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跳转到第一页 DCSDCS理论与理论与QCSQCS基础基础 制作制作 朱朱 毅毅 20062006年年1111月月 跳转到第一页 什么是什么是DCSDCS DCS是分布式控制系统的英文缩写(Distributed Control System)，在国内自控领域又称为集散控制系统。 DCS是计算机技术、控制技术和网络技术高度结合的产物， 是目前最先进、最合理的过程控制系统，可以适应各种过程控制 的要求。它的过程控制点分散，系统具有很高的可靠性。它通过 集中的操作和监控，DCS具有方便的操作和维护性能。DCS具有标 准的接口，对外连接更加方便简捷。 因此，DCS的主要特点归结为一句话就是“分散控制，集中管理 ”。 跳转到第一页 DCSDCS的发展的发展 1975 年美国 Honeyw ell （第一台DCS系统） 分散控制系统TDC2000 70年代以模拟量反馈为主，开关量为次， 各大公司推出的几十种型号的系统， 采用的都是专利网络，通用性差 80年代 随着计算机的发展与网络开发使各控制厂商更多地 采用商业计 算机的技术, 80年代末许多公司推出新一 代的集散系统, 其主要特征是新系统的局部网络采用 MA P 协议 ; 引用智能变送器与现场总线结 构; 在控 制软件上引入PLC 的顺序控制与批量控制, 使DCS 也具有PLC 的功能。 90年代第三代DCS，网络协议 引入标准化，系统具 有开放性，可移植性，互操作性，应用速度及 范围更大。 跳转到第一页 DCSDCS与与PLCPLC的区别的区别 DCSPLC 硬件上位机、网络、控制器、 I/O接口、现场仪表等 单一的控制器 软件上位机组态软件、 控制器编程软件、 通讯接口软件、 操作及设计画面人机接口软件等 控制器编程软件 运算周期相对长由于点数少，周期快 特点分布式控制，全局性，控制回路大顺序扫描机制，以时 间基准的控制，用于 单一控制单元小系统 PLCPLC可以说只是可以说只是DCSDCS系统的一个控制系统的一个控制器器PLCPLC可以说只是可以说只是DCSDCS系统的一个控制系统的一个控制器器 跳转到第一页 PLCPLC基础知识基础知识 跳转到第一页 PLCPLC基础知识基础知识 跳转到第一页 PLCPLC基础知识基础知识 相当于相当于电电电电工工电电电电路中常开点路中常开点输输输输入入 相当于相当于电电电电工工电电电电路中路中输输输输出出 相当于相当于电电电电工工电电电电路中常路中常闭闭闭闭点点输输输输入入 相当于相当于电电电电工工电电电电路中并路中并联联联联一个常开点一个常开点输输输输入入 相当于相当于电电电电工工电电电电路中并路中并联联联联一个常一个常闭闭闭闭点点输输输输入入 相当于相当于电电电电工工电电电电路中串路中串联联联联一个常开点一个常开点输输输输入入 相当于相当于电电电电工工电电电电路中串路中串联联联联一个常一个常闭闭闭闭点点输输输输入入 跳转到第一页 DCSDCS组成结构组成结构 DCS DCS的的过过过过程控制站是一个完整的程控制站是一个完整的计计计计算机系算机系统统统统，主，主 要由要由电电电电源、高性能的中央源、高性能的中央处处处处理器（理器（CPUCPU）、网）、网络络络络接口接口 组组组组成。成。 高性能的中央高性能的中央处处处处理器是理器是现场过现场过现场过现场过 程控制的中心，程控制的中心， 存放并运行所有的存放并运行所有的过过过过程控制程序以及程控制程序以及现场仪现场仪现场仪现场仪 表数据表数据 和控制数据。和控制数据。DCSDCS的控制决策都是由它来的控制决策都是由它来执执执执行的。行的。 过过过过程控制站的网程控制站的网络络络络接口是同上一接口是同上一级级级级的操作的操作员员员员站站 和工程和工程师师师师站的站的连连连连接通道。操作接通道。操作员员员员的操作控制信息和的操作控制信息和 工程工程师师师师站的站的组态组态组态组态 程序都是通程序都是通过这过这过这过这 一通道一通道发发发发送到送到过过过过程程 控制站，控制站，过过过过程控制站收集整理的程控制站收集整理的现场现场现场现场 数据也是通数据也是通过过过过 这这这这一通道一通道传递传递传递传递 到操作到操作员员员员站上。