儀表控制系統(tǒng)日常維護(hù)管理知識（工程師培訓(xùn)）

儀表控制系統(tǒng)日常維護(hù)管理知識講義中控制室儀表機(jī)柜間2023/9/132DCS、PLC工程師站2023/9/133控制室溫度、濕度計(jì)溫度控制范圍：一般應(yīng)在18～25℃之間濕度控制范圍：一般應(yīng)在濕度應(yīng)在30～70%之間2023/9/134電纜進(jìn)控制室2023/9/135儀表控制系統(tǒng)DCS系統(tǒng)DCS含義：DistributedControlSystem的縮寫，又稱集中分散控制系統(tǒng)（簡稱集散系統(tǒng)），也叫分布式控制系統(tǒng)。它是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)、圖形顯示技術(shù)實(shí)現(xiàn)過程控制和過程管理的控制系統(tǒng)，它以多臺微處理機(jī)分散應(yīng)用于過程控制，通過通信總線、CRT顯示器、鍵盤、打印機(jī)等又能高度集中操作、顯示和報(bào)警。兼有常規(guī)模擬儀表和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)?！胺稚ⅰ钡囊馑俭w現(xiàn)了集散控制系統(tǒng)是利用微型計(jì)算機(jī)技術(shù)對生產(chǎn)過程進(jìn)行分散控制；“集中”的意思就是要集中操作，集中監(jiān)視和集中管理整個(gè)生產(chǎn)過程。。2023/9/137DCS系統(tǒng)的特點(diǎn)功能豐富：單、復(fù)雜控制，各種運(yùn)算，順序、邏輯控制，監(jiān)控、顯示、打印、報(bào)警、歷史數(shù)據(jù)貯存等操作要求。實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)視、操作和管理。關(guān)鍵設(shè)備采用雙重或多重冗余，具有自診斷功能、可靠性高、維護(hù)量小。采用專用多芯電纜、標(biāo)準(zhǔn)接插件和規(guī)格化端子排，可節(jié)省大量的儀表連線和布線工作量。接線效率高，不易出差錯(cuò)。調(diào)試采用專用的調(diào)試軟件。改變控制方案容易（軟件組態(tài)）。采用模塊式結(jié)構(gòu)，可以方便地?cái)U(kuò)大或縮小系統(tǒng)規(guī)模。性能價(jià)格比高。2023/9/138PLC：Emergencyshutdown緊急停車系統(tǒng)。聯(lián)鎖系統(tǒng)：是指為保障工藝過程正常進(jìn)行和保護(hù)設(shè)備免受損壞而設(shè)立的保護(hù)系統(tǒng)，在某些重要工藝參數(shù)、重要設(shè)備參數(shù)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的數(shù)值時(shí)，這個(gè)保護(hù)系統(tǒng)自動(dòng)或手動(dòng)地使相關(guān)的裝置、單元或設(shè)備實(shí)現(xiàn)停車。自啟動(dòng)聯(lián)鎖：是某些工藝參數(shù)、設(shè)備參數(shù)達(dá)到預(yù)先設(shè)定值時(shí)，能使備機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)的聯(lián)鎖。報(bào)警系統(tǒng)：是指為某些重要工藝參數(shù)、設(shè)備參數(shù)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的數(shù)值時(shí)，自動(dòng)發(fā)出聲光信號的系統(tǒng)。2023/9/139SIS：SafetyInstrumentedSystem安全儀表系統(tǒng)，儀表系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)1個(gè)或多個(gè)安全儀表功能.安全儀表系統(tǒng)包括傳感器（SENSOR）、邏輯運(yùn)算器（Logicsolver)和最終執(zhí)行元件(Finalelement)。CCS：CompressorControlSystem壓縮機(jī)控制系統(tǒng)。2023/9/1310PLC：Programmablelogiccontroller可編程控制器。主要用于程控系統(tǒng)、小型壓縮機(jī)等。APC：Advancedprocesscontrol先進(jìn)控制系統(tǒng)。主要用于一個(gè)或幾個(gè)塔、反應(yīng)器等整體控制。UPS：不間斷供電系統(tǒng)。2023/9/1311常用術(shù)語冗余（Redundant）：用多個(gè)相同模塊或部件實(shí)現(xiàn)特定功能或數(shù)據(jù)處理。容錯(cuò)（FaultTolerant）：功能模塊在出現(xiàn)故障或錯(cuò)誤時(shí)，仍繼續(xù)執(zhí)行特定功能的能力。容錯(cuò)控制系統(tǒng)可以識別和補(bǔ)償控制系統(tǒng)元件的故障，并允許在繼續(xù)完成指定任務(wù)的同時(shí)，對故障元件進(jìn)行修復(fù)，不中斷過程操作。2023/9/1312安全度等級（SIL）：

