中控DCS基礎知識課件

DCS基礎知識2015年03月中控DCS基礎知識內容提要DCS系統(tǒng)概述及特點DCS系統(tǒng)發(fā)展歷史DCS基礎知識聯(lián)鎖邏輯基礎知識簡單控制系統(tǒng)復雜控制系統(tǒng)中控DCS基礎知識DCS系統(tǒng)概述及特點DCS是分布式控制系統(tǒng)的英文縮寫（DistributedControlSystem），在國內自控行業(yè)又稱之為集散控制系統(tǒng)。它是一個由過程控制級和過程監(jiān)控級組成的以通信網(wǎng)絡為紐帶的多級計算機系統(tǒng)，綜合了計算機(Computer)、通訊(Communication)、顯示(CRT)和控制(Control)等4C技術，其基本思想是分散控制、集中操作、分級管理、配置靈活、組態(tài)方便。中控DCS基礎知識DCS系統(tǒng)概述及特點高可靠性由于DCS將系統(tǒng)控制功能分散在各臺計算機上實現(xiàn)，系統(tǒng)結構采用容錯設計，因此某一臺計算機出現(xiàn)的故障不會導致系統(tǒng)其它功能的喪失。此外，由于系統(tǒng)中各臺計算機所承擔的任務比較單一，可以針對需要實現(xiàn)的功能采用具有特定結構和軟件的專用計算機，從而使系統(tǒng)中每臺計算機的可靠性也得到提高。中控DCS基礎知識DCS系統(tǒng)概述及特點開放性DCS采用開放式、標準化、模塊化和系列化設計，系統(tǒng)中各臺計算機采用局域網(wǎng)方式通信，實現(xiàn)信息傳輸，當需要改變或擴充系統(tǒng)功能時，可將新增計算機方便地連入系統(tǒng)通信網(wǎng)絡或從網(wǎng)絡中卸下，幾乎不影響系統(tǒng)其他計算機的工作。中控DCS基礎知識DCS系統(tǒng)概述及特點靈活性通過組態(tài)軟件根據(jù)不同的流程應用對象進行軟硬件組態(tài)，即確定測量與控制信號及相互間連接關系、從控制算法庫選擇適用的控制規(guī)律以及從圖形庫調用基本圖形組成所需的各種監(jiān)控和報警畫面，從而方便地構成所需的控制系統(tǒng)。中控DCS基礎知識DCS系統(tǒng)概述及特點易于維護功能單一的小型或微型專用計算機，具有維護簡單、方便的特點，當某一局部或某個計算機出現(xiàn)故障時，可以在不影響整個系統(tǒng)運行的情況下在線更換，迅速排除故障。中控DCS基礎知識DCS系統(tǒng)概述及特點協(xié)調性各工作站之間通過通信網(wǎng)絡傳送各種數(shù)據(jù)，整個系統(tǒng)信息共享，協(xié)調工作，以完成控制系統(tǒng)的總體功能和優(yōu)化處理。中控DCS基礎知識DCS系統(tǒng)概述及特點控制功能齊全控制算法豐富，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、自適應和預測控制等先進控制，并可方便地加入所需的特殊控制算法。中控DCS基礎知識DCS發(fā)展歷史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—2000(ToalDistributedControl-2000),這一系統(tǒng)的發(fā)表,立即引起美國工業(yè)控制界高度評價，稱之為“最鼓舞人心的事件”。世界各國的各大公司也紛紛仿效，推出了一個又一個集散系統(tǒng)，從此過程控制進入了集散系統(tǒng)的新時期。中控DCS基礎知識DCS發(fā)展歷史第一階段1975-1980，在這個時期集散控制系統(tǒng)的技術特點表現(xiàn)為：1）采用微處理器為基礎的控制單元，實現(xiàn)分散控制，有各種各樣的算法，通過組態(tài)獨立完成回路控制，具有自診斷功能2）采用帶CRT顯示器的操作站與過程單元分離，實現(xiàn)集中監(jiān)視，集中操作3）采用較先進的冗余通信系統(tǒng)中控DCS基礎知識DCS發(fā)展歷史第二階段1980—1985.，在這個時期集散控制系統(tǒng)的技術特點表現(xiàn)為：1）微處理器的位數(shù)提高，CRT顯示器的分辨率提高2）強化的模塊化系統(tǒng)3）強化了系統(tǒng)信息管理，加強通信功能中控DCS基礎知識DCS發(fā)展歷史第三階段1985-2000，集散系統(tǒng)進入第三代，其技術特點表現(xiàn)為：1）采用開放系統(tǒng)管理2）操作站采用32位微處理器3）采用實時多用戶多任務的操作系統(tǒng)中控DCS基礎知識DCS發(fā)展歷史第四階段2000年以后，DCS系統(tǒng)進入第四代，技術特點主要表現(xiàn)為：體系結構主要分為四層結構：現(xiàn)場儀表層、控制裝置單元層、工廠（車間）層和企業(yè)管理層。一般DCS廠商主要提供除企業(yè)管理層之外的三層功能，而企業(yè)管理層則通過提供開放的數(shù)據(jù)庫接口，連接第三方的管理軟件平臺（ERP、CRM、SCM等）。所以說，當今DCS主要提供工廠（車間）級的所有控制和管理功能，并集成全企業(yè)的信息管理功能。中控DCS基礎知識DCS發(fā)展歷史中控DCS基礎知識DCS基礎知識儀表功能標志儀表功能常用字母附加功能符號（字母Y）儀表常用縮寫字母儀表常用圖形符號ECS-700流程圖畫面中控DCS基礎知識DCS基礎知識—儀表功能標志儀表功能標志組成儀表功能標志由一個首字母及一個或二至三個后繼字母組成。示例如下：例1PI------功能標志

