dcs仪表控制基本知识

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仪表基本知识

一. 仪表回路构成

电Ⅲ型仪表的特点

（1）采用国际标准信号制（两线制）

现场传输信号为4~20mA，控制室联络信号为1~5VDC，信号与电压转换信号为250Ω。

（2）采用24VDC供电；

（3）常用防爆类型：本安型仪表ExiaⅡCT4；防爆型ExdⅡCT4；

外壳防护等级：IP65

什么叫二线制？

24VDC电源和4~20mA输出信号共用二根导线，2

互相不影响。

电流传输比电压传输有什么优点？

转输距离远，一定范围内具有恒流特牲，电流损耗小。

各仪表之间的关系

二、现场仪表

现场仪表：现场仪表指安装在生产现场，用于测量各种过程参数、执行各种控制指或转换信号并实现通讯的仪表。

常见种类：常见的测量过程参数的仪表有温度测量元件加变送器、压力仪表、流量测量元件加变送器、液位、物位计和各种化学成份检测仪表，常见的执行各种控制指令的仪表有执行３

器、调节阀、电磁阀等。

一些常用的基本概念

检测仪表-----将检测元件、变送器及显示装置统称为检测仪表。

一次仪表-----一般为将被测量转换为便于计量的物理量所使用的仪表。

二次仪表-----将测得的信号变送转换为可计量的标准电、气信号并显示的仪表。即包括变送器和显示装置。

仪表种类

1、压力测量仪表；

2、流量测量仪表；

3、液位测量仪表； 2

4、温度测量仪表；

5、分析仪表；

1、压力测量仪表

压力变送器：是由检测和变送两个环节组成。检测环节感受被测压力的变化转换成电容量的变化。变送环节则将电容变化量转换成标准电流信号4~20mA DC输出。符合H ART通信协议。

2、流量测量仪表

（1）孔板及差压变送器

基于流体运动的节流原理，当充满管道的流体流经孔板时，将产生局部收缩，流束集中，流５

速增加，静压力降低，于是在孔板前后产生一个静压力差，该压力差与流量存在着一定的函数关系，流量越大，压力差就越大。通过导压管将差压信号传递给差压变送器，转换成4～20mA.DC标准信号，经流量显示仪，便显示出管道内的瞬时和累积流量。

1 火力发电厂分散控制系统(DCS)基本知识

1. 分散控制系统（DCS）

分散控制系统，英文名称distributed control system，简称DCS。可以理解为：集中监视，分散控制的计算机系统。

DCS系统按照功能可以分为：数据采集系统（DAS）、模拟量控制系统（MCS）、炉膛安全监控系统（FSSS）、顺序控制系统（简称SCS，有时旁路控制系统BTC和电气控制系统ECS作为SCS的子功能）、数字电液控制系统（DEH）、汽机保护系统（ETS）。部分火力发电厂汽机保护系统ETS用PLC来实现、旁路控制系统BTC使用专用控制系统（不包含在DCS系统内）。

DCS系统也可以按照工艺系统来划分。比如某电厂的DCS系统按工艺系统划分为：一号锅炉控制系统、一号汽机控制系统、二号锅炉控制系统、二号汽机控制系统。

2. 数据采集系统（DAS）

数据采集系统，英文名称data acquisition system，简称DAS。采用数字计算机系统对工艺系统和设备的运行参数进行测量，对测量结果进行处理、记录、显示和报警，对机组的运行情况进行计算和分析，并提出运行指导的监视系统。

DAS至少有下列功能：

 显示：包括操作显示、成组显示、棒状图显示、趋势显示、报警显示等。

 制表记录：包括定期记录、事故顺序记录（SOE，毫秒级扫描周期，信号类型为开关量输入DI）、跳闸一览记录等。

 历史数据存储和检索。

注：操作员站相应时间测试。

3. 模拟量控制系统（MCS）

模拟量控制系统，英文名称modulating control system，简称MCS。是指系统的控制作用由被控变量通过反馈通路引向控制系统输入端所形成的控制系统，也称闭环控制或反馈控制。其输出量为输入量的连续函数。火力发电厂模拟量控制系统，是锅炉、汽轮机及其辅助运行参数自动控制系统的总称。

