DCS-系統(tǒng)培訓內(nèi)容

1、DCS 系統(tǒng)培訓內(nèi)容一、基本常識1、 什么是DCS（Distributed Control System）DCS系統(tǒng)是一種在工業(yè)領域應用較廣的一種過程控制系統(tǒng)，它是由硬件、軟件、及系統(tǒng)網(wǎng)絡構成的一種控制系統(tǒng)，它繼承了常規(guī)模擬儀表和計算機系統(tǒng)集中控制的優(yōu)點，并且克服了單微機控制控制系統(tǒng)危險性高度集中以及常規(guī)控制儀表控制功能單一、人/機界面差的缺點。2、 DCS系統(tǒng)的特點1） 功能齊全集散控制系統(tǒng)可以完成從簡單的單回路控制到復雜的多變量模型優(yōu)化控制，可以實現(xiàn)監(jiān)控、打印、報警、歷史數(shù)據(jù)存儲等日常全部操作要求。2） 人/機界面友好，實現(xiàn)了集中監(jiān)控管理。操作員通過CRT和鍵盤、鼠標操作，可以監(jiān)控全部生產(chǎn)

2、裝置以及整個工廠的生產(chǎn)情況。按預定的控制方案，對電機設備進行各種控制，實現(xiàn)了真正的集中操作和監(jiān)控管理。3） 系統(tǒng)擴展靈活集散系統(tǒng)采用了模塊式結構，用戶可以方便的擴大和縮小系統(tǒng)規(guī)模。集散系統(tǒng)采用組態(tài)方式來完成各種控制，很容易對方案進行修改。4） 安全可靠性高由于采用分散控制結構，危險性分散，系統(tǒng)的CPU、網(wǎng)絡、電源等采用冗余結構，還有完善的自診斷功能，系統(tǒng)的平均無故障時間達到20萬小時。5） 安裝調(diào)試簡單集散系統(tǒng)的各種模件都安裝在標準機柜內(nèi)，從現(xiàn)場站到中控室只需要通過網(wǎng)線或光纖來傳遞數(shù)據(jù)。布線量大大減少，調(diào)試時采用專用的組態(tài)軟件，大大減少了系統(tǒng)的調(diào)試時間。6） 良好的性能價格比現(xiàn)在采用集散控制系

3、統(tǒng)的投資已經(jīng)和常規(guī)儀表差不多。3、 國內(nèi)外知名DCS廠商及產(chǎn)品國外：HONWELL的 TDC3000、PLANTSCAPE系列；FOXBORO 的I/AS 系列；ABB的INFI 90 、NET 90、FREELANCE 2000系列；日本橫河的 CENTUM 系列。國內(nèi)：浙大中控的 JX-300、WEBFIELD；北京和利時的MACSII、SMARTPRO 系統(tǒng)。4、 系統(tǒng)基本構成雖然集散系統(tǒng)的品種繁多，但基本結構是類似的，可以簡化成下圖的形式：由圖可見，集散系統(tǒng)一般由以下四大部分組成：（1）輸入輸出卡件（2）主控制單元（3）操作站、工程師站（4）網(wǎng)絡（一） 輸入/輸出卡件主要功能：完成數(shù)據(jù)

4、采集及處理，主要卡件有 AI、AO、DI、DO、TC、RTD等卡件（二） 主控單元主要功能：是集散控制系統(tǒng)的核心，主要是負責控制策略的實施。由工程師站編制的算法組態(tài)程序，經(jīng)過下裝到主控單元。（三） 操作站是集散系統(tǒng)的人/機接口，完成對現(xiàn)場設備狀態(tài)的實時監(jiān)控和對現(xiàn)場設備的操作。以及趨勢瀏覽、報表打印等。（四） 系統(tǒng)網(wǎng)絡實際上是一種具有高速通信能力的信息總線，一般采用雙絞線、同軸電纜、光纖等介質(zhì)。1、 網(wǎng)絡結構常用和流行的網(wǎng)絡結構有環(huán)型網(wǎng)絡、雙冗余工業(yè)以太網(wǎng)。環(huán)網(wǎng)結構示意圖雙冗余工業(yè)以太網(wǎng)結構示意圖2、 網(wǎng)絡協(xié)議通常采用標準的TCP/IP通訊協(xié)議。二、DCS項目如何實施1、 數(shù)據(jù)庫（測點統(tǒng)計），在

