集散控制-第7章_2012

第七章 DCS 的应用设计,结束,首页,上页,下页,末页,对于工业过程控制设计来说，如何根据工艺过程对自动控制的要求，选择适用和高性价比的DCS；怎样利用DCS的设备特点组织自动化系统，如何让选择的DCS系统为企业信息化带来最大的效益，是自动化系统设计和应用过程中面临的现实问题。,第七章 DCS的应用设计,结束,首页,上页,下页,末页,自动化系统的工程设计,一个工程设计一般分为方案论证、方案设计、工程设计三个阶段。1、方案论证也就是可行性研究设计主要任务是明确具体项目的规模、成立条件和可行性；确定项目的主要工艺、主要设备和项目的投资数额等。可行性研究设计涉及到经济发展、投资、效益、环境、技术路线等几个大方面问题，是DCS建设项目必须进行的第一步工作。,结束,首页,上页,下页,末页,自动化系统的工程设计,2、方案设计（初步设计需要考虑的问题）方案设计是关键的一步，涉及能否达到预期的目标。自动化水平、运行组织及人机接口、控制室设计、主要自动化设备配置、自动化相关费用预算等。1） 硬件设计：基本确定工程对DCS硬件的要求及DCS对现场接口和通信接口的要求。包括：确定I/O点的数量、类型和分布；确定DCS硬件接口、I/O卡数、控制器的数量与等级；控制柜的数量与分布；DCS的网络系统；人机接口设备、工程师站及辅助设备；与其它设备的接口数量与形式。,结束,首页,上页,下页,末页,自动化系统的工程设计,2） 软件设计：软件设计的结果是使工程师将来可以在此基础上编写用户控制程序。需要做以下工作：根据顺序控制要求设计逻辑框图或写出控制说明，用于组态的指导；根据调节系统要求设计调节系统框图，它描述的是控制回路的调节量、被调量、扰动量、连锁原则等；根据工艺要求提出连锁保护要求；对控制设备提出控制要求，如启、停、开、关的条件与注意事项；规定报警、归档等方面的原则。,结束,首页,上页,下页,末页,自动化系统的工程设计,2） 人机接口的设计：人机接口初步设计规定了今后设计的风格，如颜色的约定、字体的形式、报警的原则等。良好的初步设计能保持今后详细设计的一致性，对系统今后的使用非常重要。需要做以下工作：画面的类型与结构，包括工艺流程画面、过程控制画面、系统监控画面；需要多少画面等；画面形式的约定，如画面的颜色、字体、布局等内容；报警、记录、归档等功能的设计原则，定义字典的设计方法；人机接口其他功能的初步设计。,结束,首页,上页,下页,末页,自动化系统的工程设计,3、工程设计（详细设计）DCS的工程化设计实际上就是落实方案设计的过程。控制系统的方案设计和DCS的工程化设计这两部分的工作是紧密结合在一起的，而设计院和DCS工程的承包商、用户之间也将在这个阶段产生密切的工作联系和接口。此阶段是控制系统成败的关键。 一个DCS项目从开始到结束可以分成：招标前准备、选型与合同、系统工程化设计与生成、现场安装与调试、运行与维护五个阶段。,结束,首页,上页,下页,末页,自动化系统的工程设计,系统工程化设计与生成阶段要完成的工作：1） 确定项目进度及交换技术资料，提供设计依据和要求，形成系统设计、系统出厂测试与验收大纲、用户培训计划；2） 用户培训；3）系统硬件装配和应用软件组态；4）软件下装、联调与考机；5）出厂测试与检验；6）系统包装、发货与运输。,结束,首页,上页,下页,末页,自动化系统的工程设计,现场安装与调试阶段要完成的工作：1） 开箱验货和检查；2） 设备就位、安装；3）现场接线；4）现场加电、调试；5）现场考机；6）现场测试与验收；7）整理各种有关的技术文档；8）现场操作工上岗培训。,结束,首页,上页,下页,末页,自动化系统的工程设计,维护与运行阶段要完成的工作：1） 正常运行的周期性检查；2） 故障维修；3）装置大修检修；4）改进升级。,结束,首页,上页,下页,末页,防止干扰和设备损坏的一般方法,1、系统电源系统电源应该冗余，各路配电模块应有过电压和过电流保护；供电系统最好采用隔离变压器，并采用电源低通滤波器；尽量采用负荷变换小的电网供电；注: 避免强电窜入24V供电回路要定期检查电压、接地、线路绝缘等,结束,首页,上页,下页,末页,防止干扰和设备损坏的一般方法,2、电缆敷设强电电缆与弱电电缆应该分开，若只能放在同一桥架内，之间要装隔离板。在发电机等附近有较强发射处，要注意应该有铜网或铝箔等，起到屏蔽作用。信号回路必须要有唯一的参考地、屏蔽电缆遇到有可能产生传导干扰的场合，也要在就地或者控制室唯一接地。,结束,首页,上页,下页,末页,防止干扰和设备损坏的一般方法,3、信号隔离重要的模拟量输入、输出回路应该采取信号隔离器；数字量输入回路常用继电器隔离；（采用继电器进行信号隔离的缺点是需要给外回路添加供电回路。采用电磁隔离和光电隔离技术的开关量，可以减少为外回路供电的工作量。 ）4、防静电和避雷措施,结束,首页,上页,下页,末页,防止干扰和设备损坏的一般方法,3、信号隔离重要的模拟量输入、输出回路应该采取信号隔离器；数字量输入回路常用继电器隔离。 （采用继电器进行信号隔离的缺点是需要给外回路添加供电回路。采用电磁隔离和光电隔离技术的开关量，可以减少为外回路供电的工作量 ）,结束,首页,上页,下页,末页,防止干扰和设备损坏的一般方法,4、防静电和避雷措施进入控制室和电子室，要穿防静电工作服，触摸模块，必须戴静电释放腕套；从机架上拆下的卡件要放在接地良好的防静电毯上，不能随意摆弄；DCS不能和电气及防雷接地共用接地网，并且之间距离要满足要求。,结束,首页,上页,下页,末页,自动化系统的工程设计,1、按投资预算确定控制系统（DCS选型中的几个问题 ）选用DCS，还是PLC ；选用新型系统，还是选用过去使用过的系统；国产的，还是进口的；选用在本领域有专长的；控制器的预置算法满足要求的；操作站功能及网络通信监控软件系统规模（系统的输入输出点数）如何选择承包方（不宜选择国外厂商作为总承包方）售后服务（实力雄厚、技术力量强、境内技术支持好的厂家）先进的技术（经过验证、有发展前途）费用,结束,首页,上页,下页,末页,7.8自动化系统的工程设计,2、按输入/输出点数确定操作站 、控制器的型号和数量 。控制器类型（控制器和处理I/O点数的能力）硬件组态（余量）I/O设备的位置、控制器的位置（本地、远程I/O）模块型号模块数量多控制器设计（控制器内存、负载平衡、推荐I/O点数1/31/2）操作站（CPU速度、MCU存储容量、接口连接方式、监控软件点数）控制系统网络层次,结束,首