火力发电厂主要自动一般有：协调控制系统、给水控制（汽包水位控制）、炉膛负压控制、送风控制(包含氧量校正)、燃料控制、过热器减温水控制、再热器减温水控制、除氧器水位控制、凝汽器水位控制等。 2 4. 炉膛安全监控系统（FSSS）

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基于DCS控制的过程分析仪表系统设计

作者：牛强 高峰

来源：《现代企业文化·理论版》2018年第04期

中图分类号：TB47 文献标识：A 文章编号：1674-1145（2018）2-000-01

摘要 随着科技的迅速发展，我国的综合国力不断提升，此时日常生活当中人们对于计算机的应用和需求也在不断增加，其中比较有代表性的就是DCS控制系统的应用，其主要是在水处理、化工方面以及工程和冶金方面使用较多。而且DCS的过程分析仪表系统对传统的仪表技术产生巨大的冲击，DCS系统的精确性高、可靠性强，同时还方便维护，所以被广泛的应用到工业控制领域当中。在本文当中，我们针对DCS控制过程分析仪表系统以及相关参数进行了分析和设计，希望能够为他人提供参考。

关键词 DCS控制 分析仪表 系统设计

目前我国各行各业当中智能化学仪表的使用比较广泛，在本文当中我们对DCS系统的过程分析、仪表系统设计都进行了分析和简述。DCS控制系统可以通过相关的软件和设备，在无人操作时实现对仪表设备的控制，很大程度上缩短了生产过程中的人工操作时间，同时也提高了生产效率，最重要的是实现了无人操作，有效的避免了安全事故的发生。

一、DCS控制系统的设计

（一）设计系统的现场控制站

系统的控制站是通过计算机对现场的运行状况进行监控和测量。控制站由机柜和电源、输入和输出通道组成，电源外部由金属材料包裹，之后和运行的电器连接。机柜与电源为电子设备提供电源屏障，确保现场的人员安全和电磁屏蔽效果，机柜需要接地，接地电阻小于等于4Ω；机柜内部安装散热风扇，促使机柜内部与外部的空气循环速度加快，进而达到散热的目的。如果机柜外部的环境过冷或者是过热，那么安装空调装置在机柜的底部。选用最密闭的机柜，确保柜内的温度保持相对稳定。除此之外，我们还要为系统提供可靠的电源，双向交流电源在控制站中用到大功率电器时，可以通过变压器对线圈进行一定的处理，确保供电的稳定。对于供电稳定性和连续性要求比较高的工厂，我们可以选择UPS电源（主要是后备式、在线式两种）。

1 一、DCS----分布式控制系统

1、 什么是DCS？

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。

2、 DCS有什么特点？

DCS是计算机技术、控制技术和网络技术高度结合的产物。DCS通常采用若干个控制器（过程站）对一个生产过程中的众多控制点进行控制，各控制器间通过网络连接并可进行数据交换。操作采用计算机操作站，通过网络与控制器连接，收集生产数据，传达操作指令。因此，DCS的主要特点归结为一句话就是：分散控制集中管理。

3、 DCS的结构是怎样的？

上图是一个较为全面的DCS系统结构图，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2 统），作为DCS更高层次的应用，目前国内纸行业应用到这一层的系统较少。

4、 DCS的控制程序是由谁执行的？

DCS的控制决策是由过程控制站完成的，所以控制程序是由过程控制站执行的。

5、 过程控制站的组成如何?

DCS的过程控制站是一个完整的计算机系统，主要由电源、CPU（中央处理器）、网络接口和I/O组成。

6、什么是DCS的开放性？

DCS的开放性是指DCS能通过不同的接口方便地与第三方系统或设备连接，并获取其信息的性能。这种连接主要是通过网络实现的，采用通用的、开放的网络协议和标准的软件接口是DCS开放性的保障。

7、什么是系统冗余？

在一些对系统可靠性要求很高的应用中，DCS的设计需要考虑热备份也就是系统冗余，这是指系统中一些关键模块或网络在设计上有一个或多个备份，当现在工作的部分出现问题时，系统可以通过特殊的软件或硬件自动切换到备份上，从而保证了系统不间断工作。通常设计的冗余方式包括：CPU冗余、网络冗余、电源冗余。在极端情况下，一些系统会考虑全系统冗余，即还包括I/O冗余。