SafetyIntegrityLevel縮寫，用于描述安全儀表系統(tǒng)安全綜合評價(jià)的等級。故障危險(xiǎn)概率（PFD）：

ProbabilityofFailingDangerously縮寫，指是能夠?qū)е掳踩珒x表系統(tǒng)處于危險(xiǎn)或失去功能的故障出現(xiàn)的概率。2023/9/1313故障安全（FTS）：

FailingtoSafe縮寫，安全儀表系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，使被控制過程轉(zhuǎn)入預(yù)定安全狀態(tài)?？捎眯裕ˋvailability）：

系統(tǒng)可以使用工作時(shí)間的概率。如系統(tǒng)的可用99.99%，意味著在10000小時(shí)的工作將有1小時(shí)的故障中斷時(shí)間。2023/9/1314可靠性（Reliability）：指系統(tǒng)在規(guī)定時(shí)間間隔(t)內(nèi)發(fā)生故障的概率。如系統(tǒng)一年內(nèi)的可靠性為99.99％意味者系統(tǒng)一年中工作時(shí)失敗的概率為0.01％。2023/9/1315DCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖HISHISHISFCSEther網(wǎng)VL網(wǎng)上位機(jī)FCS2023/9/1316DCS系統(tǒng)組成(橫河CS3000)過程控制站（FCS）：

FieldControlStation縮寫，包括過程控制單元和過程輸入/輸出接口，具備控制運(yùn)算能力，包括算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算功能。2023/9/1317CS3000單點(diǎn)卡、多點(diǎn)卡、通信卡2023/9/1318MTL隔離安全柵隔離式輸入安全柵：一方面為變送器提供24VDC電源，另一方面將來自變送器的4～20mA信號，經(jīng)隔離變壓器線性地轉(zhuǎn)換成4～20mA信號傳送給控制室內(nèi)DCSAI輸入卡。隔離式輸出安全柵：將來自DCSAO輸出卡的4～20mA信號1：1地進(jìn)行隔離變換，同時(shí)經(jīng)過能量限制后，把控制信號送給現(xiàn)場調(diào)節(jié)閥，以防止危險(xiǎn)能量竄入危險(xiǎn)場所。2023/9/1319MTL隔離安全柵2023/9/1320LB930、LB940齊納安全柵齊納式輸入安全柵：由快速熔斷器，限壓元件齊納二極管和限流電阻組成。齊納式輸出安全柵：由限制輸出電壓的齊納二極管、限制輸出電流的電阻和快速熔斷器組成。齊納式安全柵在一般情況下由于電阻R的限流和二只齊納二極管的穩(wěn)壓作用，危險(xiǎn)側(cè)的電流、電壓波動(dòng)就被限制住了。2023/9/1321操作站（HIS）

：

HumanInterfaceStation監(jiān)視。是集散控制系統(tǒng)中的人機(jī)接口裝置。采用

WindowsXP操作系統(tǒng)、22寸液晶顯示器、專用的操作員鍵盤、光電鼠標(biāo)。功能：流程圖操作、儀表面板操作、趨勢畫面、報(bào)警監(jiān)視（報(bào)警和歷史信息顯示等）。2023/9/1322DCS工藝操作員鍵盤2023/9/1323工程師站（ENGS）：是具有工程組態(tài)功能的PC機(jī)，如可以進(jìn)行系統(tǒng)組態(tài)或在線維護(hù)。通常具有HIS功能。和OPC之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)存取、信息處理。2023/9/1324DCS控制功能圖

2023/9/1325V-net網(wǎng):DCS數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)ControlNetwork，是FCS與另外FCS，F(xiàn)CS與HIS、ENGS連接的實(shí)時(shí)控制網(wǎng)絡(luò)，速率為100Mbps。1、讀寫通信：用于采集和傳送一般的過程數(shù)據(jù)。2、信息通信：用于傳送過程報(bào)警信息。3、環(huán)形傳送系統(tǒng)：用于向其它站廣播數(shù)據(jù)。2023/9/1326E-net網(wǎng):

