人机设备，通过命令和参数的修改，实现对系统的人工干预，如在

线参数修改、控制调节等。

3、通信站

通信站作为SmartPro系统与其他系统的通信接口，可以连接企业的ERP系统（如：和利时的HS2000ERP）和实时信息系统RealMIS，或者接入Internet/Intranet/Extranet。工厂的各个部门可以掌握更多的生产信息，从而为最终用户提供更多的产品和更好的服务。它不仅提供了对生产过程、人员、设备和资源的管理，还可以帮助用户寻找出现问题的原因和生产过程的瓶颈。

4、现场控制站

现场控制站由主控单元、智能IO单元、电源单元、现场总线和专用机柜等部分组成，采用分布式结构设计，扩展性强。其中主控单元是一台特殊设计的工业计算机，采用分布式全32-bit 微内核实时操作系统QNX，运行工程师站所下装的控制程序，进行工程单位变换、控制运算，并通过监控网络与工程师站和操作员站进行通讯，完成数据交换；智能IO单元完成现场内的数据采集和控制输出；电源单元为智能IO单元提供稳定的工作的电源；现场总线为主控单元与智能IO单元之间进行数据交换提供通讯链路。

主控单元采用冗余配置，通过现场总线（Profibus-DP）与各个智能I/O单元进行连接。在主控单元和智能IO单元上，分别固化了相应的板级程序。主控单元的板级程序固化在半导体存储器中，而将实时数据存储在带掉电保护的SRAM中，完全可以满足控制系统可靠性、安全性、实时性要求。而智能IO单元的板级程序同样固化在半导体存储器中。

三、网络结构

SmartPro系统由上下两个网络层次组成：监控网络（SNET）和控制网络(CNET)。上层监控网络主要用于工程师站、操作员站和现场控制站的通讯连接；下层控制网络存在于各个现场控制站内部，主要用于主控单元和智能I/O单元的通讯连接。

图1.2 SmartPro系统网络结构

1、监控网络

上层监控网络为冗余高速以太网链路，使用五类屏蔽双绞线及光纤将各个通讯节点连接到中心交换机上。该网络中主要的通讯节点有工程师站、操作员站、现场控制站，采用TCP/IP通讯协议，不仅可以提供100MB/bps的数据连接，还可以连接到Intranet、Internet，进行数据共享。

监控网络实现了工程师站、操作员站、现场控制站之间的数据通讯。通过监控网络，工程师站可以把控制算法程序下装到现场控制站主控单元上，同时工程师站和操作员站也可以从主控单元上采集实时数据，用于人机界面上数据的显示。

各个节点用固定分配的IP地址进行标识。为实现监控网络的冗余，网中每个节点的主机都配有两块以太网卡，分别连接到128网段和129网段的交换机上。监控网络的前两位IP地址已作了规定，分别为128.0和129.0，现场控制站主控单元IP地址的后两位已经由程序自动分配好，工程师站、操作员站IP地址的后两位则可以自行定义。

一般我们将一个现场控制站里相互冗余的两个主控单元分别成为A机、B机。它们的IP地址设置是通过一个拨码开关来实现的，具体设置如表1.1所示。对于工程师站和操作员站的计算机，我们把它看作同一类计算机，进行统一编号，具体IP地址设置如表1.2所示。

表1.1 各现场控制站主控单元IP地址设置

表1.2 各工程师站、操作员站计算机IP地址设置

2、控制网络

控制网络位于现场控制站内部，主控单元和智能I/O单元都连接在Profibus-DP现场总线上，采用带屏蔽的双绞铜线（串行总线）进行连接，具有很强的抗干扰能力。该网络中的通讯节点主要有DP主站（主控单元中的FM121模件）和DP从站(智能I/O单元――FM系列的输入/输出模件)。利用总线技术实现主控单元和过程I/O单元间的通讯，以完成实时输入/输出数据和从站设备诊断信息的传送，并且通过添加DP重复器模件，可以实现远距离通讯，或者连接更多的智能I/O单元。

图1.3 SmartPro系统控制网络结构

四、软件组成

SmartPro系统由硬件和软件两个部分组成。硬件部分主要包括和利时公司自行研制、开发的FM 系列主控单元和输入/输出模件；软件部分包括ConMaker应用程序软件及FacView应用程序软件。

ConMaker软件主要用于实现控制策略程序的设计、运行、监控。支持算法离线仿真调试，有效提高工作效率，减少错误率，降低了危险性；支持主控单元数据库的增量下装和完全下装两种方式；可以从主控单元中读取当前工程的全部数据，包括所有参数。ConMaker提供了功能强大的开发语言，采用符合IEC1131-3标准的五种编程语言：SFC、FBD、LD、ST、IL，方便各个行业、不同种类的组态人员进行控制策略组态。ConMaker提供了丰富控制算法库，包括算术运算函数库、类型转换函数库、控制策略函数库、定时器/计数器/触发器等函数库，同时组态人员还可以采用五种语言，灵活高效的自定义函数功能块（Function Block），在任何应用程序种灵活方便的调用。

