DCS與現(xiàn)場(chǎng)總線課程設(shè)計(jì)

1、；.課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 名稱 DCS與現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)典型工程應(yīng)用案例分析 DCS在鍋爐系統(tǒng)中的應(yīng)用 2012年 6月 11日 至 2012年 6月 15日共 1 周院 系 電子信息工程系 班 級(jí) 10電氣2 姓 名 學(xué) 號(hào) 系主任 張紅兵 教研室主任 鄧建平 指導(dǎo)教師 目 錄第一章 緒論21.1 DCS與現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)21.1.1 集散控制系統(tǒng)（DCS）及其應(yīng)用21.1.2現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（FCS）及其應(yīng)用51.2 典型工程應(yīng)用案例介紹6第二章 DCS在鍋爐系統(tǒng)中的應(yīng)用案例分析82.1方案的總體設(shè)計(jì)分析82.2案例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和硬件配置分析82.2.1 系統(tǒng)硬件配置82.2.2 現(xiàn)場(chǎng)控制站設(shè)備配置102

2、.3案例的可靠性設(shè)計(jì)及組態(tài)分析122.3.1 DCS系統(tǒng)的可靠性原理122.3.2 鍋爐系統(tǒng)中DCS組態(tài)132.4案例的抗干擾措施132.4.1電源系統(tǒng)的干擾及應(yīng)采取的措施142.4.2電磁干擾及應(yīng)采取的措施142.4.3信號(hào)線的傳送干擾及應(yīng)采取的措施142.4.4防止靜電干擾的措施14第三章 總結(jié)163.1對(duì)上述系統(tǒng)分析163.2 心得體會(huì)16參考文獻(xiàn)17附錄18第一章 緒論1.1 DCS與現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)DCS及現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是由計(jì)算機(jī)、信號(hào)處理、測(cè)量控制、網(wǎng)絡(luò)通信和人機(jī)接口等技術(shù)綜合產(chǎn)生的一門應(yīng)用技術(shù)。1.1.1 集散控制系統(tǒng)（DCS）及其應(yīng)用 集散型控制系統(tǒng)(DCS)的實(shí)質(zhì)是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)

3、生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行集中監(jiān)視、操作、管理和現(xiàn)場(chǎng)前端分散控制相統(tǒng)一的新型控制技術(shù)。它的出現(xiàn)是工業(yè)控制的一個(gè)里程碑。工業(yè)過(guò)程控制的發(fā)展逐步從單機(jī)監(jiān)控、直接數(shù)字控制發(fā)展到集散控制，也必將由集散控制進(jìn)展到擁有更廣闊應(yīng)用前景的計(jì)算機(jī)集成制造，近幾年的計(jì)算機(jī)集成制造(CIMS)技術(shù)的成就足以證明這一點(diǎn)。1、集散控制系統(tǒng)集散控制系統(tǒng)（Distributed control system）是以微處理器為基礎(chǔ)的對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制的集中分散控制系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱DCS系統(tǒng)。該系統(tǒng)將若干臺(tái)微機(jī)分散應(yīng)用于過(guò)程控制，全部信息通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)由上位管理計(jì)算機(jī)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化控制，整個(gè)裝置繼承了常規(guī)儀表分散控制和計(jì)算

4、機(jī)集中控制的優(yōu)點(diǎn)，克服了常規(guī)儀表功能單一，人-機(jī)聯(lián)系差以及單臺(tái)微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)危險(xiǎn)性高度集中的缺點(diǎn)，既實(shí)現(xiàn)了在管理、操作和顯示三方面集中，又實(shí)現(xiàn)了在功能、負(fù)荷和危險(xiǎn)性三方面的分散。DCS系統(tǒng)在現(xiàn)代化生產(chǎn)過(guò)程控制中起著重要的作用。集散控制系統(tǒng)一般有以下四部分組成：一、現(xiàn)場(chǎng)控制級(jí)又稱數(shù)據(jù)采集裝置，主要是將過(guò)程非控變量進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和預(yù)處理，而且對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)一步加工處理，供CRT操作站顯示和打印，從而實(shí)現(xiàn)開(kāi)環(huán)監(jiān)視，并將采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控計(jì)算機(jī)。輸出裝置在有上位機(jī)的情況下，能以開(kāi)關(guān)量或者模擬量信號(hào)的方式，向終端元件輸出計(jì)算機(jī)控制命令。二、過(guò)程控制級(jí)又稱現(xiàn)場(chǎng)控制單元或基本控制器，是DCS系統(tǒng)中的核心

5、部分。生產(chǎn)工藝的調(diào)節(jié)都是靠它來(lái)實(shí)現(xiàn)。比如閥門的開(kāi)閉調(diào)節(jié)、順序控制、連續(xù)控制等等。三、過(guò)程管理級(jí)DCS的人機(jī)接口裝置，普遍配有高分辨率、大屏幕的色彩CRT、操作者鍵盤、打印機(jī)、大容量存儲(chǔ)器等。操作員通過(guò)操作站選擇各種操作和監(jiān)視生產(chǎn)情況。四、經(jīng)營(yíng)管理級(jí)又稱上位機(jī)，功能強(qiáng)、速度快、容量大。通過(guò)專門的通信接口與高速數(shù)據(jù)通路相連，綜合監(jiān)視系統(tǒng)各單元，管理全系統(tǒng)的所有信息。集散控制系統(tǒng)的特點(diǎn)DCS控制系統(tǒng)與常規(guī)模擬儀表及集中型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相比，具有很顯著的特點(diǎn)：1、系統(tǒng)構(gòu)成靈活。從總體上看，DCS就是由各個(gè)工作站通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)組網(wǎng)而成的。你可以把他現(xiàn)象成“因特網(wǎng)”。根據(jù)生產(chǎn)需求，你可以隨時(shí)加入或者撤去

6、工作站，系統(tǒng)組態(tài)很靈活。2、操作管理便捷。DCS的人機(jī)反饋都是通過(guò)CRT跟鍵盤、鼠標(biāo)等實(shí)現(xiàn)的。你可以想象成在因特網(wǎng)沖浪一樣，你可以監(jiān)視生產(chǎn)裝置乃至整個(gè)工廠的運(yùn)行情況。3、控制功能豐富。原先用模擬控制回路實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜運(yùn)算，通過(guò)高精度的微處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)。4、信息資源共享。你可以把工作站想象成因特網(wǎng)上的各個(gè)網(wǎng)站，只要你在DCS系統(tǒng)中，并且權(quán)限夠大，你就能了解到你要的任何參數(shù)。5、安裝與調(diào)試方便。相比原先的模擬控制系統(tǒng)，那么多的飛線頭，一大堆類似頭發(fā)絲的電線。DCS系統(tǒng)算是很方便了。 6、安全可靠性高。難道現(xiàn)在還有什么東西的可靠性比電腦更高嗎！DCS系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)DCS的硬件系統(tǒng)主要由集中操作管理裝置、分

