第八章 分散控制系统的工程设计与实际应用

1、第八章分散控制系统的工程设计与实际应用分散控制系统与现场总线控制系统课件工程设计 工程设计包括很多方面，设计是系统与过程之间在应用上的纽带，既有设计本身的理论又有DCS的应用特点，设计过程要充分发挥设计人员的智慧，同时要使这种智慧有系统性的发挥，要用一系列的方法把设计过程组织起来，使之受到控制，从而保证设计结果达到开始时制订的设计目标。本章讨论了设计方法设计方法上的问题。n应充分利用应充分利用DCS提供的综合控制与处理功能，提供的综合控制与处理功能，合理地面向过程来划分控制系统合理地面向过程来划分控制系统nDAS（数据采集系统），（数据采集系统），nMCS（模拟量控制系统），（模拟量控制系统）

2、，nFSSS（炉膛安全监控系统），（炉膛安全监控系统），nSCS（顺序控制系统，分锅炉侧和汽机侧），（顺序控制系统，分锅炉侧和汽机侧），nECS（电气控制系统），（电气控制系统），nDEH（数字电液调速系统），（数字电液调速系统），系统功能的划分按控制方式划分系统nMEH（小机轮机给水控制系统），（小机轮机给水控制系统），nBPS（旁路控制系统），（旁路控制系统），nACCS（直接空冷凝汽器系统）（直接空冷凝汽器系统）n辅控系统（如化学水处理系统、废水处辅控系统（如化学水处理系统、废水处理系统、脱硫系统、吹灰系统、除渣系理系统、脱硫系统、吹灰系统、除渣系统、输煤系统、公用系统等等）统、输煤系统

3、、公用系统等等）按控制方式划分系统系统功能的划分n可靠性可靠性n指在确定了指在确定了DCS所使用的资源的前提下系统所使用的资源的前提下系统划分的结果应使整个控制过程的划分的结果应使整个控制过程的DCS具有最具有最大的可靠性大的可靠性,通过对通过对DCS资源的划分来提高资源的划分来提高系统的可靠性系统的可靠性系统功能的划分系统划分的原则n信息量信息量n信息量原则要求在最终的系统中，各子系统信息量原则要求在最终的系统中，各子系统之间的信息交换量应达到最小，其目的是减之间的信息交换量应达到最小，其目的是减少通信系统的负荷，实现快速的响应，降低少通信系统的负荷，实现快速的响应，降低对通信系统的依赖，这

4、个原则是对通信系统的依赖，这个原则是DCS的特点的特点系统划分的原则系统功能的划分n均匀性均匀性n均匀性原则是指系统中各部分的负荷要尽可均匀性原则是指系统中各部分的负荷要尽可能均匀，而不要有的部分任务很重，有的地能均匀，而不要有的部分任务很重，有的地方很轻，因为很多控制过程是以某种串联的方很轻，因为很多控制过程是以某种串联的形式完成的形式完成的.系统划分的原则系统功能的划分n硬件方面硬件方面n配置什么样的运行员站以满足全部工况下的配置什么样的运行员站以满足全部工况下的运行监视要求。运行监视要求。n运行员站的资源如何分配才合理。运行员站的资源如何分配才合理。n运行员站采用什么样的形式与运行员接口

5、。运行员站采用什么样的形式与运行员接口。控制室设计及接口n设计方面设计方面n要使运行员站的硬件功能充分发挥出来，在要使运行员站的硬件功能充分发挥出来，在设计上应注意哪些问题。设计上应注意哪些问题。n如何设计显示器上的画面以吸引运行员，并如何设计显示器上的画面以吸引运行员，并且在故障状态下满足操作要求。且在故障状态下满足操作要求。n当全厂工艺过程都集中起来而控制系统并没当全厂工艺过程都集中起来而控制系统并没有一体化时，有一体化时，DCS的显示器起到什么样的作的显示器起到什么样的作用。用。n以显示器、鼠标为主要监视操作手段的中控以显示器、鼠标为主要监视操作手段的中控室在设计、布置上应有什么特点。室