FacView软件主要用于实现人机界面的设计、操作、调试、维护。FacView软件由FacView Explorer、工程编辑器、图形编辑器、代码编辑器，以及FacView Runtime 共5个部分组成。

利用图形编辑器可轻松制作各种工艺图形，画面上的各个图形元素具有各自相应的静态特性（点、线、弦、弧、矩形、椭圆、多变形等图形的填充、旋转、拉伸、拷贝、剪切、粘贴等）、动态特性（数值显示、填充、曲线跟踪、平移、旋转、闪烁、缩放及各种动画功能）和交互特性（各种操作按钮，可完成图形切换、弹出窗口、修改参数及各种控制功能）。灵活运用这三种特性，即可定制各式各样的人机界面，还可定制仪表风格的控制操作界面，符合操作员的使用习惯。

代码编辑器内置的InterCode编程接口，可提供专为工程自动化监控而设计的简单易用的编程语言，无需专业编程经验即可掌握。支持多任务、多线程、远程调用的程序执行方式，通过功能强大的内部接

口函数，可访问系统所有的应用：变量、报警、趋势、图形、控制、操作系统、通讯接口等。

五、组态流程

组态（Configuration）是指通过专用软件来定义系统的过程。定义现场控制站中各个智能I/O单元的类型、排列位置，以及相关参数设定的过程叫I/O设备组态；定义所有输入/输出对象的过程叫数据库组态；用一种编程语言来实现控制策略的过程叫控制算法组态；设计各个监控程序（包括工艺流程监控、报警监控、趋势监控、报表监控）的过程叫人机界面组态。

在工程实施的不同阶段中会遇到两种不同的组态状态，离线和在线。

·离线：是指处于系统开发环境，即非实时控制状态。一般指在工程前期，使用ConMaker和FacView Explorer组态软件，根据设计的自动化控制要求进行工程组态。

·在线：是指处于系统实时运行环境，即实时控制状态。一般指在工程后期及生产过程中，使用ConMaker和FacView 中Runtime监控软件，对设计的控制策略程序、人机界面程序进行调试、运行，完成对现场对象进行实时监视和控制的任务。

图1.4 SmartPro系统组态流程

六、系统功能

SmartPro系统是用以完成大中型分布式控制DCS、大型数据采集监控SCADA的计算机系统。该系统提供了完善、强大的组态、调试和监控功能，包括数据采集、开环控制、闭环控制、设备状态监视、报警服务、实时数据处理和显示、趋势服务、操作日志记录、事故追忆、图形显示、报表服务等功能。下面详细介绍某些功能。

·控制调节

可进入各种回路调节窗口，修改设定值、切换控制方式和整定回路参数等。

·设备状态监视

系统自动的、不间断的、动态的轮询外围设备的工作状态，包括现场控制站中的主控单元、智能I/O模件的运行状态，以及与工程师站、操作员站之间的网络连接状态，并将所有出现的故障自动报告给操作员站，记入报警表和日志。

·报警服务

通过创建报警服务，对模拟量、开关量、硬件设备和系统运行状态进行报警监视，提供报警发生时间、报警点、报警说明等报警信息的列表显示，以及报警摘要信息。报警可以按4种状态显示，以不同的颜色进行区分。对带时标的报警可以精确到毫秒，对模拟量报警可以提供高限、高高限、低限、低低限、偏差、速率等报警。

·实时数据处理和显示

通过创建系统的I/O服务，完成对现场控制点的数据采集，并记录到实时数据库中作进一步的处理。可用于流程图上的数据显示，趋势的跟踪记录，报警的判断等。

·趋势服务

通过创建趋势服务，对模拟量点和开关量点进行趋势采样记录。FacView提供实时趋势和历史趋势两种，并且可以多组趋势窗口显示，趋势曲线可以任意放大、平移，同时可以显示曲线上每一采样时刻的具体值。SmartPro利用磁盘文件方式来存储历史数据，支持多种方式（包括文本方式）的可视数据存储，便于用户的二次开发使用；历史数据采用固定存储算法，可以支持无限大的历史数据存储，存储容量仅受限于硬盘容量的大小。

·操作日志记录

通过创建日志记录设备，可以按时间顺序跟踪记录系统上所有操作发生的具体时间、操作内容、操作人员等信息，并以列表的形式显示出来。

·事故追忆

添加SOE模件（一种智能I/O模件）后，可对现场某些重要的设备进行事故追忆跟踪，系统详细记录了设备工作状态发生改变的时间以及状态改变的内容。

·图形显示

可通过多种途径切换到各个图形画面，在画面上可以显示各种各样的平面、立体图形，以及具有交互特性的各种动态对象，实现会话操作，同时也可以赋予他们相应的动态特性（变色、缩放、移动、旋转等），完成对现场设备的监控。