7、散過(guò)程控制裝置和通信接口設(shè)備等組成。通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)將這些硬件設(shè)備連接起來(lái)，共同實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、分散控制和集中監(jiān)視、操作及管理等功能?，F(xiàn)場(chǎng)控制站現(xiàn)場(chǎng)控制站中的主要設(shè)備是現(xiàn)場(chǎng)控制單元?，F(xiàn)場(chǎng)控制單元式DCS直接與生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行信息交互的IO處理系統(tǒng)，它的主要任務(wù)是進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及處理，對(duì)被控對(duì)象實(shí)施閉環(huán)反饋控制、順序控制和批量控制。用戶可以根據(jù)不同的應(yīng)用需求，選擇配置不同的現(xiàn)場(chǎng)控制單元構(gòu)成現(xiàn)場(chǎng)控制站。它可以是以面向連續(xù)生產(chǎn)的過(guò)程控制為主，輔以順序邏輯控制，構(gòu)成的一個(gè)可以實(shí)現(xiàn)多種復(fù)雜控制方案的現(xiàn)場(chǎng)控制站；也可以是以順序控制、連鎖控制功能為主的現(xiàn)場(chǎng)控制站；還可以是一個(gè)對(duì)大批量過(guò)程信號(hào)進(jìn)行總體信息采集的現(xiàn)場(chǎng)控制站

8、。現(xiàn)場(chǎng)控制站是一個(gè)可以獨(dú)立運(yùn)行的計(jì)算機(jī)檢測(cè)控制系統(tǒng)。由于它是專為過(guò)程檢測(cè)、控制而設(shè)計(jì)的通用型設(shè)備，所以其機(jī)柜、電源、輸入輸出通道和控制計(jì)算機(jī)等，與一般的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有所不同。 操作站運(yùn)行在PC硬件平臺(tái)、NT操作系統(tǒng)下的通用操作站的出現(xiàn)，給DCS用戶帶來(lái)了許多方便。由于通用操作站的適用面廣，相對(duì)生產(chǎn)量大，成本下降，因而可以節(jié)省用戶的經(jīng)費(fèi)，維護(hù)費(fèi)用也比較少。 為了實(shí)現(xiàn)監(jiān)視和管理等功能，操作站必須配置以下設(shè)備：1、操作臺(tái)，也就是高檔電腦桌；2、微處理機(jī)系統(tǒng)，就是高檔電腦；3、外部存儲(chǔ)設(shè)備，簡(jiǎn)單說(shuō)就是大容量硬盤；4、圖形顯示設(shè)備，就是電腦顯示器；5、操作鍵盤跟鼠標(biāo)；6打印輸出設(shè)備。2、DCS在工業(yè)過(guò)程控

9、制中的應(yīng)用集散型控制系統(tǒng)（DCS）作為新一代的工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程控制和管理設(shè)備，至今雖然只有二十多年的歷史，但已在石化、冶金、電力等工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。我國(guó)在八十年代初期開(kāi)始引進(jìn)集散控制設(shè)備，從此開(kāi)始了集散型控制系統(tǒng)在我國(guó)工業(yè)控制領(lǐng)域的應(yīng)用。石油化工行業(yè)新建的大中型石化設(shè)備均采用集散控制系統(tǒng)（DCS），石化企業(yè)的第一套DCS是1982年上海高橋石化公司煉油廠引進(jìn)的美國(guó)Foxboro公司的Spectrum系統(tǒng)，用于常減壓裝置生產(chǎn)控制。在冶金行業(yè)，集散控制系統(tǒng)（DCS）的應(yīng)用集中在寶鋼這樣的新建企業(yè)和首鋼、鞍鋼、武鋼、重鋼、馬鋼等擴(kuò)建的分廠。冶金系統(tǒng)的第一套集散控制系統(tǒng)是首鋼公司購(gòu)進(jìn)的美國(guó)Bai

10、ley公司的Network-90系統(tǒng)，用于其燒結(jié)廠自動(dòng)控制系統(tǒng)。電力系統(tǒng)的第一套集散控制系統(tǒng)（DCS）是1985年遼寧朝陽(yáng)電廠采用的瑞士BBC公司的ProcontrolP系統(tǒng)，用于改造200MW機(jī)組的順序控制系統(tǒng)和燃燒器管理系統(tǒng)。目前集散系統(tǒng)（DCS）在火電廠的應(yīng)用泛圍主要包括：模擬量控制、數(shù)據(jù)采集和處理、鍋爐爐膛安全監(jiān)控、順序控制、汽輪機(jī)數(shù)字電液控制等五方面。 與此同時(shí)，在八十年代末期至九十年代初期，國(guó)家組織了精悍的科研力量聯(lián)合攻關(guān)，相繼研制出我國(guó)自己的集散型控制系統(tǒng)。這一時(shí)期涌現(xiàn)出的代表產(chǎn)品有DJK7500（重慶自動(dòng)化所），HS-DCS-1000（電子部六所）、STAR2000（阿繼電器股

11、份有限公司）、DCS-100（清華大學(xué)自動(dòng)化系）、DJK2000（上海自動(dòng)化所）、友力2000（石化總公司、航天部二院）等。阿繼電器股份有限公司研制的STAR-2000集散控制系統(tǒng)，1989年自第一套應(yīng)用系統(tǒng)（電站鍋爐滅火保護(hù)MHB/B）在河南新鄉(xiāng)電廠投運(yùn)以來(lái)，相繼在哈爾濱第三發(fā)電廠200MW機(jī)組的模擬調(diào)節(jié)系統(tǒng)、石家莊陽(yáng)邏300MW機(jī)組的滅火保護(hù)系統(tǒng)等數(shù)十個(gè)電廠的生產(chǎn)過(guò)程控制中得到應(yīng)用。在此基礎(chǔ)上，其第二代產(chǎn)品Star3000近年來(lái)在工業(yè)領(lǐng)域得到了更廣泛的應(yīng)用，在技術(shù)上更是得到了長(zhǎng)足發(fā)展。集散型控制系統(tǒng)今后的發(fā)展方向：集散型控制系統(tǒng)的發(fā)展方向是基本調(diào)節(jié)器向少回路或單回路方向發(fā)展；基本調(diào)節(jié)器除了

