当前位置:文档之家› 集散控制DCS论文

集散控制DCS论文

集散控制DCS论文
集散控制DCS论文

集散控制作业:

碱回收燃烧工段DCS控制系统设计

系别:电气工程与自动化系

专业:电气工程及其自动化

班级:

小组成员:

II 碱回收燃烧工段DCS控制系统设计

摘要

本设计是利用DCS系统对造纸过程中碱回收燃烧工段进行控制。工业实时监控系统是目前研究的热点问题之一,其中生产数据采集的方法和生产数据发布系统的稳定性和高效性更是研究的重点。在该系统中采用西门子的S7300系列CPU模块内置的MPI 接口,PLC来对燃烧工段进行控制,并用WinCC5.0来组态一个HMI平台,对该控制系统进行监控。

DCS,即所谓的分布式控制系统,或在有些资料中称之为集散系统,是相对于集中式控制系统而言的一种新型计算机控制系统,它是在集中式控制系统的基础上发展、演变而来的。在系统功能方面,DCS和集中式控制系统的区别不大,但在系统功能的实现方法上却完全不同。

关键词:HMI,燃烧,WinCC,DCS

目录

摘要.................................................................... II 目录................................................................... III 第一章绪论.. (1)

第二章 DCS系统的简介 (2)

2.1 DCS的组成 (2)

2.2 DCS系统的发展过程 (2)

2.3 MPI网 (3)

2.4 PROFIBUS-DP网络 (4)

第三章燃烧工段的工艺流程 (5)

3.1 燃烧工段的工艺流程 (5)

3.1.1 燃烧工段工艺流程 (5)

3.1.2 现代碱回收炉控制系统的目标 (6)

3.2 燃烧工段设备介绍 (6)

3.2.1 碱回收炉 (6)

3.2.2 静电除尘器 (7)

3.2.3 圆盘蒸发器 (7)

3.2.4 引风机 (7)

3.3 本设计采用的方案 (7)

第四章 PLC硬件设计 (9)

4.1 可编程控制器PLC (9)

4.1.1 可编程序控制器的基本结构 (9)

4.1.2 可编程控制器的工作原理 (9)

4.1.3 可编程序控制器的特点 (10)

4.2 硬件设计 (10)

4.2.1 PLC模块的安装 (10)

4.2.2数字量输入模块 (11)

4.2.3模拟量输入模块 (11)

4.2.4 电源模块 (11)

4.3 传感器、PID (12)

4.4 过程通讯原理 (12)

总结 (13)

参考文献 (14)

第一章绪论

造纸工业是国民经济的重要组成部分。近年来,随着国家对环境保护的日益重视,解决造纸厂的废水排污问题已成为首要课题,特别是对于以麦草为原料的众多造纸厂来说,麦草浆黑液的处理问题尤为突出。黑液是由碱法制浆蒸煮得到的废液,其成分主要根据所采用的植物原料及制浆蒸煮条件不同而有所不同。对黑液采取回收的方法国内也做过许多尝试,但经过考核比较发现用燃烧法处理黑液回收碱是目前黑液治污中最为成熟和有效的技术。然而对麦草浆的黑液来说,燃烧绝非易事。首先是因为碱回收的投资成本较大,使用设备复杂,而且麦草浆黑液的燃烧工艺和设备也仍处在整理与完善中;其次是因为麦草浆黑液属于一种劣质燃料,由于其含灰、含硅量大,燃烧值低,粘度大,浓度低,对燃烧的许多工艺条件要求都很高,因而使黑液燃烧变得比较困难,极易造成因燃烧不稳定而甩不掉油枪,使碱回收成本大大增加的局面。因此,在麦草浆黑液的碱回收工程中,燃烧工段是最重要的环节之一。

DCS系统在造纸行业的广泛使用,使得造纸的自动化程度越来越高。随着造纸工业的不断发展,废水污染日益加剧。因此,制浆黑液的碱回收工艺对工厂起着尤为重要的作用,它是变废为宝、化害为利、效益显著的综合利用工程,是造纸厂治理水污染的首要措施。碱回收生产过程大致包括黑液的提取,黑液的蒸发,黑液的燃烧,绿液的苛化及石灰的回收五个工段。

2

第二章DCS系统的简介

多级计算机分布控制系统又称为集散控制系统(DCS,distributed control system)是网络技术和控制技术结合的产物。它是根据分布设计的基本思想,实现功能上分离,位置上分散,达到以分散控制为主,集中管理为辅。

2.1 DCS的组成

集散控制系统DCS(Distributed Control System)是基于“4C”技术(Computer Control Communication CRT)在20世纪70年代中期出现的新型工业控制系统。采用分布式的计算机系统结构,目的是为了减少风险,提高系统可靠性。它将整个控制系统按照区域、功能和回路作适当分解,再通过总线或通讯网络将它们连接为有机整体。1975年Honey-well公司推出了第一套DCS控制系统,首先被应用于石油化工行业。但从基本结构来看特性相同,可分解为三大基本部分。

(1)过程控制站

过程控制站是集散控制系统与生产过程之间的截面,生产过程的各种过程变量和状态信息通过过程控制站转化为操作监视的数据,而操作的各种信息也通过过程控制站送到执行机构。在过程控制装置内,进行模拟量与数字量的相互转换,完成各种控制算法的运算,以及对输入和输出量的数据处理等运算。

(2)操作站

操作站是操作人员与集散控制系统的界面,操作人员通过操作站了解生产过程的运行状况,并通过他发出操作指令。生产过程的各种参数在操作站上显示,以便于操作人员监视和操作。

(3)通讯系统

通讯系统是过程控制站与操作站之间完成数据之间的传递和交换的桥梁。有些集散控制系统在过程控制站内又增加了现场装置级的控制装置和现场总线的通讯系统,有些集散控制系统则在操作站内增加了综合管理级的控制装置和相应的通讯系统。通讯系统常采用总线型、环形等计算机网络结构,不同的装置有不同的要求。

2.2 DCS系统的发展过程

DCS系统大体可分为三个发展阶段:

第一阶段:1975-1980年。在这个阶段采用微处理器为基础的过程控制单元(Process Control Unit),实现了分散控制,有各种控制功能要求的算法,通过组态(Configuration)独立完成回路控制,具有自诊断功能;在信号处理时,采用抗干扰措施,它成功使分散控制系统在控制过程中确立了地位。还采用CRT屏幕显示器的操作站与过程控制单元

的分离。采用了先进的冗余通讯技术,用同轴电缆作传输介质,将过程控制单元的信息送到操作站和上位计算机,从而实现了分散控制和集中管理。这一时期典型的产品有HONEYWEL公司的TDC2000,FOXBORO 公司的SPECTROM;西门子公司的TELEPERM;肯特公司的P-4000。

第二阶段:1980-1985年。主要的技术重点表现为:产品的换代周期愈来愈短,在过程控制单元增加了批量控制功能和顺序控制功能,在操作站及过程控制单元采用16位的微处理器,使系统性能增强,工厂级数据向过程级分散,高分辨率的CRT,更强的图画显示,报表生成和管理能力;强化系统功能,通过软件和组织规模不同的系统;在计算机局域网络技术的发展的情况下,强化了系统信息的管理,加强了通信系统。这一时期典型的产品有HONEYWEL的TDC3000,BAILEY的NETWORK-90,西屋公司的WDPF,ABB公司的MASTER。

第三阶段:1985年以后。在这一时期中集散系统的技术特点是:采用开放式系统网络,符合国际标准组织ISO开放系统互联的参考模型,开发了中、小规模的集散系统;采用32位微处理器和捉摸式屏幕等便于操作和指导,完全实现CRT化操作,采用实时多用户多任务的操作系统。DCS系统向大型化的CIMS(计算机集成制造系统(Computer Integrated Manufacturing System)和小型及微型化发展。

DCS是计算机技术、控制技术和网络技术高度结合的产物。从结构上划分,DCS包括过程级、操作级和管理级。过程级主要由过程控制站、I/O 单元和现场仪表组成,是系统控制功能的主要实施部分。操作级包括:操作员站和工程师站,完成系统的操作和组态。管理级主要是指工厂管理信息系统(MIS 系统),作为DCS 更高层次的应用,目前国内应用这一系统的行业较少[2]。