·报表服务

在SmartPro系统中报表生成软件和EXCEL报表工具共同为用户提供了强大的报表功能，支持Excel格式、RTF（丰富文本格式）、TXT（普通ASCII文本）、DBF（数据库文件）等多种形式的报表。组态过程采用“所见即为所得”的方式。用户在报表生成系统中，可利用EXCEL提供的各种强大功能，在既定的单元格中录入说明性文字、定义需打印的动态数据点，修改报表格式，即可完成报表的编辑。

附录一：

MacsDBLoad的使用

MacsdbLoad 具有把用户定义的点变量转换成SmartPro需要的变量数据库格式，打印变量表的端子图和生成工程制图图片等功能。还能够按固定格式输出ConMaker数据和FacView数据。

本工具支持带制表符的文本（.txt）和数据库(.dbf)两种文件格式。在Excel中定义好变量后存为文本文件（制表符分隔）的文件格式，或者存为MacsView.dbf 文件格式。如果为数据库(.dbf)文件，文件名必须为MacsView.dbf。

1、创建变量表

点击“开始”，选择“程序”——“HollySys SmartPro”，点击“数据库生成”，启动MacsDBLoad 程序。

图1：启动MacsDBLoad程序

程序启动后，展开“文件”菜单，选择打开。在弹出的对话框中选中MacsView.dbf文件（在Excel 中已预先编辑好），点击打开。MacsDBLoad程序即根据MacsView.dbf文件中提供的数据，创建一份变量表，生成的变量表如下图所示。

图2：MacsDBLoad生成的变量表

2、通道检查

首先确保该变量表中只包含一个控制站的数据，若不是，请按站号将数据分离。接着检查所有的模件号是否连续，若不连续，应该修改模件号，确保所有的模件号是连续的。然后根据所选模件类型，检查该模件的通道是否完整。若不完整，则必须添加备用通道，补足该模件的所有通道。所有模件的通道编号都是从0开始的。

如下图所示的1号模件是一块FM143模件，该模件共有8个通道。我们只使用了前两个通道（0和1通道），余下的2－7通道，我们都采用备用通道的形式进行补足，并且按照一定的规则进行命名，包括汉字说明。

图3：以备用通道进行补足

3、参数检查

对于所有的模拟量信号数据类型都是UNIT，报警分类是1，而开关量信号数据类型都是DIGITAL，

表1：参数检查对照表

4、开关量信号硬件地址的填写

确保所有的模件号是连续的，切模件通道完整，则展开菜单“ConMaker”，选择“硬件配置”，在弹出的对话框中选择路径（默认即可）后，点击确定。即会在指定的路径下生成名为BASECFG.PRO 的ConMaker工程文件。双击该文件图标，系统将自动启动“控制方案生成系统”程序打开该文件。

图4：路径选择对话框图5：生成的ConMaker文件

在文件打开过程中，会弹出的两个信息提示框，点击“确定”即可。文件打开后，双击“资源”中的“MACS配置”项，在右栏的显示区会显示如下图所示的树状硬件配置图。

图6：MACS硬件配置树状结构图

单击“FM_161_DI[DP_SLAVE]”左边的加号，将该分支展开到最后一层，会看到该模件所对应的硬件地址“AT %IW84: WORD;”。记下这个地址，切换到MacsDBLoad程序，找到该模件第0通道对应的硬件地址，按照“IX84.0”的格式，一直填到第15通道“IX84.15”（如图7所示）。FM_171系列模件的硬件地址填写方法于FM_161系列模件相同，只不过把“IX”换成“QX”。

对于FM_161_SOE模件的硬件地址，只取“SOE功能1”的第一个子地址，然后按照FM_161系列模件硬件地址的填写方法填写SOE点的硬件地址。

图7：硬件地址的填写

5、数据生成

关闭前边打开的BASECFG.PRO的文件。分别先后展开“FacView”菜单和“ConMaker”菜单，选择其中的“全部”项。MacsDBLoad会在刚才所选路径下生成相应的FacView文件（variable.dbf、trend.dbf、digalm.dbf、anaalm.dbf）和ConMaker（BASECFG.PRO、global.exp、engtoh_prg.exp、htoeng_prg.exp、htortd_prg.exp、htotc_prg.exp、htopi_prg.exp、soe_prg.exp）文件。

6、数据导入

双击打开新生成的BASECFG.PRO文件，选择“工程”菜单下的“输入”操作项。在弹出的对话框中选择所有后缀为exp的文件（如下图所示）。点击“打开”，即可把所有的测点数据输入到ConMaker 中，包括硬件配置、类型、量程转换等程序，已自动完成。

图8：选择*.exp文件

对于生成的FacView文件，拷贝到当前FacView工程目录下，覆盖掉原文件即可。