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文檔簡(jiǎn)介
1、DCS系統(tǒng)講座電氣部自動(dòng)化室目錄一、DCS的基本概念二、DCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)三、DCS系統(tǒng)操作及常見(jiàn)故障處理一、DCS基本概念1、DCS概念3、DCS的基本結(jié)構(gòu)及組成5、DCS與PLC的區(qū)別2、DCS的產(chǎn)生、發(fā)展歷程6、DCS與PLC的發(fā)展方向4、DCS的特點(diǎn)DCS:即Distributed Control System(集散控制系統(tǒng) ),以微處理器為基礎(chǔ)的采用分散控制、集中顯示和操作的新一代控制系統(tǒng)。 1、DCS概念又稱(chēng)“分散控制系統(tǒng)”、“分布式控制系統(tǒng)” 綜合了計(jì)算機(jī)(Computer)、通訊(Communication)、顯示(CRT)和控制(Control)等4C技術(shù),基本思想:分散控制集中
2、操作分級(jí)管理配置靈活組態(tài)方便2、DCS的產(chǎn)生、發(fā)展歷程國(guó)外情況:國(guó)內(nèi)情況:基地式儀表室內(nèi)遠(yuǎn)傳控制DDCDCS第一代DCS第二代局域網(wǎng)DCS第三代開(kāi)放性DCS第四代信息與集成八十年代初,全套引進(jìn)八十年代末,DCS制造開(kāi)始起步九十年代,迅速發(fā)展壯大DCS發(fā)展歷程第一階段(1975年1980年) 代表產(chǎn)品主要有美國(guó)Honeywell公司的TDC2000,Baily公司的Network90,F(xiàn)oxboro公司的Spectrum,日本橫河公司的Centum等 主要由過(guò)程控制單元PCU、數(shù)據(jù)采集裝置DAU、CRT操作站、監(jiān)控計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)高速公路HW五部分組成第二階段(1980年1985年) 主要代表產(chǎn)品有
3、Honeywell公司的TDC3000,日本橫河公司的Centum A,B,D等 主要由局部網(wǎng)絡(luò)LAN、多功能控制器MC、增強(qiáng)型操作站EOS、通用操作站US、網(wǎng)間連接器GW、系統(tǒng)管理模塊SMM和主計(jì)算機(jī)HC七部分組成第三階段(1985年1990年) DCS向計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制擴(kuò)展,將過(guò)程控制、監(jiān)督控制和管理調(diào)度進(jìn)一步結(jié)合起來(lái),并且加強(qiáng)斷續(xù)系統(tǒng)功能,采用專(zhuān)家系統(tǒng)和開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型為基礎(chǔ)的制造自動(dòng)化協(xié)議MAP標(biāo)準(zhǔn),以及硬件上的諸多新技術(shù),從而克服了自動(dòng)化孤島問(wèn)題 典型產(chǎn)品有Honeywell公司的TDCS3000,日本橫河公司的Centum-XL,Bailey的INFI-90等第四階段(1990年
4、以后) DCS以管控一體化出現(xiàn),在硬件上采用了開(kāi)放的工作站,采用了Client/Server(客戶機(jī)/ 服務(wù)器)的結(jié)構(gòu),在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上增加了工廠信息網(wǎng),并可與互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)網(wǎng),在軟件上采用UNIX和X-Windows的圖形用戶界面,系統(tǒng)的軟件更豐富,一些優(yōu)化和管理良好的界面的軟件被開(kāi)發(fā)并移植到DCS中 典型產(chǎn)品有Honeywell公司的TPS控制系統(tǒng),日本橫河公司的Centum-CS控制系統(tǒng),F(xiàn)oxboro公司的I/A S50/51系統(tǒng)等 隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展與網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā)使各控制廠商更多地采用商業(yè)計(jì)算機(jī)的技術(shù), 80年代末許多公司推出新一代的集散控制系統(tǒng),其主要特征是:新系統(tǒng)的局部網(wǎng)絡(luò)采用MAP協(xié)議;引用智
5、能變送器與現(xiàn)場(chǎng)總線結(jié)構(gòu);在控制軟件上引入PLC 的順序控制與批量控制,使DCS 也具有PLC 的功能。 隨著計(jì)算機(jī)特別是微型計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展,加上各制造商的激烈競(jìng)爭(zhēng),使DCS 很快從70 年代的第一代發(fā)展到90 年代初的第三代DCS。盡管在這之前的集散系統(tǒng)的技術(shù)水平已經(jīng)很高,但其中存在著一個(gè)最主要的弊端是:各大公司推出的幾十種型號(hào)的系統(tǒng),幾乎都是本公司的專(zhuān)利產(chǎn)品,每個(gè)公司為了保護(hù)自身的利益,采用的都是專(zhuān)利網(wǎng)絡(luò),這就為全廠、全企業(yè)的管理帶來(lái)問(wèn)題。 目前國(guó)內(nèi)DCS主要有:新華XDPS,魯能的LN2000,國(guó)電智深DCS,和利時(shí)DCS,浙大中控等。 國(guó)外的有 西屋(艾默生)ovation、