DCS的关键技术在于网络,从上到下是树状拓扑和并行连续的链路结构,中间站联接计算机、现场仪器仪表和控制装置。

2.3 MPI网

MPI用于连接多个不同的CPU或设备。MPI符合RS-485标准,具有多点通信的性质,MPI的波特率常设定为187.5kbps,接入到MPI网的设备称为一个节点,不分段的MPI网(无RS-485中继器的MPI网)可以最多有32个网络节点,仅用MPI接口构成的网络,称为MPI分支网(简称MPI网),两个或多个MPI分支网,用网间连接器或路由器连接起来,就能构成较复杂的网络结构,实现更大范围的设备互连,MPI分支网能够连接不同区段的中继器。

每个MPI分支网有一个分支网络号,以区别不同的MPI分支网,分支网上的每个节点有一个网络地址,这里称为MPI地址,节点MPI地址号不能大于给出的最高MPI 地址,这样才能使每个节点正常通信。

一个分支网络中,各节点要设置相同的分支网络号;在一个分支网络中MPI地址

4

不能重复,并且不超过设定的最大MPI地址;同一分支网中,所有的节点都应设置相同最高MPI地址;为提高MPI网节点通信速度,最高MPI地址应该当较小,如果机架上安装有功能模块和通信模块,它们的地址由CPU的MPI地址顺序加1构成。

2.4 PROFIBUS-DP网络

PROFIBUS-DP总线是现场总线的一种,它一般用于现场层的高速传送。在这一级,中央处理器(PLC)通过高速串行线同分散的现场设备(I/O单元、驱动器等)进行通讯。一般情况下,DP构成主站系统,主站周期地读取并周期的向外发送输出信息。总线循环时间必须比主站(PLC)循环时间短。除周期性用户数据传输外,PORFIBUS-DP 还提供智能化现场设备所需的非周期性通信,以进行组态、诊断和报警处理。

目前,PROFIBUS现场总线技术通过多年的实际应用,实现了不同设备的数字网络互联,使得设计、制造、应用等方面都获得方便和好处,因而成为更大范围上的协议-欧洲标准EN50170,这就说明了它的成熟性和规范能力。

第三章燃烧工段的工艺流程

我国碱法化学浆产量约占全国化学浆总产量的90%,而碱法制浆产生黑液的污染负荷大,约占制浆造纸生产产生废水总污染负荷的90% 左右。由此可见,制浆造纸工业水污染的防治,首先必须解决对制浆黑液的源头治理。国内外实践证明,黑液治理最佳技术是碱回收,它是削减碱法蒸煮黑液最经济、最有效的途径[3]。

造纸企业通常采用分布式控制系统即采用DCS控制系统实现对现场信息的采集和控制。同时,采用基于WinCC的上位机对现场的数据进行监测和即时控制。但有时各工段间需要相互调用数据,这就牵涉到网络通讯问题。例如在造纸碱回收蒸发和燃烧工段中,负责监控蒸发工段的主机需要调用燃烧工段的数据,这时如果采用在燃烧工段增加一个变送器的方法,那么相应地就必须在蒸发工段的控制站中增加AI模块,这样大大增加了成本。如果利用西门子S7300系列的CPU模块内置的MPI接口,把多个工段的控制站组成一个MPI 网络,那么就可以实现多个工段之间数的传送。

3.1 燃烧工段的工艺流程

3.1.1 燃烧工段工艺流程

主要工艺流程如图3-1所示。一二次风机将空气鼓入,一二次风经空气加热器加热,使风温提高到150℃左右,一、二次风再经碱回收喷射炉的尾部的板式空气加热器再使进碱回收炉的一、二次风风温达到280℃左右,以此提高了炉瞠的干燥区、燃烧区的环境温度和熔融区温度。经过一二次风风管门调节,一二次风的按照一定的比例分配后,分别从不同高度鼓入碱回收炉。三次风机将三次风送往空加器后送入碱回收炉。

蒸发工段送来的浓黑液首先送往浓黑液槽,再经黑液泵进入圆盘蒸发器。在这里,黑液与碱回收炉出来的烟气相接触,使黑液再次浓缩,且可以吸收烟气的碱灰,减少了碱飞失,提高了碱回收率。而后圆盘蒸发器中的黑液自然溢流出来,进入入炉黑液槽,入炉黑液泵再将浓黑液泵往黑液加热器。经黑液加热器的加热后,经黑液喷枪高压喷入高温状态下的碱回收炉。在碱回收炉中,黑液经雾化、干燥后进行燃烧。部分燃烧后的黑液落到碱回收炉的垫层上,在垫层上,黑液中的无机物不断熔融,部分有机物热裂解成气体从垫层排出,部分有机物炭化为元素碳,供燃烧和还原硫酸钠之用,芒硝还原成硫化钠,部分有机物热裂解能更完全燃烧,含硅量高的熔融物能顺利流出。在硫酸盐法木浆碱回收工艺流程中,碱灰溶解槽中的碱灰液被送入芒硝黑液混合器,然后送入燃烧炉。麦草制浆则多采用烧碱法,若黑液碱回收沿用上述这样的流程,会形成大量碱灰液在燃烧炉、碱灰溶解槽及黑液中间槽内循环、沉淀,造成能源损耗,影响工艺流程的畅通。根据麦草浆黑液燃烧特性,让碱回收炉燃烧产生的碱灰直接进入绿液溶解槽。静电除尘器排出的碱灰进入碱灰溶解槽形成碱灰液,然后泵入绿液溶解槽。溶解槽中的绿液

6 送苛化工段进行苛化,从而回收麦草浆中的碱。

图3-1燃烧工段工艺流程

3.1.2 现代碱回收炉控制系统的目标

a)用少量的过剩空气使黑液中的有机物完全燃烧,这是最关键的。

b)尽量提高炉膛内的燃烧温度,降低燃烧速度。

c)燃烧速度应保持稳定,碱炉操作要求送入炉内的热量稳定。

d)黑液喷嘴产生的黑液液滴的粒度范围是一项重要因素。

e)粒度适中的、活性的、多孔性的黑灰垫层也很关键。

f)黑灰垫层应产生足够的烟雾,避免发生SO2,形成粒性粉尘和酸性腐蚀。

g)提高碱回收炉的生产能力严格控制SO2排放。

3.2 燃烧工段设备介绍

整个碱回收燃烧工段涉及的设备较多,且有一些诸如碱回收喷射炉,圆盘蒸发器等大型设备,有必要对此作以介绍。

3.2.1 碱回收炉

本设计采用全水冷壁喷射炉(也称作方形喷射炉),它是浆厂黑液碱回收的重要设备。它由炉膛燃烧室和锅炉两大部分组成燃烧室的炉壁、炉顶和炉底都由水冷壁管组成,故由此而得名。其燃烧室为黑液固形物燃烧和进行化学反应的场所,作用是干燥、燃烧、

还原和熔融,由炉底及四面水冷壁组成的密封方形空室。燃烧室根据工艺的不同,大致可分为三次风口处的烟气完全燃烧区、黑液喷口附近的黑液干燥区,二次风口以下至一次风口的黑液燃烧区、一次风口以下的熔融区,其锅炉是吸收燃烧过程中释放的热量而产生蒸汽的设备,与燃烧室连成一体。由上下汽包、水冷屏管束、省煤器、以及炉墙、构架、管件等组成。这种喷射炉的主要特点是生产能力大,便于实现自动控制,操作简便,废热利用率可达60%,芒硝还原率可达90%以上。缺点是构造复杂,造价高,投资大,修理更换炉管不方便,适用于大型纸厂的碱回收使用。

3.2.2 静电除尘器

静电除尘的原理是在电场的负极加上负直流高压电源,并将正极接地。在负极周围形成“电晕”产生带电离子,灰尘颗粒被带电离子充电后,向正极运行而吸附在接地的正极板上,再通过震打、落下而收集起来。电晕电流的大小是决定除尘率的主要因素,因而静电除尘也可称为电晕除尘。

