工業(yè)自動化儀表及過程控制-DCS與FCS

1、工業(yè)自動化儀表及過程控制(6)Industrial Automation Instrumentations and Process ControlTANGNAN1第3章DCS與FCS工業(yè)計(jì)算算機(jī)控制制系統(tǒng)數(shù)字調(diào)節(jié)節(jié)運(yùn)算CRT集集中監(jiān)視視操作常見的計(jì)計(jì)算機(jī)控控制系統(tǒng)統(tǒng)：DCS,DDCFCS,PLCSCADATANGNAN2工業(yè)計(jì)算算機(jī)控制制系統(tǒng)原原理人工手動動控制TANGNAN3工業(yè)計(jì)算算機(jī)控制制系統(tǒng)原原理TANGNAN4長慶第一一采氣場場天然氣氣凈化一一廠TANGNAN5長慶第一一采氣場場天然氣氣凈化一一廠TANGNAN6計(jì)算機(jī)直直接控制制系統(tǒng)DDC：ComputerDirect Contro

2、lSystemTANGNAN7集散控制制系統(tǒng)TANGNAN8集散控制制系統(tǒng)TANGNAN9集散控制制系統(tǒng)特特點(diǎn)集中管理理，控制制分散。這種既集集中又分分散的控控制方式式使它具具有以下下主要優(yōu)優(yōu)點(diǎn)：算法先進(jìn)進(jìn)、精度度高、響響應(yīng)速度度快；監(jiān)控操作作方便；系統(tǒng)安全全可靠、維護(hù)方方便。TANGNAN10DCS基基本結(jié)構(gòu)構(gòu)結(jié)構(gòu)上是是一種分分層次的的控制裝裝置；基本控制制器完成成現(xiàn)場各各子系統(tǒng)統(tǒng)的現(xiàn)場場直接控控制任務(wù)務(wù)；TANGNAN11DCS基基本結(jié)構(gòu)構(gòu)到過程的的動態(tài)優(yōu)優(yōu)化；管理或調(diào)調(diào)度計(jì)算算機(jī)則完完成制定定生產(chǎn)計(jì)計(jì)劃、產(chǎn)產(chǎn)品管理理、財(cái)務(wù)務(wù)管理、人員管管理以及及工藝流流程管理理等一系系列來自自組織層層的

3、任務(wù)務(wù)。監(jiān)控計(jì)算算機(jī)則通通過協(xié)調(diào)調(diào)各基本本控制器器的工作作，完成成監(jiān)控操操作；達(dá)達(dá)TANGNAN12PLC組組成的DCS系系統(tǒng)TANGNAN13DCS系系統(tǒng)結(jié)構(gòu)構(gòu)的三個(gè)個(gè)主要部部分分散的過過程控制制裝置集中的操操作管理理裝置數(shù)字通信信網(wǎng)絡(luò)TANGNAN14主要DCS生產(chǎn)產(chǎn)商HoneywellElsagBailayABBYokogawaFoxboro-EckardtFisher-RosemountYamatakeHoneywellSiemensCegelec/AEGAutomation System(ATT)WestinghouseTANGNAN15CENTUM系系統(tǒng)Yokogawa的DCS產(chǎn)產(chǎn)

4、品；主要組成成部分：現(xiàn)場控控制站、現(xiàn)場監(jiān)監(jiān)視站、操作站站及高速速通信總總線；（圖3-1） TANGNAN16控制站(FCS)基本控制制站：代替模擬擬調(diào)節(jié)器器工作，可以有有多個(gè)控控制回路路。采用用功能模模塊組件件組裝式式的總線線結(jié)構(gòu)。除了進(jìn)進(jìn)行基本本的PID控制制，還可可進(jìn)行位位式控制制、串級級控制、選擇性性控制及及順序控控制等數(shù)據(jù)采集集站：過程中的的非控制制變量專專門設(shè)置置的數(shù)據(jù)據(jù)采集系系統(tǒng)。它它不但能能完成現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)據(jù)的采集集及預(yù)處處理，而而且還能能對實(shí)時(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)進(jìn)一步加加工處理理。TANGNAN17控制站基基本組成成CPU電源通信接口口I/O通通道TANGNAN18控制站基基本功能能通信功

5、能能報(bào)警功能能反饋控制制功能順序控制制功能算術(shù)運(yùn)算算功能TANGNAN19現(xiàn)場控制制單元：FCU電池單元元外部接口口單元處理卡供電單元元RIO/FIO BUS接口口卡風(fēng)扇單元元BUS接接口單元元電池單元元TANGNAN20現(xiàn)場控制制站：CFCD2FieldControl Stationin SENTUMSystemFCSCard BoxTANGNAN21CFCD2插件件箱電源插件件通信插件件I/O插插件TANGNAN22CENTUM系系統(tǒng)現(xiàn)場場控制站站I/O插卡MAC2控制制用多路路模擬I/O卡卡PAC控控制用用多路脈脈沖輸入入模擬輸輸出卡VM116路路模擬電電壓輸入入卡VM28I/8O模模擬