12、PID和其他算法外，還將逐步采用更為有效的新的算法，使之具有新的功能（如增益自適應(yīng)功能）；采用光導(dǎo)纖維代替高速數(shù)據(jù)通道，并統(tǒng)一通訊規(guī)程；力求靈活地運(yùn)用現(xiàn)代控制理論，以得到更為通用的控制算法。1.1.2現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（FCS）及其應(yīng)用1、現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)是目前最新型的控制系統(tǒng)，它是一種全計(jì)算機(jī)、全數(shù)字、雙向通信的新型控制系統(tǒng)?，F(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)給自動(dòng)化領(lǐng)域帶來(lái)了一場(chǎng)革命，代表了自動(dòng)化的發(fā)展方向。數(shù)字通信是一種趨勢(shì)，也是技術(shù)發(fā)發(fā)展的必然。從理論上講，雙向數(shù)字通信現(xiàn)場(chǎng)總線信號(hào)制技術(shù)必將會(huì)給火電廠安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行及提高管理水平帶來(lái)實(shí)實(shí)在在的效益。這是過(guò)去在電站中使用過(guò)的任何控制系統(tǒng)所無(wú)法與之相

13、比擬的。作為現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的核心部分總線協(xié)議，已經(jīng)在火電廠控制系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)中成功運(yùn)行，這不僅消除了人們以前存有的許多疑團(tuán)，也為現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)在火電廠推廣應(yīng)用打下了良好的基礎(chǔ)。2、FCS在工業(yè)過(guò)程控制中的應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)，在以順序控制為主，以PLC（可編程邏輯控制器）為硬件的火電廠輔助車間控制系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)控制中，可以發(fā)揮最大效益。PLC作為一個(gè)站掛在高速總線上，充分發(fā)揮PLC在處理開(kāi)關(guān)量方向的優(yōu)勢(shì)。現(xiàn)場(chǎng)總線在該領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)取得成功，這將是今后一段時(shí)間內(nèi)火電廠輔助車間適度集中控制方針得以實(shí)現(xiàn)的一種優(yōu)選方案。由于目前能滿足火電廠控制要求的數(shù)字式智能現(xiàn)場(chǎng)裝置的品種還很少，理論上的現(xiàn)場(chǎng)總線效益還

14、不能充分發(fā)揮。因此，在大型機(jī)組上全面采用典型的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的時(shí)機(jī)尚未成熟。目前，某些控制系統(tǒng)不失是一種向FCS過(guò)渡性的控制系統(tǒng)，它既保留了DCS系統(tǒng)中功能很強(qiáng)的控制器及I/O模件，同時(shí)在通信網(wǎng)絡(luò)又遵循現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議。我們將該系統(tǒng)稱之為在通信和數(shù)據(jù)傳輸方向遵循現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議的數(shù)字式分散控制系統(tǒng)，暫稱該系統(tǒng)為FDCS。1.2 典型工程應(yīng)用案例介紹DCS在鍋爐系統(tǒng)中的應(yīng)用在社會(huì)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的今天，企業(yè)對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量要求越來(lái)越高，對(duì)安全性的重視程度也越來(lái)越高。這就要求必須進(jìn)一步提高自動(dòng)控制系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和安全性，以便滿足市場(chǎng)需要。鍋爐系統(tǒng)作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要保障，其正常的工作運(yùn)轉(zhuǎn)有其重要意義。1、系統(tǒng)規(guī)模和

15、要求以620t/h的小型鍋爐為例，其特點(diǎn)是蒸發(fā)量小，大多為低壓飽和蒸汽，壓力為0.4106 Mpa，燃燒方式為鏈條爐排，往往幾臺(tái)鍋爐共用一根母管供應(yīng)水，用一根母管向外汽，或供熱水取暖用。整個(gè)鍋爐微機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可歸結(jié)為“三點(diǎn)一線”式的結(jié)構(gòu)。“三點(diǎn)”系指連接在網(wǎng)絡(luò)上的三種不同的類型節(jié)點(diǎn)。這三種不同的類型節(jié)點(diǎn)是：(1)面向被控過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)的I/O 控制站；(2)面向操作員的操作站；(3)面向監(jiān)督管理人員的工程師站?！耙痪€”系指系統(tǒng)的骨架計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。2、控制任務(wù)鍋爐是一個(gè)多輸入、多輸出、多回路、非線性的相互關(guān)聯(lián)的復(fù)雜的控制系統(tǒng)，調(diào)節(jié)參數(shù)與被調(diào)節(jié)參數(shù)之間，存在著許多交叉的影響，調(diào)節(jié)難度非常大。我們采用將

16、系統(tǒng)控制分散成一個(gè)一個(gè)的閉環(huán)控制：給煤控制，送風(fēng)控制，汽包液位控制，爐膛負(fù)壓控制等。（1）給煤控制 鍋爐燃燒系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)的基本任務(wù)，是使燃料燃燒所產(chǎn)生的熱量，適應(yīng)蒸汽負(fù)荷的需要，同時(shí)還要保持經(jīng)濟(jì)燃燒和鍋爐的安全運(yùn)行。目前，中小型煤粉爐控制系統(tǒng)效果不佳主要體現(xiàn)在送風(fēng)和給煤控制上。送風(fēng)控制系統(tǒng)應(yīng)與給煤控制相協(xié)調(diào)，控制在一定的風(fēng)煤比，維持燃燒處在最佳經(jīng)濟(jì)狀態(tài)。（2）送風(fēng)控制 送風(fēng)調(diào)節(jié)是通過(guò)負(fù)荷規(guī)則調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)“加負(fù)荷時(shí)，先加風(fēng)后加煤；減負(fù)荷時(shí)，先減煤后減風(fēng)的控制規(guī)則。（3）爐膛負(fù)壓控制 爐膛負(fù)壓反映了送風(fēng)量與引風(fēng)量之間的平衡關(guān)系，目標(biāo)就是要保證鍋爐在運(yùn)行過(guò)程中，始終保持在微負(fù)壓的穩(wěn)定狀態(tài)，以保證其安全