P-------首位字母（表示被測變量類型為壓力）I--------后繼字母（表示指示功能）例2TIC-----功能標志

T--------首位字母（表示被測變量類型為溫度）

IC-------后繼字母（表示指示功能+控制功能）中控DCS基礎知識DCS基礎知識—儀表功能標志儀表功能標志組成例3HIC------功能標志

H-------首位字母（表示手動操作）IC--------后繼字母（表示指示功能+控制功能）例4FFICA-----功能標志

FF--------首位字母（表示被測變量類型為流量+修飾字母功能為比值）

ICA-------后繼字母（表示指示功能+控制功能+報警功能）中控DCS基礎知識DCS基礎知識—儀表功能標志儀表位號儀表位號由儀表功能標志與儀表回路編號兩部分組成。示例如下：例1FIC-1206------儀表位號FIC-------功能標志1206---------回路編號例212TIC1001-----儀表位號TIC-------功能標志

12+1001----回路編號中控DCS基礎知識DCS基礎知識—儀表功能標志儀表位號回路編號可以用工序號加儀表順序號組成（例1），也可用其他規(guī)定的方法進行編號。示例如下：例1FIC-1206------儀表位號12-------工序號（一般用兩位數(shù)字，也可用三位數(shù)字）

06---------儀表順序號（一般用兩位數(shù)字，也可用三位數(shù)字）例212TIC1001-----儀表位號12-------工序號1001----儀表順序號中控DCS基礎知識DCS基礎知識—儀表常用字母功能字母代號中控DCS基礎知識DCS基礎知識—儀表常用字母功能字母代號中控DCS基礎知識DCS基礎知識—儀表常用字母常用組合字母表中控DCS基礎知識DCS基礎知識—儀表常用字母常用組合字母表中控DCS基礎知識DCS基礎知識—附加功能符號（字母Y）附加功能符號（字母Y）HG/T20505-2000序號功能符號數(shù)學方程式說明1和∑M=X1+X2+….Xn輸出等于輸入信號的代數(shù)和2平均值∑/n輸出等于輸入信號的代數(shù)和除以輸入信號的數(shù)目3差ΔM=X1-X2輸出等于輸入信號的代數(shù)差4比值K1:12:1M=Kx輸入與輸入成正比5乘法xM=X1X2輸出等于兩個輸入信號的乘積6除法÷輸出等于兩個輸入信號的商7高選＞M=X1當X1≥X2M=X2當X2≥X1輸出等于幾個輸入信號中最大值8低選＜M=X1當X1≤X2M=X2當X2≤X1輸出等于幾個輸入信號中最小值中控DCS基礎知識DCS基礎知識—儀表常用縮寫字母儀表常用縮寫字母序號縮寫說明1AC交流電2A/M自動/手動3AND“與”門4AVG平均值5DC直流電6FC故障關7FI故障保持8FO故障開9H高10HH高高中控DCS基礎知識DCS基礎知識—儀表常用縮寫字母儀表常用縮寫字母序號縮寫說明11IA儀表空氣12IN輸入13L低14LL低低15MAX最大16MIN最小17NOT“非”門18OR“或”門19OUT輸出20PID比例積分微分調節(jié)中控DCS基礎知識DCS基礎知識—儀表常用圖形符號儀表常用圖形符號常規(guī)儀表圖形為細實線圓圈，圖例如下：DCS圖形由細實線正方形與內切圓組成，圖例如下：可編程邏輯控制器圖形由細實線正方形與內接四邊形組成，圖例如下：聯(lián)鎖系統(tǒng)圖形為細實線菱形，菱形中標注“I”（Interlock縮寫），在局部聯(lián)鎖系統(tǒng)多時，應將聯(lián)鎖系統(tǒng)編號，圖例如下：IIxxx中控DCS基礎知識DCS基礎知識—儀表常用圖形符號中控DCS基礎知識DCS基礎知識—ECS-700流程圖畫面中控DCS基礎知識DCS基礎知識—ECS-700流程圖畫面監(jiān)控界面簡介工具欄?