DCS控制说明.docx

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操作
通信
现场
上位
中控
服务
掌握
I/O现场
下
位
DCS系统包括掌握节点、操作节点、通信网络。掌握节点包括掌握站,通信接口。操作节点包括工程师站,操作员站,效劳器站,数据治理站。通信网络包括治理信息网,过程信息网,过程掌握网,I/O总线。
掌握站硬件包括机柜,机笼,供电,卡件。机柜包括机笼、交换机、电源模块、端子板、卡件。机笼分为电源机笼和卡件机笼;卡件包括主控卡、数据转发卡、I/O卡件及端子板。
现场接线箱里面包括接线端子和接线端子排。DCS的硬件体系构造
考察DCS的层次构造,DCS级和掌握治理级是组成DCS的两个最根本的环节。
过程掌握级具体实现了信号的输入、变换、运算和输出等分散掌握功能。在不同的DCS中,过程掌握级的掌握装置各不一样,如过程掌握单元、现场掌握站、过程接口单元等等,但它们的构造形式大致一样,可以统称为现场掌握单元FCU。过程治理级由工程师站、操作员站、治理计算机等组成,完成对过程掌握级的集中监视和治理,通常称为操作站。DCS的硬件和软件,都是按模块化结
构设计的,所以DCS的开发实际上就是将系统供给的各种根本模块按实际的需
要组合成为一个系统,这个过程称为系统的组态。
(1)现场掌握单元
现场掌握单元一般远离掌握中心,安装在靠近现场的地方,其高度模块化构造可以依据过程监测和掌握的需要配置成由几个监控点到数百个监控点的规模不等的过程掌握单元。
现场掌握单元的构造是由很多功能分散的插板〔或称卡件〕依据肯定的规律或物理挨次安装在插板箱中,各现场掌握单元及其与掌握治理级之间承受总线连接,以实现信息交互。
现场掌握单元的硬件配置需要完成以下内容:
插件的配置依据系统的要求和掌握规模配置主机插件〔CPU插件〕、电源插件、I/O插件、通信插件等硬件设备;
硬件冗余配置对关键设备进展冗余配置是提高DCS牢靠性的一个重要手段,DCS通常可以对主机插件、电源插件、通信插件和网络、关键I/O插件都可以实现冗余配置。
硬件安装不同的DCS,对于各种插件在插件箱中的安装,会在规律挨次或物理挨次上有相应的规定。另外,现场掌握单元通常分为根本型和扩展型两种,所谓根本型就是各种插件安装在一个插件箱中,但更多的时候时需要可扩展的构造形式,即一个现场掌握单元还包括假设干数字输入/输出扩展单元,相互间承受总线连成一体。
就本质而言,现场掌握单元的构造形式和配置要求与模块化PLC的
关于DCS掌握系统的功能与原理说明
什么是DCS掌握系统?
DCS是分布式掌握系统的英文缩写〔DistributedControlSystem〕,在国内自控行业又称之为集散掌握系统。即所谓的分布式掌握系统,或在有些资料中称之为集散系统,是相对于集中式掌握系统而言的一种型计算机掌握系统,它是在集中式掌握系统的根底上进展、演化而来的。它是一个由过程掌握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、显示和掌握等4C技术,其根本思想是分散掌握、集中操作、分级治理、配置敏捷以及组态便利。
首先,DCS的骨架—系统网络,它是DCS的根底和核心。由于网络对于DCS整个系统的实时性、牢靠性和扩大性,起着打算性的作用,因此各厂家都在这方面进展了细心的设计。对于DCS的系统网络来说,它必需满足实时性的要求,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,是指在无论何种状况下,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依据被掌握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DCS,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。系统网络还必需格外牢靠,无论在任何状况下,网络通信都不能中断,因此多数厂家的DCS均承受双总线、环形或双重星形的网络拓扑构造。为了满足系统扩大性的要求,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假设干倍。这样,一方面可以随时增加的节点,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
统的实时性和牢靠性。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,网络重构会常常进展,而这种操作确定不能影响系统的正常运行,因此,系统网络应当具有很强在线网络重构功能。
DCS掌握系统的功能组成
典型的DCS体系构造分为三层,第一层为分散过程掌握级;其次层为集中操作监控级;第三层为综合信息治理级。层间由高速数据通路HW和局域网络LAN两级通信线路相连,级内各装置之间由本级的通信网络进展通信联系。第一层:分散过程掌握级