6、FOXBORO、ABB、西門(mén)子PCS7、霍尼韋爾、橫河DCS等。 3、DCS的基本結(jié)構(gòu)及組成功能:生產(chǎn)過(guò)程的各種變量通過(guò)它轉(zhuǎn)化為操作監(jiān)視的數(shù)據(jù),操作的各種信息也通過(guò)過(guò)程控制裝置送到各執(zhí)行機(jī)構(gòu),對(duì)輸入輸出量進(jìn)行A/D,D/A轉(zhuǎn)換以及濾波等運(yùn)算(和生產(chǎn)過(guò)程相聯(lián)系)功能:操作員可以通過(guò)他了解生產(chǎn)過(guò)程的運(yùn)行狀況,并通過(guò)它發(fā)出操作指令給生產(chǎn)過(guò)程(操作站-人,工程師站-給控制器和操作站組態(tài),歷史站-記錄) 功能:在分散過(guò)程控制裝置與操作管理裝置之間完成數(shù)據(jù)交換和傳遞 組成:線纜和接口A、分散過(guò)程控制裝置(帶I/O部件的控制器)B、操作管理裝置(人機(jī)接口)C、通信系統(tǒng)(通信網(wǎng)絡(luò))(1)、DCS基本結(jié)構(gòu)及組成
7、(傳統(tǒng))工程師站操作員站控制器DIAIDOAO上位機(jī)Ethernet下位機(jī)I/O設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)總線變送器執(zhí)行器I、U信號(hào)執(zhí)行機(jī)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備操作員接口-對(duì)工藝過(guò)程運(yùn)行的監(jiān)視和操作工程師接口-實(shí)現(xiàn)對(duì)控制功能的組態(tài) DCS核心部分,對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行閉環(huán)控制 用于實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)D、A信號(hào)的采集和預(yù)處理。并把控制信號(hào)傳輸至現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備,驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)管理級(jí) 操作級(jí) 過(guò)程級(jí) 過(guò)程控制站 I/O單元 現(xiàn)場(chǎng)儀表 系統(tǒng)控制功能實(shí)施部分 完成系統(tǒng)的操作和組態(tài) 主要指工廠管理信息系統(tǒng),作為DCS高層應(yīng)用,目前在國(guó)內(nèi)應(yīng)用較少 工程師站操作員站DCS的過(guò)程控制站是一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng),主要由電源、CPU(中央處理器)、網(wǎng)絡(luò)接口和I/O組成
8、。 DCS的控制決策是由過(guò)程控制站完成的,所以控制程序是由過(guò)程控制站執(zhí)行的。 (2)、DCS基本結(jié)構(gòu)及組成(工業(yè)自動(dòng)化,從結(jié)構(gòu)上劃分)過(guò)程級(jí) 現(xiàn)場(chǎng)儀表 I/O單元 過(guò)程控制站 系統(tǒng)控制功能實(shí)施部分 DCS的控制決策由過(guò)程控制站完成的,所以控制程序是由過(guò)程控制站執(zhí)行的。 電源CPU(中央處理器)網(wǎng)絡(luò)接口I/O口管理計(jì)算機(jī)操作員站DIAIDOAO工程師站數(shù)據(jù)服務(wù)器控制器控制器安全柵現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備管理網(wǎng)控制網(wǎng)設(shè)備網(wǎng)上位機(jī)-主要實(shí)現(xiàn)高層次的優(yōu)化管理。 如優(yōu)化控制、成本管理與控制等 4、DCS的特點(diǎn)(1)高可靠性(2)開(kāi)放性 (3)靈活性 (4)易于維護(hù) (5)協(xié)調(diào)性 (6)控制功能齊全 由于DCS將 系統(tǒng)控
