DCS控制系统及典型控制方案_第1页
DCS控制系统及典型控制方案_第2页
DCS控制系统及典型控制方案_第3页
DCS控制系统及典型控制方案_第4页
DCS控制系统及典型控制方案_第5页
已阅读5页,还剩13页未读 继续免费阅读

下载本文档

版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领

文档简介

11DCS把握系统及典型把握方案常洪娟集散系统DistributedControlsystemDCS集散系统的含义是,利用微处理机或微型计算机技术对生产过程进展集中治理和分散把握的系统技术根底 微型计算机应用对象 生产过程技术特点 集中操作、治理和分散把握DCS的产生50年月前,过程把握主要使用气动仪表50年月后期,消灭电动单元组合仪表一次表 留在现场的变送器和执行机构二次表 集中在中控室的调整与显示表60年月,开头使用直接数字把握DDC把握,在带来很多优点的同时,消灭了“危急集中70危急也分散DCS进展历程〔一〕19751980年,初创期,代表产品有Honeywell TDC2023横河电机 CENTUMFoxboro SPECTRUM技术特征:带显示器的操作站与过程把握单元分别,实现了集中操作、分散把握在硬件制造和软件设计上承受了冗余技术源共享DCS进展历程〔二〕19801985年,成熟期,代表产品有Honeywell TDC3000〔LCN〕横河电机 CENTUM-A,-B,-DRosemount RS3技术特征:引入了局域网技术,通信范围扩大,数据传送速率大大提高,但各厂家网络通信机制各不一样。16位CPU,把握功能增加。操作站开头兼有简洁的治理功能承受上位机以完成一些简洁运算和较强的治理功能DCS进展历程〔三〕1985年以后,扩展期,代表产品有Foxboro I/A-SHoneywell TDC3000X,TPS横河电机 CENTUM-XL,-uXL,-CSFisher-Rosemount Delta-V技术特征:交换。普遍承受32位CPU,把握功能更加强大,标准算法中开头包括自适应、自整定的简洁把握算法,先进把握技术与过程优化技术得到推广应用。承受高区分率显示器、触摸屏、鼠标器以及窗口技术,人机界面更加友好,DCS进展历程〔四〕全数字化、双向、串行的多站通讯网络现场总线〔Fieldbus〕把握系统技术特征:4~20mA模拟信号通信,实现双向通通讯数字通信信号传送误差小,传送精度高。开放性、互操作性/互换性增加把握功能完全下放到现场,实现完全分散把握硬件和软件尚待争论和开发。现场总线把握系统构成差压变送器含有模拟量输入功能块AI11,调整阀含有PID把握功能块PID11〕拟量输出功能块AO11,由这三个功能块构成流量把握回路DCS如何构成210硬件DCS系

