DCS系统硬件学习-课件

DCS系统硬件学习DCS系统硬件学习ppt课件2021/3/261DCS系统硬件学习DCS系统硬件学习ppt课件2021/3DCS系统硬件DCS系统硬件学习ppt课件2021/3/262DCS系统硬件DCS系统硬件学习ppt课件2021/3/2DCS的概念：DCS（DistributedControlSystem）分散控制系统的简称，一般习惯称之为集散控制系统。DCS是一个由

过程控制级和

过程监控级

组成的以

通信网络

为纽带的多级计算机系统，综合了计算机、通信、显示和控制四项技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活以及组态方便。DCS系统硬件学习ppt课件2021/3/263DCS的概念：DCS系统硬件学习ppt课件2021/3/2

控制系统采用PKSR201，控制器为冗余的PKSC200。测控信号显示在操作站的显示屏幕上，并可在操作屏幕上进行设备操作。同时显示现场操作的状态。 甲醇整个系统共设置二套冗余控制站（在机柜间工程师站内）和七套操作站（其中二套为空分操作站、五套为甲醇操作站），采用PKS系统来完成各系统的温度、压力、流量、液位等工艺参数的显示、控制以及各类电机、阀门等设备的监控操作。根据工艺的特点，分为空分控制系统和甲醇控制系统。各个控制系统分别设置各自独立的控制站，两个控制站均放在甲醇控制室内。DCS系统硬件学习ppt课件2021/3/264 控制系统采用PKSR201，控制器为冗余的PKSC20

系统基本构成:HybridControllerPKSServer

ControlNet(Supervisory)OPStation10Controllers或10对冗余Controllers*20*8Racks机架*64I/OCards(Analog/Digital)*24I/OCards/PerCNI*5Repeater1km下位控制器网络通讯为ControlNetUpto6kmI/OSubsystem*65000pointsUpto10km控制网络(主网)混合控制器操作员站服务器工程师站服务器和操作站之间冗余的以太网DCS系统硬件学习ppt课件2021/3/265系统基本构成:HybridPKSControlNet甲醇DCS基本组成：1、带I/O部件的控制器：两套冗余的C200控制器及I/O部件（空分控制站和甲醇控制站）2、通讯网络：以太网和ControlNet网服务器和操作站之间的网络通讯为冗余的以太网通讯，下位控制器网络通讯为ControlNet通讯。甲醇DCS系统采用Modbus通讯协议与ESD系统通讯来采集系统跳车信号。3、人机接口：操作站（甲醇中控室共七台，空分两台，净化三台，合成精馏两台）、工程师站（两台jca和jcb,现中间jcb为主）DCS系统硬件学习ppt课件2021/3/266甲醇DCS基本组成：DCS系统硬件学习ppt课件2021/DCS系统硬件学习ppt课件2021/3/267DCS系统硬件学习ppt课件2021/3/267DCS系统硬件学习ppt课件2021/3/268DCS系统硬件学习ppt课件2021/3/268甲醇各工段位号简介：1、脱硫工段（例如TIA1025）2、转化工段（例如LICA2002）3、气柜、焦炉气、合成气压缩机(LICA3801)4、合成工段(例如PCV4004)5、精馏工段（例如PV5003）6、罐区（例如LIAS6102）7、空分工段（例如TCV7205）8、空压工段（例如FCV8003）DCS系统硬件学习ppt课件2021/3/269甲醇各工段位号简介：DCS系统硬件学习ppt课件2021/控制机柜

一共有九个DCS机柜(从右往左)1、电源开关柜KG1102、空分控制站KG111,KG112,KG1133、甲醇控制站KG121,KG122,KG123,KG124,KG125