17、有效運(yùn)行。（4）汽包液位控制 鍋爐給水自動(dòng)調(diào)節(jié)的任務(wù)是使給水量跟蹤鍋爐的蒸發(fā)量,并使汽包液位保持在工藝允許的范圍內(nèi)。液位控制是有以下三種：?jiǎn)螞_量控制，即以水位為唯一調(diào)節(jié)信號(hào)的單參數(shù)、單回路控制系統(tǒng)；雙沖量控制，即以蒸汽流量作為補(bǔ)充信號(hào)的雙參數(shù)控制系統(tǒng)；三沖量控制，即以給水流量、主蒸汽流量作為補(bǔ)充信號(hào)的三參數(shù)控制系統(tǒng)。其中三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)還可分為三沖量單級(jí)調(diào)節(jié)和三沖量串級(jí)調(diào)節(jié)。第二章 DCS在鍋爐系統(tǒng)中的應(yīng)用案例分析2.1方案的總體設(shè)計(jì)分析以620t/h的小型鍋爐為例，其特點(diǎn)是蒸發(fā)量小，大多為低壓飽和蒸汽，壓力為0.4106 Mpa，燃燒方式為鏈條爐排，往往幾臺(tái)鍋爐共用一根母管供應(yīng)水，用一根母管向

18、外汽，或供熱水取暖用。鍋爐結(jié)構(gòu)主要由以下幾部分構(gòu)成：1、汽鍋：由上下鍋桶和沸水管組成。水在管內(nèi)受外部煙氣加熱管內(nèi)發(fā)生自然的循環(huán)流動(dòng)，并逐漸汽化，產(chǎn)生飽和的蒸汽聚集在鍋筒里面；下鍋筒起著連接沸水管的作用，同時(shí)儲(chǔ)水和水垢。2、爐膛：是使燃料充分燃燒并放出熱能的設(shè)備。燃料由燃燒火嘴進(jìn)入爐內(nèi)燃燒。所需的空氣由鼓風(fēng)機(jī)送入。3、過(guò)熱器：是將鍋爐所產(chǎn)生的飽和的蒸汽繼續(xù)加熱為過(guò)熱蒸汽的換熱器。整個(gè)鍋爐微機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可歸結(jié)為“三點(diǎn)一線”式的結(jié)構(gòu)?！叭c(diǎn)”系指連接在網(wǎng)絡(luò)上的三種不同的類型節(jié)點(diǎn)。這三種不同的類型節(jié)點(diǎn)是：(1)面向被控過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)的I/O 控制站；(2)面向操作員的操作站；(3)面向監(jiān)督管理人員的工程

19、師站?！耙痪€”系指系統(tǒng)的骨架計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。鍋爐控制系統(tǒng)是基于DCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的微機(jī)控制系統(tǒng)，它必須遵循DCS系統(tǒng)設(shè)置過(guò)程中可靠性原理和抗干擾措施。作為工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化工具的計(jì)算機(jī)控制裝置，可靠性是最重要的指標(biāo)，DCS所固有的分散體系設(shè)置，就使DCS的可靠性比集中DDC控制方式前進(jìn)了一大步,而鍋爐計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是基于DCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的控制系統(tǒng) ，也必須認(rèn)真考慮系統(tǒng)的可靠性和抗干擾措施。2.2案例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和硬件配置分析2.2.1 系統(tǒng)硬件配置鍋爐DCS系統(tǒng)是一個(gè)專用于鍋爐自動(dòng)化控制的分布式集散控制系統(tǒng)。鍋爐DCS系統(tǒng)以鍋爐監(jiān)控自動(dòng)化為目標(biāo)，節(jié)能增效，保護(hù)環(huán)境，改善工作條件，提高勞動(dòng)效率。

20、鍋爐DCS系統(tǒng)包括調(diào)度室管理層、工業(yè)Ethernet層、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控上位機(jī)、鍋爐控制終端設(shè)備。實(shí)際系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可根據(jù)具體情況靈活配置。1、鍋爐控制終端設(shè)備針對(duì)各種工業(yè)、民用、燃煤、燃?xì)狻⑷加?、水暖、蒸汽鍋爐，山東三木自動(dòng)化公司開(kāi)發(fā)了一系列鍋爐終端設(shè)備，以適應(yīng)不同類型鍋爐的具體控制要求。 （圖2-1 DCS在鍋爐系統(tǒng)中的系統(tǒng)配置圖）鍋爐控制終端設(shè)備完成實(shí)時(shí)燃燒控制、風(fēng)量調(diào)節(jié)、汽包水位調(diào)節(jié)、水管壓力控制、補(bǔ)水控制、水電煤耗累計(jì)、故障報(bào)警等。分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu):一臺(tái)鍋爐配置一套鍋爐控制終端設(shè)備，真正實(shí)現(xiàn)了分布式控制。集成度高:集成了數(shù)字顯示、報(bào)警、手/自動(dòng)控制等傳統(tǒng)儀表的功能，可簡(jiǎn)化儀表配置和布線。功能強(qiáng)大，性

21、能可靠:采用高性能的主控制器和I/O模塊，能適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境。強(qiáng)有力的編程工具:可以利用梯形圖組態(tài)完成邏輯和順序控制、數(shù)據(jù)運(yùn)算、PID調(diào)節(jié)等，也可利用高級(jí)語(yǔ)言編程完成特殊的控制要求和復(fù)雜的數(shù)據(jù)計(jì)算。2、鍋爐監(jiān)控上位機(jī)一個(gè)供熱車間的多個(gè)鍋爐控制終端設(shè)備可以通過(guò)總線網(wǎng)絡(luò)或工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)，與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控上位機(jī)及熱備機(jī)通信。操作人員在上位機(jī)監(jiān)視各個(gè)鍋爐的運(yùn)行狀態(tài)、報(bào)警顯示、曲線報(bào)表等，以及進(jìn)行參數(shù)設(shè)定。對(duì)鍋爐運(yùn)行的重要參數(shù)，如壓力、溫度、壓差、流量等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理和保存，進(jìn)行曲線顯示、歷史數(shù)據(jù)查詢、報(bào)表打印等等。上位機(jī)采用高性能工控機(jī)或工作站，可使用雙機(jī)熱備份。3、工業(yè)Ethernet層現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控上位機(jī)加裝網(wǎng)

