仪表控制系统日常维护管理知识（工程师培训）

仪表控制系统日常维护管理知识讲义中控制室仪表机柜间2023/9/132DCS、PLC工程师站2023/9/133控制室温度、湿度计温度控制范围：一般应在18～25℃之间湿度控制范围：一般应在湿度应在30～70%之间2023/9/134电缆进控制室2023/9/135仪表控制系统DCS系统DCS含义：DistributedControlSystem的缩写，又称集中分散控制系统（简称集散系统），也叫分布式控制系统。它是利用计算机技术、控制技术、通信技术、图形显示技术实现过程控制和过程管理的控制系统，它以多台微处理机分散应用于过程控制，通过通信总线、CRT显示器、键盘、打印机等又能高度集中操作、显示和报警。兼有常规模拟仪表和计算机系统的优点。“分散”的意思体现了集散控制系统是利用微型计算机技术对生产过程进行分散控制；“集中”的意思就是要集中操作，集中监视和集中管理整个生产过程。。2023/9/137DCS系统的特点功能丰富：单、复杂控制，各种运算，顺序、逻辑控制，监控、显示、打印、报警、历史数据贮存等操作要求。实现集中监视、操作和管理。关键设备采用双重或多重冗余，具有自诊断功能、可靠性高、维护量小。采用专用多芯电缆、标准接插件和规格化端子排，可节省大量的仪表连线和布线工作量。接线效率高，不易出差错。调试采用专用的调试软件。改变控制方案容易（软件组态）。采用模块式结构，可以方便地扩大或缩小系统规模。性能价格比高。2023/9/138PLC：Emergencyshutdown紧急停车系统。联锁系统：是指为保障工艺过程正常进行和保护设备免受损坏而设立的保护系统，在某些重要工艺参数、重要设备参数达到预先设定的数值时，这个保护系统自动或手动地使相关的装置、单元或设备实现停车。自启动联锁：是某些工艺参数、设备参数达到预先设定值时，能使备机自动启动的联锁。报警系统：是指为某些重要工艺参数、设备参数达到预先设定的数值时，自动发出声光信号的系统。2023/9/139SIS：SafetyInstrumentedSystem安全仪表系统，仪表系统用于实现1个或多个安全仪表功能.安全仪表系统包括传感器（SENSOR）、逻辑运算器（Logicsolver)和最终执行元件(Finalelement)。CCS：CompressorControlSystem压缩机控制系统。2023/9/1310PLC：Programmablelogiccontroller可编程控制器。主要用于程控系统、小型压缩机等。APC：Advancedprocesscontrol先进控制系统。主要用于一个或几个塔、反应器等整体控制。UPS：不间断供电系统。2023/9/1311常用术语冗余（Redundant）：用多个相同模块或部件实现特定功能或数据处理。容错（FaultTolerant）：功能模块在出现故障或错误时，仍继续执行特定功能的能力。容错控制系统可以识别和补偿控制系统元件的故障，并允许在继续完成指定任务的同时，对故障元件进行修复，不中断过程操作。2023/9/1312安全度等级（SIL）：

SafetyIntegrityLevel缩写，用于描述安全仪表系统安全综合评价的等级。故障危险概率（PFD）：

ProbabilityofFailingDangerously缩写，指是能够导致安全仪表系统处于危险或失去功能的故障出现的概率。2023/9/1313故障安全（FTS）：

FailingtoSafe缩写，安全仪表系统发生故障时，使被控制过程转入预定安全状态。可用性（Availability）：

系统可以使用工作时间的概率。如系统的可用99.99%，意味着在10000小时的工作将有1小时的故障中断时间。2023/9/1314可靠性（Reliability）：指系统在规定时间间隔(t)内发生故障的概率。如系统一年内的可靠性为99.99％意味者系统一年中工作时失败的概率为0.01％。2023/9/1315DCS系统结构简图HISHISHISFCSEther网VL网上位机FCS2023/9/1316DCS系统组成(横河CS3000)过程控制站（FCS）：

FieldControlStation缩写，包括过程控制单元和过程输入/输出接口，具备控制运算能力，包括算术运算和逻辑运算功能。2023/9/1317CS3000单点卡、多点卡、通信卡2023/9/1318MTL隔离安全栅隔离式输入安全栅：一方面为变送器提供24VDC电源，另一方面将来自变送器的4～20mA信号，经隔离变压器线性地转换成4～20mA信号传送给控制室内DCSAI输入卡。隔离式输出安全栅：将来自DCSAO输出卡的4～20mA信号1：1地进行隔离变换，同时经过能量限制后，把控制信号送给现场调节阀，以防止危险能量窜入危险场所。2023/9/1319MTL隔离安全栅2023/9/1320LB930、LB940齐纳安全栅齐纳式输入安全栅：由快速熔断器，限压元件齐纳二极管和限流电阻组成。齐纳式输出安全栅：由限制输出电压的齐纳二极管、限制输出电流的电阻和快速熔断器组成。齐纳式安全栅在一般情况下由于电阻R的限流和二只齐纳二极管的稳压作用，危险侧的电流、电压波动就被限制住了。2023/9/1321操作站（HIS）

