DCS的控制說明使用介紹

經(jīng)典word整理文檔，僅參考，轉(zhuǎn)Word此處可刪除頁眉頁腳。本資料屬于網(wǎng)絡(luò)整理，如有侵權(quán)，請聯(lián)系刪除，謝謝！\\信號DCS系統(tǒng)包括控制節(jié)點、操作節(jié)點、通信網(wǎng)絡(luò)。控制節(jié)點包括控制站，通信接口。操作節(jié)點包括工程師站，操作員站，服務(wù)器站，數(shù)據(jù)管理站。通信網(wǎng)絡(luò)包括管理信息網(wǎng)，過程信息網(wǎng)，過程控制網(wǎng)，I/O總線?？刂普居布C(jī)柜，機(jī)籠，供電，卡件。機(jī)柜包括機(jī)籠、交換機(jī)、電源模塊、端子板、卡件。機(jī)籠分為電源機(jī)籠和卡件機(jī)籠；卡件包括主控卡、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡、I/O卡件及端子板?，F(xiàn)場接線箱里面包括接線端子和接線端子排。DCS的硬件體系結(jié)構(gòu)考察DCS的層次結(jié)構(gòu)，DCS級和控制管理級是組成DCS的兩個最基本的環(huán)節(jié)。分散控制不同的DCS中，過程控制級的控制裝置各不相同，如過程控制單元、現(xiàn)場控制現(xiàn)場控制單元FCU。過程管理級由工程師站、操作員站、管理計算機(jī)等組成，完成對過程控制級的集中監(jiān)視和管理，通常稱為操作站。DCS的硬件和軟件，都是按模塊化結(jié)\\構(gòu)設(shè)計的，所以DCS的開發(fā)實際上就是將系統(tǒng)提供的各種基本模塊按實際的需要組合成為一個系統(tǒng)，這個過程稱為系統(tǒng)的組態(tài)?，F(xiàn)場控制單元模塊化結(jié)構(gòu)可以根據(jù)過程監(jiān)測和控制的需要配置成由幾個監(jiān)控點到數(shù)百個監(jiān)控點的規(guī)模不等的過程控制單元?？刂乒芾砑壷g采用總線連接，以實現(xiàn)信息交互?，F(xiàn)場控制單元的硬件配置需要完成以下內(nèi)容：插件的配置根據(jù)系統(tǒng)的要求和控制規(guī)模配置主機(jī)插件（CPU插件、I/O插件、通信插件等硬件設(shè)備；硬件冗余配置對關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行冗余配置是提高DCS可靠性的一個重要手段，DCS通?？梢詫χ鳈C(jī)插件、電源插件、通信插件和網(wǎng)絡(luò)、關(guān)鍵I/O插件都可以實現(xiàn)冗余配置。硬件安裝不同的DCS，對于各種插件在插件箱中的安裝，會在邏輯順序或物理順序上有相應(yīng)的規(guī)定。另外，現(xiàn)場控制單元通常分為基本型和擴(kuò)展型兩種，構(gòu)形式，即一個現(xiàn)場控制單元還包括若干數(shù)字輸入/輸出擴(kuò)展單元，相互間采用總線連成一體。就本質(zhì)而言，現(xiàn)場控制單元的結(jié)構(gòu)形式和配置要求與模塊化PLC的硬件配\\置是一致的。(2)操作站信息交互的操作接口。典型的操作站包括主機(jī)系統(tǒng)、顯示設(shè)備、鍵盤輸入設(shè)備、信息存程功能等等。另外，DCS操作站還分為操作員站和工程師站。從系統(tǒng)功能上看，前者主合在一起，僅用一個工程師鍵盤加以區(qū)分。1、人機(jī)界面，操作員站、工程師站、歷史站，俗稱上位機(jī)，用于操作設(shè)備，監(jiān)視參數(shù)，系統(tǒng)組態(tài)，歷史記錄等；2、DPU，俗稱下位機(jī)，用于執(zhí)行系統(tǒng)邏輯、運算并發(fā)出指令；3、I/O模件，用于收集現(xiàn)場一次設(shè)備、元件的參數(shù)，硬接線實現(xiàn)，分模擬量和開關(guān)量等；4、繼電器柜，用于執(zhí)行DPU的指令，如設(shè)備啟停等；5、系統(tǒng)電源柜，用于DCS系統(tǒng)電源供給，雙路；6、數(shù)據(jù)高速公路，同軸電纜或雙絞線，用于數(shù)據(jù)傳輸；\\7、數(shù)字交換機(jī)，用于聯(lián)系上位機(jī)和下位機(jī)的樞紐；主要包括：現(xiàn)場監(jiān)測站、現(xiàn)場控制站、操作員站、工程師站、上位計算機(jī)、通信網(wǎng)絡(luò)1.控制回路運算提供輔助數(shù)據(jù)和信息。2.