3.2.3 圆盘蒸发器

从碱炉尾部出来的烟气进人圆盘蒸发器,黑液与烟气直接接触蒸发,浓度由43%浓缩至45%~48%。同时降低了烟气温度,除掉了烟气中较大颗粒的灰尘。由于麦草浆黑液具有较高的粘度,圆盘蒸发器的优点:操作简单,动力消耗低,可以单独使用,也可以与静电除尘器串联使用,特别是对最初含尘量高的烟气,与静电除尘器串联使用时,可以提高静电除尘效果。圆盘蒸发器的缺点是因圆盘蒸发器中黑液没有雾化,接触表而积小,因此无论除尘、降温及黑液增浓的效果并不理想。

3.2.4 引风机

引风机能有效控制碱炉的炉膛负压,是燃烧工段的主要辅机。

3.3 本设计采用的方案

本设计在该系统中采用用西门子的S7300系列,CPU模块内置的MPI接口,PLC来对燃烧工段进行控制,并用WinCC5.0来组态一个HMI平台,对该控制系统进行监控,如图3-2所示。

8

图3-2系统MPI网络

第四章PLC硬件设计

PLC可编程逻辑控制器(Programmable Controller)是:一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序、执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。PLC 具有功能强、可靠性高、编程简单易学、使用方便、体积小巧等优点,可根据工艺流程和控制要求,实现生产过程的顺序逻辑控制和模拟量的自动控制。因此,在工业控制现场中得到了广泛应用并取得了良好的控制效果。

4.1 可编程控制器PLC

4.1.1 可编程序控制器的基本结构

PLC 主要由CPU(中央处理单元)、存贮器、输入/输出模块、可编程器和电源五大部分组成。通常工业上使用的开关量PLC的硬件构成,如图4-1所示。

图4-1可编程控制器的基本结构

I/O模块是联系外部现场与CPU模块之间的桥梁。输入模块用来接收和采集现场开关量或某些模拟量信号;输出模块则通过PLC自带的继电器控制外部的接触器、电磁阀、电气联锁等执行器。编程器是用户与PLC进行交互的设备,它可以输入和编辑用户程序,还可以用来监视PLC运行时梯形图中各种编程元件的工作状态。编程器一般只在程序输入、调试阶段和系统检修时使用。

4.1.2 可编程控制器的工作原理

10

PLC的CPU是以分时操作方式处理各项任务的。由于运算速度高,从PLC的外部输入、输出关系来看,处理过程几乎是瞬时完成的。PLC的用户程序由若干条指令组成,指令在存贮器中按步序号顺序排列。用户程序采取扫描工作方式运行,在没有跳转指令的情况下,CPU从第一条指令开始,顺序逐条地执行用户程序,直到用户程序结束,然后程序返回第一条指令开始新的一轮扫描。PLC就是这样周而复始地重复上述的扫描循环,典型的PLC扫描过程,如图4-2所示。PLC扫描一次所花的时间称扫描周期,扫描周期与用户程序的长短和PLC的扫描速度有关,通常典型的PLC扫描周期为1~100ms。

RUN

图4-2经典的PLC扫描过程

4.1.3 可编程序控制器的特点

可编程序控制器主要特点是:

a)编程方法简单易学。

b)PLC的硬件配套齐全,接线端子一目了然,便于用户使用。

c)PLC可靠性高,抗干扰能力强。

d)PLC系统的设计、安装、调试工作量小。

4.2 硬件设计

在这里主要介绍要用到的S7-300的主要模块。在该设计中用到的模块主要有CPU315-2DP、电源PS307、SM321、SM322、SM331、SM332、机架。

4.2.1 PLC模块的安装

CPU总是安装在0号机架的2号槽位上,1号槽安装电源模块,3号槽总是安装接口模块。槽号4到11,可自由安装信号模块、功能模块和通讯模块,需要注意的是,槽位号是相对的,每一机架的导轨并不存在物理的槽位。模块与CPU、模块与模块之间用背部总线来连起来,组成一个完整的PLC。

4.2.2数字量输入模块

SM321数字量输入模块将现场过程送来的数字信号电平转成S7-300内部电平,数字量输入模块的输入方式有直流输入和交流输入方式两种。输入信号进入模块后,一般都经过光电隔离滤波,然后才送入缓冲器等待CPU的采样。采样时,信号经过背部总线进入到输入映像区。

SM322数字量输出模块将S7-300内部的信号电平转换成过程所要求的外部信号电平,直接用于驱动电磁阀、接触器、小型电动机、灯和电动机的启动等。

数字量输出模块SM322有七种型号输出模块可供选择,即16点晶体管输出、32点晶体管输出16点可控硅输出。8点晶体管输出、8点可控硅输出、8点继电器输出和16点继电器输出模块。

4.2.3模拟量输入模块

S7-315CPU 用16位的二进制的补码来表示模拟量,其中最高位为符号位S,0表示正值,1表示负值。S7-300模拟模块的输入模块测量范围很宽,他可以直接输入电压、电流、电阻、热电偶等信号。

模拟量输入模块SM331目前有两种规格型号,一种是8×12位模块,另一种是2×12位的模块。前面的是8个通道的模块,后面的是2个通道的模块,两个模块除了通道的数目不一样外,其他的工作原理、性能、参数设置等各方面都完全一样。

SM331模拟量输入模块主要由A/D转换器、模拟量切换开关、补偿电路、恒流源、光电隔离部件、逻辑电路等组成。通过设置SM331的测量参数可以选择测量的方法和测量的范围,但必须保证SM331的硬件结构与之相适应,模拟量模块都装有量程模块,调整量程模块的插入方位可以改变模块的硬件结构。

SM322模拟量输出模块的转换时间包括内部存储器传送数字输出值的时间和数模转换的时间。模拟量输出各通道的转换是顺序进行的。模块的循环时间是活动的模拟量输出通道的转换时间的总和,模块的响应时间是一个重要的指标,响应时间就是在内部存储器中出现数字量输出值开始到模拟量输出到达规定值所须时间的总和。它与负载特性有关,负载不同,响应时间不同。

4.2.4 电源模块

PS307是西门子公司为S7-300专配的24V DC电源.S7-300的模块使用的电流是由S7-300背部总线提供,一些模块还需要从外部负载电源供电。在组建S7-300系统是,考虑到每块模块的电流耗量和功率损耗是非常必要的。所有S7-300每块使用的从S7-300背部总线提供的电流不超过1.2A,如选用CPU312IFM,则不超过0.8A。各模块从S7-300背部总线吸取的电流是各个模块电流总和。从24V负载电源吸取的电流之和,功耗也和上面的一样。

12 4.3 传感器、PID

在该设计中还是需要传感器比如:电磁传感器用AE100M/200M,浓度传感器MBT200等。

PID控制是比例积分微分控制的简称。对大多数控制对象,采用PID控制,均可达到满意地控制效果。按偏差的比例、积分微分控制中应用最广泛的确控制规律。由实际的经验及道理分析证明。这是控制规律在相当多的工业对象进行控制时能取得比较满意的结果,在PLC控制系统中也首先采用这种形式的控制方式。在常规的控制系统中,为了改善系统性能,提高调节品质,除了按偏差的比例调节外,还要引入偏差的微分以克服系统的惯性滞后,提高抗干扰的能力。从前面介绍的系统设计来看,有许多的功能是重复的。因此我们采用分布式编程。将该用户程序分成相对独立的指令块。每个块包含给定的部件或作业组的控制逻辑。各分块的执行由组织块中的确指令决定。工业控制中最常用的控制算法是PID算法。

4.4 过程通讯原理

WinCC除了提供专用的通道,用于连接到SIMATIC S5/S7/S505等系列的PLC外,还提供了如PROFIBUS DP/FMS,DDE(动态数据交换)和OPC(用于过程控制的OLE)等通用通道连接到第三方控制器。此外,WinCC还以附加件的形式提供连接到其它控制器的通讯通道。另外还提供了一个CDK选件,可以用它来开发一些专用的通讯通道。WinCC使用变量管理器来处理变量的集中管理。此管理器不为用户所见。它处理WinCC 项目产生的数据和存储项目数据中的数据。在WinCC运行系统中,它管理WinCC变量。WinCC应用程序中的数据通过WinCC变量管理器传送到WinCC通讯驱动程序,经过通讯单元送到硬件驱动程序,经通讯处理器处理后送到PLC的通讯模块,再送到现场的设备,从而控制现场的设备。再干系统中组态了WinCC与SIMATIC S7PLC的通讯。