用于連接系統(tǒng)中不同的HIS之間的連接。1、能顯示其它HIS上的趨勢記錄數(shù)據(jù)，2、能利用連接在其它HIS上的打印機(jī)和和彩色拷貝機(jī)打印拷貝。3、用本HIS作成的工程技術(shù)數(shù)據(jù)可裝入其他HIS。4、向上位機(jī)傳送趨勢數(shù)據(jù)文件。2023/9/1327光纖通信系統(tǒng)收發(fā)器2023/9/1328電源系統(tǒng)（220VAC）2023/9/1329電源系統(tǒng)（24VDC）2023/9/133024VDC直流電源柜2023/9/1331DCS系統(tǒng)的特點(diǎn)系統(tǒng)操作方便，人機(jī)聯(lián)系好。系統(tǒng)擴(kuò)展靈活。相對分散，可靠性高。安裝費(fèi)用省。兼容性好。性價(jià)比良好。2023/9/1332日本橫河CS3000系統(tǒng)功能系統(tǒng)的最大監(jiān)控點(diǎn)是10萬個(gè)。系統(tǒng)的最大站數(shù)是64個(gè)。系統(tǒng)的總貌畫面每幅有32個(gè)顯示塊。當(dāng)某顯示塊有報(bào)警時(shí),其顏色為紅色。當(dāng)功能塊通訊中斷時(shí),其顏色為灰色?？刂平M畫面一般可以顯示最多8個(gè)或16個(gè)儀表面板。系統(tǒng)中一個(gè)趨勢模塊共有16個(gè)趨勢組,系統(tǒng)中每個(gè)趨勢組有8支記錄筆。1臺HIS最多可顯示800個(gè)控制組。2023/9/1333DCS系統(tǒng)流程圖2023/9/1334DCS控制組2023/9/1335DCS趨勢畫面2023/9/1336DCS調(diào)整畫面2023/9/13372023/9/13382023/9/1339日本橫河DCS小卡系統(tǒng)（CENTUM-VP）2023/9/1340安全儀表系統(tǒng)（SIS）功能：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。2023/9/1341安全儀表系統(tǒng)（SIS）特點(diǎn)應(yīng)具備高的可靠（Reliability)。高可用性（Availability）。高可維護(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2023/9/1342PLC/SIS控制站(TriconexTS1131)2023/9/1343FTA板、繼電器、P+F安全柵2023/9/1344工程師站組態(tài)畫面（TriconexTS1131V4.1）2023/9/1345AI組態(tài)畫面2023/9/1346邏輯組態(tài)畫面2023/9/13472023/9/13482023/9/13492023/9/1350聯(lián)鎖旁路邏輯組態(tài)畫面2023/9/1351PLC操作站畫面（Intouch9.5)2023/9/13522023/9/1353壓縮機(jī)防喘振2023/9/1354壓縮機(jī)電子調(diào)速2023/9/13552023/9/13562023/9/13572023/9/13582023/9/13592023/9/13602023/9/1361PLC輔助操作臺2023/9/1362PLC系統(tǒng)（ICSREGENT）控制站2023/9/1363SIS（ICStrusted)2023/9/1364PLC與DCS的區(qū)別1、PLC主要處理的是開關(guān)量,DCS主要處理的是模擬量。2、從工作特性上來說，PLC是處于靜態(tài)，平時(shí)它對于工作平穩(wěn)的裝置來說是不動(dòng)作的，而DCS處于動(dòng)態(tài)，不斷地調(diào)節(jié)、控制。3、從可維修性上來說，PLC不允許離線維修，而DCS

允許離線維修。4、從手/自動(dòng)工作狀態(tài)上來說，PLC只有自動(dòng)狀態(tài)，而DCS可以有手/自動(dòng)兩種狀態(tài)2023/9/1365說明：HIS：操作站；FCS：控制站；CONVERTER：V網(wǎng)轉(zhuǎn)換接頭ABC：網(wǎng)橋；YNT：光電收發(fā)器ACB：擴(kuò)展柜HUB：集線器EWS：工程師站PRT：打印機(jī)2023/9/1366CENTUM-CS網(wǎng)絡(luò)

說明：ICS：操作站

FCS：控制站

ACG：網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換器EWS：工程師站EC：擴(kuò)展柜2023/9/1367ICS-PLC系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)

2023/9/1368TRICON-PLC系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)

2023/9/1369CENTUM-CS3000系統(tǒng)OPC數(shù)據(jù)交換方式硬件結(jié)構(gòu)原理

OPC含義：OLEFORPROCESSCONTROLOLE=OBJECTLINKINGENBEDDING2023/9/1370APC先控系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖

（SUPCON-adcon）多變量預(yù)測