要對控制變量進(jìn)行檢測、處理，還要輸出控制信號驅(qū)動現(xiàn)場的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，自主實現(xiàn)生產(chǎn)過程的閉環(huán)控制。3.中管理等功能。4.工程師站主要用于對DCS進(jìn)行離線的組態(tài)工作和在線的系統(tǒng)監(jiān)督、控制與維護(hù)。工程師能夠借助組態(tài)軟件對系統(tǒng)進(jìn)行離線組態(tài)，并在DCS在線運行時實時地監(jiān)視DCS網(wǎng)絡(luò)上各站的運行情況。5.上位計算機(jī)用于全系統(tǒng)的信息管理和優(yōu)化控制。6.通信網(wǎng)絡(luò)是集散控制系統(tǒng)的中樞，它連接DCS的監(jiān)測站和控制站、操作站、工程師站、上位計算機(jī)等部分，完成各部分之間的數(shù)據(jù)、指令及其他信息的傳遞，進(jìn)行數(shù)據(jù)和信息共享，從而實現(xiàn)整個系統(tǒng)協(xié)調(diào)一致地工作。\\？DCS是分布式控制系統(tǒng)的英文縮寫（DistributedControlSystem），在中稱之為集散系統(tǒng)，是相對于集中式控制系統(tǒng)而言的一種新型計算機(jī)控制系統(tǒng)，示和控制等4C技術(shù)，其基本思想是分散控制、集中操作、分級管理、配置靈活以及組態(tài)方便。首先，DCS的骨架—系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，它是DCS的基礎(chǔ)和核心。由于網(wǎng)絡(luò)對于DCS整個系統(tǒng)的實時性、可靠性和擴(kuò)充性，起著決定性的作用，因此各廠家都在這方面進(jìn)行了精心的設(shè)計。對于DCS的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)來說，它必須滿足實時性的是網(wǎng)絡(luò)的速率在任何情況下，網(wǎng)絡(luò)通信都不能中斷，因此多數(shù)廠家的DCS均采用雙總線、環(huán)發(fā)生的，特別是操作員站，這樣，網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)會經(jīng)常進(jìn)行，而這種操作絕對不能影響系統(tǒng)的正常運行，因此，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該具有很強在線網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)功能。DCS控制系統(tǒng)的功能組成典型的DCS體系結(jié)構(gòu)分為三層，第一層為分散過程控制級；第二層為集中操作監(jiān)控級；第三層為綜合信息管理級。層間由高速數(shù)據(jù)通路HW和局域網(wǎng)絡(luò)LAN兩級通信線路相連，級內(nèi)各裝置之間由本級的通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信聯(lián)系。第一層：分散過程控制級分散過程控制級是DCS自于生產(chǎn)過程現(xiàn)場的傳感器（如熱電偶、熱電阻等）、變送器（如溫度、壓力、液位、流量等）及電氣開關(guān)（輸入觸點）等，其輸出去驅(qū)動執(zhí)行器（如調(diào)節(jié)閥、電磁閥、電機(jī)以及將現(xiàn)場工作情況信息整理后向操作站報告。裝置。現(xiàn)場控制站具有多種功能——集連續(xù)控制、順序控制、批量控制及數(shù)據(jù)采集功能為一身。（1）現(xiàn)場控制站的硬件構(gòu)成現(xiàn)場控制站一般是標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)柜式機(jī)模件、處理器模件、通信模件等部分組成。一般在機(jī)柜的頂部裝有風(fēng)扇組件，其目的是帶走機(jī)柜內(nèi)部電子部件所散發(fā)出來的熱量；機(jī)柜內(nèi)部設(shè)若干層模件安裝單元，上層安裝處理器模件和通信模件，中間安裝I/O模件，最下邊安裝電源組件。機(jī)柜內(nèi)還設(shè)有各種總線，如電源總線，接地總線，數(shù)據(jù)總線，地址總線，控制總線等等。現(xiàn)場控制站的電源不僅要為柜內(nèi)提供以免干擾信號通過電源回路耦合到I/O通道中去。