站上。 过过过过程控制站同程控制站同I/OI/O模模块块块块之之间间间间通通过现场总线连过现场总线连过现场总线连过现场总线连 接。接。 跳转到第一页 DCSDCS组成结构组成结构 一台用于操作、监视、报一台用于操作、监视、报 警、趋势显示、记录和打印报警、趋势显示、记录和打印报 表的表的PCPC机。操作员站通常装有机。操作员站通常装有 操作软件以完成上述功能，并操作软件以完成上述功能，并 且是通过以太网同过程控制站且是通过以太网同过程控制站 相连。相连。 跳转到第一页 DCSDCS组成结构组成结构 一台用于组态过程控制软一台用于组态过程控制软 件，诊断、监视过程控制站运件，诊断、监视过程控制站运 行情况，供行情况，供DCSDCS工程师开发、工程师开发、 测试、维护测试、维护DCSDCS系统使用的计系统使用的计 算机。算机。 跳转到第一页 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。生产控制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。 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，目前国内纸行业应用到这一层的系统较少。 DCSDCS组成结构组成结构 跳转到第一页 华章华章DCSDCS系统系统 信息信息层层层层 控制控制层层层层 设备设备设备设备 层层层层 跳转到第一页 华章华章DCSDCS系统系统 以太网（信息层） ControlNET （控制层） ControlNET （控制层） 造造纸纸纸纸DCSDCS 制制浆浆浆浆DCSDCS 碎解碎解DCSDCS MCC控制柜 现场仪表 电机 电机 MCC控制柜 现场仪表 logix5500logix5500 控制器控制器 4K01-4K034K01-4K03 5K01-5K025K01-5K02 2K01-2K042K01-2K04 3K013K01 跳转到第一页 DigiVis Freelance 系统结构 现场仪表 集成 FF 总线设备的编程 DigiTool XXXXXX线海天测控线海天测控DCSDCS ABB- AC800控制器 MCC控制柜 电机 西门子IO模块 以太网 跳转到第一页 华章华章logix5500logix5500 控制器模块种类控制器模块种类 电电电电源源 各种网各种网络连络连络连络连 接模接模块块块块 各种各种输输输输入入输输输输出出IOIO模模块块块块 CPUCPU 跳转到第一页 华章华章logix5500logix5500 控制器模块种类控制器模块种类 DeviceNetDeviceNet模模块块块块 用于用于设备设备设备设备 网网 在在传动传动传动传动 上上连连连连接接现场现场现场现场 操作台操作台PLCPLC DH+/IRODH+/IRO模模块块块块 用于用于设备设备设备设备 网网 在在传动传动传动传动 上上连连连连接接13361336变频变频变频变频 器器 ETHERNETETHERNET模模块块块块 用于以太网用于以太网 连连连连接上位机接上位机电脑电脑电脑电脑 ControlNETControlNET模模块块块块 用于控制网用于控制网 连连连连接多台接多台LOGIXLOGIX控制器控制器 跳转到第一页 华章华章logix5500logix5500 控制器模块种类控制器模块种类 模模拟拟拟拟量量输输输输入模入模块块块块（AIAI） 1756-IF161756-IF16 模模拟拟拟拟量量输输输输出模出模块块块块（AOAO） 1756-OF81756-OF8 开关量开关量输输输输入模入模块块块块（DIDI） 1756-IB321756-IB32 开关量开关量输输输输出模出模块块块块（DODO） 1756-OB321756-OB32 跳转到第一页 控制器的总线通讯控制器的总线通讯 我单位大部份设备上的 电机是由操作员在DCS（集 散控制系统）室控制启停的 ，操作员通过电脑上的画面 发出启停命令，电脑通过网 络向PLC发出启停信号， PLC再根据采集到的各类信 号（电机的状态信号、联锁 信号等）加以判断是否能启 停该电机，然后向配电房内 的MCC柜发出启停信号，在 MCC柜中的接触器相应作出 通断电机电源的动作，使电 机启动或停止。 