9、制功能分散在各臺(tái)計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn),系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用容錯(cuò)設(shè)計(jì),因此某一臺(tái)計(jì)算機(jī)出現(xiàn)的故障不會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)其它功能的喪失。 DCS采用開(kāi)放式、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化和系列化設(shè)計(jì),系統(tǒng)中各臺(tái)計(jì)算機(jī)采用局域網(wǎng)方式通信,當(dāng)需要改變或擴(kuò)充系統(tǒng)功能時(shí),可將新增計(jì)算機(jī)方便地連入系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)或從網(wǎng)絡(luò)中卸下,幾乎不影響系統(tǒng)其他計(jì)算機(jī)的工作。 通過(guò)組態(tài)軟件根據(jù)不同的流程應(yīng)用對(duì)象進(jìn)行軟硬件組態(tài) 。 當(dāng)某一局部或某個(gè)計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障時(shí),可以在不影響整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的情況下在線更換,迅速排除故障。 各工作站之間通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)傳送各種數(shù)據(jù),整個(gè)系統(tǒng)信息共享,協(xié)調(diào)工作,以完成控制系統(tǒng)的總體功能和優(yōu)化處理。 控制算法豐富,集連續(xù)控制、順序控制和批處理控制
10、于一體,可實(shí)現(xiàn)串級(jí)、前饋、解耦、自適應(yīng)和預(yù)測(cè)控制等先進(jìn)控制,并可方便地加入所需的特殊控制算法。 5、DCS與PLC區(qū)別(1)、發(fā)展方面DCSPLC傳統(tǒng)的儀表盤(pán)監(jiān)控系統(tǒng)傳統(tǒng)的繼電器回路最初強(qiáng)調(diào)儀表控制強(qiáng)調(diào)邏輯運(yùn)算能力(2)、系統(tǒng)可擴(kuò)展性和兼容性方面DCSPLCTCP/IP 控制器、計(jì)算機(jī)作為節(jié)點(diǎn)存在沒(méi)有或很少有擴(kuò)展需求實(shí)現(xiàn)方便較難實(shí)現(xiàn)(3)、數(shù)據(jù)庫(kù)方面DCSPLC有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)不統(tǒng)一(4)、時(shí)間調(diào)度方面DCSPLC可以設(shè)定任務(wù)周期;同樣是傳感器采樣,壓力傳感器變化時(shí)間很短,可以設(shè)定200ms任務(wù)周期采樣;溫度傳感器滯后時(shí)間很大,可以設(shè)定2s任務(wù)周期采樣??梢院侠碚{(diào)度控制器資源。從頭到位一次
11、循環(huán)執(zhí)行(5)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方面DCSPLC兩層網(wǎng)絡(luò);過(guò)層級(jí)網(wǎng)絡(luò):大部分采用自己的總線協(xié)議(建立在標(biāo)準(zhǔn)串口傳輸協(xié)議RS232和RS485)上,抗干擾強(qiáng),但傳輸速度較慢。 操作級(jí)網(wǎng)絡(luò):數(shù)據(jù)吞吐量適中,傳輸速度快,連接方便。工作任務(wù)相對(duì)簡(jiǎn)單,過(guò)程級(jí)和操作級(jí)要么合在一起,要不過(guò)程級(jí)網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化成模件之間的內(nèi)部連接。(6)、應(yīng)用規(guī)模方面習(xí)慣上稱(chēng)600點(diǎn)以上為DCS,小于這個(gè)規(guī)模的稱(chēng)PLC6、DCS與PLC未來(lái)的發(fā)展方向 系統(tǒng)功能方面:PLC具備模擬量處理能力,DCS具備相當(dāng)強(qiáng)勁的邏輯運(yùn)算能力。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方面:PLC與DCS基本結(jié)構(gòu)一樣。PLC發(fā)展到今天,已經(jīng)全面移植到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上。小型應(yīng)用的PLC一般采用觸摸
12、屏,大規(guī)模應(yīng)用的PLC全面使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。PLC:小型的PLC將向更專(zhuān)業(yè)化的使用角度發(fā)展,比如功能更加有針對(duì)性,對(duì)應(yīng)用的環(huán)境更加有針對(duì)性等;大型的PLC與DCS的界限逐步淡化,甚至完全融合。DCS:DCS將向FCS方向發(fā)展,F(xiàn)CS的核心除了控制系統(tǒng)更加分散外,特別重要的是儀表。FCS在國(guó)外已經(jīng)發(fā)展到儀表級(jí)。控制系統(tǒng)需要處理的只是信號(hào)采集和提供人機(jī)界面以及邏輯控制,整個(gè)模擬量的控制分散到現(xiàn)場(chǎng)儀表,儀表與控制系統(tǒng)之間無(wú)需傳統(tǒng)的電纜連接,使用現(xiàn)場(chǎng)總線連接整個(gè)儀表系統(tǒng)。 傳統(tǒng)的過(guò)程控制儀表系統(tǒng)每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)裝置到控制室都需使用一對(duì)專(zhuān)用的雙絞線,以傳送420mA信號(hào),現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)中,每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)裝置到接線盒的雙絞