元是由一個完成控制或數(shù)據(jù)處理任務(wù)的處理器模件以及與其相連的若干個輸入／輸出模件所構(gòu)成的（有點類似于IPC）?；究刂茊卧g，通過控制網(wǎng)絡(luò)CnetSnet，同理SnetCnet一個基本控制單元中，處理器模件與I/O模件之間的信息交換由內(nèi)部總線完成。內(nèi)部總線可能是并行總線，也可能是串行總線。近年來，多采用串行總線。（2）現(xiàn)場控制站的軟件功能現(xiàn)場控制站的主要功能有6種，即數(shù)據(jù)采集功能、DDC控制功能、順序控制功能、信號報警功能、打印報表功能、數(shù)據(jù)通信功能：集、變換、處理、顯示、存儲、趨勢曲線顯示、事故報警等。DDC控制功能：包括接受現(xiàn)場的測量信號，進(jìn)而求出設(shè)定值與測量值的偏差，并對偏差進(jìn)行PID控制運算，最后求出新的控制量，并將此控制量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電流送至執(zhí)行器驅(qū)動被控對象。按預(yù)先設(shè)定的順序和條件，對控制的各階段進(jìn)行順序控制。報警是以聲音、光或CRT屏幕顯示顏色變化來表示。印。數(shù)據(jù)通信功能：完成分散過程控制級與集中操作監(jiān)控之間的信息交換。2.智能調(diào)節(jié)器類似于一般的盤裝儀表，而其內(nèi)部是由微處理器CPU、存儲器RAM、ROM、模擬量和數(shù)字量I/0可以接受和輸出4~20mA模擬量信號和開關(guān)量信號，同時還具有RS-232或RS-485等串行通信接口。一般有單回路、2回路、或4回路的調(diào)節(jié)器，控制方式除一般的單回路PID智能調(diào)節(jié)器不僅可以在一些重要場合下單獨構(gòu)成復(fù)雜控制系統(tǒng)，完成1~4個過機(jī)(即操作監(jiān)控級)連成主從式通信網(wǎng)絡(luò)，接受上位機(jī)下傳的控制參數(shù)，并上報各種過程參數(shù)?？删幊炭刂破骷吹氖情_關(guān)量輸人、輸出通道，用于執(zhí)行順序控制功能。在新型的PLC中，也提供了模擬量輸入輸出及PIDRS-485標(biāo)準(zhǔn)的異步的高可靠性和不斷增強的功能，使它既層的一種控制單元。二、第二層集中操作監(jiān)控級1所示的操作員對系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)、監(jiān)視和操作，對生產(chǎn)過程實行高級控制策略、故障診斷、質(zhì)量評估等。集中操作監(jiān)控級以操作監(jiān)視為主要任務(wù)：把過程參數(shù)的信息集中化，對各個現(xiàn)場控制站的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，并通過簡單的操作，進(jìn)行(如設(shè)定值、控制參數(shù)、報警狀態(tài)等信息);另一個任務(wù)是兼有部分管理功能：進(jìn)行控制系統(tǒng)的組態(tài)與生成。督管理人員的工程師操作站、監(jiān)控計算機(jī)及層間網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接器。一般情況下，一個DCS系統(tǒng)只需配備一臺工程師站，而操作員站的數(shù)量則需要根據(jù)實際要求配置。DCS的操作員站是處理一切與運行操作有關(guān)的人-機(jī)界面功能的網(wǎng)絡(luò)節(jié)制和調(diào)節(jié)，以保證生產(chǎn)過程的安全、可靠、高效、高質(zhì)。(1)操作員站的硬件操作員站由IPCDCS一般都采用IPC來作為操作員站的主機(jī)及用于監(jiān)控的監(jiān)控計算機(jī)。特殊功能鍵的定義。由于DCS操作員的主要工作基本上都是通過CRT的，因此，操作控制臺必須設(shè)計合理，使操作員能長時間工作不感吃力。另外在機(jī)。打印機(jī)是DCSDCS配備兩臺打印機(jī)，一臺為普通打印機(jī)，用于生產(chǎn)記錄報表和報警列表打印;另一臺為彩色打印機(jī)，用來拷貝流程畫面。(2)操作員站的功能由總貌畫面、分組畫面、點畫面、流程圖畫面、趨勢曲線畫面、報警顯示畫面及操作指導(dǎo)畫面等7種顯示畫面構(gòu)成。工程師站是對DCS控制、維護(hù)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。