22、卡后，可以連接成工業(yè)Ethernet網(wǎng)絡(luò)。在Ethernet網(wǎng)絡(luò)層可以設(shè)置多鍋爐監(jiān)控站、維護(hù)站，以及網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)等。根據(jù)對(duì)系統(tǒng)可靠性、安全性的要求，可選用不同程度的網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器冗余設(shè)計(jì)。4、調(diào)度室管理層鍋爐DCS系統(tǒng)提供MODEM專線、撥號(hào)網(wǎng)絡(luò)或無(wú)線方式，使中央調(diào)度室的管理人員能夠和幾公里或十幾公里之外分散的多個(gè)鍋爐房通信，了解各個(gè)鍋爐房的運(yùn)行情況、儀表完好情況、鍋爐爐況等。撥號(hào)網(wǎng)絡(luò)方式可充分利用原有的電話線路，通過(guò)公用電話網(wǎng)將中央調(diào)度室和各個(gè)鍋爐房連接起來(lái)，節(jié)省建設(shè)費(fèi)用和周期，很適于對(duì)各個(gè)鍋爐房每天的例行巡檢。2.2.2 現(xiàn)場(chǎng)控制站設(shè)備配置1、監(jiān)控中心的監(jiān)視、管理功能（1） 實(shí)時(shí)檢測(cè)鍋爐的運(yùn)行

23、參數(shù) 為全面掌握整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行工況，監(jiān)控系統(tǒng)將實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并采集鍋爐有關(guān)的工藝參數(shù)、電氣參數(shù)、以及設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)等。系統(tǒng)具有豐富的圖形庫(kù)，通過(guò)組態(tài)可將鍋爐的設(shè)備圖形連同相關(guān)的運(yùn)行參數(shù)顯示在畫(huà)面上；除此之外，還能將參數(shù)以列表或分組等形式顯示出來(lái)。（2）綜合分析及發(fā)出控制指令 監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)監(jiān)測(cè)到的鍋爐運(yùn)行數(shù)據(jù)，按照設(shè)定好的控制策略，發(fā)出控制指令，調(diào)節(jié)鍋爐系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行，從而保證鍋爐高效、可靠運(yùn)行。（3）診斷故障與報(bào)警管理主控中心可以顯示、管理、傳送鍋爐運(yùn)行的各種報(bào)警信號(hào)，從而使鍋爐的安全防爆、安全運(yùn)行等級(jí)大大的提高。為保證鍋爐系統(tǒng)安全、可靠地運(yùn)行，監(jiān)控系統(tǒng)將根據(jù)所監(jiān)測(cè)的參數(shù)進(jìn)行故障診斷，一旦發(fā)生故障，

24、監(jiān)控系統(tǒng)將及時(shí)在操作員屏幕上顯示報(bào)警點(diǎn)。報(bào)警相關(guān)的顯示功能使用戶定義的顯示畫(huà)面與每個(gè)點(diǎn)聯(lián)系起來(lái)，這樣，當(dāng)報(bào)警發(fā)生時(shí)，操作員可立即訪問(wèn)該報(bào)警點(diǎn)的詳細(xì)信息和按照所推薦采取的應(yīng)急措施進(jìn)行處理。所有報(bào)警和回路狀態(tài)都記錄在報(bào)警、事件日?qǐng)?bào)中，以便于日后檢索。各個(gè)測(cè)點(diǎn)的測(cè)量值偏離正常值到一定的程度都應(yīng)視為異常，系統(tǒng)將發(fā)出報(bào)警。（圖2-2 DC鍋爐系統(tǒng)中監(jiān)控系統(tǒng)）（4）歷史記錄運(yùn)行參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)將維護(hù)鍋爐運(yùn)行參數(shù)的歷史記錄，另外監(jiān)控系統(tǒng)還設(shè)有專門的報(bào)警事件日志，用以記錄報(bào)警事件信息和操作員的變化等。歷史記錄的數(shù)據(jù)根據(jù)操作人員的要求，系統(tǒng)可以顯示為瞬時(shí)值，也可以為某一段時(shí)間內(nèi)的平均值。歷史記錄的數(shù)據(jù)可

25、有多種顯示方式，例如曲線、特定圖形、報(bào)表等顯示方式；此外歷史記錄的數(shù)據(jù)還可以由以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的多種應(yīng)用軟件所應(yīng)用。歷史數(shù)據(jù)可歸檔保存或在光盤和磁盤中保存，歸檔后的歷史數(shù)據(jù)可以由監(jiān)控系統(tǒng)的軟件很方便地調(diào)入。（5）計(jì)算運(yùn)行參數(shù)鍋爐運(yùn)行的某些運(yùn)行參數(shù)不能夠直接測(cè)量，如年運(yùn)行負(fù)荷量、蒸汽耗量、補(bǔ)水量、冷凝水返回量、設(shè)備的累積運(yùn)行時(shí)間等。監(jiān)控系統(tǒng)提供了豐富的標(biāo)準(zhǔn)處理算法，根據(jù)所測(cè)得的運(yùn)行參數(shù)，將這些導(dǎo)出量計(jì)算出來(lái)2、數(shù)據(jù)、流程圖顯示畫(huà)面 流程圖主要包括：汽水系統(tǒng)畫(huà)面、燃燒煙氣系統(tǒng)畫(huà)面、點(diǎn)火系統(tǒng)、除氧公用系統(tǒng)、MFT保護(hù)系統(tǒng)。根據(jù)工藝要求將系統(tǒng)的工藝流程在DCS系統(tǒng)操作員站屏幕上形象逼真地反映出來(lái)，將所有能

26、動(dòng)的設(shè)備在運(yùn)行時(shí)，讓其產(chǎn)生動(dòng)態(tài)，使操作人員易于識(shí)別哪些設(shè)備運(yùn)行，哪些設(shè)備停止，如引風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，風(fēng)機(jī)由綠色變成紅色，并運(yùn)用隱藏顯示功能，便可轉(zhuǎn)動(dòng)。給煤機(jī)運(yùn)行時(shí)皮帶顯示會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，且爐膛火焰上下跳動(dòng)，所有調(diào)節(jié)閥隨閥門開(kāi)度變化而產(chǎn)生閥位的變化，液位亦隨實(shí)際液位實(shí)時(shí)變化。DCS對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)保存，操作人員可在趨勢(shì)一覽里查詢需要的參數(shù)?？梢詼?zhǔn)確地反映當(dāng)時(shí)的工況，趨勢(shì)保存時(shí)間與操作站電腦硬盤的容量有關(guān)。較以前的二次表顯示體現(xiàn)出很大的優(yōu)勢(shì)。3、操作畫(huà)面 系統(tǒng)組態(tài)提供了風(fēng)機(jī)啟停/風(fēng)閥調(diào)節(jié)、給水閥、減溫水閥、給煤機(jī)啟停/頻率調(diào)節(jié)、電動(dòng)閥開(kāi)關(guān)等操作畫(huà)面，每一幅畫(huà)面均將該回路調(diào)節(jié)所需參數(shù)完整提供。風(fēng)機(jī)啟停、電動(dòng)