5、數(shù)據(jù)庫中定義標簽屬性，如點名、點說明、站號、模件號、通道號、量程上、下限、以及中間點等2、 控制方案的制定、如設備分組、工藝聯(lián)鎖關系、啟動許可、以及組選擇等。3、 下層程序的編制，根據(jù)水泥廠的工藝控制要求，可用功能塊或梯形圖來完成程序的編制。一般用自定義功能塊來實現(xiàn)水泥廠的電機控制。4、 流程圖的繪制，用組態(tài)軟件所提供的畫圖工具完成流程圖的繪制。5、 動態(tài)點的連接，在已經(jīng)畫好的工藝流程圖的基礎上，完成現(xiàn)場實際模擬量點的動態(tài)連接，以及報警顏色的設置；同時完成電機設備的狀態(tài)連接（備妥、運行、故障等）；組開、組停、急停、消故障、聯(lián)鎖/解鎖等按鈕屬性的連接。6、 報表編制、趨勢曲線的設定。7、 對整個

6、工程進行編譯、編譯成功后下裝操作員站和現(xiàn)場控制站。三、PLC 型DCS及傳統(tǒng)DCS的區(qū)別PLC最早應用于控制電動機的順序控制，當應用了微處理器后，由于其價格便宜、可靠性高、掃描周期在10ms以內(nèi)，因此應用范圍越來越廣。更為重要的是越來越多的軟件公司開發(fā)出了實時的、多任務的工業(yè)控制軟件，并能及PLC硬件生產(chǎn)廠商的PLC進行聯(lián)網(wǎng)通訊，一起構成了一個分散控制，集中管理的控制系統(tǒng)。在價格上比傳統(tǒng)的DCS系統(tǒng)要低，PLC型DCS幾乎和傳統(tǒng)的DCS 同時應用于水泥生產(chǎn)線的自動控制。在二十幾年的應用中，基本上各占半壁江山。傳統(tǒng)的DCS和PLC型DCS在競爭過程中，顯示出了傳統(tǒng)的DCS在連續(xù)的過程控制和復雜的

7、控制系統(tǒng)中占有優(yōu)勢；PLC型DCS在以開關量為主的批量過程控制中占有優(yōu)勢。在誰也打不跨對方的情況下，開始相互滲透和融合。由于微處理器價格的降低，性能的提高，傳統(tǒng)DCS和PLC型DCS在價格上基本持平。在功能、性能上也越來越接近了。因此，也就沒有必要刻意的區(qū)分它們了。有時兩種系統(tǒng)混合起來使用。四、實例（以華強水泥為例）1、系統(tǒng)概述FREELANCE2000 系統(tǒng)是ABB公司推出的一種綜合型開放控制系統(tǒng)，系統(tǒng)既可以連接I/O，又可以連接遠程I/O及PROFIBUS 、FF、CAN、MODBUS等各種現(xiàn)場總線設備。系統(tǒng)分兩級：操作管理級（操作站 OS 工程師站 ES）和過程控制級（過程控制站和現(xiàn)場控

8、制器AC800F）。操作管理級不僅實現(xiàn)傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)監(jiān)控功能，而且能完成數(shù)據(jù)交換等管理功能。過程控制站包括各種復雜控制回路在內(nèi)的各種調(diào)節(jié)回路、高速邏輯控制、順序控制等控制功能。每個過程站支持5個機架單元，可配置44個I/O模件（1408個I/O點），過程站的CPU模件、電源及網(wǎng)絡接口均可冗余。AC800F是總線控制器，通過以太網(wǎng)和整個系統(tǒng)通訊。采用兩種普遍的工業(yè)總線，用于過程控制站內(nèi)部通訊的是DigiNetP/CAN（DIN/ISO11898標準）總線。過程站和操作站之間的通訊是由DigiNetS(以太網(wǎng) IEEE802.3)實現(xiàn)。操作系統(tǒng)采用NT。系統(tǒng)組態(tài)語言基于IEC1131_3工業(yè)標準，

9、提供了功能塊圖（FBD），梯形圖（LD）、順序功能圖（SFC）、ST（結構化文本）等多種圖形化組態(tài)手段。系統(tǒng)特點：1）集成DCS、PLC、FIELDBUS的功能2）全局數(shù)據(jù)庫3）AC800F冗余4）支持HART協(xié)議5）通用性、標準化、靈活性、開放性6）組態(tài)容易、界面友好、維護簡單2、軟件分為DIGITOOLS（操作員在線軟件、可以對生產(chǎn)過程進行在線監(jiān)控以及參數(shù)的調(diào)整等功能）、CONTROL BUILD F（是離線組態(tài)軟件，編制控制算法，利用功能塊、梯形圖等工具）3、 項目管理器和項目樹Conotrol Build F 軟件啟動首先進入項目管理器，Conotrol Build F是系統(tǒng)的組態(tài)、調(diào)