C200控制器在KG111,KG121柜里PMIO卡在KG112,KG122,KG123柜里DCS系统硬件学习ppt课件2021/3/2610控制机柜DCS系统硬件学习ppt课件2021/3/2610C200控制器十槽位控制机架：电池模块不占槽位，CNI通讯模块，C200控制器（两槽位），IOLINK（两槽位）,BEM电池扩充模块，RM冗余模块。IOLIM模块（空分一块、甲醇两块）系统正常运行时，主控制器C200显示RUN，IOLINK显示OK，RM卡件显示PRIM；冗余控制器C200显示BKUP，IOLINK显示BKUP，RM卡件显示SYNC。DCS系统硬件学习ppt课件2021/3/2611C200控制器十槽位控制机架：DCS系统硬件学习ppt课件CNI通讯模块：PKS服务器通过CNI模块连接控制器到ControlNet监控网络。数据传输速率为5Mbits/sec。可以选择单或冗余的网络介质，并且提供实时确定性的数据传递。

IOLINK模块：支持IO卡件和控制器之间通讯，并可对等通讯以支持互操作。外部设备可以通过以太网和混合控制器通讯。BEM电池扩充模块：控制器（CPM）大都由一个内置在控制器中的锂电池用于保存控制器的数据库，也可选用一个占用一个槽位的电池扩充模件代替锂电池，区别在于电池扩充模块是可以充电的。RM冗余模块：提供两个控制器机架的控制处理器冗余。当控制器发生故障时进行切换，切换时间对应可以忽略不计。使用光缆连接两个机架中的两个冗余模件，这根光缆可以在线更换，并且不中断过程控制。DCS系统硬件学习ppt课件2021/3/2612CNI通讯模块：PKS服务器通过CNI模块连接控制器到Con控制处理器C200:

PowerPC603E100MHZ,8MEDACRAM+4MFlashROM控制模块CM:调节控制,逻辑控制,设备控制，顺控模块SCM:顺序批量控制,内含50组配方,50组历史数据控制执行环境

ControlSolverControlExecutionEnvironment(CEE)

处理周期：50毫秒CEE：50ms,100ms,200ms,500ms,1s,2s5毫秒CEE：5ms,10ms,20ms,50ms,100ms,200ms控制能力：CM/SCM/IOMIOM:64块/50msCEE,12块/5msCEE处理单元PU：1600(冗余配置)/2400(5msCEE)/3600(50msCEE)内存单元MU：4000每个C200可接多达64对冗余卡

控制器之间、控制器与服务器之间冗余通讯在主控制器上的任何故障均引起控制器切换DCS系统硬件学习ppt课件2021/3/2613控制处理器C200:DCS系统硬件学习ppt课件2021/15槽位I/0机架：共8个，空分3个，甲醇5个常用的卡件有6种：AI,AO,DI,DO,RTD,TC

PMI/0DCS系统硬件学习ppt课件2021/3/261415槽位I/0机架：共8个，空分3个，甲醇5个PPMI/O卡件上工作指示灯的几种状态：工作指示灯绿色表示正常工作。绿色闪烁表示卡件上的通道有报警，且该报警被用户确认过。黄色只会出现在冗余的AO卡件上，表明该卡件处于备用状态。黄色闪烁表示卡件上的通道有报警，且报警未作任何处理。DCS系统硬件学习ppt课件2021/3/2615PMI/O卡件上工作指示灯的几种状态：工作指示灯绿色表示正AI(模拟量输入)卡：共46个，空分13+2个，甲醇23+8个AO(模拟量输出)卡：共28个，空分5+5个，甲醇9+9个DI(数字量输入)卡：共10个，空分3个，甲醇7个DO(数字量输出)卡：共7个，空分1个，甲醇6个RTD(模拟量输入）卡：共8个，空分3个，甲醇5个TC(模拟量输入)卡：共2个，都在甲醇。DCS系统硬件学习ppt课件2021/3/2616AI(模拟量输入)卡：DCS系统硬件学习ppt课件2021