总结

该系统的上位机控制系统能够完成工厂碱回收燃烧工段的要求。

该设计是以PLC为控制器的DCS系统,并用WinCC组态了一个HMI平台,能显示燃烧工段现场设备的运行情况,能更好地完成对设备的控制并能对生产情况进行及时的统计统计。

DCS是相对于集中式控制系统而言的一种新型计算机控制系统,它是在集中式控制系统的基础上发展、演变而来的。在系统功能方面,DCS和集中式控制系统的区别不大,但在系统功能的实现方法上却完全不同。

对于DCS的系统网络来说,它必须满足实时性的要求,即在确定的时间限度内完成信息的传送。这里所说的“确定”的时间限度,是指在无论何种情况下,信息传送都能在这个时间限度内完成,而这个时间限度则是根据被控制过程的实时性要求确定的。

14

参考文献

[1]余惠芳. 对碱法制浆废水治理技术几个问题的浅议[J].中国造纸,1998,5(12):56-89.

[2]吴锡祺等.多级分布式控制与集散系统[M].北京:中国计量出版社,2000:21-23.

[3]王孟效,孙瑜,汤伟,张根宝.制浆造纸过程测控系统及工程[M].北京:化学工业出版社,2002:34-45,61.

[4]陈学梓,龚辛,王文江,罗继航.山东京博300吨/日碱回收工程设计[J].中华纸业,2005,26(6):21-40 .

[5] 李庭弼,饶依群.利用PLC实现PID控制的方法[M].北京机械工业出版社,2002:34-45.

[6]郑晟等.现代可编程序控制器原理与应用[M].北京:科学出版社,1999:50-65.

[7] 叶彬强,余丽琼,吴宝华. PLC编程技术[M].北京:兵工自动化,2005:40-63.

[8]汪晓平.PLC可编程控制系统开发实例导航[M].北京:人民邮电出版社,2004:12-

集散控制系统学习心得

集散控制系统课程学习报告 学院名称:电气学院 专业班级: 1 学生姓名: 学生学号: 2013年12 月

集散控制系统学习心得 通过本课程的学习,让我对集散控制系统有了初步的了解下面就本学期的学习对本课程做介绍。 一、集散控制系统(DCS)简介 DCS,即所谓的分布式控制系统,或在有些资料中称之为集散系统,是相对于集中式控制系统而言的一种新型计算机控制系统,它是在集中式控制系统的基础上发展、演变而来的。在系统功能方面,DCS和集中式控制系统的区别不大,但在系统功能的实现方法上却完全不同。 首先,DCS的骨架——系统网络,它是DCS的基础和核心。由于网络对于DCS整个系统的实时性、可靠性和扩充性,起着决定性的作用,因此各厂家都在这方面进行了精心的设计。对于DCS的系统网络来说,它必须满足实时性的要求,即在确定的时间限度内完成信息的传送。这里所说的“确定”的时间限度,是指在无论何种情况下,信息传送都能在这个时间限度内完成,而这个时间限度则是根据被控制过程的实时性要求确定的。因此,衡量系统网络性能的指标并不是网络的速率,即通常所说的每秒比特数(bps),而是系统网络的实时性,即能在多长的时间内确保所需信息的传输完成。系统网络还必须非常可靠,无论在任何情况下,网络通信都不能中断,因此多数厂家的DCS均采用双总线、环形或双重星形的网络拓扑结构。为了满足系统扩充性的要求,系统网络上可接入的最大节点数量应比实际使用的节点数量大若干倍。这样,一方面可以随时增加新的节点,另一方面也可以使系统网络运行于较轻的通信负荷状态,以确保系统的实时性和可靠性。在系统实际运行过程中,各个节点的上网和下网是随时可能发生的,特别是操作员站,这样,网络重构会经常进行,而这种操作绝对不能影响系统的正常运行,因此,系统网络应该具有很强在线网络重构功能。 其次,这是一种完全对现场I/O处理并实现直接数字控制(DOS)功能的网络节点。一般一套DCS中要设置现场I/O控制站,用以分担整个系统的I/O和控制功能。这样既可以避免由于一个站点失效造成整个系统的失效,提高系统可靠性,也可以使各站点分担数据采集和控制功能,有利于提高整个系统的性能。DCS的操作员站是处理一切与运行操作有关的人机界面(HMI-Human Machine Interface或operator interface)功能的网络节点。系统网络是DCS的工程师站,它是对DCS进行离线的配置、组态工作和在线的系统监督、控制、维护的网络节点,其主要功能是提供对DCS进行组态,配置工作的工具软件(即组态软件),并在DCS在线运行时实时地监视DCS网络上各个节点的运行情况,使系统工程师可以通过工程师站及时调整系统配置及一些系统参数的设定,使DCS随时处在最佳的工作状态之下。与集中式控制系统不同,所有的DCS都要求有系统组态功能,可以说,没有系统组态功能的系统就不能称其为DCS。 DCS自1975年问世以来,已经经历了二十多年的发展历程。在这二十多年中,DCS虽然在系统的体系结构上没有发生重大改变,但是经过不断的发展和完善,其功能和性能都得到了巨大的提高。总的来说,DCS正在向着更加开放,更加标准化,更加产品化的方向发展。作为生产过程自动化领域的计算机控制系统,传统的DCS仅仅是一个狭义的概念。如果以为DCS只是生产过程的自动化系统,那就会引出错误的结论,因为现在的计算机控制系统的含义已被大大扩展了,它不仅包括过去DCS中所包含的各种内容,还向下深入到了现场的每台测量设备、执行机构,向上发展到了生产管理,企业经营的方方面面。传统意义上的DCS现在仅仅是指生产过程控制这一部分的自动化,而工业自动化系统的概念,则应定位到企业全面解决方案,即total solution 的层次。只有从这个角度上提出问题并解决问题,才能使计算机自动化真正起到其应有的作用。 进入九十年代以后,计算机技术突飞猛进,更多新的技术被应用到了DCS之中。PLC是一种针对顺序逻辑控制发展起来的电子设备,它主要用于代替不灵活而且笨重的继电器逻

仪表DCS集散控制系统介绍

仪表DCS集散控制系统介绍 集散控制系统(Distributed control system)是以微处理器为基础的对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的集中分散控制系统,简称DCS系统。该系统将若干台微机分散应用于过程控制,全部信息通过通信网络由上位管理计算机监控,实现最优化控制,整个装置继承了常规仪表分散控制和计算机集中控制的优点,克服了常规仪表功能单一,人-机联系差以及单台微型计算机控制系统危险性高度集中的缺点,既实现了在管理、操作和显示三方面集中,又实现了在功能、负荷和危险性三方面的分散。DCS系统在现代化生产过程控制中起着重要的作用。 集散控制系统一般有以下四部分组成: 现场控制级:又称数据采集装置,主要是将过程非控变量进行数据采集和预处理,而且对实时数据进一步加工处理,供CRT操作站显示和打印,从而实现开环监视,并将采集到的数据传输到监控计算机。输出装置在有上位机的情况下,能以开关量或者模拟量信号的方式,向终端元件输出计算机控制命令。这一个级别直接面对现场,跟现场过程相连。比如阀门、电机、各类传感器、变送器、执行机构等等。它们都是工业现场的基础设备、同样也是DCS的基础。在DCS系统中,这一级别的功能就是服从上位机发来的命令,同时向上位机反馈执行的情况。拿军队来举例的话,可以形容为最底层的士兵。它们只要能准确地服从命令,并且准确地向上级汇报情况即完成使命。至于它与上位机交流,就是通过模拟信号或者现场总