鼠標放至圖標上方對應畫面名稱即有提示?工具欄可實現(xiàn)畫面選擇、切換、操作、設置等。信息欄中控DCS基礎知識DCS基礎知識—ECS-700流程圖畫面中控DCS基礎知識DCS基礎知識—ECS-700流程圖畫面中控DCS基礎知識DCS基礎知識—ECS-700流程圖畫面中控DCS基礎知識DCS基礎知識—ECS-700流程圖畫面HMI控制臺右上角的編輯框用于顯示系統(tǒng)當前位號，編輯框右邊的按鈕和下拉菜單用于進行對當前位號的操作。中控DCS基礎知識DCS基礎知識—ECS-700流程圖畫面報警確認：點擊后確認當前報警（當前顯示的報警中被選中的那一個報警），當前用戶有確認權限的才能進行確認。取消報警選中：點擊后釋放選中狀態(tài)（即當前顯示的報警中被選中的那一個報警取消選中）。過程報警：彈出過程報警表，顯示當前操作小組下的所有過程報警信息。系統(tǒng)報警：彈出系統(tǒng)報警表，若產(chǎn)生了系統(tǒng)報警則按鈕背景顯示紅色，若有未確認的系統(tǒng)報警，則背景紅色閃爍。狀態(tài)表：彈出各狀態(tài)表（強制表、OOS表、故障安全、故障恢復、報警屏蔽表、抖動開關量表、超量程表、仿真表）。可顯示各種狀態(tài)的實時和歷史記錄。中控DCS基礎知識DCS基礎知識—ECS-700流程圖畫面報警確認：點擊后確認當前報警（當前顯示的報警中被選中的那一個報警），當前用戶有確認權限的才能進行確認。取消報警選中：點擊后釋放選中狀態(tài)（即當前顯示的報警中被選中的那一個報警取消選中）。過程報警：彈出過程報警表，顯示當前操作小組下的所有過程報警信息。系統(tǒng)報警：彈出系統(tǒng)報警表，若產(chǎn)生了系統(tǒng)報警則按鈕背景顯示紅色，若有未確認的系統(tǒng)報警，則背景紅色閃爍。狀態(tài)表：彈出各狀態(tài)表（強制表、OOS表、故障安全、故障恢復、報警屏蔽表、抖動開關量表、超量程表、仿真表）?？娠@示各種狀態(tài)的實時和歷史記錄。中控DCS基礎知識DCS基礎知識—ECS-700流程圖畫面AI位號儀表面板及說明AO位號儀表面板及說明中控DCS基礎知識DCS基礎知識—ECS-700流程圖畫面DI位號儀表面板及說明DO位號儀表面板及說明中控DCS基礎知識DCS基礎知識—ECS-700流程圖畫面每個儀表面板中都有四個跳轉按鈕，其功能分別打開與位號關聯(lián)的各個畫面流程圖趨勢圖歷史報警調整畫面中控DCS基礎知識聯(lián)鎖邏輯基礎知識程序概述編程語言數(shù)據(jù)類型變量類型邏輯運算功能中控DCS基礎知識聯(lián)鎖邏輯基礎知識—程序概述IEC61131-3是可編程序控制器的編程語言的標準，它將現(xiàn)代軟件的概念和現(xiàn)代軟件工程的機制與傳統(tǒng)的PLC編程語言成功地結合，使它在工業(yè)控制領域的影響越出PLC的界限，成為DCS、IPC、PAC、PC控制、運動控制以及SCADA的編程系統(tǒng)事實上的標準。中控DCS基礎知識聯(lián)鎖邏輯基礎知識—編程語言圖形化編程語言功能塊圖（FBD:FunctionBlockDiagram）梯形圖（LD：LadderDiagram）順控圖（SFC：SequentialFunctionChart）文本化編程語言結構化文本（ST：StructuredText）指令表（IL：InstructionList）中控DCS基礎知識聯(lián)鎖邏輯基礎知識—編程語言VisualField系統(tǒng)軟件符合IEC61131-3標準，為用戶提供高效的圖形編程環(huán)境。編輯工具：功能塊圖（FBD）、梯形圖（LD）、