跳转到第一页 一、符号含一、符号含义义义义 PICPIC含义含义 P P 压压 力力 I I 指指 示示 C C 控控 制制 TICTIC含义含义 T T 温温 度度 I I 指指 示示 C C 控控 制制 FICFIC含义含义 F F 流流 量量 I I 指指 示示 C C 控控 制制 R R 记记 录录 C C 浓浓 度度 CRCCRC含义含义 C C 控控 制制 跳转到第一页 一、符号含一、符号含义义义义（继继继继 ） LIALIA含义含义 L L 液液 位位 I I 指指 示示 A A 报报 警警 PIPI含义含义 P P 压压 力力 I I 指指 示示 HSHS含义含义 H H 手手 动动 S S 开关阀开关阀 PIDPID含义含义 P P 比比 例例 I I 积积 分分 D D 微微 分分 PIDPID用来调整动作响应时间与灵敏度的用来调整动作响应时间与灵敏度的 跳转到第一页 二、参数设定二、参数设定 操作操作员员员员点点击这击这击这击这 里，里， 出出现现现现基本参数基本参数设设设设置置 高高级级级级用用户户户户点点这这这这里里 出出现现现现PIDPID设设设设置窗口置窗口 跳转到第一页 三、设备控制三、设备控制 液位、流量、液位、流量、阀阀阀阀位位 4-20mA4-20mA送入送入AIAI模模块块块块 1756IF161756IF16 数据通数据通过过过过以太网送入上位以太网送入上位 机机 数据通数据通过过过过以太网送入控制器以太网送入控制器 控制器送出控制器送出 4-20mA4-20mA信号到信号到 现场调节阀现场调节阀现场调节阀现场调节阀 1756OF81756OF8 MCCMCC送入控制器开关量信号：送入控制器开关量信号： 准准备备备备、运行、故障、运行、故障 模模拟拟拟拟量信号：量信号：电电电电流、流、频频频频率反率反馈馈馈馈 控制器送控制器送给给给给MCCMCC开关量信号：开关量信号： 启停信号启停信号 模模拟拟拟拟量：量：频频频频率率给给给给定定 跳转到第一页 四、四、DCSDCS故障识别与处理故障识别与处理 开关开关阀阀阀阀DCSDCS画面出画面出现闪烁现闪烁现闪烁现闪烁 表示开关表示开关阀阀阀阀到位信号未收到到位信号未收到 检查阀门检查阀门检查阀门检查阀门 是否卡死，是否卡死， DCSDCS柜保柜保险丝险丝险丝险丝 是否断等是否断等 同同时时时时我我们们们们可以可以查查查查看开关看开关阀阀阀阀控制窗口控制窗口 阀门阀门阀门阀门 异常异常时时时时“阀门阀门阀门阀门 状状态态态态”与与“阀阀阀阀 门门门门命令命令”将出将出现现现现不一致，在不一致，在报报报报警状警状 态栏态栏态栏态栏 中也会出中也会出现现现现故障提示故障提示 阀门闪阀门闪阀门闪阀门闪 烁烁烁烁 跳转到第一页 DCSDCS故障识别与处理（继）故障识别与处理（继） 调节阀调节阀调节阀调节阀 故障：故障： 阀阀阀阀位已打开很大，位已打开很大， 但流量、但流量、压压压压力力显显显显示不正常示不正常 数据没有或数数据没有或数值值值值固定不固定不动动动动 调节阀调节阀调节阀调节阀 控制窗口中控制窗口中 实际阀实际阀实际阀实际阀 位与回路位与回路输输输输出出显显显显示示值值值值偏差太大偏差太大 处处处处理：理： 检查阀门检查阀门检查阀门检查阀门 、流量、流量计计计计、压压压压力力变变变变送器等送器等现场仪现场仪现场仪现场仪 表表 检查检查检查检查 DCSDCS柜各柜各连连连连接点、保接点、保险丝险丝险丝险丝 、电电电电源及源及输输输输入、入、输输输输出出4-20mA4-20mA信号是否正信号是否正 常常 数据没有或数数据没有或数值值值值不不动动动动表示网表示网络传输络传输络传输络传输 可能有可能有问题问题问题问题 ，检查检查检查检查 网网络线络线络线络线 及及电脑电脑电脑电脑 跳转到第一页 DCSDCS故障识别与处理（继）故障识别与处理（继） 在流量在流量计录计录计录计录 窗口窗口 出出现现现现流量波流量波动动动动 处处处处理：理： 检查现场仪检查现场仪检查现场仪检查现场仪 表表 检查检查检查检查 工工艺设艺设艺设艺设 定定 检查检查检查检查 PIDPID参数参数 电脑电脑电脑电脑 断断电电电电引起引起 波型波型图图图图无无记录记录记录记录 段段 跳转到第一页 DCSDCS组态介绍组态介绍 组态(configuration) 它是指通过专用的 软件来定义系统的过程。