27、閥開(kāi)關(guān)畫(huà)面采用窗口形式，窗口類似于正常電機(jī)控制使用的控制箱，它顯示出遠(yuǎn)程/就地、故障、運(yùn)行狀態(tài)。調(diào)節(jié)畫(huà)面采用PID窗口形式，有自動(dòng)、手動(dòng)轉(zhuǎn)換功能，可隨意修改設(shè)定值，由PID自動(dòng)輸出給現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，完成自動(dòng)調(diào)節(jié)的功能。2.3案例的可靠性設(shè)計(jì)及組態(tài)分析2.3.1 DCS系統(tǒng)的可靠性原理DCS是松耦合的多處理機(jī)系統(tǒng)，它區(qū)別于共享內(nèi)存方式的緊耦合多處理系統(tǒng)，每個(gè)子系統(tǒng)都應(yīng)具有較強(qiáng)的獨(dú)立處理能力。一個(gè)子系統(tǒng)故障，對(duì)系統(tǒng)其它部分不應(yīng)該有影響。DCS的分散方式具有以下顯著的特點(diǎn)：1、組織上的分散：這是階層式的分散結(jié)構(gòu)，管理計(jì)算機(jī)等位于階層的上層，對(duì)實(shí)時(shí)性要求較低，控制功能和現(xiàn)場(chǎng)I/O 接口等位于階層的下層。

28、2、功能和地域的分散：這是水平分散，從適應(yīng)性，經(jīng)濟(jì)性考慮，控制功能和現(xiàn)場(chǎng)I/O接口分散配置。3、負(fù)荷分散：主要是使危險(xiǎn)分散，使用單回路調(diào)節(jié)管或單回路的控制技術(shù)，使危險(xiǎn)分散到單個(gè)回路。對(duì)于順序控制，簡(jiǎn)單的按回路分散，導(dǎo)致相互時(shí)間上耦合變緊，反而不能使危險(xiǎn)分散，這時(shí)要采用與裝置對(duì)應(yīng)的功能分散。4、數(shù)據(jù)庫(kù)的分散：DCS采用分散性的數(shù)據(jù)庫(kù)，以保證危險(xiǎn)分散。它有分割型和復(fù)制型兩種方式。對(duì)于重復(fù)性方式是指數(shù)據(jù)庫(kù)中相當(dāng)一部分重復(fù)設(shè)置。為使兩個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)容經(jīng)常保持一致，必須相互交換信息主機(jī)的冗余?？刂葡到y(tǒng)中電子元?dú)饧S時(shí)都有發(fā)生故障的可能，但是可以設(shè)法使系統(tǒng)中的元件即便故障也不會(huì)影響系統(tǒng)的運(yùn)行，這就是冗余機(jī)構(gòu)

29、的目的，目前已成為產(chǎn)品設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。一般說(shuō)來(lái)，主機(jī)冗余實(shí)現(xiàn)的原理是(以雙機(jī)為例)，通過(guò)硬件電路，軟件判斷使雙機(jī)保持同步運(yùn)行，無(wú)論何時(shí)兩機(jī)均處于統(tǒng)一環(huán)境，其中一臺(tái)為主機(jī)，另一臺(tái)為從機(jī)。這種方法牽涉到復(fù)雜硬件電路，仲裁機(jī)構(gòu)同步運(yùn)行的問(wèn)題，投資十分龐大中小型用戶難以承擔(dān)。在鍋爐設(shè)計(jì)中，可以擺脫硬件的復(fù)雜控制，通過(guò)軟件對(duì)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的判斷即可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中采樣主機(jī)一旦故障就退出網(wǎng)絡(luò)，其它主機(jī)中一臺(tái)馬上替換它采樣的功能。系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)程序定期檢測(cè)輸入信號(hào)，一旦發(fā)現(xiàn)超過(guò)一定次數(shù)的信號(hào)不變，及斷定主機(jī)故障，這時(shí)程序自動(dòng)把另一臺(tái)的從機(jī)升級(jí)為主機(jī)，替代系統(tǒng)采樣，并發(fā)出主機(jī)故障報(bào)警。2.3.2 鍋爐系統(tǒng)中DCS組態(tài) 1、

30、設(shè)備啟停的組態(tài) 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的啟停主要是通過(guò)圖形編程來(lái)實(shí)現(xiàn)DCS對(duì)設(shè)備的啟停，組態(tài)時(shí)需考慮現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的電氣控制原理和設(shè)備的功率。根據(jù)電氣設(shè)計(jì)資料，在其接觸器控制電路加入中間繼電器(其中間繼電器受控于DCS系統(tǒng)I/O站開(kāi)出端子板上的繼電器)，以滿足開(kāi)出信號(hào)端子板上繼電器所能承受的電流，此類設(shè)計(jì)一般考慮為大功率電機(jī)啟動(dòng)時(shí)使用。當(dāng)電機(jī)功率不大時(shí)，可直接用I/O端子板上的續(xù)電器進(jìn)行直接控制。 2、調(diào)節(jié)回路的組態(tài) 現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)多為角行程調(diào)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在組態(tài)中運(yùn)用BSCX模塊進(jìn)行控制。將測(cè)量值，設(shè)定值、連接至相應(yīng)的引腳，輸出控制連接至執(zhí)行機(jī)構(gòu)。并可構(gòu)成一個(gè)簡(jiǎn)單的調(diào)節(jié)回路。在操作畫(huà)面上可調(diào)節(jié)PID參數(shù)，正反作用。

31、每個(gè)調(diào)節(jié)回路都有獨(dú)立的PID參數(shù)。2.4案例的抗干擾措施系統(tǒng)生產(chǎn)過(guò)程中，各種設(shè)備復(fù)雜，各種等級(jí)的電纜較多。常常會(huì)出現(xiàn)干擾現(xiàn)象，產(chǎn)生干擾的原因主要有電磁感應(yīng)、靜電感應(yīng)、雷擊等 。接地電位的不同，感應(yīng)負(fù)載也不同，由此給電源、信號(hào)線、接地線、I/0設(shè)備以及計(jì)算機(jī)帶來(lái)干擾，如果DCS系統(tǒng)抗干擾問(wèn)題解決不好，系統(tǒng)就無(wú)法正常運(yùn)行。2.4.1電源系統(tǒng)的干擾及應(yīng)采取的措施在供電回路中采用隔離變壓器使DCS系統(tǒng)接地與動(dòng)力強(qiáng)電系統(tǒng)獨(dú)立開(kāi)來(lái)，由于強(qiáng)電接地點(diǎn)與DCS系統(tǒng)接地點(diǎn)所處的電位不一定相等，易產(chǎn)生共模電源干擾，所以從抗共模干擾角度來(lái)看DCS接地系統(tǒng)應(yīng)為獨(dú)立接地系統(tǒng)采用電源低通濾波器系統(tǒng)能有效地消除電網(wǎng)一L 存在

