DCS和SIS教學(xué)講解課件分析

DCS與SIS控制系統(tǒng)2016年7月4日什么是DCS

DCS是分布式控制系統(tǒng)的英文縮寫(DistributedControlSystem)，在國內(nèi)自控領(lǐng)域又稱為集散控制系統(tǒng)。DCS是計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高度結(jié)合的產(chǎn)物，是目前最先進(jìn)、最合理的過程控制系統(tǒng)，可以適應(yīng)各種過程控制的要求。它的過程控制點(diǎn)分散，系統(tǒng)具有很高的可靠性。它通過集中的操作和監(jiān)控，DCS具有方便的操作和維護(hù)性能。DCS具有標(biāo)準(zhǔn)的接口，對外連接更加方便簡捷。因此，DCS的主要特點(diǎn)歸結(jié)為一句話就是“分散控制，集中管理”。DCS組成結(jié)構(gòu)DCS的過程控制站是一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，主要由電源、高性能的中央處理器（CPU）、網(wǎng)絡(luò)接口組成。高性能的中央處理器是現(xiàn)場過程控制的中心，存放并運(yùn)行所有的過程控制程序以及現(xiàn)場儀表數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)。DCS的控制決策都是由它來執(zhí)行的。過程控制站的網(wǎng)絡(luò)接口是同上一級的操作員站和工程師站的連接通道。操作員的操作控制信息和工程師站的組態(tài)程序都是通過這一通道發(fā)送到過程控制站，過程控制站收集整理的現(xiàn)場數(shù)據(jù)也是通過這一通道傳遞到操作員站上。過程控制站同I/O模塊之間通過現(xiàn)場總線連接。DCS組成結(jié)構(gòu)

一臺用于組態(tài)過程控制軟件，診斷、監(jiān)視過程控制站運(yùn)行情況，供DCS工程師開發(fā)、測試、維護(hù)DCS系統(tǒng)使用的計(jì)算機(jī)。DCS組成結(jié)構(gòu)

一臺用于操作、監(jiān)視、報(bào)警、趨勢顯示、記錄和打印報(bào)表的PC機(jī)。操作員站通常裝有操作軟件以完成上述功能，并且是通過以太網(wǎng)同過程控制站相連。DigiVisFreelance系統(tǒng)結(jié)構(gòu)現(xiàn)場儀表集成

FF總線設(shè)備的編程DigiTool海螺DCSABB-AC800控制器MCC控制柜電機(jī)西門子IO模塊以太網(wǎng)DCS與PLC的區(qū)別

1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）研制出第一臺PLC，在美國通用汽車自動(dòng)裝配線上試用，獲得了成功。1975年美國最大的儀表控制公司Honeywell首次向世界推出了它的綜合分散控制系統(tǒng)TDC—20001.DCS更側(cè)重于過程控制領(lǐng)域（如化工、冶煉、制藥等）主要是一些現(xiàn)場參數(shù)的監(jiān)視和調(diào)節(jié)控制，而PLC則側(cè)重于邏輯控制（機(jī)械加工類）。當(dāng)然現(xiàn)在的PLC也能很好的處理過程控制問題，但是沒有DCS專業(yè)。2.模擬量大于100個(gè)點(diǎn)以上的，一般采用DCS；模擬量在100個(gè)點(diǎn)以內(nèi)的，一般采用PLC。3.DCS是一種“分散式控制系統(tǒng)”，而PLC只是一種控制“裝置”，兩者是“系統(tǒng)”與“裝置”的區(qū)別。系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)任何裝置的功能與協(xié)調(diào)，PLC裝置只實(shí)現(xiàn)本單元所具備的功能。4.DCS系統(tǒng)所有I/O模塊都帶有CPU，可以實(shí)現(xiàn)對采集及輸出信號品質(zhì)判斷與標(biāo)量變換，故障帶電拔，隨機(jī)更換。而PLC模塊只是簡單電氣轉(zhuǎn)換元，沒有智能芯片，故障后相應(yīng)單元全部癱瘓。5.相同i/o點(diǎn)數(shù)的系統(tǒng)用plc比用dcs，其成本要低一些（大約能省40%左右）。6.plc沒有專用操作站，它用的軟件和硬件都是通用的，所以維護(hù)成本比dcs要低很多。如果被控對象主要是設(shè)備連鎖、回路相對很少，采用plc較為合適。如果主要是模擬量控制、并且函數(shù)運(yùn)算很多，最好采用dcs。7.dcs在控制器、i/o板、通訊網(wǎng)絡(luò)等的冗余方面，一些高級運(yùn)算、行業(yè)的特殊要求方面都要比plc好的多。8.plc由于采用通用監(jiān)控軟件，在設(shè)計(jì)企業(yè)的管理信息系統(tǒng)方面，要容易一些。PLC基礎(chǔ)知識1.國家安全監(jiān)督局關(guān)于加強(qiáng)化工安全儀表管理系統(tǒng)管理指導(dǎo)意見。①SIS系統(tǒng)組成：安全聯(lián)鎖系統(tǒng)，緊急停車系統(tǒng)，有毒有害，可燃?xì)怏w及火災(zāi)檢測保護(hù)系統(tǒng)等。②SIS系統(tǒng)特性：獨(dú)立于生產(chǎn)的過程控制系統(tǒng)（DCS），生產(chǎn)正常時(shí)處于休眠或者靜止?fàn)顟B(tài)，一旦生產(chǎn)過程完全停止或者生產(chǎn)設(shè)備出現(xiàn)可能導(dǎo)致安全事故的情況時(shí)，能瞬間準(zhǔn)確動(dòng)作，使生產(chǎn)過程安全停止運(yùn)行或者自動(dòng)導(dǎo)入預(yù)定的安全狀態(tài)。必須有很高的可靠性。③法規(guī)規(guī)定：從2016年1月1日起，大型和外商獨(dú)資合資等具備條件的化工企業(yè)新建涉及“兩重點(diǎn)一重大”的化工設(shè)備和危險(xiǎn)化學(xué)品存儲設(shè)施。要按照本指導(dǎo)意見的要求設(shè)計(jì)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的安全儀表系統(tǒng)SIS安全儀表系統(tǒng)（SIS）在生產(chǎn)裝置的開車、停車階段，運(yùn)行擾動(dòng)以及維護(hù)操作期間，對人員健康、裝置設(shè)備及環(huán)境提供安全保護(hù)。無論是生產(chǎn)裝置本身出現(xiàn)的故障危險(xiǎn)，還是人為因素導(dǎo)致的危險(xiǎn)以及一些不可抗拒因素引發(fā)的危險(xiǎn)，SIS系統(tǒng)都應(yīng)立即作出正確反應(yīng)并給出相應(yīng)的邏輯信號，使生產(chǎn)裝置安全聯(lián)鎖或停車，阻止危險(xiǎn)的發(fā)生和事故的擴(kuò)散，使危害減少到最小。SIS系統(tǒng)應(yīng)具備高的可靠性（Reliability)、可用性（Availability）和可維護(hù)性（Maintainability）。當(dāng)SIS系統(tǒng)本身出現(xiàn)故障時(shí)還能保證提供安全保護(hù)功能。SIS功能及基本要求石油化工安全保護(hù)級別

