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DCS PLC QCS介绍 制作 倍施德自动化2010年06月11日 1 什么是DCS DCS是分布式控制系统的英文缩写 DistributedControlSystem 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 2 DCS的发展 3 DCS与PLC的区别 PLC可以说只是DCS系统的一个控制器 PLC可以说只是DCS系统的一个控制器 4 1 DCS是一种 分散式控制系统 而PLC 可编程控制器 一种控制 装置 两者是 系统 与 装置 区别 系统可以实现任何装置功能与协调 PLC装置只实现本单元所具备功能 2 网络方面 DCS网络是整个系统中枢神经 它是安全可靠双冗余高速通讯网络 系统拓展性与开放性更好 而PLC基本上都为个体工作 其与别PLC或上位机进行通讯时 所采用网络形式基本都是单网结构 网络协议也经常与国际标准不符 网络安全上 PLC没有很好保护措施 我们采用电源 CPU 网络双冗余 3 DCS整体考虑方案 操作员站都具备工程师站功能 站与站之间运行方案程序下装后是一种紧密联合关系 任何站 任何功能 任何被控装置间都是相互连锁控制 协调控制 而单用PLC互相连接构成系统 其站与站 PLC与PLC 之间联系则是一种松散连接方式 是做不出协调控制功能 4 DCS整个设计上就留有大量可扩展性接口 外接系统或扩展系统都十分方便 PLC所搭接整个系统完成后 想随意增加或减少操作员站都是很难实现 DCS与PLC的区别 5 5 DCS安全性 为保证DCS控制设备安全可靠 DCS采用了双冗余控制单元 当重要控制单元出现故障时 都会有相关冗余单元实时无扰切换为工作单元 保证整个系统安全可靠 PLC所搭接系统基本没有冗余概念 就更谈不上冗余控制策略 特别是当其某个PLC单元发生故障时 不不将整个系统停下来 才能进行更换维护并需重新编程 DCS系统要比其安全可靠性上高一个等级 6 系统软件 对各种工艺控制方案更新是DCS一项最基本功能 当某个方案发生变化后 工程师只需要工程师站上将更改过方案编译后 执行下装命令就可以了 下装过程是由系统自动完成 不影响原控制方案运行 系统各种控制软件与算法可以将工艺要求控制对象控制精度提高 而PLC构成系统来说 工作量极其庞大 首先需要确定所要编辑更新是哪个PLC 然后要用与之对应编译器进行程序编译 最后再用专用机器 读写器 专门一对一将程序传送给这个PLC 系统调试期间 大量增加调试时间和调试成本 极其不利于日后维护 控制精度上相差甚远 这就决定了为什么大中型控制项目中 500点以上 基本不采用全部由PLC所连接而成系统原因 DCS与PLC的区别 6 7 模块 DCS系统所有I O模块都带有CPU 可以实现对采集及输出信号品质判断与标量变换 故障带电插拔 随机更换 而PLC模块简单电气转换单元 没有智能芯片 故障后相应单元全部瘫痪 8 现高端PLC与DCS功能已经差不多 DCS对网络和分布式数据库还要定时扫描有较强功能 同时对运算和模拟量处量比较拿手 9 PLC还分大 中 小 微PLC 其中微型只卖几百块到2000块 点数也好少 大型可以带数千点 运算能力与DCS差不多 但对多机联网功能较弱 现两个技术平台都差不多 重点不一样 DCS与PLC的区别 7 PLC基础知识 8 PLC基础知识 9 PLC基础知识 相当于电工电路中常开点输入 相当于电工电路中输出 相当于电工电路中常闭点输入 相当于电工电路中并联一个常开点输入 相当于电工电路中并联一个常闭点输入 相当于电工电路中串联一个常开点输入 相当于电工电路中串联一个常闭点输入 10 DCS组成结构 DCS的过程控制站是一个完整的计算机系统 主要由电源 高性能的中央处理器 CPU 网络接口组成 高性能的中央处理器是现场过程控制的中心 存放并运行所有的过程控制程序以及现场仪表数据和控制数据 DCS的控制决策都是由它来执行的 过程控制站的网络接口是同上一级的操作员站和工程师站的连接通道 操作员的操作控制信息和工程师站的组态程序都是通过这一通道发送到过程控制站 过程控制站收集整理的现场数据也是通过这一通道传递到操作员站上 过程控制站同I O模块之间通过现场总线连接 11 DCS组成结构 一台用于操作 监视 报警 趋势显示 记录和打印报表的PC机 操作员站通常装有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相连 12 DCS组成结构 一台用于组态过程控制软件 诊断 监视过程控制站运行情况 供DCS工程师开发 测试 维护DCS系统使用的计算机 13 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 DCS组成结构 14 DCS系统 信息层 控制层 设备层 15 DCS系统 以太网 信息层 ControlNET 控制层 ControlNET 