13、線仍然可以使用,但是從現(xiàn)場(chǎng)接線盒到中央控制室僅用一根雙絞線完成數(shù)字通信。 二、DCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的概述3、DCS工作原理2、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的分類(lèi)4、本廠DCS介紹1、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的概述(1)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成(2)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的工作原理(3)、現(xiàn)場(chǎng)總線介紹(1)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)軟件部分 硬件部分控制計(jì)算機(jī) 現(xiàn)場(chǎng)儀表(測(cè)量傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等) 系統(tǒng)軟件 應(yīng)用軟件主機(jī)、外設(shè)、系統(tǒng)總線生產(chǎn)過(guò)程輸入輸出通道人機(jī)聯(lián)系設(shè)備、通信設(shè)備 操作系統(tǒng) 匯編或高級(jí)語(yǔ)言、過(guò)程控制語(yǔ)言 通信網(wǎng)絡(luò)軟件、診斷程序等 過(guò)程輸入/輸出程序、過(guò)程控制程序 人機(jī)接口程序、打印顯示程序 各
14、種公共子程序 歷史數(shù)據(jù)庫(kù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)1、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的概述、常規(guī)控制系統(tǒng)的工作原理模擬調(diào)節(jié)器執(zhí)行機(jī)構(gòu)被控對(duì)象測(cè)量變送器設(shè)定值reu被調(diào)參數(shù) y圖a 單回路常規(guī)控制系統(tǒng)示意圖ym 按偏差e進(jìn)行控制,目的是減少或消除偏差。(2)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的工作原理、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的工作原理u計(jì)算機(jī)保持器廣義對(duì)象測(cè)量變送器e(kT)u(kT)被調(diào)參數(shù) y單回路計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)示意圖ym采樣器A/DD/A計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)定值r、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的工作方式在線形式與離線形式實(shí)時(shí)性、計(jì)算機(jī)在控制系統(tǒng)中的主要作用進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理對(duì)生產(chǎn)過(guò)程實(shí)施實(shí)時(shí)控制對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)督與管理、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的信號(hào)形式連續(xù)模擬信號(hào):時(shí)間與幅值
15、上均連續(xù),如 y(t)、u(t)離散模擬信號(hào):時(shí)間是離散的,幅值上連續(xù),如y*(t)、u*(t)連續(xù)數(shù)字信號(hào):時(shí)間是連續(xù)的,幅值上已是數(shù)字量離散數(shù)字信號(hào):時(shí)間離散的,幅值為數(shù)字量,如y(kT)、u(kT)采樣器 A/D計(jì)算機(jī) A/D保持器y(t)y*(t) y(kT) u(kT) u*(kT) u(t)(3)、現(xiàn)場(chǎng)總線介紹現(xiàn)場(chǎng)總線簡(jiǎn)介現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展與趨勢(shì)現(xiàn)場(chǎng)總線的主要技術(shù)特點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)總線的優(yōu)點(diǎn)幾類(lèi)有影響的現(xiàn)場(chǎng)總線Some important Field Buses現(xiàn)場(chǎng)總線簡(jiǎn)介現(xiàn)場(chǎng)總線是用于自動(dòng)化等領(lǐng)域最底層的、具有開(kāi)放、統(tǒng)一的通信協(xié)議的通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)微機(jī)化的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量控制儀表或設(shè)備間的雙向串行多節(jié)點(diǎn)數(shù)