1.Process2.DCS-集散控制系統(tǒng)3.

AlarmOperators-操作員報(bào)警4.SIS安全儀表系統(tǒng)5.ReliefDevices釋放設(shè)備6.Physicalprotection(F&G）物理保護(hù)7.EmergencyResponse緊急響應(yīng)工藝過程SIS系統(tǒng)對風(fēng)險(xiǎn)的控制0機(jī)械安全保護(hù)層安全儀表系統(tǒng)（SIS）報(bào)警系統(tǒng)/操作工藝控制系統(tǒng)工藝設(shè)備HAZOPSIL2.國內(nèi)DCS和SIS系統(tǒng)現(xiàn)狀①系統(tǒng)廠家：進(jìn)口：美國羅克韋爾，美國艾默生，美國西屋，美國通用電氣，日本橫河，日本歐姆龍，日本三菱，德國西門子，德國黑馬，英國英維斯，瑞典ABB等。國產(chǎn)：和利時(shí)，浙江中控，山東博克，上海新華，上海翊興3.SIS與DCS區(qū)別DCS用于生產(chǎn)過程的連續(xù)測量、常規(guī)控制（連續(xù)、順序、間歇等）、操作控制管理，保證生產(chǎn)裝置的平穩(wěn)運(yùn)行；

SIS用于監(jiān)視生產(chǎn)裝置的運(yùn)行狀況，對出現(xiàn)異常工況迅速進(jìn)行處理，使危害降到最低，使人員和生產(chǎn)裝置處于安全狀態(tài)；DCS是“動(dòng)態(tài)”系統(tǒng)，它始終對過程變量連續(xù)進(jìn)行檢測、運(yùn)算和控制，對生產(chǎn)過程進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制，確保產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量；