甲醇空分总计AI点：303190493AO点：11265177DI点：15171222DO点：10224126RTD点：12964193TC点：61061总计：8584141272甲醇控制点分布：DCS系统硬件学习ppt课件2021/3/2617甲醇空分AI卡：高电平模拟量输入处理器卡板输入信号范围:0-5V,1-5V,0.4-2V,4-20mA输入处理:线性,平方根通用FTA可任意连接:2线制/3线制/4线制变送器系统内供电/仪表外部供电均可。AI的FTA能接入4*4=16个AI信号，每一个通道有三个接线端子供选择，2线制变送器接1、2端子(1正，2负)，4线制变送器接2、3端子（2正，3负）。DCS系统硬件学习ppt课件2021/3/2618AI卡：DCS系统硬件学习ppt课件2021/3/2618AO卡:实际输出电流的回读检查出现故障时输出缺省动作(保持或者断电)支持手动载入器和D直流控制的模式和相关功能软件标定模拟量输出卡AO的FTA能输出4*4=16个AO信号DCS系统硬件学习ppt课件2021/3/2619AO卡:DCS系统硬件学习ppt课件2021/3/2619DI卡：数字量输入处理器卡板输入信号:24Vdc,120Vac,240Vac输入方式:状态输入/锁存输入/累积输入状态输入分辨率:20毫秒,DISOE:1毫秒偏离正常状态报警,事件报告和记录DI的FTA能接入4*8=32个DI信号DCS系统硬件学习ppt课件2021/3/2620DI卡：DCS系统硬件学习ppt课件2021/3/2620DO卡：数字量输出处理器卡板输出信号:24Vdc,3-30Vdc,31-200Vdc,120Vac,240Vac输出方式:

锁存输出;脉冲输出;脉宽调制输出输出反读检查DO的FTA能输出4*8=32个DO信号有保险16个输出24VDC,220VAC干接点信号。DCS系统硬件学习ppt课件2021/3/2621DO卡：DCS系统硬件学习ppt课件2021/3/2621RTD卡：低电平模拟量输入处理器卡板输入信号类型:RTD,毫伏信号(0–100mV)输入处理:线性,平方根,5阶多项式温度输入特性变换RTD的FTA:Pt100DIN,Pt100JIS,Ni120,Gu1016个RTD连接端子,3线直接连接RTD卡有专门的FTA电源板，连接两个FTA板，给两个FTA供电。电源板如右下图一个RTD卡连接两个FTA板。DCS系统硬件学习ppt课件2021/3/2622RTD卡：DCS系统硬件学习ppt课件2021/3/262TC卡：低电平模拟量输入处理器卡板输入信号类型:TC,毫伏信号(0–100mV)输入处理:线性,平方根,5阶多项式温度输入特性变换TCFTA:ANSIJ,K,E,T,B,S,R等16个TC连接端子,带冷端补偿,TC开路检查TC卡有专门的FTA电源板，连接两个FTA板，给两个FTA供电。电源板如右图上部分一个TC卡连接两个FTA板DCS系统硬件学习ppt课件2021/3/2623TC卡：DCS系统硬件学习ppt课件2021/3/2623接口设备FTA模块：FieldTerminationAssembly现场终端元件。它与I/O处理器执行对所有PMI/O现场设备的输入和输出扫描和处理。处理变化的现场接线信号电平，提供了与外部HART子系统相连的连接器，并集成了滤波器以防止HART信号和ExperiencePKS系统之间的干扰。FTA模块与PMI/O卡通过FTA电缆连接；现场信号电缆通过FIA模块与PMI/O卡连接。FTA模块常用的六种：AIAODIDORTDTCDCS系统硬件学习ppt课件2021/3/2624接口设备FTA模块：DCS系统硬件学习ppt课件2021FTA卡件指示灯的作用：在非冗余的卡件上，FTA工作时该灯会显示为绿色；如果发现该灯不亮，表明FTA电缆没有连接好或卡件有问题。在冗余的卡件上，灯亮表明通道J1工作，灯灭表明通道J2工作或卡件有问题。DCS系统硬件学习ppt课件2021/3/2625FTA卡件指示灯的作用：DCS系统硬件学习ppt课件202信号分配器：

信号分配器是指将一路信号在无信号损失的情况下分配成多路相同的信号，输出给多个显示设备。它可向外提供24VDC电源。当有两线制的无源信号接入信号分配器，就需要将信号线接在1,3端子上，外供电源并接收4~20ma信号。1负3正。若为四线制信号或有源信号接入，则接在2,3端子上，只接收电流信号。安全栅：

本质安全型防爆仪器仪表的关联设备，在正常情况下不影响测量系统的功能。它设置在安全场所的一侧，当本安防爆系统发生故障时，能将窜入危险场所的能量（电能）限制在安全值以内，从而保证现场生产安全。

