DCS项目调试踩坑记录

最近在调试一个DCS项目（集散控制系统），实际上就是一个新建厂区的控制系统。PLC用的是西门子1500，控制画面使用组态王7.5。

在调试过程中，发现给西门子DB块的变量转移到组态王太难了，因此记录一下，有需要的朋友可以参考我的做法，我这做法不一定是最简单的方法，如果哪个大神有更简单的方法，麻烦请告知一下。

首先介绍一下DCS系统。DCS系统基本包含下面几个部分：

1：设备部分，包含工厂生产需要的设备，以及设备的运转所需要的配电箱。设备的配电箱一般包含控制器（就是PLC，用来对设备本身运转做控制），传感器，变频器，等等。
如果没有DCS系统，在条件具备的情况下，也是可以由工人在控制箱上按按钮来控制设备。但是很明显现场让工人控制设备明显不太可行，因为设备太多，距离太远，突发情况根本来不及控制。

2：总控部分，就是在现有设备基础上，增加一层控制器，这一层控制器负责接入具体设备的配电箱，来代替人工在箱子上按按钮，以及读取设备的状态。也可以实现一定的逻辑判断，可以根据条件将多个连锁设备一同开启或者关闭。

3：中控部分，这一部分，就说开发一个控制画面，从总控PLC里面读取全厂设备状态，以及实现在中控室对全厂设备进行控制。

DCS系统大致结构图如下。中控和几个配电室组成一个环网，需要专门的环网交换机，环网的好处是中间断一下不影响。比如中间某个配电室突然断电，不影响其他。

DCS系统里面，设备本身的控制逻辑，在设备随机的控制器都已经做好了，这个是设备厂家做的，一般也不对外开放。控制箱保留一些控制接口（如硬接线，485，网口等）。

总控PLC一般是需要根据特定的场景和需求来进行编程。这个编程大致的意思，就是在什么情况下，启动某个设备。在什么情况下关闭某些设备。

最后是中控画面控制总控PLC，从而达到控制全厂设备的目的。

那么，中控是怎么控制PLC呢，答案很简单，就是通过修改PLC内部的变量（实际上就是内plc的内存，内存连续存了很多变量，short，float，bool，int 等）。PLC一般对外提供通讯协议，让上位机软件来读取和修改内部变量。例如西门子的S7协议，modbus_rtu，modbus_tcp，can，等等。

中控画面要修改PLC内部的变量，就需要要在组态软件知道plc内部变量的地址，因为变量太多，一般情况下，都是几千个变量起步，如果地址没有对上，中控点击启动，可能会产生严重后果。所以对变量是一个体力活。

这里要吐槽的第一点就是博图（西门子PLC编程软件）居然没有办法把DB块导出到excel，来方便其他组态工具导入变量。但是博图可以打印DB块到PDF。

吐槽的第二点：组态王导出结构体变量居然报错。见下图：

再咨询过组态王技术以后，技术表示不支持导出结构变量，也不支持导入结构变量。但是我PLC里面全是结构变量。因为结构变量用起来更方便，不容易记错。

不过技术说可以通过另外一种方法，就是再工程管理界面，导入和导出DB。如下图：

导出的DB内容如下。这个要注意，组态王导出和导入，调用的excel，如果电脑上没有安装excel，这个功能是没法用。安装wps也不行。强烈建议组态王支持国产，支持wps。

有了这个文件，剩下的就是想办法把博图导出的变量表（PDF文件见下图），按照这个格式转换一下。

当然直接读取PDF是不太可行的，不过WPS可以将PDF转换成excel，只要不是图片版的excel就行。刚刚这个就不是图片。所以还得是WPS帮忙。转换为excel见下图。看起来还是有点乱，不过不影响。