16、字通信現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)把單個(gè)分散的儀表或設(shè)備變成了網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)FCS以現(xiàn)場(chǎng)總線為紐帶,連接分散的現(xiàn)場(chǎng)儀表或設(shè)備,使之成為可以相互溝通信息、共同完成自動(dòng)控制任務(wù)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)儀表的不同之處現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的關(guān)鍵使自動(dòng)控制系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備具有通信能力連接成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)FCS的核心現(xiàn)場(chǎng)總線的優(yōu)點(diǎn)適應(yīng)了工業(yè)控制系統(tǒng)向分散化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化方向發(fā)展的趨勢(shì)具有的開(kāi)放性、數(shù)字化、多點(diǎn)通信等功能應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大歷史的回顧具備簡(jiǎn)單測(cè)量控制功能的就地式氣動(dòng)儀表氣動(dòng)、電動(dòng)單元組合式儀表和集中控制室集中式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)DCS現(xiàn)場(chǎng)總線的提出現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展與趨勢(shì)現(xiàn)
17、場(chǎng)總線是企業(yè)綜合自動(dòng)化的發(fā)展需要企業(yè)綜合自動(dòng)化是企業(yè)必然的選擇與趨勢(shì)DCS在實(shí)施企業(yè)綜合自動(dòng)化時(shí)的缺陷通信是專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)的封閉系統(tǒng),無(wú)互換性現(xiàn)場(chǎng)總線的解決方案基于公開(kāi)化、標(biāo)準(zhǔn)化,遵守同一協(xié)議規(guī)程的產(chǎn)品具有互換性,可組成在同個(gè)系統(tǒng)中現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)節(jié)省硬件數(shù)量與投資節(jié)省安裝費(fèi)用節(jié)省維護(hù)開(kāi)銷(xiāo)用戶具有高度的系統(tǒng)集成主動(dòng)權(quán) 提高了系統(tǒng)的準(zhǔn)確性與可靠性提高了系統(tǒng)的可控性和可維護(hù)性現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)系統(tǒng)的開(kāi)放性互可操作性與互換性 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的智能化與功能自治性系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度分散性 對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的適應(yīng)性 (1)、PROFIBUS總線 根據(jù)EN50170標(biāo)準(zhǔn),PROFBIUS具有三種形式,即PROFIBUS-D
18、P、-PA、-FMS,它們分別適用于不同的領(lǐng)域,但這三種型式使用的是統(tǒng)一的總線訪問(wèn)協(xié)議。 (A)PROFIBUS-DP:這是-種適用于進(jìn)行高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ胚B接,它是專(zhuān)門(mén)為自動(dòng)化系統(tǒng)與在設(shè)備級(jí)分散的I/O之間進(jìn)行通信而設(shè)計(jì)的。它可取代24V或020mA測(cè)量值的傳輸,并具有非常短的響應(yīng)時(shí)間和極高的抗干擾性能。 (B)PROFIBUS-PA這是一種適用于過(guò)程自動(dòng)化的形式,它可以使傳感器和執(zhí)行器接在一根共用的總線上,根據(jù)IEC1158-2國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),PROFIBUS-PA采用雙絞線進(jìn)行總線供電和數(shù)據(jù)通信。由于應(yīng)用了本質(zhì)安全傳輸技術(shù),因此,PROFIBUS-PA可以方便地運(yùn)用于許多對(duì)安全性要求較高的場(chǎng)合