DCS系统硬件学习ppt课件2021/3/2626信号分配器：DCS系统硬件学习ppt课件2021/3/26继电器：定义：继电器是一种当输入量（电、磁、声、光、热）达到一定值时，输出量将发生跳跃式变化的自动控制器件。OMRON规格型号S290-C80继电器，空分控制站的继电器以1J开头，（例如1J101）甲醇的2J开头。继电器的继电特性继电器的输入信号x从零连续增加达到衔铁开始吸合时的动作值xx,继电器的输出信号立刻从y=0跳跃到y=ym,即常开触点从断到通。一旦触点闭合，输入量x继续增大，输出信号y将不再起变化。当输入量x从某一大于xx值下降到xf,继电器开始释放，常开触点断开。我们把继电器的这种特性叫做继电特性，也叫继电器的输入-输出特性。接线：13,14端子接电源的正负极；1,5,9是选择继电器常开或长闭触点，1,9长闭，5,9常开。DCS系统硬件学习ppt课件2021/3/2627继电器：DCS系统硬件学习ppt课件2021/3/2627温度变送器：空分控制站没有TC卡，摩尔温变TT1~9（9个），MTL温变2个。温度变送器用于把热电偶、热电阻信号转变成标准模拟信号。DCS系统硬件学习ppt课件2021/3/2628温度变送器：DCS系统硬件学习ppt课件2021/3/26网络拓扑两种通讯网络：EtherNET(以太网):一种商业的、开放的网络，使得控制器通过标准技术与服务器连接。服务器和操作站之间的网络通讯为冗余的以太网通讯。ControlNet:一种实时的、确定性的过程控制网络，可以通过单个或冗余的传输介质，提供确定性的数据通讯，是一种优化的过程控制网络。下位控制器网络通讯为ControlNet通讯。DCS系统硬件学习ppt课件2021/3/2629网络拓扑两种通讯网络：DCS系统硬件学习ppt课件2021交换机BtreeAtree工程师站操作站服务器和操作站之间的网络通讯为冗余的以太网通讯DCS系统硬件学习ppt课件2021/3/2630交换机BtreeAtree工程师站操作站服务器和操作站之ControlNet网络特性：采用总线式网络拓朴。使用WindowsNT局域网。ControlNet是开放的,基于Producer/Consumer模型设计的通讯协议,适合于控制系统严格的实时通讯要求100%的确定性和可重复性及有保障的实时性能多控制器系统共享输入数据数据优先级及容错处理优化网络带宽的传输技术低价位的工业标准网络设备部件支持冗余控制器支持冗余方案支持本安选项DCS系统硬件学习ppt课件2021/3/2631ControlNet网络特性：DCS系统硬件学习ppt课件

DCS供电原理:本系统采用市电和UPS两路供电。UPS型号是雷诺士MasterDialogRM6000,60kVAUPS三相输入/单相输出。此系列UPS可以提供高水平的多功能性和可靠性。该系统利用的是最新的配有一个隔离变压器输出的双变换在线（VFI）技术，这意味着由来自逆变器的交流电（AC）不间断地向负载供电。On-LineUPS首先将市电电源的交流电整流为直流电（DC），然后再次把它转换为交流电以确保电压和频率有一个非常稳定的和经过滤波的正弦波输出。母板上的微处理器控制系统仔细地对输入和输出供电进行监控。这一控制确保了输入电源的真正独立，有了输入输出整合滤波器和逆变输出变压器，就显著提高了抵抗市电产生的瞬变现象、电流浪涌和噪波。DCS系统硬件学习ppt课件2021/3/2632DCS供电原理:本系统采用市电和UPS两路供电。DCS系统220VUPS、220V市电、24VDC三路电源是否带电，在空分DCS画面的左上角已做画面显示(如图)，绿色正常，红色故障。DCS系统硬件学习ppt课件2021/3/2633220VUPS、220V市电、24VDC三路电源是否带电有一个单独的电源机柜（KG110正面），柜内的西门子电源PS1、PS2分别将两路220V交流电源转换成24V直流电源提供给卡件，使24V电源具有冗余功能。PX11（空分控制站KG111内）、PX21（甲醇控制站KG121内）、PX22（甲醇控制站KG123内）分别给PMIO模块和卡件供电。DCS系统硬件学习ppt课件2021/3/2634有一个单独的电源机柜（KG110正面），柜内的西门子电源PSPKS硬件系统接受两路电源供电，以保证电源系统的冗余。具体供电开关分配如下：KG110220VAC供电原理电源来自UPS（001QA~040QA）1、给现场的就地柜，电磁流量计，液位开关，压力开关分析表供电。2、给机柜KG111,KG121供电。3、给PS1供电。电源来自电气市电220VAC（041QA~047QA）1、给机柜KG111,KG121供电。2、给PS2供电及KG110风扇灯供电PS1、PS2为西门子直流电源，提供24VDC（001ZK~004ZK）为DI、DO卡件、继电器供电。DCS系统硬件学习ppt课件2021/3/2635PKS硬件系统接受两路电源供电，以保证电源系统的冗余。具体供KG111220VAC供电原理