操作治理系统、过程把握站、通信系统统 系统软件

诊断程序 应用程序组态程序标准画面等软件 用户软件 组态结果运行数据 过程历史数据操作治理系统负责操作、治理的设备:操作站、上位机、通讯站、打印机等。操作站〔工程师站〕是DCS的人-机接口,它有丰富的外设和友好的人-机界面。操作站功能:操作员功能、工程师功能、通讯功能和高级语言编程功能等。操作站组成:计算机主机、显示器、键盘〔专用或PC标准键盘、网卡、打印机等组成。第四代DCS操作站普遍承受PC机来取代专用的操作站,操作系统承受Windows系统。鼠标或触屏操作过程把握站把握站是DCS功能:常规把握PID信号和通过操作站发出的指令进展各种运算,并将计算结果送到现场进展把握。组成:电源、CPU卡、通讯卡和各种信号输入/输出卡〔I/O卡〕及其端子板、连接电缆等组成。通讯总线DCS的计算机设备连接成一个完整的系统。组成:局域网通信总线、把握通信总线、远程I/O总线等。通信介质:同轴电缆〔50欧姆、75欧姆、光纤或双绞线。通信网络构造:总线型、环型、树型和星型,如Honeywell和Yokogawa的DCS承受总线型。通讯协议:IEEE802通讯协议〔IEEE802.2、IEEE802.4〕DCS以令牌传输方式按设备地址进展巡回通讯。DCS的特点DCS系统都是由操作治理系统、过程把握站、数据通信总线等构成。DCS系统都承受分级递阶分布式构造,把握、危急分散,操作、治理集中。/输出卡件等承受冗余配置,从根本上提高了系统长期连续运行的力气和抗故障力气。系统的硬件和软件均具备自诊断功能和自修正功能。HONEYWELL操作站TPS系统操作站一般有US、UWS和GUS。GUS是基于MSWindowsNT2023工作站平台的NativeWindow窗口,构成:主机:通用PC1517吋CRT,键盘:一般键盘,操作员键盘网卡:Ethernet卡,可外接PIN网LCNP4属性板,通过MAULCN连接的DISPLYBUILDER流程图画面代替US的PICTUREEDITOR流程图画HONEYWELL把握站APM把握站组成:电源模件先进过程治理模件APMM(MODEM调制解调器卡、高级通讯处理器、高I/O〕IOP卡、卡笼、FTA卡供电电缆、冗余电缆、I/OLINK电缆、FTA电缆HONEYWELL把握站HPM把握站组成:电源模件HPMM(通讯/把握处理器卡、I/O链接处理器卡、)UCN接口模件IOP卡、卡笼、FTA卡UCN电缆、供电电缆、冗余电缆、I/OLINK电缆、FTA电缆TPS通讯总线LCN网络通讯总线:LCNA、LCNBLCN5Mbit/s的系统时钟同步信号,保持各模件的时间同步。通讯介质〔〕75300米〔挂40个节点2〕用光缆和LCNE卡扩展,一段光缆最大长度为2km,一条LCN网络最长可扩展到4.9km64个节点,〔3〕每个节点通过T型头与LCN网连接,每条通信电缆的两终端必需有终端电阻。通讯协议:IEEE802.4令牌总线网介质存取把握协议TPS通讯总线UCN网络通讯总线:UCNA、UCNB作用:在UCN网络上各模件之间传送信息,通讯介质〔1〕同轴电缆75欧姆:主电缆和分支电缆〔2TAP接头,〔3〕终端电阻通讯协议:承受 IEEE802.4和ISO标准通信协议,支持点对点通讯〔peer-to-peer〕通讯速率:5MBIT/S32对冗余节点LCN20条UCN网TPS网络接口模件(NIM)功能:通讯功能:是LCNUCN之间的接口模件,供给LCN和UCN之间的连接。实现LCN上和UCN时间同步功能:LCN网络的时间和UCN网络的时间由NIM进展同步处理。TPS历史模件(HM)功能:保存各个节点的操作属性文件及系统文件。保存历史数据,用于报表及历史趋势的打印,保存杂记JOURNA:系统杂记、过程杂记。保存用户文件:流程图,报表,用户程序。容量:875M、1.8G。配置:单盘、单盘冗余、双盘、双盘冗余GUS1HM40LCNALCNBGUS1HM40LCNALCNBNIM133/14APM9/10UCNAUCNBCS3000操作站种类:台式与桌面式台式:封闭显示器式(CRT)与开放显示器式(LCD)构成:主机:通用PC显示器:单或双CRT,键盘:一般键盘,操作员键盘网卡:VF701与Ethernet卡,支持多幅流程图。