SIS是“靜態(tài)”系統(tǒng)，正常工況時(shí)，它始終監(jiān)視生產(chǎn)裝置的運(yùn)行，系統(tǒng)輸出不變，對生產(chǎn)過程不產(chǎn)生影響，非正常工況下時(shí)，它將按照預(yù)先的設(shè)計(jì)進(jìn)行邏輯運(yùn)算，使生產(chǎn)裝置安全聯(lián)鎖或停車；SIS比DCS在可靠性、可用性上要求更嚴(yán)格，IEC61508、IEC61511、ISAS84.01、SH/T3018強(qiáng)烈推薦SIS與DCS硬件獨(dú)立設(shè)置。由于精餾塔圖紙?jiān)O(shè)計(jì)院還沒有給，所以此項(xiàng)不做說明，圖紙到位后才可以確定方案。一.101車間DCS1.DCS點(diǎn)為43個(gè)（液位19個(gè)，泵的狀態(tài)及啟停14個(gè)，能源10個(gè)）①液位主要是各種儲液釜的磁翻板液位計(jì)②7個(gè)溶媒釜進(jìn)送料泵③能源主要是蒸汽，冷凍水，循環(huán)水的溫度，流量。④將不需要的儀表全部刪除。修改熱水罐（1507）的溫度控制方式，改為PID調(diào)節(jié)表與Freelance系統(tǒng)結(jié)構(gòu)101-103車間的DCS溫度傳感，氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)溫度方案。使其不用進(jìn)DCS系統(tǒng)，節(jié)省成本。⑤將1402A/B母液收集罐液位計(jì)高液位報(bào)警，改為聲光電報(bào)警器（節(jié)約DCS設(shè)計(jì)成本，方便車間操作）2.101車間的自控方案：①溶媒罐只有1個(gè)泵，作為進(jìn)送料使用。②進(jìn)料時(shí)溶媒罐高液位停進(jìn)料泵。③溶媒罐給高位罐送料時(shí)，溶媒罐低液位時(shí)停送料泵）。當(dāng)高位罐高液位時(shí)停送料泵。二.102車間DCS1.DCS點(diǎn)為14個(gè)（泵的狀態(tài)及啟停4個(gè)，能源10個(gè)）①液位不進(jìn)入DCS，只現(xiàn)場顯示（磁翻板）②2個(gè)精制母液接收罐的送液泵2502A/B進(jìn)入DCS，其他泵都是現(xiàn)場操作。③能源主要是蒸汽，冷凍水，循環(huán)水的溫度，流量。2.102車間的自控方案：由于102車間的泵都是現(xiàn)場控制，沒有自控方案。三.103車間DCS1.DCS點(diǎn)（由于儀器儀表還沒對完，現(xiàn)在無法確定具體數(shù)目）2.103車間的自控方案：2.1.加氫反應(yīng)釜是高溫高壓操作設(shè)備，生產(chǎn)過程安全要求很高。氫氣是易燃易爆的氣體，反應(yīng)過程壓力達(dá)10MPa以上，這些因素都需要自動(dòng)控制系統(tǒng)有較高的要求。加氫反應(yīng)釜控制系統(tǒng)包括反應(yīng)釜置換、原料的計(jì)量和投料、加氫流量控制、反應(yīng)釜溫度和壓力控制，另外設(shè)置安全聯(lián)鎖控制功能，以保證生產(chǎn)過程的安全。反應(yīng)釜安裝氧含量分析儀，置換需要達(dá)到工藝的要求，才能進(jìn)行加氫。加氫需要計(jì)量和控制，同時(shí)控制反應(yīng)過程的溫度和壓力，確保生產(chǎn)過程的安全。2.2.氫化反應(yīng)工序：①置換過程：先加入原料→對釜抽真空（負(fù)壓）→加氮?dú)猓ǔ海趴眨ǔ海敬肆鞒桃M(jìn)3次，然后檢測排空中氧氣含量，如果未達(dá)標(biāo)不能進(jìn)行反應(yīng)，繼續(xù)進(jìn)行上述置換過程，直到排空中氧氣含量達(dá)標(biāo)為止】②氫化反應(yīng)過程：開攪拌→加氫氣→排空【加氫氣→排空要進(jìn)行2次】→加氫氣進(jìn)行反應(yīng)【進(jìn)行過程中要控制釜中壓力和溫度】③氫化反應(yīng)終止過程：將氫氣降低（小于控制值）后關(guān)閉氫氣→排空（常壓）→抽真空（負(fù)壓）→加氮?dú)猓ǔ海┓磻?yīng)停止。設(shè)置獨(dú)立的緊急聯(lián)鎖控制功能，當(dāng)攪拌故障、溫度和壓力超限、氣體泄漏等發(fā)生時(shí)進(jìn)行自動(dòng)聯(lián)鎖，啟動(dòng)循環(huán)冷卻系統(tǒng)、切斷加料系統(tǒng)，同時(shí)提供二級報(bào)警。（SIS系統(tǒng)）2.3.緊急情況：

①氫化反應(yīng)前攪拌電機(jī)未工作（或者報(bào)警）不加入氫氣

②氫化反應(yīng)中攪拌電機(jī)停止（或者報(bào)警）停氫氣→排氣→冷卻循環(huán)水進(jìn)回流量調(diào)到最大→停蒸汽

③氫化反應(yīng)中溫度高（超過報(bào)警危險(xiǎn)值）停入氫氣→攪拌電機(jī)繼續(xù)開啟→排氣→冷卻循環(huán)水進(jìn)回流量調(diào)到最大→停蒸汽

④氫化反應(yīng)中壓力高（超過報(bào)警危險(xiǎn)值）停入氫氣→攪拌電機(jī)繼續(xù)開啟→排氣→冷卻循環(huán)水流量變→停蒸汽總包商與系統(tǒng)商的區(qū)別現(xiàn)狀：由于我們提供的安設(shè)材料中已經(jīng)包含了DCS及SIS系統(tǒng)，不安裝是不可能過國家安全監(jiān)督局的驗(yàn)收審查。1.101和102車間沒有SIS系統(tǒng)，只有DCS系統(tǒng)。2.103車間（氫化車間