DCS基本知识PPT

DCS基本知识,南京扬子职业培训有限责任公司高永顺,1,第一讲控制仪表的发展过程,一、20世纪40-50年代出现第一代仪表主要以机械式和电子管元件生产的就地式仪表二、20世纪70年代初出现了第二代DDZ电动单元仪表三、20世纪80-90年代出现了第三代DCS过程控制系统四、21世纪出现了第四代智能控制系统,2,单元仪表控制系统计算机控制系统,3,第二讲集散控制系统的基本概念一.何谓集散控制系统集散控制系统是计算机控制系统的一种类型,简称DCS,是英文DistributedControlSystem的缩写.它是以多台微处理器分散应用于生产过程的控制,再利用通信网络、CRT显示器、键盘、打印机等设备实现高度集中的管理,操作.这种实现集中管理、分散控制的自动化控制系统就称为集散控制系统,简称DCS.二.DCS的基本组成,4,1.操作员站:简称操作站,可用OS表示.过去用工控机,现在普遍用PC机加专用网卡和专用监控软件组成.操作站是操作人员进行生产过程的监视、操作的主要设备,操作站提供良好的人机交互界面,用以实现集中显示、集中操作和集中管理等功能.,5,例如:工艺流程图的显示,6,例如:报警画面的集中显示,7,例如:控制仪表的集中显示,8,2.工程师站:可用ES表示,通常用PC机加专用的组态软件组成.工程师站主要用于对DCS进行离线的组态工作和在线的系统监督、控制与维护,工程师能够借助于组态软件对系统进行系统生成、离线组态、并可在DCS运行时实时监控DCS网络上各站的运行情况.例如:液位或者流量的单回路控制,9,要实现此功能,只要在工程师站内完成下列组态即可.,液位控制,流量控制,10,3.上位管理机:通常用PC机加专用的网络软件组成.上位机主要用于全系统的信息管理和生产、经营过程管理,并可根据收集到的信息进行优先控制.4.通信网络:是集散控制系统的中枢,它连接DCS的监测站和控制站,操作站和上位机等部分.各部分之间的信息传递均通过通信网络实现,完成数据、指令及其他信息的传递,从而实现整个系统协调一致地工作,进行数据和信息共享.,11,5.现场检测站:又称数据采集站,直接与生产过程相连接,实现对过程变量数据采集和预处理.6.现场控制站:可用FCS表示,也直接与生产过程相连接,对过程变量进行检测和处理,并产生控制信号驱动现场的执行机构,实现生产过程的闭环控制,它利用多个微处理器可以对多个回路实现分散控制,大大地提高了系统的可靠性并降低生产装置的危险性.三.DCS的特点由于DCS具有高度的集中管理功能,与常规模拟仪表控制相比具有众多优点.,12,1.监控操作方便DCS通过CRT显示器和键盘、鼠标可以对被控对象的变量值及其变化趋势,报警情况,软硬件运行状况进行集中监视,实施各种操作功能,并且画面形象直观,是模拟仪表控制系统无法比拟的.2.控制功能丰富DCS具有多种运算控制算法和逻辑运算功能,如各种数学运算、逻辑运算、PID控制、前馈控制、模糊控制和滞后时间补偿等,还可以实现顺序控制和各种连锁保护、报警等功能.3.信息和数据共享DCS的各站独立工作同时,通过通信网络传递各种信息和数据协调工作,使整个系统信息共享.,13,4.系统扩展灵活DCS采用标准化、模块化设计,可以根据不同规模的工程对象,硬件设计上采用积木搭接方式进行灵活配置,扩展方便.5.安装维护方便DCS采用专用的多芯电缆,标准化接插件和端子板,可很方便的装配和维修更换.在软件上具有强大的自诊断功能,当故障发生时,能迅速发出报警信号,以便工作人员及时维修.6.系统的可靠性由于DCS采用多个微处理器分散控制生产装置,使得危险高度分散.同时又采用冗余措施,大大提高了系统的可靠性,从而使系统的平均无故障工作时间达到十万小时以上.,14,四.DCS的发展趋势DCS自1975年问世以来,经历了30年的发展,其结构也不断更新,但由于其没有统一的国际标准,使得用户在使用各厂家产品时无法做到相互兼容及互操作.随着计算机技术的发展,微处理器的体积越做越小,价格也越来越便宜,所以现在现场检测仪表和执行器都逐步实现了智能化.由于网络技术的突飞猛进,快速高效的全数字式通信技术又被应用于控制系统中,于是2002年IEC颁布了61158标准,即现场总线标准,简称FCS.该系统是全数字化、开放式、底层控制网络,它可以做到各厂家产品相互兼容及互操作.