控制层 造纸DCS 制浆DCS 碎解DCS MCC控制柜 现场仪表 电机 电机 MCC控制柜 现场仪表 logix5500控制器 4K01 4K03 5K01 5K02 2K01 2K04 3K01 16 DigiVis Freelance系统结构 现场仪表 集成FF总线设备的编程 DigiTool XXX线海天测控DCS ABB AC800控制器 MCC控制柜 电机 西门子IO模块 以太网 17 控制器模块种类 电源 各种网络连接模块 各种输输出IO模块 CPU 18 控制器模块种类 DeviceNet模块用于设备网在传动上连接现场操作台PLC DH IRO模块用于设备网在传动上连接1336变频器 ETHERNET模块用于以太网连接上位机电脑 ControlNET模块用于控制网连接多台LOGIX控制器 19 控制器模块种类 模拟量输入模块 AI 1756 IF16 模拟量输出模块 AO 1756 OF8 开关量输入模块 DI 1756 IB32 开关量输出模块 DO 1756 OB32 20 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 21 一 符号含义 PIC含义 P 压力 I 指示 C 控制 TIC含义 T 温度 I 指示 C 控制 FIC含义 F 流量 I 指示 C 控制 R 记录 C 浓度 CRC含义 C 控制 22 一 符号含义 继 LIA含义 L 液位 I 指示 A 报警 PI含义 P 压力 I 指示 HS含义 H 手动 S开关阀 PID含义 P 比例 I 积分 D 微分 PID用来调整动作响应时间与灵敏度的 23 二 参数设定 操作员点击这里 出现基本参数设置 高级用户点这里出现PID设置窗口 24 三 设备控制 液位 流量 阀位4 20mA送入AI模块1756IF16 数据通过以太网送入上位机 数据通过以太网送入控制器 控制器送出4 20mA信号到现场调节阀1756OF8 MCC送入控制器开关量信号 准备 运行 故障模拟量信号 电流 频率反馈控制器送给MCC开关量信号 启停信号模拟量 频率给定 25 四 DCS故障识别与处理 开关阀DCS画面出现闪烁表示开关阀到位信号未收到检查阀门是否卡死 DCS柜保险丝是否断等 同时我们可以查看开关阀控制窗口阀门异常时 阀门状态 与 阀门命令 将出现不一致 在报警状态栏中也会出现故障提示 阀门闪烁 26 DCS故障识别与处理 继 调节阀故障 阀位已打开很大 但流量 压力显示不正常数据没有或数值固定不动 调节阀控制窗口中实际阀位与回路输出显示值偏差太大 处理 检查阀门 流量计 压力变送器等现场仪表检查DCS柜各连接点 保险丝 电源及输入 输出4 20mA信号是否正常数据没有或数值不动表示网络传输可能有问题 检查网络线及电脑 27 DCS故障识别与处理 继 在流量计录窗口出现流量波动 处理 检查现场仪表检查工艺设定检查PID参数 电脑断电引起波型图无记录段 28 DCS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 定义过程站控制策略和控制程序的过程叫控制策略组态 定义操作员站监控程序的过程叫操作员站组态 定义系统网络连接方式和各站地址的过程叫网络组态 XXXX机DCS用的是RockwellRSLogix 5000组态软件人机接口画面用RSView32软件实现监控 I O组态 29 RSLogix 5000介绍 30 RSView32软件介绍 31 QCS简介 QCS是质量控制系统的简称 ABBQCS主要由三大部件构成 1 扫描架2 AC450控制器3 上位机 扫描架主要由水份 定量传感器 水份 定量测得的数据经网络传送到AC450控制器 由控制器发出信号给干燥部的蒸汽阀 控制其蒸汽的大小 以达到水份的控制 而定量测得的数据经控制器控制上浆泵的定量阀大小 以控制上浆量达到定量要求 32 AC450过程控制器 33 ABB扫描架 扫描工作 扫描停止 自动纸边工作 自动纸边停止 远程 本地 手动向前 手动向后 设定左限位 设定右限位 抽样检测 标准样板检测 定量传感器由放射性元素 水份传感器水份灯 水分传感器是基于红外线吸收原理而设计 是当物体被红外光照射时 任何物质仅吸收一定波长的辐射光 允许其它波长的辐射光通过 纸张水分测量选用对水不吸收的1 81微米近红外光作为参比波长和处于吸收峰中心的1 94微米近红外光作为测量波长 利用两种波长的单色光轮流交替地透过纸张 取其辐射强度的比值来测定紙张水分 放射源是采用带有放射物质Kr85的 射线束测验量纸页的定量 其原理是利用纸页对 射线的吸收敏感性 当放射源发出的射线穿透纸页后 纸页会吸收一部分射线 由于纸页吸收的射线量与纸页的定量成线性关系 利用电子电路将穿过纸页的射线转换成电信号 并将电信号与纸页的定量数据进行标定 就可根据射线转变成的电信号测出纸页的定量 保养测试 标准化 34 QCS常见故障处理 不能扫描 将扫描架操作侧传感器电源由 I 转为 O 打开