定义过程站各模块的 排列位置和类型的过程叫过程站硬件组态过程站硬件组态；定 义过程站控制策略和控制程序的过程叫控制策控制策 略组态略组态；定义操作员站监控程序的过程叫操作操作 员站组态员站组态；定义系统网络连接方式和各站地址 的过程叫网络组态网络组态。 XXXXXXXX机机DCSDCS用的是用的是 RockwellRockwell RSLogixRSLogix 5000 5000组态软件组态软件 人机接口画面用人机接口画面用RSRSView32View32软件实现监控软件实现监控 I/O 组态 跳转到第一页 RSLogixRSLogix 5000 5000介介 绍绍绍绍 OSF One Shot Falling Storage BitStore_bit1 Output BitOut_bit1 (OB) (SB) OSR One Shot Rising Storage BitStore_bit1 Output BitOut_bit1 (OB) (SB) 跳转到第一页 RSRSView32View32软件软件介介绍绍绍绍 跳转到第一页 QCSQCS简介简介 QCSQCS是是 质质质质量控制系量控制系统统统统 的的简简简简称，称， ABB QCSABB QCS主要由三主要由三 大部件构成：大部件构成： 1 1、扫扫扫扫描架描架 2 2、AC450AC450控制器控制器 3 3、上位机、上位机 扫扫扫扫描架主要由水份描架主要由水份 、定量、定量传传传传感器。水份、感器。水份、 定量定量测测测测得的数据得的数据经经经经网网络络络络 传传传传送到送到AC450AC450控制器，由控制器，由 控制器控制器发发发发出信号出信号给给给给干燥干燥 部的蒸汽部的蒸汽阀阀阀阀，控制其蒸，控制其蒸 汽的大小，以达到水份汽的大小，以达到水份 的控制的控制; ;而定量而定量测测测测得的数得的数 据据经经经经控制器控制上控制器控制上浆泵浆泵浆泵浆泵 的定量的定量阀阀阀阀大小，以控制大小，以控制 上上浆浆浆浆量达到定量要求。量达到定量要求。 跳转到第一页 AC450AC450过程控制器过程控制器 跳转到第一页 ABBABB扫扫 描描 架架 扫扫扫扫描工作描工作 扫扫扫扫描停止描停止 自自动纸边动纸边动纸边动纸边 工作工作 自自动纸边动纸边动纸边动纸边 停止停止 远远远远程程 本地本地 手手动动动动向前向前 手手动动动动向后向后 设设设设定左限位定左限位设设设设定右限位定右限位 抽抽样检测样检测样检测样检测标标标标准准样样样样板板检测检测检测检测 定量定量传传传传感器感器 由放射性元素由放射性元素 水份水份传传传传感器感器 水份灯水份灯 水分水分传传传传感器是基于感器是基于红红红红外外线线线线吸吸 收原理而收原理而设计设计设计设计 ，是当物体被，是当物体被 红红红红外光照射外光照射时时时时，任何物，任何物质仅质仅质仅质仅 吸收一定波吸收一定波长长长长的的辐辐辐辐射光，允射光，允 许许许许其它波其它波长长长长的的辐辐辐辐射光通射光通过过过过 ， 纸张纸张纸张纸张 水分水分测测测测量量选选选选用用对对对对水不吸水不吸 收的收的1.811.81微米近微米近红红红红外光作外光作为为为为参参 比波比波长长长长和和处处处处于吸收峰中心的于吸收峰中心的 1.941.94微米近微米近红红红红外光作外光作为测为测为测为测 量量 波波长长长长, ,利用两种波利用两种波长长长长的的单单单单色光色光 轮轮轮轮流交替地透流交替地透过纸张过纸张过纸张过纸张 ，取其，取其 辐辐辐辐射射强强度的比度的比值值值值来来测测测测定紙定紙张张张张 水分水分 放射源是采用放射源是采用带带带带有放射物有放射物质质质质Kr85Kr85的的射射线线线线束束测验测验测验测验 量量 纸