工業(yè)自動化儀表及過程控制DCS與FCS

工業(yè)自動化儀表及過程控制(6)IndustrialAutomationInstrumentationsandProcessControlTANGNAN1第3章DCS與FCS工業(yè)計算機控制系統(tǒng)數(shù)字調節(jié)運算CRT集中監(jiān)視操作常見的計算機控制系統(tǒng)：DCS, DDCFCS, PLCSCADATANGNAN2工業(yè)計算機控制系統(tǒng)原理人工手動控制TANGNAN3工業(yè)計算機控制系統(tǒng)原理TANGNAN4長慶第一采氣場天然氣凈化一廠TANGNAN5長慶第一采氣場天然氣凈化一廠TANGNAN6計算機直接控制系統(tǒng)DDC：ComputerDirectControlSystem

TANGNAN7集散控制系統(tǒng)TANGNAN8集散控制系統(tǒng)TANGNAN9集散控制系統(tǒng)特點集中管理，控制分散。這種既集中又分散的控制方式使它具有以下主要優(yōu)點：算法先進、精度高、響應速度快；監(jiān)控操作方便；系統(tǒng)安全可靠、維護方便。TANGNAN10DCS基本本結構構結構上上是一一種分分層次次的控控制裝裝置；；基本控控制器器完成成現(xiàn)場場各子子系統(tǒng)統(tǒng)的現(xiàn)現(xiàn)場直直接控控制任任務；；TANGNAN11DCS基本本結構構到過程程的動動態(tài)優(yōu)優(yōu)化；；管理或或調度度計算算機則則完成成制定定生產產計劃劃、產產品管管理、、財務務管理理、人人員管管理以以及工工藝流流程管管理等等一系系列來來自組組織層層的任任務。。監(jiān)控計計算機機則通通過協(xié)協(xié)調各各基本本控制制器的的工作作，完完成監(jiān)監(jiān)控操操作；；達TANGNAN12PLC組成成的DCS系統(tǒng)統(tǒng)TANGNAN13DCS系統(tǒng)統(tǒng)結構構的三三個主主要部部分分散的的過程程控制制裝置置集中的的操作作管理理裝置置數(shù)字通通信網(wǎng)網(wǎng)絡TANGNAN14主要DCS生產產商HoneywellElsagBailayABBYokogawaFoxboro-EckardtFisher-RosemountYamatakeHoneywellSiemensCegelec/AEGAutomationSystem(ATT)WestinghouseTANGNAN15CENTUM系系統(tǒng)Yokogawa的的DCS產產品；；主要組組成部部分：：現(xiàn)場場控制制站、、現(xiàn)場場監(jiān)視視站、、操作作站及及高速速通信信總線線；（（圖3-1）TANGNAN16控制站站(FCS)基本控制制站：代替模擬擬調節(jié)器器工作，，可以有有多個控控制回路路。采用用功能模模塊組件件組裝式式的總線線結構。。除了進進行基本本的PID控制制，還可可進行位位式控制制、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)的采集集及預處處理，而而且還能能對實時時數(shù)據(jù)進進一步加加工處理理。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能能報警功能能反饋控制制功能順序控制制功能算術運算算功能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/FIOBUS接口口卡風扇單元元BUS接接口單元元電池單元元TANGNAN20現(xiàn)場控制制站：CFCD2FieldControlStationinSENTUMSystemFCSCardBoxTANGNAN21CFCD2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模模擬電路路接口卡卡PM116路路脈沖輸輸入卡ST2 16I/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進進行。還應該具具有打印印輸出功功能，可可以完成成部分的的生產管管理工作作。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機結構，，是一個個分層遞遞階的計計算機網(wǎng)網(wǎng)絡系統(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)絡完完成（LAN））。TANGNAN31DCS的的數(shù)字通通信網(wǎng)絡絡通信網(wǎng)絡絡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調制解調調器、網(wǎng)網(wǎng)絡適配配器等主主要部分分。TANGNAN32分層遞階階的工業(yè)業(yè)計算機機網(wǎng)絡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的生成成開發(fā)系統(tǒng)組態(tài)畫面生成控制回路組態(tài)態(tài)儀表組態(tài)數(shù)據(jù)生成報表生成TANGNAN40操作站組態(tài)(Configuration)畫畫面TANGNAN41回路組態(tài)例：：圖形式編程：：模塊連接TANGNAN42回路組態(tài)例：：符號式編程：：POL語言言LD x2LD k2+LD x3LD k3+÷LD x19?10√ˉ11 LDk112?13 PIDST y1ENDTANGNAN43儀表組態(tài)例：：表格式（填表表）控制站號：01回路號：16工位號：FIC103 補償償運算：YES功能：PID溫溫度輸入：T105輸入處理：NO 溫度度設定：15°C量程下限：0 采樣周周期：1s量程上限：50 P：：120%下限報警：YESI：120s上限報警：NO D：：45s正反動作：R 輸出出跟蹤：YESTANGNAN44控制站反饋控控制功能控制站反饋控控制功能主要要時由被稱為為內部儀表的的軟件模塊完完成的（表3－2）。例：基本控制制單元7DC-D5TANGNAN45控制站運算功功能例：三選一單單元：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控制站反饋應應用例緩沖罐選擇控控制TANGNAN47控制站反饋應應用例緩沖罐選擇控控制回路連接接TANGNAN48控制站反饋應應用例緩沖罐選擇控控制內部儀儀表連接TANGNAN49控制站反饋應應用例軟件硬件的對對應關系TANGNAN50控制站順序應應用例冷卻罐順序控控制PB01:啟啟動按鈕V001:注注入閥V002:排排出閥V003:冷冷卻閥TA01:溫溫度開關LA01:上上限液位開開關LA02:下下限液位開開關順序控制流程程圖3－10TANGNAN51控制站順序應應用例順序表TANGNAN52CL語言順序序控制程序Honywell系統(tǒng)例例：SEQUECEABSIMCPM;POINTSIMLTEXTERNALLI105,FVL106,TIC101SETTIC101.SV=150WAITLI105.PV<10CLOSEFVL106IFABS(LI105.SP-TIC101.PV)<=2.0.….….ENDABSIMTANGNAN53第3章DCS與FCS練習：下列哪哪幾項為DCS操作站的的基本功能？？A工程程功能B操作作功能C反饋饋控制功能D通信