32、地高次諧波，采用UPS電源可作為DCS系統(tǒng)的備用電源，以免計(jì)算機(jī)系統(tǒng)數(shù)據(jù)丟失或控制系統(tǒng)失靈引起的事故發(fā)生，而且還可以防止生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的紋波和尖峰干擾，以及斷電影響 。DCS供電系統(tǒng)一般接在負(fù)荷變化較小的電網(wǎng)上，以避免供電負(fù)荷的波動(dòng)。采用上述措施后，可以抵抗來(lái)自電源系統(tǒng)的各種干擾，保證控制系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的工作。2.4.2電磁干擾及應(yīng)采取的措施電磁感應(yīng)產(chǎn)生的電磁場(chǎng)干擾，會(huì)造成變速器不能正常工作，也會(huì)造成顯示器畫(huà)面擺動(dòng)，色斑顏色純度變化，甚至破壞計(jì)算機(jī)內(nèi)存存儲(chǔ)的內(nèi)容，造成DCS系統(tǒng)癱瘓不能運(yùn)行。解決電磁干擾的措施是：DCS系統(tǒng)設(shè)備應(yīng)遠(yuǎn)離產(chǎn)生磁場(chǎng)的設(shè)備，要與磁場(chǎng)相隔離。一般DCS系統(tǒng)的輸入輸出轉(zhuǎn)換組件、通訊

33、組件、控制站微處理器組件等要安裝在帶通風(fēng)裝置的鐵皮柜內(nèi)，鐵皮柜的屏蔽作用增強(qiáng)了控制系統(tǒng)的抗干擾能力。2.4.3信號(hào)線的傳送干擾及應(yīng)采取的措施DCS控制系統(tǒng)的控制對(duì)象是工業(yè)生產(chǎn)中的溫度、壓力、流量等參數(shù)，這些參數(shù)的檢測(cè)都是通過(guò)熱電阻、熱電偶、變速器等轉(zhuǎn)換后進(jìn)入DCS系統(tǒng)的，為了防止在線路傳輸過(guò)程中產(chǎn)生干擾，一般用屏蔽電纜并應(yīng)遠(yuǎn)離大功率變壓器等感性負(fù)載。2.4.4防止靜電干擾的措施DCS系統(tǒng)接地是消除靜電、電子噪音等干擾最有效的措施。對(duì)于不同的設(shè)備應(yīng)采用不同的接地方式：微機(jī)接地的電線必須單獨(dú)接地，接地電阻應(yīng)小于4歐姆，微機(jī)接地點(diǎn)應(yīng)離開(kāi)電器線5M以上，接地點(diǎn)一般應(yīng)采用角鋼埋在深23M的地下，角鋼周圍

34、加降阻劑。微機(jī)柜，主機(jī)箱、通道箱、報(bào)警盒的外殼都應(yīng)與機(jī)柜及計(jì)算機(jī)地線進(jìn) 行可靠連接，連接電阻不應(yīng)大于0.1歐姆。信號(hào)轉(zhuǎn)接板上的地線須用1.5mm以上的導(dǎo)線并聯(lián)統(tǒng)一接到計(jì)算機(jī)地上。各變送器、執(zhí)行器、熱電阻等儀表和檢測(cè)單元的信號(hào)均采用屏蔽線。屏蔽線的屏蔽金屬網(wǎng)在儀表或檢測(cè)單元一端不可與它們的外殼等相連而接地，只允許在微機(jī)柜內(nèi)用一根裸露的銅線將所有的屏蔽層金屬網(wǎng)統(tǒng)一焊好接計(jì)算機(jī)地；熱電偶，熱電阻輸出信號(hào)端不可按地；傳感器部分也不可按地。只允許微機(jī)控制柜一端的屏蔽線金屬網(wǎng)接計(jì)算機(jī)地，不可兩端都接地。電纜橋架與電器的地線相接，但不可與計(jì)算機(jī)相接。更不允許與電器地相接，又與計(jì)算機(jī)相接。第三章 總結(jié)3.1對(duì)

35、上述系統(tǒng)分析DCS鍋爐系統(tǒng)中，分散型控制系統(tǒng)的選用有效地保障了整個(gè)工程的設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試、運(yùn)行等階段的順利完成，并最大限度地縮短了整個(gè)控制系統(tǒng)的調(diào)試時(shí)間，確保了工程的按時(shí)投產(chǎn)運(yùn)行。試運(yùn)過(guò)程中，熱工系統(tǒng)給水自動(dòng)、汽溫自動(dòng)投入運(yùn)行，調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)投入穩(wěn)定，調(diào)節(jié)品質(zhì)優(yōu)良，得到了肯定與好評(píng)。為了進(jìn)一步增強(qiáng)國(guó)家的實(shí)力和與發(fā)達(dá)國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)，我們還必須進(jìn)一步加強(qiáng)自動(dòng)化技術(shù)的基礎(chǔ)研究和深化應(yīng)用程度。鍋爐控制系統(tǒng)是基于DCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的微機(jī)控制系統(tǒng)，它必須遵循DCS系統(tǒng)設(shè)置過(guò)程中可靠性原理和抗干擾措施。作為工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化工具的計(jì)算機(jī)控制裝置，可靠性是最重要的指標(biāo)，DCS所固有的分散體系設(shè)置，就使DCS的可靠性比集中

36、DDC控制方式前進(jìn)了一大步,而鍋爐計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是基于DCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的控制系統(tǒng) ，也必須認(rèn)真考慮系統(tǒng)的可靠性和抗干擾措施。3.2 心得體會(huì)在這為期一周的課程設(shè)計(jì)當(dāng)中，我學(xué)到了很多關(guān)于DCS與現(xiàn)場(chǎng)總線的知識(shí)，積累了許多寶貴的經(jīng)驗(yàn)，鍛煉了自己的獨(dú)立思考能力和實(shí)踐動(dòng)手能力。進(jìn)一步加深了解了DCS在實(shí)踐當(dāng)中的應(yīng)用。完成了整個(gè)系統(tǒng)的構(gòu)思，基本上達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)要求，在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，要考慮到硬件和軟件的分配，鍋爐處理系統(tǒng)中，主要的硬件問(wèn)題包括機(jī)械結(jié)構(gòu)、硬件選型。通過(guò)在圖書(shū)館、網(wǎng)上查找資料，我們也了解到很多關(guān)于這方面的信息，加深了對(duì)它們的認(rèn)識(shí)。參考文獻(xiàn)1常曉玲.電氣控制系統(tǒng)與可編程控制器 2孫

