FundamentalsofControlTechnology

工程五過程控制系統(tǒng)任務三集散控制系統(tǒng)〔DCS〕1精選pptDCS的概念DCS的開展第四代DCS——20世紀90年代中后期受信息技術〔網(wǎng)絡通信技術、計算機硬件技術、嵌入式系統(tǒng)技術、現(xiàn)場總線技術、各種組態(tài)軟件技術、數(shù)據(jù)庫技術等〕開展的影響，以及用戶對先進的控制功能與管理功能需求的增加，各DCS廠商紛紛提升DCS系統(tǒng)的技術水平，并不斷豐富其內容。新一代DCS已經(jīng)形成。其代表產(chǎn)品主要有：Honeywell公司：ExperionPKS〔過程知識系統(tǒng)〕Emerson公司：PlantWeb〔EmersonProcessManagement〕Foxboro公司：A2橫河公司：R3〔PRM－工廠資源管理系統(tǒng)〕ABB公司：IndustrialIT系統(tǒng)Information〔信息〕DCS系統(tǒng)已經(jīng)不是一個以控制功能為主的控制系統(tǒng)，而是一個充分發(fā)揮信息管理功能的綜合平臺系統(tǒng)。DCS提供了從現(xiàn)場到設備、從設備到車間、從車間到工廠、從工廠到企業(yè)集團整個信息通道。Integration〔集成〕功能的集成產(chǎn)品的集成第四代DCSDCS網(wǎng)絡結構圖數(shù)據(jù)高速公路〔DataHighway〕信息高速公路〔InformationHighway〕分布式處理單元DPU〔DistributedProcessingUnit〕PLC網(wǎng)絡操作員站工程師站歷史站/記錄站中心遙控單元DCS組成結構圖DCS組成結構圖DCS組成結構圖DCS總線通訊DCS組態(tài)現(xiàn)場控制站現(xiàn)場控制站分為功能別離型和裝置對應型兩類。功能別離型：根據(jù)現(xiàn)場控制的要求，按功能分為反響控制站、順序控制站、數(shù)據(jù)采集站等。裝置對應型：每個過程單元與某一生產(chǎn)工藝設備、流程或其中的一局部相對應，因此現(xiàn)場控制站功能齊全，既能實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與處理，又能實現(xiàn)連續(xù)控制、順序控制、分批控制等。裝置對應型是目前分散控制系統(tǒng)廣為采用的方式?，F(xiàn)場控制站——名稱TDC－

2000TDC－3000基本控制器（BC－BasicController）多功能控制器（MC－Multi-functionController）WDPF－II分散處理單元（DPU－DistributedProcessingUnit）Ovation控制器（controller）INFI-90過程控制單元（PCU－ProcessControlUnit）Symphony現(xiàn)場控制單元（HCU－HarmonyControlUnit）TelepermXP自動控制系統(tǒng)（AS－AutomationSystem）現(xiàn)場控制站——主要功能

1、模擬量連續(xù)控制

2、順序邏輯控制

3、數(shù)據(jù)采集與處理

4、現(xiàn)場控制站通過通信接口作為一個工作站連入局部網(wǎng)絡，通過通信網(wǎng)絡與操作員站、上位機等進行信息交換。現(xiàn)場控制站——硬件〔電源〕現(xiàn)場控制站的供電來自220V或110V交流電源，交流電源經(jīng)現(xiàn)場控制站內的配電盤、斷路器給直流穩(wěn)壓電源及系統(tǒng)供電。每一個現(xiàn)場控制站均采用兩路單相交流電源供電，兩路互為冗余。在控制過程連續(xù)性要求較高的應用場合，應裝設不間斷電源UPS?，F(xiàn)場控制站內各功能模件所需電源通常為直流電源，一般有＋5V、±12V、±15V、＋24V等?，F(xiàn)場控制站——硬件〔I/O模件〕在現(xiàn)場控制站中，種類最多、數(shù)量最大的就是各種I/O模件，包括模擬量I/O模件，開關量〔數(shù)字量〕I/O模件和脈沖量輸入模件以及一些特殊過程變量的輸入輸出模件等，并根據(jù)信號的類型、幅值大小等通常提供不同型號的模件。為了保證現(xiàn)場I/O通道不受外界的干擾和偶然出現(xiàn)的高電壓、大電流干擾信號的破壞，I/O模件必須配備各種隔離和保護電路，如開關量信號輸入、輸出的光電隔離，模擬量信號輸入采用隔離放大器隔離等各種I/O模件在設計時為保證其通用性和系統(tǒng)的可組態(tài)性，在板上常設有一些用于改變信號量程與種類的跳線或開關，并有一組地址設置開關，用于本模件地址確實定，在系統(tǒng)安裝時必須按組態(tài)數(shù)據(jù)仔細設定。現(xiàn)場控制站——軟件現(xiàn)場控制站——軟件周期現(xiàn)場控制站——軟件各DCS產(chǎn)品現(xiàn)場控制站的實時數(shù)據(jù)庫結構各不相同，但一般通用系統(tǒng)中的實時數(shù)據(jù)庫應該包括系統(tǒng)中的采集點、控制算法結構、計算中間變量點、輸出控制點等各種處理點的有關信息，即點索引號、點字符名稱〔又稱儀表號〕、說明信息、報警管理信息、顯示信息、轉換信息、計算信息等，每一點的信息構成一條“記錄〞，又稱“點記錄〞。操作員站