：

HumanInterfaceStation监视。是集散控制系统中的人机接口装置。采用

WindowsXP操作系统、22寸液晶显示器、专用的操作员键盘、光电鼠标。功能：流程图操作、仪表面板操作、趋势画面、报警监视（报警和历史信息显示等）。2023/9/1322DCS工艺操作员键盘2023/9/1323工程师站（ENGS）：是具有工程组态功能的PC机，如可以进行系统组态或在线维护。通常具有HIS功能。和OPC之间进行数据交换、数据存取、信息处理。2023/9/1324DCS控制功能图

2023/9/1325V-net网:DCS数据通信系统ControlNetwork，是FCS与另外FCS，FCS与HIS、ENGS连接的实时控制网络，速率为100Mbps。1、读写通信：用于采集和传送一般的过程数据。2、信息通信：用于传送过程报警信息。3、环形传送系统：用于向其它站广播数据。2023/9/1326E-net网:

用于连接系统中不同的HIS之间的连接。1、能显示其它HIS上的趋势记录数据，2、能利用连接在其它HIS上的打印机和和彩色拷贝机打印拷贝。3、用本HIS作成的工程技术数据可装入其他HIS。4、向上位机传送趋势数据文件。2023/9/1327光纤通信系统收发器2023/9/1328电源系统（220VAC）2023/9/1329电源系统（24VDC）2023/9/133024VDC直流电源柜2023/9/1331DCS系统的特点系统操作方便，人机联系好。系统扩展灵活。相对分散，可靠性高。安装费用省。兼容性好。性价比良好。2023/9/1332日本横河CS3000系统功能系统的最大监控点是10万个。系统的最大站数是64个。系统的总貌画面每幅有32个显示块。当某显示块有报警时,其颜色为红色。当功能块通讯中断时,其颜色为灰色。控制组画面一般可以显示最多8个或16个仪表面板。系统中一个趋势模块共有16个趋势组,系统中每个趋势组有8支记录笔。1台HIS最多可显示800个控制组。2023/9/1333DCS系统流程图2023/9/1334DCS控制组2023/9/1335DCS趋势画面2023/9/1336DCS调整画面2023/9/13372023/9/13382023/9/1339日本横河DCS小卡系统（CENTUM-VP）2023/9/1340安全仪表系统（SIS）功能：在生产装置的开车、停车阶段，运行扰动以及维护操作期间，对人员健康、装置设备及环境提供安全保护。无论是生产装置本身出现的故障危险，还是人为因素导致的危险以及一些不可抗拒因素引发的危险，SIS系统都应立即作出正确反应并给出相应的逻辑信号，使生产装置安全联锁或停车，阻止危险的发生和事故的扩散，使危害减少到最小。2023/9/1341安全仪表系统（SIS）特点应具备高的可靠（Reliability)。高可用性（Availability）。高可维护性（Maintainability）。当SIS系统本身出现故障时还能保证提供安全保护功能2023/9/1342PLC/SIS控制站(TriconexTS1131)2023/9/1343FTA板、继电器、P+F安全栅2023/9/1344工程师站组态画面（TriconexTS1131V4.1）2023/9/1345AI组态画面2023/9/1346逻辑组态画面2023/9/13472023/9/13482023/9/13492023/9/1350联锁旁路逻辑组态画面2023/9/1351PLC操作站画面（Intouch9.5)2023/9/13522023/9/1353压缩机防喘振2023/9/1354压缩机电子调速2023/9/13552023/9/13562023/9/13572023/9/13582023/9/13592023/9/13602023/9/1361PLC辅助操作台2023/9/1362PLC系统（ICSREGENT）控制站2023/9/1363SIS（ICStrusted)2023/9/1364PLC与DCS的区别1、PLC主要处理的是开关量,DCS主要处理的是模拟量。2、从工作特性上来说，PLC是处于静态，平时它对于工作平稳的装置来说是不动作的，而DCS处于动态，不断地调节、控制。3、从可维修性上来说，PLC不允许离线维修，而DCS

允许离线维修。4、从手/自动工作状态上来说，PLC只有自动状态，而DCS可以有手/自动两种状态2023/9/1365说明：HIS：操作站；FCS：控制站；CONVERTER：V网转换接头ABC：网桥；YNT：光电收发器ACB：扩展柜HUB：集线器EWS：工程师站PRT：打印机2023/9/1366CENTUM-CS网络

说明：ICS：操作站

FCS：控制站

ACG：网络转换器EWS：工程师站EC：扩展柜2023/9/1367ICS-PLC系统网络

2023/9/1368TRICON-PLC系统网络

2023/9/1369CENTUM-CS3000系统OPC数据交换方式硬件结构原理

OPC含义：OLEFORPROCESSCONTROLOLE=OBJECTLINKINGENBEDDING2023/9/1370APC先控系统硬件结构图

（SUPCON-adcon）多变量预测