线的数字信号。由于模拟信号在传递的过程或多或少存在一些失真或者受到干扰,所以目前流行的是通过现场总线来进行DCS信号的传递。 过程控制级:又称现场控制单元或基本控制器,是DCS系统中的核心部分。生产工艺的调节都是靠它来实现。比如阀门的开闭调节、顺序控制、连续控制等等。 上面说到现场控制级是“士兵”,那么给它发号施令的就是过程控制级了。它接受现场控制级传来的信号,按照工艺要求进行控制规律运算,然后将结果作为控制信号发给现场控制级的设备。所以,过程控制级要具备聪明的大脑,能将“士兵”反馈的军情进行分析,然后做出命令,以使“士兵”能打赢“战争”。这个级别不是最高的,相当于军队里的“中尉”。它也一样必须将现场的情况反馈给更高级别的“上校”也就是下面讲的过程管理级。 过程管理级:DCS的人机接口装置,普遍配有高分辨率、大屏幕的色彩CRT、操作者键盘、打印机、大容量存储器等。操作员通过操作站选择各种操作和监视生产情况、这个级别是操作人员跟DCS交换信息的平台。是DCS 的核心显示、操作跟管理装置。操作人员通过操作站来监视和控制生产过程,可以通过屏幕了解到生产运行情况,了解每个过程变量的数字跟状态。这一级别在军队中算是很高的“上校”了。它所掌握的“大权”可以根据需要随时进行手动自动切换、修改设定值,调整控制信号、操纵现场设备,以实现对生产过程的控制。

集散控制系统工程设计

合肥学院HEFEI UNIVERSITY 集散控制系统的工程设计 班级: 10 姓名: 学号: 10 指导教师: 完成时间:

集散控制系统的工程设计 现代科学技术领域中,计算机技术和自动化技术被认为是发展较快的两个分支,工业自动化根据生产过程的特点可分为过程控制和制造工业自动化及自动化测量系统。过程控制自动化是以流程工业为对象,流程工业自动化控制一般采用集散控制系统(DCS)。 一、DCS控制系统介绍 集散控制系统(Distributed control system)是以微处理器为基础的对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的集中分散控制系统,简称DCS系统。该系统将若干台微机分散应用于过程控制,全部信息通过通信网络由上位管理计算机监控,实现最优化控制,整个装置继承了常规仪表分散控制和计算机集中控制的优点,克服了常规仪表功能单一,人机联系差以及单台微型计算机控制系统危险性高度集中的缺点,既实现了在管理、操作和显示三方面集中,又实现了在功能、负荷和危险性三方面的分散。DCS系统在现代化生产过程控制中起着重要的作用。 DCS的工程设计主要有12项内容,按先后顺序排列如下:方案论证,DCS 评估,DCS询价,技术谈判,合同签订,开工会议,系统设计,组态编程,安装调试,现场投运,整理文件,工程验收。 1.1集散控制系统的组成 1、现场控制级 又称数据采集装置,主要是将过程非控变量进行数据采集和预处理,而且对实时数据进一步加工处理,供CRT操作站显示和打印,从而实现开环监视,并将采集到的数据传输到监控计算机。输出装置在有上位机的情况下,能以开关量或者模拟量信号的方式,向终端元件输出计算机控制命令。 在DCS系统中,这一级别的功能就是服从上位机发来的命令,同时向上位机反馈执行的情况。至于它与上位机交流,就是通过模拟信号或者现场总线的数字信号。由于模拟信号在传递的过程或多或少存在一些失真或者受到干扰,所以目前流行的是通过现场总线来进行DCS信号的传递。

DCS集散控制系统

DCS是分布式控制系统的英文缩写(Distributed Control System),在国内自控行业又称之为集散控制系统。 即所谓的分布式控制系统,或在有些资料中称之为集散系统,是相对于集中式控制系统而言的一种新型计算机控制系统,它是在集中式控制系统的基础上发展、演变而来的。它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、显示和控制等4C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。在系统功能方面,DCS和集中式控制系统的区别不大,但在系统功能的实现方法上却完全不同。 首先,DCS的骨架—系统网络,它是DCS的基础和核心。由于网络对于DCS整个系统的实时性、可靠性和扩充性,起着决定性的作用,因此各厂家都在这方面进行了精心的设计。对于DCS的系统网络来说,它必须满足实时性的要求,即在确定的时间限度内完成信息的传送。这里所说的“确定”的时间限度,是指在无论何种情况下,信息传送都能在这个时间限度内完成,而这个时间限度则是根据被控制过程的实时性要求确定的。因此,衡量系统网络性能的指标并不是网络的速率,即通常所说的每秒比特数(b ps),而是系统网络的实时性,即能在多长的时间内确保所需信息的传输完成。系统网络还必须非常可靠,无论在任何情况下,网络通信都不能中断,因此多数厂家的DCS均采用双总线、环形或双重星形的网络拓扑结构。为了满足系统扩充性的要求,系统网络上可接入的最大节点数量应比实际使用的节点数量大若干倍。这样,一方面可以随时增加新的节点,另一方面也可以使系统网络运行于较轻的通信负荷状态,以确保系统的实时性和可靠性。在系统实际运行过程中,各个节点的上网和下网是随时可能发生的,特别是操作员站,这样,网络重构会经常进行,而这种操作绝对不能影响系统的正常运行,因此,系统网络应该具有很强在线网络重构功能。 其次,这是一种完全对现场I/O处理并实现直接数字控制(DDC)功能的网络节点。一般一套DCS中要设置现场I/O控制站,用以分担整个系统的I/O和控制功能。这样既可以避免由于一个站点失效造成整个系统的失效,提高系统可靠性,也可以使各站点分担数据采集和控制功能,有利于提高整个系统的性能。DCS的操作员站是处理一切与运行操作有关的人机界面(HMI-Human Machine Interface或operator interface)功能的网络节点。 工程师站是对DCS进行离线的配置、组态工作和在线的系统监督、控制、维护的网络节点,其主要功能是提供对DCS进行组态,配置工作的工具软件(即组态软件),并在DCS在线运行时实时地监视DCS网络上各个节点的运行情况,使系统工程师可以通过工程师站及时调整系统配置及一些系统参数的设定,使DCS随时处在最佳的工作状态之下。与集中式控制

集散控制系统DCS简介

集散控制系统DCS简介 DCS是以微型计算机为基础,将分散型控制装置,通信系统,集中操作与信息管理系统综合在一起的新型过程控制系统。 它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(Computer)、通讯(Communication)、显示(CRT)和控制(Control)等4C技术,其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活、组态方便。采用了多层分级的结构,适用现代化生产的控制与管理需求,目前已成为工业过程控制的主流系统。 集散控制系统把计算机、仪表和电控技术融合在一起,结合相应的软件,可以实现数据自动采集、处理、工艺画面显示、参数超限报警、设备故障报警和报表打印等功能,并对主要工艺参数形成了历史趋势记录,随时查看,并设置了安全操作级别,既方便了管理,又使系统运行更加安全可靠。其特点有: 1、基于现场总线思想的I/O总线技术 2、先进的冗余技术、带电插拔技术po 3、完备的I/O信号处理 4、基于客户/服务器应用结构 5、WindowsNT平台,以太网,TCP/IP协议 6、OPC服务器提供互连 7、Web浏览器风格,ActiveX控件支持 8、ODBC,OLE技术,实现信息,资源共享 9、高性能的过程控制单元。 10、支持标准现场总线 11、Internet/Intranet应用支持 (1)高可靠性 由于DCS将系统控制功能分散在各台计算机上实现,系统结构采用容错设计,因此某一台计算机出现的故障不会导致系统其它功能的丧失。此外,由于系统中各台计算机所承担的任务比较单一,可以针对需要实现的功能采用具有特定结构