DCS系統(tǒng)在屏幕上集中顯示生產(chǎn)過程的各項參數(shù)，操作人員坐在椅子上就可以對生產(chǎn)過程進行監(jiān)視，一個操作人員完成了從前十幾個人才能完成的監(jiān)視和操作任務，人機聯(lián)系發(fā)生了根本性的變化。操作員站的硬件主要由主機、顯示器、鍵盤、鼠標或球標、打印機等組成。操作員站的任務是在標準畫面和用戶組態(tài)畫面上聚集和顯示所有有關信息，供運行人員對機組的運行工況進行監(jiān)視，并通過觸摸屏或專用薄膜鍵盤進行相應的操作控制。操作員站——根本功能收集各現(xiàn)場控制站的過程信息，建立數(shù)據(jù)庫；自動檢測和控制整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)；在屏幕上進行各種畫面〔總貌、區(qū)域、分組、回路、趨勢、報警、系統(tǒng)狀態(tài)、流程圖等〕的顯示；打印報表、狀態(tài)和報警信息；選擇自動／手動控制方式，調整過程設定值或直接手操輸出；進行在線變量計算和性能計算；具有磁盤操作、數(shù)據(jù)庫組織、顯示格式編輯、程序診斷處理等功能。操作員站——屏幕顯示畫面分組顯示畫面基于分組顯示畫面，操作員可以進行以下操作：調整給定值;控制方式切換〔自動、手動和串級〕；手動方式下的輸出調節(jié)；啟動和停止一個控制開關；顯示一個回路的詳細信息等。操作員站——屏幕顯示畫面其他顯示畫面包括系統(tǒng)的性能計算畫面、特性監(jiān)視畫面、系統(tǒng)診斷畫面、事件記錄畫面等。工程師站——根本功能系統(tǒng)組態(tài)功能操作員站組態(tài)功能在線監(jiān)控功能文件編制功能故障診斷功能工程師站——系統(tǒng)組態(tài)系統(tǒng)組態(tài)硬件組態(tài)〔硬件配置〕軟件組態(tài)控制組態(tài)顯示畫面組態(tài)系統(tǒng)組態(tài)為實現(xiàn)一定功能所進行的系統(tǒng)硬件配置給硬件系統(tǒng)配置有關信息和形成所需功能的應用軟件系統(tǒng)組態(tài)完成組成系統(tǒng)的各設備的連接顯示畫面組態(tài)完成操作員站的各種顯示畫面間的連接控制組態(tài)完成各控制器、過程控制裝置的控制結構連接、參數(shù)設置等工程師站——控制系統(tǒng)組態(tài)功能模塊〔算法〕是控制系統(tǒng)結構中的根本單元，是由集散控制系統(tǒng)廠家提供的系統(tǒng)應用程序。它由不同功能的子程序組成。功能模塊通常包括結構參數(shù)、設置參數(shù)和可調參數(shù)等。功能模塊類型：輸入、輸出類功能模塊、控制算法類功能模塊、運算類功能模塊、信號發(fā)生器類功能模塊、轉換類功能模塊、信號選擇和狀態(tài)類功能模塊工程師站——控制系統(tǒng)組態(tài)實例〔功能碼〕Symphony系統(tǒng)提供了一系列〔255種〕完成不同根本功能的軟件模塊，并給每個模塊編排了一個唯一的代碼，稱為功能碼〔FunctionCode〕。在Symphony系統(tǒng)現(xiàn)場控制單元HCU中控制模件的ROM中存放有功能碼庫，它是該控制模件在組態(tài)時所能使用的各種功能碼的集合。工程師站——組態(tài)實例〔功能碼19：PID控制器〕S1－過程變量〔PV〕S2－設定值〔SP〕S3－跟蹤信號〔TR〕S4－跟蹤指令〔TF：0＝跟蹤；1＝釋放〕S5－總增益系數(shù)〔K〕S6－比例系數(shù)〔KP〕S7－積分系數(shù)〔KI〕S8－微分系數(shù)〔KD〕S9－控制器輸出上限S10－控制器輸出下限S11－設定值改變〔0＝正常；1＝積分〕；S12－控制器正反作用〔0＝正作用；1＝反作用〕S3－自動信號〔A〕；S6－啟動后該操作站的初始方式；1＝計算機，手動；2＝計算機，自動；3＝計算機、串線/比率；6＝本機，自動7＝本機、串級/比率；8＝以前的方式S7－過程變量高報警限；S10－過程變量的信號量程；S18－切至手動指令〔MI：0＝不切換；1＝切換到手動且保持〕；S20－切至串級/比率指令〔C/R：0＝不切換；1＝切換到串級/比率且保持〕N－按百分數(shù)表示的控制輸出，其值由操作站方式和自動信號輸入〔S3〕或者手動操作輸出確定；N＋2－自動方式標志〔A：1＝自動；0＝手動〕；N＋3－級別標志〔0＝本機；1＝計算機〕；N＋5－計算機狀態(tài)標志〔C－F：0＝計算機OK；1＝計算機故障〕。工程師站——組態(tài)實例〔功能碼80：M/A操作站〕工程師站——組態(tài)實例〔功能塊〕一個控制方案是由假設干個功能塊〔FunctionBlock〕組合而成的。中選用一個功能碼添加到控制方案中時，必須為該功能碼指定一個塊號〔即塊地址〕，確定了塊地址的功能碼稱為功能塊。為控制方案中的功能碼指定塊地址，實質上是為功能碼在控制方案運行中產(chǎn)生的輸出在控制模件的內存中分配一個存儲區(qū)域。在控制方案中，一種功能碼根據(jù)需要可以使用屢次，但每次使用必須指定不同的塊地址，以分別存放功能碼在不同使用條件下產(chǎn)生的輸出。這樣，