10、試、和文檔管理工具。Conotrol Build F基于IEC1131_3標準，使用全局數(shù)據(jù)庫?？梢噪x線進行組態(tài)。項目樹是用戶組態(tài)、調(diào)試系統(tǒng)的接口。項目樹的最頂層是 Configuration CONF ,所有的系統(tǒng)資源和項目對象都在CONF的組織之下。項目樹的第一層由系統(tǒng)資源組成：*D-PS 過程站資源 包括機架、AC800F等*D-OS 操作站*D-GS GATEWAY 資源，包括DDE等*P-CD 用于存儲下載到各個站的OS公用圖形另外，項目文件中還有一個POOL對象。用于臨時存儲項目組件。項目樹的建立是通過插入各種資源以及資源下各種對象來完成。4、 硬件組態(tài)5、 過程站組態(tài)FREELA

11、NCE 2000 采用 IEC1131-3標準，有功能塊圖（FBD）、指令表（LL）、梯形圖（LD）、順序功能圖（SFC），程序結構如下：6、操作員站組態(tài)操作員站組態(tài)包括以下內(nèi)容：*用戶自定義圖形組態(tài)。完成用戶流程圖的生成，用戶首先做靜態(tài)圖形，然后插入動態(tài)標簽。*系統(tǒng)標準組態(tài)。包括總貌組態(tài)、趨勢組態(tài)等*報警信息處理：指系統(tǒng)所有報警提示信息的歸類及確認。*記錄。包括事件記錄和狀態(tài)記錄。五、用戶自定義功能塊在現(xiàn)代化的水泥生產(chǎn)過程中，DCS系統(tǒng)以其分散控制、集中管理的結構特點，已被越來越多的廠家所采用。控制系統(tǒng)的作用能否得以充分發(fā)揮，軟件設計是至關重要的。在早期DCS系統(tǒng)應用程序設計過程中，開關量控

12、制大多采用梯形圖（LD）、功能塊圖（FBD）來設計。編程量比較大，編程周期比較長。隨著DCS系統(tǒng)的發(fā)展，現(xiàn)在DCS廠家的系統(tǒng)軟件中都含有“用戶自定義功能塊”的功能。大大減少用戶編程量，縮短編程調(diào)試周期。2、功能塊介紹2.1電機啟停時序用戶自定義功能塊2.1.1變量說明I1：組啟停命令I2：復位命令T1T8：18號設備的組啟、停延時時間O1O8：18號設備的組啟停輸出2.1.2功能簡介該功能塊按照“逆流程啟動、順流程停車”對8個電機設備的啟、停進行順序控制。用TON定時器的外部輸入在線設定每個設備的啟停時間，PULSE定時器發(fā)出設備的組啟停脈沖啟動命令。啟動和停車的時序各用一個功能塊控制。程序見

13、圖1圖1電機啟停時序用戶自定義功能塊程序控制圖2.2電機控制用戶自定義功能塊2.2.1變量說明GO:組啟動命令 GC：組停車命令 MA：聯(lián)鎖/解鎖 RD：備妥RN：運行 LK：工藝聯(lián)鎖 LR：運行許可 LO：啟動許可UA：故障復位 EM：緊急停車 DR：驅(qū)動命令 FA：故障MO：單機啟動命令 MC：單機停車命令 MA1：內(nèi)部聯(lián)鎖/解鎖M1：設備啟動時間 M2：設備消抖時間 M4M10：中間變量2.2.2功能簡介 該功能塊能完成組/單機啟動、組/單機停車、急停、故障復位；備妥、運行、故障等狀態(tài)顯示；設備聯(lián)鎖保護等功能。程序見圖2圖2 電機控制自定義功能塊程序控制圖第 12 頁組啟停程序舉例（煤粉輸送組）六、DCS的發(fā)展趨勢目前，無論是傳統(tǒng)的DCS還是PLC型DCS，控制范圍已經(jīng)從水泥廠的主工藝流程擴展到整個生產(chǎn)線，處理的信息量也比早期的設計增加了許多。隨著各種智能儀表和各種帶有小型PLC的單機控制裝置以及全數(shù)字變頻器的應用，加上DCS和這些控制裝置以及儀表之間的接口迅速的發(fā)展，從技術上已經(jīng)保證了DCS系統(tǒng)和儀表之間的通訊方式已經(jīng)不限于傳統(tǒng)的“點對點”的通訊，而是采用通訊方式進行通訊。這樣可以節(jié)省大量的輸入/輸出點，大量的控制電纜，從而降低整個工程的造價。水泥生產(chǎn)線上的DCS及生料質(zhì)量控制系統(tǒng)、變頻器之間實現(xiàn)通訊已經(jīng)有許多