和软件的专用计算机,从而使系统中每台计算机的可靠性也得到提高。 (2)开放性DCS采用开放式、标准化、模块化和系列化设计,系统中各台计算机采用局域网方式通信,实现信息传输,当需要改变或扩充系统功能时,可将新增计算机方便地连入系统通信网络或从网络中卸下,几乎不影响系统其他计算机的工作。 (3)灵活性 通过组态软件根据不同的流程应用对象进行软硬件组态,即确定测量与控制信号及相互间连接关系、从控制算法库选择适用的控制规律以及从图形库调用基本图形组成所需的各种监控和报警画面,从而方便地构成所需的控制系统。 (4)易于维护 功能单一的小型或微型专用计算机,具有维护简单、方便的特点,当某一局部或某个计算机出现故障时,可以在不影响整个系统运行的情况下在线更换,迅速排除故障。 (5)协调性 各工作站之间通过通信网络传送各种数据,整个系统信息共享,协调工作,以完成控制系统的总体功能和优化处理。 (6)控制功能齐全 控制算法丰富,集连续控制、顺序控制和批处理控制于一体,可实现串级、前馈、解耦、自适应和预测控制等先进控制,并可方便地加入所需的特殊控制算法。DCS的构成方式十分灵活,可由专用的管理计算机站、操作员站、工程师站、记录站、现场控制站和数据采集站等组成,也可由通用的服务器、工业控制计算机和可编程控制器构成。 处于底层的过程控制级一般由分散的现场控制站、数据采集站等就地实现数据采集和控制,并通过数据通信网络传送到生产监控级计算机。生产监控级对来自过程控制级的数据进行集中操作管理,如各种优化计算、统计报表、故障诊断、显示报警等。随着计算机技术的发展,DCS可以按照需要与更高性能的计算机设备通过网络连接来实现更高级的集中管理功能,如计划调度、仓储管理、能源管理等。

DCS集散控制系统学习教程

幻灯片1 第二章集散控制系统(D C S) 幻灯片2 2.1D C S的形成、发展和特点 2.1.1D C S的概念 集散控制系统(D i s t r i b u t e d C o n t r o l S y s t e m)亦称分布式控制系统(简称D C S),是结合多种先进技术而形成的,对生产过程进行集中监测、操作、管理和分散控制的一种控制技术,是随着现代大型工业生产自动化的不断发展和过程控制要求的日益复杂应运而生的一种综合控制系统,是完成过程控制、过程管理的现代化设备。 幻灯片3 国外称集散控制系统是4C技术的产物。这4C就是指控制技术(C o n t r o l)、计算机技术(C o m p u t e r)、通信技术(C o m m u n i c a t i o n)、和C R T(C a t h o d e R a y T u b e)技术。 D C S既不同于分散的仪表控制,又不同于集中式计算机控制系统,是4C技术相互渗透发展而产生的。 幻灯片4 2.1.2D C S的发展情况 过程控制设备的发展历史,大概有以下几个阶段:30年代——机械式仪表现场操作;40年代——大型气动式仪表控制室操作;50年代——气动单元组合仪表控制室操作;60年代——电动单元组合仪表;70年代——集散控制系统。即经过了就地分散控制――模拟仪表集中控制――计算机集中控制――计算机分散控制(D C S)几个阶段。 集散控制系统从诞生之日起,已经历了三代,目前的第四代正在发展之中。 幻灯片5 ●D C S开创期:1975~1980年 ●代表产品:H o n e y w e l l,T D C2000 ●F O X B O R O,S p e c t r u m ●B a i l y,N-90 ●恒河,C E N T U M 这些第一代的集散控制系统以微处理器为基础的过程控制单元,实现多种控制功能算法,并实现分散控制;采用带显示器的操作站,与过程控制单元分离,实现集中监视、集中操作、信息综合管理;采用较先进的冗余通信系统、用同轴电缆作为传输媒质,实现控制单元与操作站的通信,已具有D C S的基本特点(即分散控制,集中管理),是D C S的雏形。 幻灯片6 ●D C S成长过渡期:1980~1985年 ●代表产品:未变 ●第二代的主要特点是在原来产品的基础上进行改进,进一步提高可靠性并扩展和增强了 功能。 ●其特点是采用模块化、标准化设计,数据通信向标准化迁移,板级模块化,单元结 构化,使之具有更强适应性和可扩充性;新开发的多功能过程控制站、增强型操作站采用了16位C P U及高分辨率C R T技术;通信系统已采用局域网络(从主从式的星形变为总线网络或环网通信),使系统通信围扩大,同时数据传输速率也大大提高;控制功能更加完善,它能实现过程控制、数据采集、顺序控制和批量控制功能。 其基本结构由六部分组成,即局域网络、多功能现场控制站、增强型操作站、主计算机、网络连接器和系统管理站等。 幻灯片7

集散控制系统工程设计

学院HEFEI UNIVERSITY 集散控制系统的工程设计 10 班级:姓名: 10 学号:教师:指导时间:完成

` 集散控制系统的工程设计 现代科学技术领域中,计算机技术和自动化技术被认为是发展较快的两个分支,工业自动化根据生产过程的特点可分为过程控制和制造工业自动化及自动化测 量系统。过程控制自动化是以流程工业为对象,流程工业自动化控制一般采用集散控制系统(DCS)。 一、DCS控制系统介绍 集散控制系统(Distributed control system)是以微处理器为基础的对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的集中分散控制系统,简称DCS系统。该系统将若干台微机分散应用于过程控制,全部信息通过通信网络由上位管理计算机监控,实现最优化控制,整个装置继承了常规仪表分散控制和计算机集中控制的优点,克服了常规仪表功能单一,人机联系差以及单台微型计算机控制系统危险性高度集中的缺点,既实现了在管理、操作和显示三方面集中,又实现了在功能、负荷和危险性三方面的分散。DCS系统在现代化生产过程控制中起着重要的作用。DCS的工程设计主要有12项容,按先后顺序排列如下:方案论证,DCS评估,DCS询价,技术谈判,合同签订,开工会议,系统设计,组态编程,安装调试,现场投运,整理文件,工程验收。 1.1集散控制系统的组成 1、现场控制级 又称数据采集装置,主要是将过程非控变量进行数据采集和预处理,而且对实时数据进一步加工处理,供CRT操作站显示和打印,从而实现开环监视,并将采集到的数据传输到监控计算机。输出装置在有上位机的情况下,能以开关量或者模拟量信号的方式,向终端元件输出计算机控制命令。 在DCS系统中,这一级别的功能就是服从上位机发来的命令,同时向上位机反馈执行的情况。至于它与上位机交流,就是通过模拟信号或者现场总线的数字信号。由于模拟信号在传递的过程或多或少存在一些失真或者受到干扰,所以目前流行的是通过现场总线来进行DCS信号的传递。 文档Word ` 2、过程控制级 又称现场控制单元或基本控制器,是DCS系统中的核心部分。生产工艺的调节都是靠它来实现。比如阀门的开闭调节、顺序控制、连续控制等等。 它接受现场控制级传来的信号,按照工艺要求进行控制规律运算,然后将结果作为控制信号发给现场控制级的设备。这个级别不是最高的,相当于军队里的“中尉”。它也一样必须将现场的情况反馈给更高级别的“上校”也就是下面讲的过

集散控制系统DCS的特点

集散控制系统DCS的特点 随着信息技术的飞速发展,当前,DCS系统在煤、电、化工等工业领域应用广泛,逐渐从原来的配角角色转变为决定各工业企业安全经济运行的主角地位。通过各项实践证明,集散控制系统的应用,在大大减轻了工作人员的工作强度的同时,也提高了工作效率。 集散控制系统(DCS)是一种以微处理器为基础的分散型综合控制系统,DCS系统综合了计算机技术、网络通讯技术、自动控制技术、冗余及自诊断技术,采用了多层分级的结构,适用现代化生产的控制与管理需求,目前已成为工业过程控制的主流系统。集散控制系统把计算机、仪表和电控技术融合在一起,结合相应的软件,可以实现数据自动采集、处理、工艺画面显示、参数超限报警、设备故障报警和报表打印等功能,并对主要工艺参数形成了历史趋势记录,随时查看,并设置了安全操作级别,既方便了管理,又使系统运行更加安全可靠。 目前,DCS集散控制系统在各大行业都有一定的领域了。也许有人还真的不知道DCS集散系统到底有多好?好在哪里?有哪些特点?今天小编就想大家介绍一下DCS的特点。其主要特点是控制分散,集中管理。基本思想是:分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活、组态方便。 DCS在控制上的最大特点是依靠各种控制、运算模块的灵活组态,可实现多样化的控制策略以满足不同情况下的需要,使得在单元组合仪表实现起来相当繁琐与复杂的命题变得简单。随着企业改革的高柔性、高效益的要求,以经典控制理论为基础的控制方案已经不能适应,以多变量预测控制为代表的先进控制策略的提出和成功应用之后,先进过程控制受到了过程工业界的普遍关注。 需要强调的是,广泛应用各种先进控制与优化技术是挖掘并提升DCS综合性能最有效、最直接、也是最具价值的发展方向。仪表技术向数字化、智能化、网络化方向发展工业控制设备的智能化、网络化发展,可以促使过程控制的功能进一步分散下移,实现真正意义