操作系统:WindowsNT或Windows2023CS3000把握站类型:用于本地IO的现场把握站:KFCS用于远程IO的现场把握站:LFCS紧凑型现场把握站:SFCS构成:现场把握单元FCU:CP〔有的FCU带两个CP、通信卡Vnet和内部总线卡、电源单元、电池单元输入输出节点单元:NodeUnit、节点卡输入输出模块:IOM内部总线:ESB,ER,RIO及连接器电源:100-120VAC200-240VAC、备用电源CS3000通讯网络(V网)CS3000通讯网络(V网)V网,即Vnet把握网,是连接FCS,HIS,BCV和CGW站的实时把握总线,通信10Mbps,冗余配置;1664个站;通信介质为同轴电缆(1)500米;(2)185米;两种电缆间用转换器转接,扩展:204对,每条同轴电缆的两终端必需有终端电阻通信协议:IEEE802.4令牌总线网介质存取把握协议。CS3000通讯网络(以太网)以太网用途连接HIS、ENG和上位机,信息和趋势数据共享,等值化HIS数据库,减轻Vnet负担,一般状况下以太网是需要的,但是假设系统只有一个HIS,且此HISHIS0164FCS0101构VNET1HIS0164FCS0101构VNET1VNET2DCS组态由系统软件生成用户软件的过程叫做“组态”在线组态:整个系统硬件已构建完成,操作站、把握站及各节点间的通讯都能正常工作。离线组态:系统未构建好,在脱离系统的PC机上进展的组态。DCS组态内容:系统组织构造组态:整个工程有多少台操作站、把握站,及各站的地址,把握站有哪些卡件组成等等把握策略组态:建点,建立点的连接流程图绘制数据库组态:历史组、把握组等DCS的下装下装〔Download):组态工作完成后,将组态内容写进设备,以更相应设备的内存数据,使组态内容起作用需执行下装操作。在线下装:在处理器运行时进展的下装,用户软件的修改可在线下装。离线下装:在处理器停顿运行时才能进展的下装,工程初始下装、增减系统硬设备等需离线下装。DCS报警功能〔1〕DCS不需组态,有标准的故障代码、故障提示符。过程报警:工艺参数越限报警。如PV高、高高、低、低低报警、偏差报警、变化率等的报警。需特地定义。DCS报警功能〔2〕报警级别:LOWHIGHEMERGENCYJOUNALNOACTION〔HONEYWELL),不同的报警级别报警声不同,恢复正常后所需确实认方式不同。设定报警值,允许报警才能发生声光报警。报警死区:通过工程单位量程的百分数的调整使报警恢复正常,防止频繁的报警循环。某温度点的测量范围是0~200℃,它的PVHITP=150,超过150℃就报警。假设PVALDB=1%,148℃才会消退报警。DCS历史趋势历史趋势:系统采集的过程点的历史数据,用于故障的查找和分析推断,DCS系统中多依据需要保存模拟量过程点的PV、SP、OP值。DCS历史趋势〔1〕HONEYWELL历史趋势:由工程师组态历史组〔趋势组〕后生成,保存于历史模件(HM)中。HONEYWELL历史组个数按单元在NCF组态时已安排好,如各历史组已用完,只有在HM容量充分的状况下,重修改NCF20个点。保存于HM中,依据HM容量、采集时间的长短保存的时间有限1〕1分钟和2〕20HM。5分钟、10分钟、20分钟该点的数据可以来自HM,也可以来自RT当在线修改历史组时最好将HM的历史采集停顿后在下装,否则可能引起HM出错甚至损坏。DCS历史趋势〔2〕CS3000历史趋势:一台HIS20个本地站趋势块,30个其它站趋势块,一个趋势块含16个8个点。〔1〕趋势画面:依据设置的采集周期不同而时间长短不同〔〕长趋势:当操作站安装有长趋势软件包时,可组态长趋势,在设置的保存时间〔月、年〕内,按星期打包,可依据日期查看。DCS过程点过程点是把握系统组态中的最小单元,其主要因素包括点位号ID、参数、功能点类型:硬点:来自现场或送到现场去的有硬接线的点,包括:AI(模拟量输入点)、AO〔模拟量输出点、DI〔开关量输入点、DO〔开关量输出点、PI(脉冲量输入点〕等DCS中连接输入/输出以实现某种把握功能的中间点,包括:RPV〔常规PV处理点、RC〔常规把握点、DC〔数字组合点、Logic〔规律点、Array〔数组点PM〔CL程序点FLAG〔标志量存放器点Numeric〔数值存放器点、Timer〔定时器点〕DCS回路一组点及点之间的信号联系构成回路。显示回路:只进呈现场信号的显示,不进展把握,只有输入点及软点,无输出点,如温度、压力等工艺参数的显示,调整阀、泵、电机运行状态的显示。〔1〕模拟把握回路:即能进呈现场信号的显示又能进展参数把握调整,是由输入点、中间软点、输出点构成,通过定义点的输入、输出连接参数来形成信〔2〕的回路,多由规律执行把握。DCS回路构成图输入模拟输入输入模拟输入HPMM现场现场端子板卡AI把握器变送器+–接线箱12子排12FTAFTA电缆HPMMPT100PT100PIC100HPMM现场调整输出模拟输出卡现场接线机柜间端把握器端子板+箱I01–34子排34AOHPMMFTA电缆PV100PV100阀阀DCS信号的转换(1)模拟输入(AI)信号:温度(T)、压力(P)、流量(F)、物位(L)等工艺参数经变送器转换成4~20mADC信号接入DCS1~5VDC的系统内部信号,依据〔点1~5VDC信号转换成相应的工程量数值进展显示。