19、。 (C)PROFIBUS-FMS這是一種工業(yè)通訊層次結(jié)構(gòu),用來(lái)解決車(chē)間級(jí)的通訊任務(wù),功能強(qiáng)大的FMS(現(xiàn)場(chǎng)總線報(bào)文規(guī)范,向用戶提供了廣闊的應(yīng)用范圍和更大的靈活性,同時(shí)PROFIBUS-FMS還具有更加強(qiáng)大的數(shù)據(jù)通信功能。 是PROFIBUS-DP向現(xiàn)場(chǎng)的延伸 ,使用分段式耦合器,可以方便地將PROFIBUS-PA設(shè)備集成到PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)中。幾類(lèi)有影響的現(xiàn)場(chǎng)總線(Some important Field Buses)(2)、基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線(FoundationFieldbus 簡(jiǎn)稱(chēng)FF) 以美國(guó)Fisher-Rousemount公司為首的聯(lián)合了橫河、ABB、西門(mén)子、英維斯等80家公
20、司制定的ISP協(xié)議和以Honeywell公司為首的聯(lián)合歐洲等地150余家公司制定的WorldFIP協(xié)議于1994年9月合并的。該總線在過(guò)程自動(dòng)化領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用,具有良好的發(fā)展前景。 FF分低速H1和高速H2兩種通信速率,前者傳輸速率為31.25Kbit/秒,通信距離可達(dá)1900m,可支持總線供電和本質(zhì)安全防爆環(huán)境。后者傳輸速率為1Mbit/秒和2.5Mbit/秒,通信距離為750m和500m,支持雙絞線、光纜和無(wú)線發(fā)射,協(xié)議符號(hào)IEC1158-2標(biāo)準(zhǔn)。 (3)、CAN總線最初應(yīng)用于汽車(chē)行業(yè)CAN總線的數(shù)據(jù)通信的特點(diǎn) CAN屬于總線式串行通信網(wǎng)絡(luò) 只需通過(guò)報(bào)文濾波即可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)
21、及全網(wǎng)廣播幾種方式發(fā)送接收數(shù)據(jù) 為多主方式工作,通信方式靈活 CAN網(wǎng)絡(luò)按節(jié)點(diǎn)類(lèi)型分成不同的優(yōu)先級(jí) CAN采用非破壞性總線優(yōu)先級(jí)仲裁技術(shù)CAN支持四類(lèi)報(bào)文幀:數(shù)據(jù)幀、遠(yuǎn)程幀、出錯(cuò)幀、超載幀每幀信息都有循環(huán)冗余校驗(yàn)CRC及其它檢錯(cuò)措施CAN節(jié)點(diǎn)在錯(cuò)誤嚴(yán)重的情況下,具有自動(dòng)關(guān)閉輸出功能CAN上的節(jié)點(diǎn)數(shù)主要取決于總線驅(qū)動(dòng)電路CAN總線的數(shù)據(jù)傳遞方式-以報(bào)文為單位進(jìn)行每個(gè)報(bào)文的標(biāo)志符ID-起始部分有一個(gè)11位的標(biāo)志符ID(4)、 InterBus總線簡(jiǎn)介InterBus-S的技術(shù)特點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)單、開(kāi)放型的傳感器/執(zhí)行器總線具有快速傳輸、簡(jiǎn)單輸入輸出數(shù)據(jù)的能力簡(jiǎn)單的傳感器/執(zhí)行器和智能的傳感器/執(zhí)行器的
22、信號(hào)的傳送實(shí)時(shí)傳送“過(guò)程數(shù)據(jù)”與“通訊數(shù)據(jù)”模塊化的組態(tài)方便的InterBus-S操作功能InterBus-S總線系統(tǒng)組成主控制模塊總線終端模塊其作用是將遠(yuǎn)程總線和本地總線連接輸入/輸出模塊InterBus-S總線拓樸結(jié)構(gòu)InterBus-S的傳輸媒體RS-485雙絞線,屏蔽雙絞線電纜;光纖2、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的分類(lèi)計(jì)算機(jī)巡回檢測(cè)和操作指導(dǎo)系統(tǒng)數(shù) 字 計(jì) 算 機(jī)CRT打印機(jī)報(bào) 警過(guò)程輸入通道 測(cè)量變送 測(cè)量變送被 控 生 產(chǎn) 過(guò) 程執(zhí)行機(jī)構(gòu) 人計(jì)算機(jī)直接數(shù)字控制(DDC)系統(tǒng)直接數(shù)字控制(DDC)計(jì)算機(jī)CRT打印機(jī)報(bào) 警操作臺(tái)過(guò)程輸入通道 測(cè)量變送 測(cè)量變送被 控 生 產(chǎn) 過(guò) 程過(guò)程輸出通道 執(zhí)