DCS集散控制系统

DCS集散控制系统 HH-2000NS DCS控制系统成功而广泛的应用证明了其体系结构的先进性、可靠性和功能的完整性。HH-2000NS DCS控制系统采用了最先进的技术和开放性标准(COM/DCOM技术、OPC服务器标准、Active X),向用户提供了更大的应用空间,是一套适应企业各种自动化需求的、开放的、规模可变的控制系统。它也是国内第一套基于Windows NT平台的DCS系统、第一套实现从模板、端子板及电源的带电插拔的DCS系统。 HH-2000NS DCS系统采用分布式结构,在开放式的冗余通讯网络上分布了多台现场程控站(FCS),这些现场程控站都带有独立的功能处理器,每个功能处理器都可为了完成特定的任务而进行组态和编程。 用于现场控制的程控单元其物理位置分散、控制功能分散,系统功能分散,而用于过程监视及管理的人-机接口单元其显示、操作、记录、管理功能集中。该系统在生产现场经过现场调试、配上电源、接上输入输出信号就可满足生产监视、程控、操作画面、参数报警、资料记录及趋势等项的功能要求,并能安全可靠运行。

HH-2000NS DCS控制系统主要由服务器(SE)、工程师站(ES)、系统操作站(SOPS)、现场控制站(FCS)、过程控制网络(CNET)及系统网(SNET)等组成 服务器(SE): 运行在32位Windows NT网络平台上,可挂接局域网或广域网,并和FB-2000NS程控网、工厂数据库等连接,为系统操作站(SOPS)、工程师站(SE)及FB-2000NS现场控制站提供资料存取、历史数据采集、报警事件处理及为工厂数据库提供资料存取服务。 工程师站(ES): 运行在32位Windows NT网络平台上,可挂接局域网或广域网,和FB-2000NS服务器连接,实现系统的组态及监控功能。 系统操作站(SOPS): 运行在32位Windows NT网络平台上,可挂接局域网或广域网,和FB-2000NS服务器连接,实现系统的监控功能。 现场控制站(FCS): 是直接与现场打交道的I/O处理单元,完成工业过程的实时监控功能。控制站可冗余配置。同一现场控制站内任何I/O模板都能提供冗余配置。 过程控制网络(CNET):

仪表DCS集散控制系统介绍样本

仪表DCS集散控制系统介绍 集散控制系统( Distributed control system) 是以微处理器为基础的对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的集中分散控制系统, 简称DCS系统。该系统将若干台微机分散应用于过程控制, 全部信息经过通信网络由上位管理计算机监控, 实现最优化控制, 整个装置继承了常规仪表分散控制和计算机集中控制的优点, 克服了常规仪表功能单一, 人-机联系差以及单台微型计算机控制系统危险性高度集中的缺点, 既实现了在管理、操作和显示三方面集中, 又实现了在功能、负荷和危险性三方面的分散。DCS系统在现代化生产过程控制中起着重要的作用。 集散控制系统一般有以下四部分组成: 现场控制级:又称数据采集装置, 主要是将过程非控变量进行数据采集和预处理, 而且对实时数据进一步加工处理, 供CRT操作站显示和打印, 从而实现开环监视, 并将采集到的数据传输到监控计算机。输出装置在有上位机的情况下, 能以开关量或者模拟量信号的方式, 向终端元件输出计算机控制命令。这一个级别直接面对现场, 跟现场过程相连。比如阀门、电机、各类传感器、变送器、执行机构等等。它们都是工业现场的基础设备、同样也是DCS的基础。在DCS系统中, 这一级别的功能就是服从上位机发来的命令, 同时向上位机反馈执行的情况。拿军队来举例的话, 能够形容为最底层的士兵。它

们只要能准确地服从命令, 而且准确地向上级汇报情况即完成使命。至于它与上位机交流, 就是经过模拟信号或者现场总线的数字信号。由于模拟信号在传递的过程或多或少存在一些失真或者受到干扰, 因此当前流行的是经过现场总线来进行DCS 信号的传递。 过程控制级:又称现场控制单元或基本控制器, 是DCS系统中的核心部分。生产工艺的调节都是靠它来实现。比如阀门的开闭调节、顺序控制、连续控制等等。 上面说到现场控制级是”士兵”, 那么给它发号施令的就是过程控制级了。它接受现场控制级传来的信号, 按照工艺要求进行控制规律运算, 然后将结果作为控制信号发给现场控制级的设备。因此, 过程控制级要具备聪明的大脑, 能将”士兵”反馈的军情进行分析, 然后做出命令, 以使”士兵”能打赢”战争”。这个级别不是最高的, 相当于军队里的”中尉”。它也一样必须将现场的情况反馈给更高级别的”上校”也就是下面讲的过程管理级。 过程管理级:DCS的人机接口装置, 普遍配有高分辨率、大屏幕的色彩CRT、操作者键盘、打印机、大容量存储器等。操作员经过操作站选择各种操作和监视生产情况、这个级别是操作人员跟DCS交换信息的平台。是DCS的核心显示、操作跟管理装置。操作人员经过操作站来监视和控制生产过程, 能够

DCS分散控制系统

名称:DCS,全称:DistributedControlSystem,定义:DCS是分散控制系统(DistributedControlSystem)的简称,国内一般习惯称为集散控制系统。它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(Computer)、通讯(Communication)、显示(CRT)和控制(Control)等4C技术,其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活、组态方便。 DCS是分布式控制系统的英文缩写(Distributed Control System),在国内自控行业又称之为集散控制系统。 即所谓的分布式控制系统,或在有些资料中称之为集散系统,是相对于集中式控制系统而言的一种新型计算机控制系统,它是在集中式控制系统的基础上发展、演变而来的。它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、显示和控制等4C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。在系统功能方面,DCS和集中式控制系统的区别不大,但在系统功能的实现方法上却完全不同。 工程师站是对DCS进行离线的配置、组态工作和在线的系统监督、控制、维护的网络节点,其主要功能是提供对DCS进行组态,配置工作的工具软件(即组态软件),并在DCS在线运行时实时地监视DCS网络上各个节点的运行情况,使系统工程师可以通过工程师站及时调整系统配置及一些系统参数的设定,使DCS随时处在最佳的工作状态之下。与集中式控制系统不同,所有的DCS都要求有系统组态功能。 现场仪表----安全栅----I/O卡件---控制器----服务器操作站和工程师站都与服务器联系,用于组态和实时数据的调用等