有了DB格式文件，有了excel，那剩下的就简单了。上py代码：

##############################################################
# 用于将博图DB块里面批量定义的结构体，转换为组态王格式，方便导入  #
# 博图DB块需要先打印成PDF，然后再用WPS将PDF转换为excel          #
#  qujia 20241022                                            #
##############################################################import pandas as pd             #用于读取excel，如果没有需要pip install pands
from openpyxl import Workbook   #用于写入excel,如果没有需要pip install openpyxl
#定义db块中，需要被导入的变量名称，下面的下标一一对应
keys = ['bStart','bStop','StartAllowed','StopAllowed','rPinlv_Geiding','rPinlv_Geiding_A','MA','bReset','EM','bOpen','bClose','bStop','bOpen_A','bClose_A','bStop_A']
#定义在组态王中，结构体的变量名称，与上面的下标一一对应
names=['启动','停止','启动许可','停止许可','手动频率','自动频率','模式','复位','急停','手动开','手动关','手动停','自动开','自动关','自动停']def read_xlsx(file_path):                  #读取excel文件，返回一个集合df = pd.read_excel(file_path)           data = df.values.tolist()return datadata = read_xlsx('plc2write.xlsx')           #读取excel文件，这个文件是pdf转的
wb =Workbook()                              #用于导出excel文件
st1 = wb.create_sheet('结构体变量')          #结构体变量sheet
stInt = wb.create_sheet('基本变量_IO整数')   #整数变量表单
stFloat=wb.create_sheet('基本变量_IO实数')   #实数变量的表单
stBit=wb.create_sheet('基本变量_IO离散')     #bit变量表单
structId = 153                                #当前结构变量id，当前最大的编号
varId=1383                                    #当前基本变量id，当前最大的编号
deviceName=''                               #当前设备名称，结构体名称
dbName='DB6.'                             #DB块名称
structName='设备控制'                       #结构体名称
plcName='筛分站PLC'                         #plc名称
for r in data :name=r[1]                               #名称type=r[4]                               #类型add=r[6]                                #地址remark=r[17]                            #备注信息#print(name,type)if type == 'Struct' :                   #如果是Struct ,可能是结构体开头if name.find('Static') !=-1:        #如果是没有名字的设备，直接结束#print(r)print("end ")breakelse:print("device ",name , remark)          #控制台打印structId=structId+1                     #结构变量id增加1deviceName='W'+name.replace('-','_')    #结构名称转变一下，符合组态王规则structName='设备控制'                       #结构体名称if deviceName.find('A_VA')>=0  or deviceName.find('A_GA')>=0:structName='阀门控制'                   #结构体名称st1.append(['[结构变量]','变量ID','变量名','变量类型','变量使用记数','注释'])   #输出结构变量标题st1.append(['',structId,	deviceName,	structName,	0,	remark])        #输出结构变量名称和备注st1.append(['','[成员]','成员名称','成员基本变量ID','',''])	                  #输出成员变量标题continue                            #继续下一行if name == None :                           #直接跳过空行，提升效率continueif type=='Bool' and add==int(add):          #如果是bool类型，并且是***.0,excel里面会把.0去掉，这里再加上去add=dbName+str(add)+".0"else :add= dbName+str(add)if name in keys :                           #如果是目标变量remark=remark[0:35]                     #注释不能太长,组态王最大支持40个字符idx=keys.index(name)                    #根据名称，对应组态王里面属性名称vname=deviceName+"."+names[idx]         #根据名称，对应组态王里面属性名称if structName=='阀门控制' and name=='bStop' :vname=deviceName+'.手动停'print(name,vname,type,add,remark)       #输出到控制台varId=varId+1                           #基本变量编号增加一个st1.append(['','',vname,varId,'',''])   #结构体添加变量引用if type=='Int' :                        #输出到整数表单stInt.append([varId,vname,0,0,0,0,999999999	,0,999999999,'否','否',	plcName,add,'USHORT','只写',1000,'线性','无','','','','否','',1,'','','','','','','','','','','','','','','','','','','不记录','','','否','无',remark,144,''])elif type=='DInt':                      #输出到整数表单stInt.append([varId,vname,0,0,0,0,999999999	,0,999999999,'否','否',plcName,add,'LONG','只写',1000,'线性','无','','','','否','',1,'','','','','','','','','','','','','','','','','','','不记录','','','否','无',remark,144,''])elif type=='Real':                      #输出到浮点数表单stFloat.append([varId,vname,0,0,0,0,999999999,0,999999999,'否','否',plcName,add,'FLOAT','只写',1000,'线性','无','','','','否','',1,'','','','','','','','','','','','','','','','','','','不记录','','','否','无',remark,144,''])elif type=='Bool':                      #输出到bit类型表单stBit.append([varId,vname,0,'关','否','否',plcName,	add,'Bit','只写',1000,'否','',1,'否','','','','','','','','不记录','','否','无',remark,144,''])wb.save('write2.xlsx')                             #写入目标文件