23、行機(jī)構(gòu) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)計(jì)算機(jī)監(jiān)督控制(SCC)系統(tǒng)監(jiān)督控制計(jì)算機(jī)(SCC)CRT打印機(jī)報(bào)警DDC計(jì)算機(jī)或調(diào)節(jié)器輸入通道 輸出通道被 控 生 產(chǎn) 過(guò) 程操作臺(tái)輸入通道計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)(DCS)監(jiān)督控制計(jì)算機(jī)CRT操作站基本調(diào)節(jié)器基本調(diào)節(jié)器被控對(duì)象被控對(duì)象高 速 數(shù) 據(jù) 通 道計(jì)算機(jī)集成控制系統(tǒng)(CIMS/CIPS) 經(jīng)營(yíng)決策企業(yè)管理生產(chǎn)調(diào)度過(guò)程優(yōu)化過(guò)程控制第五層:企業(yè)決策,生產(chǎn)規(guī)劃第四層:供銷(xiāo),財(cái)務(wù),計(jì)劃,管理等第三層:生產(chǎn)調(diào)度,系統(tǒng)優(yōu)化第二層:先進(jìn)控制,過(guò)程優(yōu)化第一層:?jiǎn)卧詣?dòng)化,簡(jiǎn)單控制生 產(chǎn) 過(guò) 程 流程CIMS的遞階控制示意圖3、DCS工作原理(1)、普通電機(jī)中控、現(xiàn)場(chǎng)啟動(dòng)電氣原理Serve
24、r2Ethernet TCP/IPControllogix1Field busI/OCabinetMCCSensors/actuatorsOperating levelControllogix2Process control levelProcess level現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備冗余(redundancy redundance ),指重復(fù)配置系統(tǒng)的一些部件,當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí),冗余配置的部件介入并承擔(dān)故障部件的工作,由此減少系統(tǒng)的故障時(shí)間。(1)、水泥制造部Server14、本廠DCS介紹(2)、礦粉制造部工程師站操作站以太網(wǎng)控制器I/O模塊現(xiàn)場(chǎng)控制器融入現(xiàn)場(chǎng)總線的過(guò)程控制站4種高速現(xiàn)場(chǎng)總線支持多種總線類(lèi)
25、型: Profibus DP(速率可達(dá)12Mbd) Modbus、CAN、Foundation Fieldbus易于組態(tài)模件自動(dòng)識(shí)別電源模塊具有開(kāi)路,過(guò)載,保護(hù)功能輸出穩(wěn)定,且電氣隔離一旦電源故障,在5s內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)控制器產(chǎn)生一個(gè)電源故障信號(hào),同時(shí)輸出電壓保持20ms,在此期間故障信號(hào)可使CPU模件運(yùn)行關(guān)段程序并進(jìn)入安全狀態(tài)或轉(zhuǎn)換電源以太網(wǎng)模塊提供IEEE802.3以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)32位數(shù)據(jù)總線直接存取到主存儲(chǔ)器以太網(wǎng)模塊3通道CAN模件傳輸速率最高1MBd支持熱拔插所有接口均電氣隔離支持冗余功能現(xiàn)場(chǎng)總線控制器 - AC 800F特點(diǎn)導(dǎo)軌安裝,靈活緊湊的模塊化結(jié)構(gòu)支持現(xiàn)場(chǎng)總線模件熱插拔CSA/UL 認(rèn)證直
26、接與遠(yuǎn)程 I/O 通信操作,支持:ProfiBus/HART, FF, Modbus (Master & Slave)支持冗余電源供電快速RISC CPU 實(shí)現(xiàn)復(fù)雜CPU冗余功能支持多種現(xiàn)場(chǎng)總線冗余方案全金屬封裝工業(yè)級(jí)硬件質(zhì)量,極高的EMC 及MTBF指標(biāo)CPU i960RAM+FLASHBus 2ModbusModuleBus 1Bus 3Bus 4FF-HSEModuleCAN-ModuleProfibusModuleEthernetModuleEthernetModuleEthernet 2Ethernet 1PowerPower SupplyGlueLogicAC 800F 控制器 結(jié)
27、構(gòu)圖三、本廠DCS系統(tǒng)操作及常見(jiàn)故障處理1、水泥粉磨生產(chǎn)工藝流程圖2、如何查看信號(hào)識(shí)別故障信息3、如何查看報(bào)警并處理故障4、I/O模塊指示信號(hào)5、常見(jiàn)故障處理(一)、水泥制造部1、水泥粉磨生產(chǎn)工藝流程圖Customer nameOverview areaOperating areaStatus line喂料組輥壓機(jī)組回粉組選粉組磨機(jī)組成品庫(kù)組工程師站操作員站控制器DIAIDOAO上位機(jī)Ethernet下位機(jī)I/O設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)總線變送器執(zhí)行器I、U信號(hào)執(zhí)行機(jī)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備表示會(huì)話應(yīng)用物理網(wǎng)絡(luò)表示應(yīng)用鏈路傳送會(huì)話傳送網(wǎng)絡(luò)鏈路物理H7 數(shù)據(jù)H6 H7 數(shù)據(jù) H5 H6 H7 數(shù)據(jù) H4 H5 H6 H7 數(shù)