37、振強(qiáng)，王暉，孫玉峰.可編程控制原理及應(yīng)用教程 3劉國(guó)海等.集散控制與現(xiàn)場(chǎng)總線4周明.現(xiàn)場(chǎng)總線控制5王常力.集散型控制系統(tǒng)選型與應(yīng)用6王曉明.現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)在燃?xì)鉄犭姀S中的應(yīng)用附錄案例原文：DCS在鍋爐系統(tǒng)中的應(yīng)用文 劉 偉 (華北石油第八綜合服務(wù)處四礦站供暖隊(duì))摘要 ：隨著信息技術(shù)和控制技術(shù)的飛速發(fā)展，集散控制系統(tǒng)(DCS)已走向成熟，并廣泛應(yīng)用于能源、交通、環(huán)境 等各個(gè)領(lǐng)域。關(guān)鍵詞：主機(jī)冗余；抗干擾；電磁干擾一 引言 在社會(huì)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的今天，企業(yè)對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量要求越來(lái)越高，對(duì)安全性的重視程度也越來(lái)越高。這就要求必須進(jìn)一步提高自動(dòng)控制系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和安全性，以便滿足市場(chǎng)需要。鍋爐系統(tǒng)作為經(jīng)濟(jì)發(fā)

38、展的重要保障，其正常的工作運(yùn)轉(zhuǎn)有其重要意義。二，鍋爐設(shè)備的工藝流程及DCS控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)( 一)以620 t /h的小型鍋爐為例，其特點(diǎn)是蒸發(fā)量小，大多為低壓飽和蒸汽，壓力為0.4106 Mpa，燃燒方式為鏈條爐排 ，往往幾臺(tái)鍋爐共用一根母管供應(yīng)水，用一根母管向外汽，或供熱水取暖用。鍋爐結(jié)構(gòu)主要由以下幾部分構(gòu)成：1、汽鍋：由上下鍋桶和沸水管組成。水在管內(nèi)受外部煙氣加熱管內(nèi)發(fā)生自然的循環(huán)流動(dòng)，并逐漸汽化，產(chǎn)生飽和的蒸汽聚集在鍋筒里面；下鍋筒起著連接沸水管的作用，同時(shí)儲(chǔ)水和水垢。2、爐膛：是使燃料充分燃燒并放出熱能的設(shè)備。燃料由燃燒火嘴進(jìn)入爐內(nèi)燃燒。所需的空氣由鼓風(fēng)機(jī)送入。3、過(guò)熱器：是將鍋爐

39、所產(chǎn)生的飽和的蒸汽繼續(xù)加熱為過(guò)熱蒸汽的換熱器。( 二 )整個(gè)鍋爐微機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可歸結(jié)為“三點(diǎn)一線”式的結(jié)構(gòu)?！叭c(diǎn)”系指連接在網(wǎng)絡(luò)上的三種不同的類型節(jié)點(diǎn)。這三種不同的類型節(jié)點(diǎn)是：(1)面向被控過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)的I/O 控制站；(2)面向操作員的操作站；(3)面向監(jiān)督管理人員的工程師站。“一線”系指系統(tǒng)的骨架計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。 鍋爐控制系統(tǒng)是基于DCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的微機(jī)控制系統(tǒng)，它必須遵循DCS系統(tǒng)設(shè)置過(guò)程中可靠性原理和抗干擾措施。作為工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化工具的計(jì)算機(jī)控制裝置，可靠性是最重要的指標(biāo)，DCS所固有的分散體系設(shè)置，就使DCS的可靠性比集中DDC控制方式前進(jìn)了一大步,而鍋爐計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是基于DCS系

40、統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的控制系統(tǒng) ，也必須認(rèn)真考慮系統(tǒng)的可靠性和抗干擾措施。三、DCS的可靠性設(shè)計(jì)DCS系統(tǒng)的可靠性原理：DCS是松耦合的多處理機(jī)系統(tǒng)，它區(qū)別于共享內(nèi)存方式的緊耦合多處理系統(tǒng)，每個(gè)子系統(tǒng)都應(yīng)具有較強(qiáng)的獨(dú)立處理能力。一個(gè)子系統(tǒng)故障，對(duì)系統(tǒng)其它部分不應(yīng)該有影響。DCS的分散方式具有以下顯著的特點(diǎn)：1、組織上的分散：這是階層式的分散結(jié)構(gòu)，管理計(jì)算機(jī)等位于階層的上層，對(duì)實(shí)時(shí)性要求較低，控制功能和現(xiàn)場(chǎng)I/O 接口等位于階層的下層。2、功能和地域的分散：這是水平分散，從適應(yīng)性，經(jīng)濟(jì)性考慮，控制功能和現(xiàn)場(chǎng)I/O接口分散配置。3、負(fù)荷分散：主要是使危險(xiǎn)分散，使用單回路調(diào)節(jié)管或單回路的控制技術(shù)，使危

41、險(xiǎn)分散到單個(gè)回路。對(duì)于順序控制，簡(jiǎn)單的按回路分散，導(dǎo)致相互時(shí)間上耦合變緊，反而不能使危險(xiǎn)分散，這時(shí)要采用與裝置對(duì)應(yīng)的功能分散。4、數(shù)據(jù)庫(kù)的分散：DCS采用分散性的數(shù)據(jù)庫(kù)，以保證危險(xiǎn)分散。它有分割型和復(fù)制型兩種方式。對(duì)于重復(fù)性方式是指數(shù)據(jù)庫(kù)中相當(dāng)一部分重復(fù)設(shè)置。為使兩個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)容經(jīng)常保持一致，必須相互交換信息主機(jī)的冗余?？刂葡到y(tǒng)中電子元?dú)饧S時(shí)都有發(fā)生故障的可能，但是可以設(shè)法使系統(tǒng)中的元件即便故障也不會(huì)影響系統(tǒng)的運(yùn)行，這就是冗余機(jī)構(gòu)的目的，目前已成為產(chǎn)品設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。一般說(shuō)來(lái)，主機(jī)冗余實(shí)現(xiàn)的原理是(以雙機(jī)為例)，通過(guò)硬件電路，軟件判斷使雙機(jī)保持同步運(yùn)行，無(wú)論何時(shí)兩機(jī)均處于統(tǒng)一環(huán)境，其中一臺(tái)為主機(jī)，另一