并向用户开放,从而实现更简便快捷安全可靠的控制.,15,第三讲TDC3000集散控制系统一.概述TDC3000系统是美国Honeywell公司开发的DCS,于九十年代推向市场,先后被多家企业使用,是我公司使用技术比较成熟的一种集散控制系统.二.系统基本结构,16,17,1.各部件的名称及功能PCIM:PC机接口模块AM:应用模块,存放先进的控制软件.HM:历史模块,存放生产过程的各种历史数据.GUS:操作站,负责生产过程的监控及系统的监控与组态.APM:先进的过程管理器,负责I/O信号的处理、计算、控制、报警等。HPM:高性能过程管理器负责I/O信号的处理、计算、控制、报警等。,18,SM:安全管理器,负责生产过程的报警与连锁,实现安全生产.LM:逻辑管理器,实现逻辑功能的处理.LCN:系统局UCN:实时控制网,19,2.控制网络:是连接现场控制站内部各模板之间的数据通信.3.网关:是实现管理网与系统网之间的通信数据转换,由于两个网络的通信速度与通信协议都不同,工厂网的传输速度是10Mbps,而系统网的传输速度是2.5Mbps.4.操作员站:操作人员能通过专用薄膜键盘或鼠标灵活、方便、准确地监视过程变量,以及根据流程变化调整过程参数等.如图所示,20,21,6.现场I/O控制站:如图所示,22,TDC3000的现场控制站,不但可以接受现场仪表送来的各种不同信号,还可以进行各种计算、控制、并产生各种不同的信号驱动现场执行器,同时还具有以下特色.(1)冗余措施现场I/O控制站内的网卡、CPU卡、电源卡均采用双份配置,其中一个为主控单元,另一个就进行热备份,两个单元同时接收网络数据,一个单元作控制运算,另一个单元处于监视状态,并实时更新数据.一旦工作中的主控单元发生故障,备份单元就自动进入工作状态.,23,(2)分散隔离措施所有模板均带有隔离电路,能将通道上窜入的干扰源拒之系统之外.(3)迅速维修措施TDC3000系统具有非常强的自诊断能力,每板均周期性的进行自检,并通过模板上的指示灯显示,如果发现故障,所有模板均可以带电插拔.三、TDC3000系统的软件介绍TDC3000系统的软件主要分为3大部分,如图所示.,24,它们分别是工程师站组态软件、操作站实时监控软件和过程控制站软件,三部分软件分别运行于不同层次的硬件平台上,并通过系统网络及网络通信软件,相互配合、互为协调,交换各种数据及管理、控制信息,来完成整个集散系统的各种功能.,25,(1)先进、实用的组态软件TDC3000系统提供了极富特色的全方位工程组态软件.该软件既继承了国内外各知名DCS系统中组态软件的传统,也吸取了近年来兴起的各种基于PC-Windows环境的工控组态软件灵活、易操作、界面友好等特点,从而为用户提供一个灵活、方便、全面的工程平台,以实现用户的各种控制策略.(2)高效、可靠的实时监控软件TDC3000系统的实时监控软件运行在一套高效的实时多任务操作系统下(Windows),操作员可通过专用薄膜键盘操作下列功能,26,(3)趋势显示功能TDC3000系统的趋势显示功能包含实时趋势显示和历史趋势显示两种,都是用曲线反映过程变量的变化状态.如图所示:,27,(4)报警管理和显示功能TDC3000系统提供了多方位的报警功能,可以在多种画面中以直观的方式通知操作员系统中正在发生的报警,并可在报警信息列表中观察到发生的详细报警信息.报警信息可以分为系统报警和过程报警,最多可以显示100条报警信息,如图所示:,28,29,(5)报表管理和打印功能TDC3000系统的报表打印功能充分考虑了中国用户的需要,可方便地打印出汉字班报表、日报表、月报表等,(6)其他功能a.系统状态自诊断及显示TDC3000系统提供了较全面的系统诊断功能,在系统的各个层次进行故障诊断,包含:现场控制站CPU主控制器诊断,各过程通道板故障诊断,通信网络诊断,操作站故障诊断等,并可通过操作站显示出来.b.在线组态功能,30,在生产装置运行其间,可对控制回路中的仪表信息进行修改,并不影响其他生产装置的运行.C.系统操作的权限功能TDC3000系统对不同的操作人员提供了不同的操作权限,如工程师具有最高权限,她可以修改各种数据;班长具有略低于工程师的操作权限,她可以修改该工段的有关数据;操作员最低的操作权限,她只能对部分属于她的操作数据进行修改.d