28、據(jù) H3 H4 H5 H6 H7 數(shù)據(jù) H2 H3 H4 H5 H6 H7 數(shù)據(jù) T2H2 H3 H4 H5 H6 H7 數(shù)據(jù) T2信息包鏈路物理用戶X 用戶Y信息包裝的格式OSI模型中的二、七層數(shù)據(jù)物理層通信棧物理層通信棧數(shù)據(jù)甲站乙站變換成物理信號(hào)送到現(xiàn)場(chǎng)總線媒體場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)2、如何查看信號(hào)識(shí)別故障信息顏色狀態(tài)代表意義備妥沒(méi)有備妥現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)啟,并處于運(yùn)行狀態(tài)設(shè)備中控開(kāi)啟,并處于運(yùn)行狀態(tài)(1)、不同顏色代表的意義(2)、單個(gè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的查看在操作界面上單擊所要查看設(shè)備圖標(biāo),如:查看電機(jī)運(yùn)行狀態(tài),單擊圖標(biāo),會(huì)彈出如圖所示的狀態(tài)圖,該圖顯示了該設(shè)備信號(hào)狀態(tài)。打到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備延時(shí)時(shí)間 設(shè)備響應(yīng)時(shí)間刷新輸入?yún)?/p>
29、數(shù)報(bào)警參數(shù)輸出參數(shù)STA1:“Start command for drives”啟動(dòng)命令啟動(dòng)器ILC1:“Interlocking”,內(nèi)部連鎖STOP:“Stop”停止CVON:“Control voltage on” 控制電源OLPT:“Overload protection”過(guò)載保護(hù)AVBL:“Available”設(shè)備有效RCR1:“Feedback signal” 反饋信號(hào)PMI1:“Machine protection”機(jī)器保護(hù)SPCL:“Speed control” 速度檢測(cè)LEMO:“Local emergency off”現(xiàn)場(chǎng)急停ERES:“Error reset”錯(cuò)誤復(fù)位LSE
30、R:“Enable local service”現(xiàn)場(chǎng)有效A、輸入?yún)?shù)OPS1:“Operating message”操作信息EROP:“Operating error”操作錯(cuò)誤報(bào)警NOTA:“Not available” 設(shè)備無(wú)效OPL1:“Operation local”現(xiàn)場(chǎng)操作EROL:“Error overload”過(guò)載錯(cuò)誤報(bào)警ERMS:“Error motor switch”現(xiàn)場(chǎng)和遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)換報(bào)警ERSP:“Error speed”速度報(bào)警ERPI:“Protective interlocking”內(nèi)部連鎖保護(hù)報(bào)警EREO:“Error emergency off”急停報(bào)警ETIM:“Ti
31、me monitoring”超時(shí)報(bào)警ERRC:“Error RCR”反饋錯(cuò)誤報(bào)警 B、報(bào)警參數(shù)SEN1:“Start enable”啟動(dòng)有效OSG1:“Operating message”操作信號(hào)EMOF:“Emergency off”急停信號(hào)DAVB:“Drive available”驅(qū)動(dòng)有效EROR:“Operating error”操作錯(cuò)誤DOFF:“Drive off” 設(shè)備關(guān)閉C、輸出參數(shù)(3)、組設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的查看在操作界面上單擊所要查看組設(shè)備圖標(biāo) 會(huì)彈出如圖所示的狀態(tài)圖,該圖顯示了該設(shè)備信號(hào)狀態(tài)。圖中每個(gè)點(diǎn)號(hào)前面都有“ ”,表明整個(gè)組都已經(jīng)備妥。圖中有兩個(gè)點(diǎn)號(hào)前面有“ ”,表明這兩個(gè)設(shè)備沒(méi)有備妥。通過(guò)查看:這樣就可以知道具體那個(gè)設(shè)備沒(méi)有備妥,然后查找具體設(shè)備故障 一般情況下,只需觀察以下4個(gè)輸入信號(hào)ILC1:“Interl
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