其主要功能是提供對DCS進(jìn)行組態(tài)，配置工具軟件即組態(tài)軟件，并通過工程師站及時調(diào)整系統(tǒng)配置及一些系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)定，使DCS隨時處于最佳工作狀態(tài)之下。(1)工程師站的硬件計算機(jī)房內(nèi)，工作環(huán)境較好，因此不一定非要選用工業(yè)型的機(jī)器，選用普通IPC的成本大幅下降，因而工程師站的計算機(jī)也多采用IPC。其它外設(shè)一般采用普通的標(biāo)準(zhǔn)鍵盤、圖形顯示器，打印機(jī)也可與操作員站共享。(2)工程師站的功能系統(tǒng)工程師站的功能主要包括對系統(tǒng)的組態(tài)功能及對系統(tǒng)的監(jiān)督功能。組態(tài)功能：工程師站的最主要功能是對DCS進(jìn)行離線的配置和組態(tài)工作。在DCS進(jìn)行配置和組態(tài)之前，它是毫無實際應(yīng)用功能的，只有在后，DCS才成為一個真正適合于某個生產(chǎn)過程使用的應(yīng)用控制系統(tǒng)。系統(tǒng)工程和設(shè)定參數(shù)，用戶無須編制程序。監(jiān)督功能：與操作員站不同，工程師站必須對DCS本身的運行狀態(tài)進(jìn)I/O信情況等等。一旦發(fā)現(xiàn)異常，系統(tǒng)工程師必須及時采取措施，進(jìn)行維修或調(diào)整，以使DCS能保證連續(xù)正常運行，不會因?qū)ιa(chǎn)過程的失控造成損失。另外還具有對組態(tài)的在線修改功能，如上、下限定值的改變，控制參數(shù)的修整，對檢測點甚至對某個現(xiàn)場I/O站的離線直接操作。在集中操作監(jiān)控級這一層，當(dāng)被監(jiān)控對象較多時還配有監(jiān)控計算機(jī);當(dāng)需要與上下層網(wǎng)絡(luò)交換信息時還需配備網(wǎng)間聯(lián)接器。三、第三層綜合信息管理級這一級主要由高檔微機(jī)或小型機(jī)擔(dān)當(dāng)?shù)墓芾碛嬎銠C(jī)構(gòu)成，如圖12-1所示的頂層部分。DCS的綜合信息管理級實際上是一個管理信息系統(tǒng)(ManagementlnformationMIS)，由計算機(jī)硬件、軟件、數(shù)據(jù)庫、各種規(guī)程和人共同組成的工廠自動化綜合服務(wù)體系和辦公自動化系統(tǒng)。MIS是一個以數(shù)據(jù)為中心的計算機(jī)信息系統(tǒng)。企業(yè)MIS可粗略地分為應(yīng)盡可能獨立，子系統(tǒng)之間通過信息而相互聯(lián)系。DCS的綜合信息管理級主要完成生產(chǎn)管理和經(jīng)營管理功能。比如進(jìn)行市場預(yù)測，經(jīng)濟(jì)信息分析;對原材料庫存情況、生產(chǎn)進(jìn)度、工藝流程及工藝參數(shù)進(jìn)行生產(chǎn)統(tǒng)計和報表;進(jìn)行長期性的趨勢分析，作出生產(chǎn)和經(jīng)營決策，確保最優(yōu)化的經(jīng)濟(jì)效益。由于DCS將系統(tǒng)控制功能分散在各臺計算機(jī)上實現(xiàn)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用容錯設(shè)計，因此某一臺計算機(jī)出現(xiàn)的故障不會導(dǎo)致系統(tǒng)其它功能的喪失?？啃砸驳玫教岣摺CS采用開放式、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化和系列化設(shè)計，系統(tǒng)中各臺計算機(jī)采用局域網(wǎng)方式通信，實現(xiàn)信息傳輸，當(dāng)需要改變或擴(kuò)充系統(tǒng)功能時，其他計算機(jī)的工作。的控制系統(tǒng)。易于維護(hù)\\功能單一的小型或微型專用計算機(jī)，具有維護(hù)簡單、方便的特點，當(dāng)某迅速排除故障。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于一體，可實現(xiàn)串級、前饋、解耦、自適應(yīng)和預(yù)測控制等先進(jìn)控制，并可方便地加入所需的特殊控制算法。DCS的構(gòu)成方式十分靈活，可由專用的管理計算機(jī)站、操作員站、工程師站、記錄站、現(xiàn)場控制站和數(shù)據(jù)采集站等組成，也可由通用的服務(wù)器、工業(yè)化計算、統(tǒng)計報表、故障診斷