DCS信号的转换(2)模拟输出(AO)信号:0-100%的把握信号〔OP)1~5VDC1~5VDC信号4~20mADC信号后送往现场,把握调整阀的开度、变频电机的转速等。DCS信号的转换(3)开关量输入(DI)信号:现场来开关量信号接入DCS时,使得卡件内的电路接通,把握器检测到电路接通后将对应当回路的点置为ON(1),反之则置为OFF(0)DCS信号的转换〔4〕开关量输出(DO)信号:把握器发出的开关量把握信号发生状态转变,由OFFON时,使DCS系统卡件内的电路接通,使得外回路接通〔有的卡件直接相外回路供24VDC信号,有的卡件只给出一干触点信号和阀的关闭。DCS实现无扰动切换的方法实现无扰动切换的方法PVMAN方式下时,SP自动地跟踪等于PV,没有任何的偏差。根据实际需要组态把握器是否需要PV跟踪功能。DCS实现无扰动切换的方法初始化功能:当组态把握器把它的输出推给它的输出点,而输出点又不能承受该值时就会产生初始化。初始化的功能就是当输出点变成可以接收把握器输出的时候,把握器的输出要强行与输出点的数值一样。在串级把握中当副把握器置出串级方式时发生初始化,使主把握器的输出自动跟踪副把握器的设定值,当副把握器投回串级时实现无扰动切换。DCS使用环境1〕相对湿度:40%-60%〔无凝露〕。2〕环境温度:10-2810℃/小时以内。3〕无电磁干扰,不准在机柜间使用报话机和手机。4〕要求清洁无尘,要求过滤网孔径小余10um,0.3mg/m35〕防静电6〕防小动物进入DCS供电电源稳压市电、UPS电同时供电电压:220±10%VAC频率:50HZ±1HZ谐波〔波形〕失真率<5%电源瞬连续电时间应小于用电设备的允许电源瞬连续电时间。20%实行防雷、EP谐波吸取装置保护措施,防止过电压对把握仪表电源系统的危害DCS故障硬件故障:DCS通讯/把握卡故障、IOP卡/FTA卡故障等,由设备故障所引起的DCS不能正常工作的故障。软件故障:又分系统软件故障和用户软件故障,系统软件故障是DCS厂家设计DCS操作/使用不当造成的故障:因操作人员快速、频繁调用画面而使操作站画面不能更、数据不能更等操作站死机故障DCS故障的推断与查找推断与查找的途径:系统状态监视画面。系统报警信息。各卡件状态指示灯亮、灭,颜色的变化特地的诊断软件操作站故障死机:操作站不响应操作员的操作,重启动。黑屏:显示屏无信号输入,主机无法重启,内存条故障或主板故障,更换备件。操作员键盘无响应,重插拔,或更换操作员键盘。HONEYWELL的DISPLAYBUIDER流程画面上的点参数消灭?号,无法监视过程点,重注销用户或重启。把握站故障故障类型:冗余输入、输出卡件同步故障。输入、输出卡件消灭NR(无响应〕故障。FTA端子板损坏。连接电缆接触不良、消灭破皮绝缘不良。通讯/把握卡故障。故障危害:不同的硬件,发生故障时的影响大小不同FTA端子板损坏,则此卡件上的点都无法监视把握。冗余配置的卡件有一块卡件故障时,不影响把握,如冗余卡件都故障或非冗余卡件故障,则此卡件上的点都无法监视把握。把握站故障处理故障处理:冗余配置的卡件,在确定主卡工作正常的状况下,重插拔,如软故障则可消退,如为硬故障则无法消退,需更换同型号的卡件非冗余的卡件在确认其上的点的用途后,直接重插拔或更换备件。故障处理留意事项:首先进展故障分析、风险评估,制定处理方案。如要处理AO/DO卡件时,可能影响到其上的调整阀、联锁设备动作,确定要与工艺人员协商制定预案,实行手动〔手轮〕把握等。通讯总线故障故障类型:电磁干扰造成通讯出错。终端电阻、各连接头松动。接口卡件损坏、存在软故障。通讯电缆破皮、被老鼠咬断。故障危害:无法传输数据,不能监控。通讯总线故障处理故障处理:进展消磁消噪声处理。更换接口卡件。检查终端电阻、各连接头紧固状况,重紧固。检查通讯总线完好状况,必要时更换电缆。故障处理留意事项:要在工艺过程平稳期间进展;要在冗余电缆工作正常的状况下进展;预备好卡件、电缆备件;工艺人员尽量避开频繁操作;单把握回路QihQihLChspQoLIC111PVLIC111PVPIDOP中控室LT111LV111现场调整阀变送器现场变送器、调整阀接线连接好DCSLT111(AI)、LV111(AO),PID把握点LIC111,定义其输入参数为LT111.PVLV111.OP串级把握回路串级把握由主、副两个调整器串接而工作,主调整器的输出作为副调整器的给定值,副调整干扰作用强而频繁、负荷变化大、对把握质量要求较高的场合。串级把握回路的实现