DCS集散控制系统复习资料

试题库 一、填空 1. 年,世界上第一套集散控制系统由公司首先向市场推出,其型号是。 2. 操作站的基本功能包括、、、、和。 3. OSI参考模型的七层分别是、、、、、、。 4. TDC3000系统中,一条LCN网最多可连个模块,通过扩大器可连个模块。 5. CS3000系统主要由、、、和等部分组成。 6 .MACS现场控制站由、、、、、、等部分组成。 7. 现场总线是一种、、和的底层控制网络。8. 典型的现场总线有、、等。 9. 现场总线的基本设备有、、和等。10. PROFIBUS现场总线的组态软件是。 11. 计算机控制系统由和两大部分组成。12. 计算机控制系统按参与控制的计算机不同,可分为、和。13. 集散控制系统是、、和、相结合的产物。 14. 计算机网络的拓扑结构主要有、、、和。15. JX-300X集散控制系统控制站卡件有、和。16. JX-300X DCS的基本组态软件是,实时监控软件是 17. 现场控制站的基本功能包括、、、、和。 18. TPS集散控制系统的网络类型主要有、和。 19. TDC3000集散控制系统的万能控制网UCN上挂接着、、等。 20. CS3000集散控制系统的FCS有、和三种21. MACS通信网络主要分、和层次。 22. 计算机控制系统按其结构不同可分为和两大类。 23. 集散控制系统由、和三大部分组成。 24. 常用的通信介质主要有、和。 25. 集散控制系统又称为英文简称,现场总线控制系统简称为。 26. 集散控制系统的设计思想为、。 27. JX-300X DCS的通信网络主要有、和三个层次。 28.TDC3000系统的三种通信网络主要是、和。 29. TPS集散控制系统中,一个HPMM最多能安装 IOP和后备IOP。 30. CS3000系统RIO标准型FCS中,一个FCU最多连个节点,FIO标准型FCS中,一个FCU最多连个节点。 31. MACS系统主要由、、、、、、、等部分组成。 二、名词解释 数据采集系统 直接数字控制系统 现场总线控制系统 实时控制 传输速率 计算机控制系统 集散控制系统 现场总线 组态 串行传输

(完整版)集散控制系统DCS简介

集散控制系统DCS 简介 DCS是以微型计算机为基础,将分散型控制装置,通 信系统,集中操作与信息管理系统综合在一起的新型过程控制系统。 它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(Computer) 、通讯(Communication)、显示(CRT和控制(Control)等4C 技术, 其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵 活、组态方便。采用了多层分级的结构,适用现代化生产的控制与管理需求,目前已成为工业过程控制的主流系统。 集散控制系统把计算机、仪表和电控技术融合在一起,结合相应的软件,可以实现数据自动采集、处理、工艺画面显示、参数超限报警、设备故障报警和报表打印等功能,并对主要工艺参数形成了历史趋势记录,随时查看,并设置了安全操作级别,既方便了管理,又使系统运行更加安全可靠。其特点有: 1、基于现场总线思想的I/O 总线技术 2、先进的冗余技术、带电插拔技术po 3、完备的I/O 信号处理 4、基于客户/ 服务器应用结构

5、WindowsNT平台,以太网,TCP/IP协议 6、OPC 服务器提供互连 7、Web 浏览器风格,ActiveX 控件支持 & ODBCQLE技术,实现信息,资源共享 9、高性能的过程控制单元。 10、支持标准现场总线 11、Internet/Intranet 应用支持 (1)高可靠性由于DCS 将系统控制功能分散在各台计算机上实现,系统结构采用容错设计,因此某一台计算机出现的故障不会导致系统其它功能的丧失。此外,由于系统中各台计算机所承担的任务比较单一,可以针对需要实现的功能采用具有特定结构和软件的专用计算机,从而使系统中每台计算机的可靠性也得到提高。(2)开放性DCS采用开放式、标准化、模块化和系列化设计,系统中各台计算机采用局域网方式通信,实现信息传输,当需要改变或扩充系统功能时,可将新增计算机方便地连入系统通信网络或从网络中卸下,几乎不影响系统其他计算机的工作。(3)灵活 性通过组态软件根据不同的流程应用对象进行软硬件组态,即确定测量与控制信号及相互间连接关系、从控制算法库选择适用的控制规律以及从图形库调用基本图形组成所需的各种监控和报警画面,从而方便地构成所需的控制系统。(4)易于维护功能单一的小型或微型专用计算机,具

集散控制系统(DCS)

集散控制系统(DCS) 集散控制系统(DCS),是以多个微处理机为基础利用现代网络技术、现代控制技术、图形显示技术和冗余技术等实现对分散控制对象的调节、监视管理的控制技术。其特点是以分散的控制适应分散的控制对象,以集中的监视和操作达到掌握全局的目的。系统具有较高的稳定性、可靠性和可扩展性。 集散控制系统一般有四部分组成:(1)过程输入输出装置;(2)过程控制装置;(3)操作接口;(4)数据通讯系统。 集散控制系统也叫分布式控制系统,是相对于集中式控制系统而言的一种新型计算机控制系统,它是在集中式控制系统的基础上发展、演变而来的。在系统功能方面,DCS和集中式控制系统的区别不大,但在系统功能的实现方法上却完全不同。 首先,DCS的骨架——系统网络,它是DCS的基础和核心。由于网络对于DCS整个系统的实时性、可靠性和扩充性,起着决定性的作用,因此各厂家都在这方面进行了精心的设计。对于DCS的系统网络来说,它必须满足实时性的要求,即在确定的时间限度内完成信息的传送。这里所说的“确定”的时间限度,是指在无论何种情况下,信息传送都能在这个时间限度内完成,而这个时间限度则是根据被控制过程的实时性要求确定的。因此,衡量系统网络性能的指标并不是网络的速率,即通常所说的每秒比特数(b ps),而是系统网络的实时性,即能在多长的时间内确保所需信息的传输完成。系统网络还必须非常可靠,无论在任何情况下,网络通信都不能中断,因此多数厂家的DCS均采用双总线、环形或双重星形的网络拓扑结构。为了满足系统扩充性的要求,系统网络上可接入的最大节点数量应比实际使用的节点数量大若干倍。这样,一方面可以随时增加新的节点,另一方面也可以使系统网络运行于较轻的通信负荷状态,以确保系统的实时性和可靠性。在系统实际运行过程中,各个节点的上网和下网是随时可能发生的,特别是操作员站,这样,网络重构会经常进行,而这种操作绝对不能影响系统的正常运行,因此,系统网络应该具有很强在线网络重构功能。 其次,这是一种完全对现场I/O处理并实现直接数字控制(DOS)功能的网络节点。一般一套DCS中要设置现场I/O控制站,用以分担整个系统的I/O和控制功能。这样既可以避免由于一个站点失效造成整个系统的失效,提高系统可靠性,也可以使各站点分担数据采集和控制功能,有利于提高整个系统的性能。DCS的操作员站是处理一切与运行操作有关的人机界面(HMI-Human Machine Interface或operator interface)功能的网络节点。 系统网络是DCS的工程师站,它是对DCS进行离线的配置、组态工作和在线的系统监督、控制、维护的网络节点,其主要功能是提供对DCS进行组态,配置工作的工具软件(即组态软件),并在DCS在线运行时实时

dcs集散控制系统学习教程

dcs集散控制系统学习教程 幻灯片1 第二章集散控制系统 (DCS) 第二章集散控制系统 (DCS) 幻灯片2 2.1 DCS的形成、发展和特点 2.1 DCS的形成、发展和特点 2.1.1 DCS的概念 2.1.1 DCS的概念 集散控制系统(Distributed Control System)亦称分布式控制系统(简称DCS),集散控制系统(Distributed Control System)亦称分布式控制系统(简称DCS),是结合多种先进技术而形成的,对生产过程进行集中监测、操作、管理和分散控制的一种是结合多种先进技术而形成的,对生产过程进行集中监测、操作、管理和分散控制的一种控制技术,是随着现代大型工业生产自动化的不断发展和过程控制要求的日益复杂应运而控制技术,是随着现代大型工业生产自动化的不断发展和过程控制要求的日益复杂应运而生的一种综合控制系统,是完成过程控制、过程管理的现代化设备。生的一种综合控制系统,是完成过程控制、过程管理的现代化设备。幻灯片3 国外称集散控制系统是4C 技术的产物。这4C 就是指控制技术(Control)、计算国外称集散控制系统是4C 技术的产物。这4C 就是指控制技术(Control)、计算机技术(Computer)、通信技术(Communication)、和CRT(Cathode Ray Tube)技术。DCS机技术(Computer)、通信技术(Communication)、和CRT(Cathode Ray Tube)技术。DCS既不同于分散的仪表控制,又不同于集中式计算机控制系统,是4C 技术相互渗透发展而产既不同于分散的仪表控制,又不同于集中式计算机控制系统,是4C 技术相互渗透发展而产生的。生的。 幻灯片4

相关主题
相关文档 最新文档