1、自KG110的008QA来（101QA~103QA）,给PX11供电。2、自KG110的042QA来（104QA~109QA）,给PX11及KG112、KG113风扇灯供电。PX11为空分的控制器和I/O卡件供电。KG11324VDC供电原理

24VDC自KG110的001ZK来（101ZK~108ZK）,给DI101，DI102,DI103,DO101,1J101~216供电DCS系统硬件学习ppt课件2021/3/2636KG111220VAC供电原理DCKG121220VAC供电原理

1、自KG110的009QA来（201QA~205QA）,给PX21，PX22，JX24~66供电。2、自KG110的043QA来（206QA~213QA）,给PX21,PX22,及KG121,KG122,KG123,KG124风扇灯供电。

PX21、PX22为甲醇的控制器和I/O卡件供电。KG12424VDC供电原理自KG110的002ZK来（201ZK~211ZK），给DI201,DI202,DI203,DI204,DO201,DO202,DO203,2J101~106,2J501~532供电。DCS系统硬件学习ppt课件2021/3/2637KG121220VAC供电原理DCS系统硬件学习pDCS常见硬件故障1、现场来的DI信号（如泵的启停信号）与实际信号不符时：先把电气专业来的两根线在仪表机柜端子处拆下，再短接对应端子，若画面显示绿色则属外部问题，若仍为红色则为控制室内部问题。

2、现场某电机电流信号（AI信号），工艺怀疑DCS显示不准时：先把电气专业来得到两根线在仪表机柜端子处拆下，再在对应端子处送入4～20mA信号（一般电气参数至控制室为4～20mA），若显示能与4～20mA信号对应一致，则属于外部问题，若不能对应则属控制室内部问题。DCS系统硬件学习ppt课件2021/3/2638DCS常见硬件故障1、现场来的DI信号（如泵的启停信号）与3、控制室显示（NaN＝NotaNumber）超量程断线时：检查仪表信号有源无源，对有源信号提供电源，造成信号叠加，电流超量程；输入数据高于量程超高限（extendedhighrange）

，或者数据值低于超低限（extendedlowrange）。现场进线接反或断线或故障。该数据点未被激活

4、仪表显示没有电源：两线制的信号线是否接到AI卡件外供电源端子（2，3端子）上。DCS系统硬件学习ppt课件2021/3/26393、控制室显示（NaN＝NotaNumber）超量程断线DELL机箱诊断指示灯

为了便于进行计算机故障排除，机箱前面板上配有四个指示灯，分别标有1、2、3、4。计算机正常启动时，指示灯将先闪烁，然后再熄灭。如果计算机出现故障，指示灯的显示顺序将有助于标识问题。计算机完成post后，在引导至操作系统前，四个指示灯将全部熄灭。DCS系统硬件学习ppt课件2021/3/2640DELL机箱诊断指示灯为了便于进行计算机故障排除，机箱前面计算机处于正常关闭状态，或可能出现预bios故障。系统成功引导至操作系统后，诊断指示灯未亮起。