分散过程掌握级是DCS的根底层,它向下直接面对工业对象,其输入信号来自于生产过程现场的传感器〔如热电偶、热电阻等〕、变送器〔如温度、压力、液位、流量等〕及电气开关〔输入触点〕等,其输出去驱动执行器〔如调整阀、电磁阀、电机等〕,完成生产过程的数据采集、闭环调整掌握、挨次掌握等功能;其向上与集中操作监控级进展数据通信,接收操作站下传加载的参数和操作命令,以及将现场工作状况信息整理后向操作站报告。
构成这一级的主要装置有:现场掌握站,可编程掌握器,智能调整器及其它测控装置。
1、.现场掌握站
现场掌握站具有多种功能——集连续掌握、挨次掌握、批量掌握及数据采集功能为一身。〔1〕现场掌握站的硬件构成现场掌握站一般是标准的机柜式机构,柜内由电源、总线、I/O模件、处理器模件、通信模件等局部组成。一般在机柜的顶部装有风扇组件,其目的是带走机柜内部电子部件所散发出来的热量;机柜内部设假设干层模件安装单元,上层安装处理器模件和通信模件,中间安装I/O模件,最下边安装电源组件。机柜内还设有各种总线,如电源总线,接地总线,数据总线,地址总线,掌握总线等等。现场掌握站的电源不仅要为柜内供给电源,还要为现场检测器件供给外供电源,这两种电源必需相互隔离,不行共地,以免干扰信号通过电源回路耦合到I/O通道中去。
一个现场掌握站中的系统构造,包含一个或多个根本掌握单元,根本掌握单元是由一个完成掌握或数据处理任务的处理器模件以及与其相连的假设干个输入
/输出模件所构成的〔有点类似于IPC〕。根本掌握单元之间,通过掌握网络Cnet连接在一起,Cnet网络上的上传信息通过通信模件,送到监控网络Snet,同理Snet的下传信息,也通过通信模件和Cnet传到各个根本掌握单元。在每一个根本掌握单元中,处理器模件与I/O模件之间的信息交换由内部总线完成。内部总线可能是并行总线,也可能是串行总线。近年来,多承受串行总线。
〔2〕现场掌握站的软件功能
现场掌握站的主要功能有6种,即数据采集功能、DDC掌握功能、挨次掌握功能、信号报警功能、打印报表功能、数据通信功能:
数据采集功能:对过程参数,主要是各类传感变送器的模拟信号进展数据采集、变换、处理、显示、存储、趋势曲线显示、事故报警等。
DDC掌握功能:包括承受现场的测量信号,进而求出设定值与测量值的偏差,并对偏差进展PID掌握运算,最终求出的掌握量,并将此掌握量转换成相应的电流送至执行器驱动被控对象。
挨次掌握功能:通过来自过程状态输入输出信号和反响掌握功能等状态信号,按预先设定的挨次和条件,对掌握的各阶段进展挨次掌握。
信号报警功能:对过程参数设置上限值和下限值,假设超过上限或下限则分别进展越限报警;对非法的开关量状态进展报警;对消灭的事故进展报警。信号的报警是以声音、光或CRT屏幕显示颜色变化来表示。
打印报表功能:定时打印报表;随机打印过程参数;事故报表的自动记录打印。
数据通信功能:完成分散过程掌握级与集中操作监控之间的信息交换。
智能调整器是一种数字化的过程掌握仪表,也称可编程调整器。其外形类似于一般的盘装仪表,而其内部是由微处理器CPU、存储器RAM、ROM、模拟量和数字量I/0通道、电源等局部组成的一个微型计算机系统。智能调整器可以承受和输出4~20mA模拟量信号和开关量信号,同时还具有RS-232或RS-485等串行通信接口。一般有单回路、2回路、或4回路的调整器,掌握方式除一般的单回路PID之外,还可组成串级掌握、前馈
掌握等简单回路。因此,智能调整器不仅可以在一些重要场合下单独构成简单掌握系统,完成1~4个过程掌握回路,而且可以作为大型分散掌握系统中最基层的一种掌握单元,与上位机(即操作监控级)连成主从式通信网络,承受上位机下传的掌握参数,并上报各种过程参数。

可编程掌握器即PLC,与智能调整器最大的不同点是:它主要配制的是开关量输人、输出通道,用于执行挨次掌握功能。在型的PLC中,也供给了模拟量输入输出及PID掌握模块,而且均带有RS-485标准的异步通信接口。同智能调整器一样,PLC的高牢靠性和不断增加的功能,使它既可以在小型掌握系统中担当掌握主角,又可以作为大型分散掌握系统中最基层的一种掌握单元。
二、其次层集中操作监控级
集中操作监控级是面对现场操作员和系统工程师的,如图1所示的中间层。这一级配有技术手段先进,功能强大的计算机系统及各类外部装置,通常承受较大屏幕、较高区分率的图形显示器和工业键盘,计算机系统配有较大存储容量的硬盘或软盘,另外还有功能强大的软件支持,确保工程师和操作员对系统进展组态、监视和操作,对生产过程实行高级掌握策略、故障诊断、质量评估等。集中操作监控级以操作监视为主要任务:把过程参数的信息集中化,对各个现场掌握站的数据进展收集,并通过简洁的操作,进展工程量的显示、各种工艺流程图的显示、趋势曲线的显示以及转变过程参数(如设定值、掌握参数、报警状态等信息);另一个任务是兼有局部治理功能:进展掌握系统的组态与生成。