TIC211PIDPVSPFIC211PV PID OPTT211 FT211 FV211把握室 (AI) (AI) 〔AO)现场 主变送器 副变送器 调整阀现场温度、流量变送器、调整阀接线连接正确,DCS组态:首先组态硬点TT211(AI)、FT211(AI)FV211(AO),再组态PID把握点FIC111,FT211.PV,输出参数为FV211.OP;PID把握点TIC111,定义其输入参数为TT211.PV,输出参数为FIC211.OP超驰把握回路超驰把握也叫选择性把握、高/低选把握,超驰把握一般有两个调整器,它们的输出通过一个选择器后送到执行器。主要特点:超驰把握有两个把握回路,但在任何状况下仅有一个把握回路在工作,而另一个把握回路处于开环状态,此时该回路中的调整器的输出被选择器切断,不能送到调整阀,可通过快速的自动选择消退生产中的担忧全因素。超驰把握例如超驰把握例如1214裂解气 气丙烯88℃

LC液丙烯15℃ TC 选择器在乙烯分别过程中,裂解气经压缩后其温度已到达88℃。为了进展低温分别,必需将它的温度降下来。为此,工艺上承受了液丙烯低温下蒸发吸热原理,用它与裂解气换热,到达降低裂解气温度的目的。超驰把握例如正常工况时:由冷却器出口裂解气温度来把握调整阀裂解气温度。非正常工况时:当裂解气温度过高或负荷过大时,把握阀已被大幅开大,并且冷却器中全部的列进入冷却器的液丙烯的多少,从而把握冷却器液位在安全范围内。超驰把握回路的实现超驰把握回路的实现超驰把握回路的实现超驰把握回路的实现TIC311PV PV LIC311PIDPVTIC311PIDLS311低选中控室LT311〔AI〕TT311〔AI〕OTV311〔AO〕现场调整阀变送器B变送器A现场温度、流量变送器、调整阀接线连接正确,DCS组态:首先组态硬点LT311(AI)、TT311(AI)、TV311(AO),再组态:选择开关LS311,定义其输出输出参数为TV311.OP;PID把握点LIC311,定义其输入参数为LT311.PLS311.XPID把握点TIC311定义其输入参数为输出参数为LS311.X2分程把握回路分程把握就是一个调整器同时把握两个或两个以上的调整阀,每一个调整阀依据工设置分程把握目的:是为了满足工艺上扩大可调比的要求、满足特别调整系统的需求。PC气关阀“B”“A”N2气开阀N2调整阀分程动作形式示意图调整阀分程动作形式示意图100% 100%阀 阀A B A B开 开度 度0% 0%4

12 20mA 4 把握信号 12 20mA调整阀分程动作〔同向〕100% 100%阀A开度 120%4 把握信号

B 阀开20mA 4

A12把握信号

B20mA调整阀分程动作〔异向〕分程把握实现方法一/气转换器/气阀门定位器。通过调整阀门上的定位器动作点来实现分程曲线分程把握实现方法二现场串联分程:通过调整阀门定位器实现A4-12mA范围动作,B12-20mA范围动作分程把握实现方法三1516通过DCS软件实现,通过在DCS内部的AO点组态中,分别依据分程曲线区域数据,填写PV411A/B的折线数据。如:0~50%;50~100%的分程曲线,则在PV411A中,IN=0,OUT=0%;IN=50%;OUT=100%.在PV411B中,IN=50%,OUT=0%;IN=100%;OUT=100%.4~20mA的电气阀

温馨提示

  • 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
  • 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
  • 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
  • 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
  • 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
  • 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
  • 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

评论

0/150

提交评论