順控圖（SFC）、結構化文本（ST）。中控DCS基礎知識聯(lián)鎖邏輯基礎知識—數(shù)據(jù)類型中控DCS基礎知識聯(lián)鎖邏輯基礎知識—變量類型中控DCS基礎知識聯(lián)鎖邏輯基礎知識—邏輯運算功能與門是對兩個BOOL型的變量進行邏輯與運算。邏輯符號真值表輸入A輸入B輸出Y000010100111中控DCS基礎知識聯(lián)鎖邏輯基礎知識—邏輯運算功能或門是對兩個BOOL型的變量進行或運算。邏輯符號真值表輸入A輸入B輸出Y000011101111中控DCS基礎知識聯(lián)鎖邏輯基礎知識—邏輯運算功能非門是對輸入BOOL型的變量進行邏輯非運算。邏輯符號真值表輸入A輸出Y0110中控DCS基礎知識聯(lián)鎖邏輯基礎知識—邏輯運算功能RS觸發(fā)器復位優(yōu)先型RS觸發(fā)器是最基本的時序邏輯裝置，任意時刻，功能塊的輸出不僅與該時刻的輸入BOOL型變量有關，還與原來的狀態(tài)有關，是一種雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。在RS觸發(fā)器中，由于輸入信號的觸發(fā)，它的輸出從一個穩(wěn)態(tài)轉換到另一個穩(wěn)態(tài)，并長期保持，直到下一個觸發(fā)信號來臨，具有記憶功能。邏輯符號

真值表SRQ11010101000保持中控DCS基礎知識聯(lián)鎖邏輯基礎知識—邏輯運算功能SR觸發(fā)器置位優(yōu)先型SR觸發(fā)器是最基本的時序邏輯裝置，任意時刻，功能塊的輸出不僅與該時刻的輸入BOOL型變量有關，還與原來的狀態(tài)有關，是一種雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。在SR觸發(fā)器中，由于輸入信號的觸發(fā)，它的輸出從一個穩(wěn)態(tài)轉換到另一個穩(wěn)態(tài)，并長期保持，直到下一個觸發(fā)信號來臨，具有記憶功能。邏輯符號