6、電路路接口卡卡PM116路路脈沖輸輸入卡ST216I/16O狀狀態(tài)量卡卡ST332路狀態(tài)態(tài)輸出卡卡ST432路狀狀態(tài)輸出出卡PB516路按鈕鈕信號輸輸入卡LCS：回路通通信TANGNAN23MAC2和ST2TANGNAN24提高現(xiàn)場場控制站站可靠性性措施雙重化冗冗余備用用：處理器冗冗余電源冗余余通信冗余余I/O冗冗余雙重化方方法：雙機(jī)熱備備一熱一備備表決系統(tǒng)統(tǒng)TANGNAN25雙重化冗冗余備用用提高系統(tǒng)統(tǒng)可靠性性的措施施：TANGNAN26CFCD2硬件件配置例例TANGNAN27DCS操操作站集散系統(tǒng)統(tǒng)的人機(jī)接口口裝置，除了執(zhí)行行對過程程的監(jiān)控控操作外外系統(tǒng)的組組態(tài)、編編程也可可在操作作站上

7、進(jìn)進(jìn)行。還應(yīng)該具具有打印印輸出功功能，可可以完成成部分的的生產(chǎn)管管理工作作。TANGNAN28DCS操操作站基基本功能能工程功能能操作功能能通信功能能TANGNAN29DCS操操作站操操作鍵盤盤TANGNAN30DCS的的高速數(shù)數(shù)據(jù)通道道集散系統(tǒng)統(tǒng)的特征征之一是是系統(tǒng)中中采用多多處理機(jī)機(jī)結(jié)構(gòu)，是一個(gè)個(gè)分層遞遞階的計(jì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)統(tǒng)。DCS系系統(tǒng)的通通信功能能由系統(tǒng)統(tǒng)中的數(shù)數(shù)字通信信網(wǎng)絡(luò)完完成（LAN）。TANGNAN31DCS的的數(shù)字通通信網(wǎng)絡(luò)絡(luò)通信網(wǎng)絡(luò)絡(luò)包括傳傳輸電纜纜和通信信模塊兩兩部分。通信電纜纜有同軸軸電纜、屏蔽雙雙絞線、光纜等等多種型型式。通信模塊塊中主要要含有調(diào)調(diào)制解調(diào)調(diào)器、網(wǎng)網(wǎng)

8、絡(luò)適配配器等主主要部分分。TANGNAN32分層遞階階的工業(yè)業(yè)計(jì)算機(jī)機(jī)網(wǎng)絡(luò)TANGNAN33操作站監(jiān)監(jiān)控畫面面例1TANGNAN34操作站監(jiān)監(jiān)控畫面面例2TANGNAN35操作站監(jiān)監(jiān)控畫面面例3TANGNAN36操作站監(jiān)監(jiān)控畫面面例4TANGNAN37操作站監(jiān)監(jiān)控畫面面例5TANGNAN38操作站監(jiān)監(jiān)控畫面面例6TANGNAN39DCS的的生成開開發(fā)系統(tǒng)組態(tài)態(tài)畫面生成成控制回路路組態(tài)儀表組態(tài)態(tài)數(shù)據(jù)生成成報(bào)表生成成TANGNAN40操作站組組態(tài)(Configuration)畫面面TANGNAN41回路組態(tài)態(tài)例：圖形式編編程：模模塊連接接TANGNAN42回路組態(tài)態(tài)例：符號式編編程：POL語語言L

9、Dx2LDk2+LDx3LDk3+LDx191011LDk11213PIDSTy1ENDTANGNAN43儀表組態(tài)態(tài)例：表格式（填表）控制站號號：01回路號：16工位號：FIC103補(bǔ)償償運(yùn)算：YES功能：PID溫溫度輸入入：T105輸入處理理：NO溫溫度設(shè)定定：15C量程下限限：0采采樣樣周期：1s量程上限限：50P：120%下限報(bào)警警：YESI：120s上限報(bào)警警：NOD：45s正反動作作：R輸輸出跟蹤蹤：YESTANGNAN44控制站反反饋控制制功能控制站反反饋控制制功能主主要時(shí)由由被稱為為內(nèi)部儀儀表的軟軟件模塊塊完成的的（表32）。例：基本本控制單單元7DC-D5TANGNAN45控制

10、站運(yùn)運(yùn)算功能能例：三選選一單元元：7SS-S-H,7SS-S-M,7SS-S-L高選：OUT=max(IN1,IN2,IN3)中選：OUT=med(IN1,IN2,IN3)低選：OUT=min(IN1,IN2,IN3)TANGNAN46控制站反反饋應(yīng)用用例緩沖罐選選擇控制制TANGNAN47控制站反反饋應(yīng)用用例緩沖罐選選擇控制制回路連連接TANGNAN48控制站反反饋應(yīng)用用例緩沖罐選選擇控制制內(nèi)部儀儀表連連接TANGNAN49控制站反反饋應(yīng)用用例軟件硬件件的對應(yīng)應(yīng)關(guān)系TANGNAN50控制站順順序應(yīng)用用例冷卻罐順順序控制制PB01:啟啟動按鈕鈕V001:注注入閥V002:排排出閥V003:冷冷

11、卻閥TA01:溫溫度開關(guān)關(guān)LA01:上上限液位位開關(guān)LA02:下下限液位位開關(guān)順序控制制流程圖圖310TANGNAN51控制站順順序應(yīng)用用例順序表TANGNAN52CL語言言順序控控制程序序Honywell系統(tǒng)統(tǒng)例：SEQUECE ABSIM CPM;POINTSIMLTEXTERNALLI105,FVL106,TIC101SETTIC101.SV=150WAIT LI105.PV10CLOSEFVL106IFABS(LI105.SP-TIC101.PV)=2.0.ENDABSIMTANGNAN53第3章DCS與FCS練習(xí)：下下列哪幾幾項(xiàng)為DCS操操作站的的基本功功能？A工工程功功能B操操作功功能C反反饋