真值表SRQ11110101000保持中控DCS基礎知識簡單控制系統(tǒng)概述簡單控制系統(tǒng)的幾大參數(shù)三種控制器的比較中控DCS基礎知識簡單控制系統(tǒng)—概述簡單控制系統(tǒng)通常是指由一個測量元件、變送器、一個控制器、一個控制閥和一個對象所構成的單閉環(huán)控制系統(tǒng)。中控DCS基礎知識簡單控制系統(tǒng)—概述簡單控制系統(tǒng)通常是指由一個測量元件、變送器、一個控制器、一個控制閥和一個對象所構成的單閉環(huán)控制系統(tǒng)。中控DCS基礎知識簡單控制系統(tǒng)—簡單控制系統(tǒng)的幾大參數(shù)從上圖中可知簡單控制系統(tǒng)由四個基本環(huán)節(jié)組成，即被控對象、測量變送裝置、控制器和執(zhí)行器。被控變量生產(chǎn)過程中希望借助自動控制保持恒定值（或按一定規(guī)律變化）的變量稱為被控變量。執(zhí)行器接受控制器的輸出信號,直接控制能量或物料等調節(jié)介質的輸送量,達到控制溫度、壓力、流量、液位等工藝參數(shù)的目的。測量變送器用于檢測各被控變量（如流量、溫度、壓力、液位）工藝參數(shù)各類儀表。對象工藝上所需控制的各類設備如塔、罐等。中控DCS基礎知識簡單控制系統(tǒng)—簡單控制系統(tǒng)的幾大參數(shù)控制器對于生產(chǎn)裝置的溫度、壓力、流量、液位等工藝變量常常要求維持在一定的數(shù)值上，或按一定的規(guī)律變化，以滿足生產(chǎn)工藝的要求。PID控制器是根據(jù)PID控制原理對整個控制系統(tǒng)進行偏差調節(jié)，從而使被控變量的實際值與工藝要求的預定值一致。不同的控制規(guī)律適用于不同的生產(chǎn)過程，必須合理選擇相應的控制規(guī)律，否則PID控制器將達不到預期的控制效果?？刂破饔腥N：比例控制器、比例積分控制器、比例積分微分控制器中控DCS基礎知識簡單控制系統(tǒng)—三種控制器性能比較表中控DCS基礎知識簡單控制系統(tǒng)—流程圖中控DCS基礎知識簡單控制系統(tǒng)—功能塊中控DCS基礎知識復雜控制系統(tǒng)串級控制系統(tǒng)分程控制系統(tǒng)選擇控制系統(tǒng)中控DCS基礎知識復雜控制系統(tǒng)—串級控制系統(tǒng)串級控制系統(tǒng)-----兩只調節(jié)器串聯(lián)起來工作，其中一個調節(jié)器的輸出作為另一個調節(jié)器的給定值的系統(tǒng)。中控DCS基礎知識復雜控制系統(tǒng)—串級控制系統(tǒng)例：加熱爐出口溫度與爐膛溫度串級控制系統(tǒng)中控DCS基礎知識復雜控制系統(tǒng)—串級控制系統(tǒng)基本概念即組成結構串級控制系統(tǒng)采用兩套檢測變送器和兩個調節(jié)器，前一個調節(jié)器的輸出作為后一個調節(jié)器的設定，后一個調節(jié)器的輸出送往調節(jié)閥。前一個調節(jié)器稱為主調節(jié)器，它所檢測和控制的變量稱主變量（主被控參數(shù)），即工藝控制指標；后一個調節(jié)器稱為副調節(jié)器，它所檢測和控制的變量稱副變量（副被控參數(shù)），是為了穩(wěn)定主變量而引入的輔助變量。整個系統(tǒng)包括兩個控制回路，主回路和副回路。副回路由副變量檢測變送、副調節(jié)器、調節(jié)閥和副過程構成；主回路由主變量檢測變送、主調節(jié)器、副調節(jié)器、調節(jié)閥、副過程和主過程構成。中控DCS基礎知識