6、在设计、布置上应有什么特点。控制室设计及接口n总体设计总体设计n初步设计初步设计n详细设计详细设计工程设计方法从工作程序的角度划分n控制范围控制范围n确定由确定由DCSDCS控制哪些设备；控制哪些设备；n控制深度控制深度n确定某一台设备由确定某一台设备由DCSDCS控制的部分；控制的部分；nDCSDCS的控制深度越深，就要求设备的机械与的控制深度越深，就要求设备的机械与电气化程度越高，从而设备的造价越高电气化程度越高，从而设备的造价越高工程设计方法总体设计n控制方式控制方式 这里的控制方式是指运行这里的控制方式是指运行DCSDCS的方式，需确的方式，需确定以下内容：定以下内容：n运行员站的数量

7、。运行员站的数量。n辅助设备的数量。辅助设备的数量。nDCSDCS的分散程度。的分散程度。工程设计方法总体设计n初步设计的主要内容初步设计的主要内容n硬件初步设计：硬件初步设计：n确定系统确定系统I/OI/O点，点，n确定确定DCSDCS硬件。硬件。n软件初步设计：软件初步设计：n根据顺序控制要求设计逻辑框图或写出控根据顺序控制要求设计逻辑框图或写出控制说明制说明n根据调节系统要求设计调节系统框图根据调节系统要求设计调节系统框图（SAMASAMA图）图）工程设计方法初步设计n初步设计的主要内容初步设计的主要内容n软件初步设计：软件初步设计：n根据工艺要求提出连锁保护的要求根据工艺要求提出连锁保

8、护的要求n针对应控制的设备，提出控制要求针对应控制的设备，提出控制要求n做出典型的组态用于说明通用功能的实现做出典型的组态用于说明通用功能的实现方式方式n规定报警、归档等方面的原则规定报警、归档等方面的原则工程设计方法初步设计n初步设计的主要内容初步设计的主要内容n运行员站初步设计运行员站初步设计n画面的类型与结构画面的类型与结构n画面形式的约定画面形式的约定n报警、记录、归档等功能的设计原则报警、记录、归档等功能的设计原则n运行员站其他功能的初步设计运行员站其他功能的初步设计工程设计方法初步设计n初步设计过程中应注意的问题初步设计过程中应注意的问题n初步设计过程中，我们更多地考虑的是如何我们

9、更多地考虑的是如何使设计满足工艺方面的要求，如何实现总体使设计满足工艺方面的要求，如何实现总体设计提出的目的设计提出的目的，因此，系统硬件的组成方式，控制方案的确定，运行员站的设计原则，内容、形式等设计问题都是在初步设计阶段确定的，对这些方案的完善、修改，都是初步设计阶段完成的。工程设计方法初步设计n初步设计过程中应注意的问题初步设计过程中应注意的问题n初步设计是在总体设计的原则下进行而不是初步设计是在总体设计的原则下进行而不是对总体设计的修改对总体设计的修改。设计过程中有一个重要的原则，要进行一种设计或决策必须掌握与之相应的信息，而且要有与之相应的目的、方法。在初步设计中遇到的困难常常是局部

10、的，如果在这时修改总体设计中对这一局部功能的要求，就会形成总体上的不一致或接口上的困难。工程设计方法初步设计n初步设计过程中应注意的问题初步设计过程中应注意的问题n初步设计以说明问题为目标，所有初步设计的结果以统一的形式表示当然很好，但是由于设计对象类型的不同，做到这一点往往是不可能的或者是没有必要的。通常，连续控通常，连续控制部分用制部分用SAMASAMA图表示，顺序控制部分用顺序图表示，顺序控制部分用顺序框图表示，连锁保护或典型控制用逻辑框图框图表示，连锁保护或典型控制用逻辑框图和文字说明表示，过程监视和运行员站设计和文字说明表示，过程监视和运行员站设计用表格的形式表示，用文字的形式说明一

11、般用表格的形式表示，用文字的形式说明一般要求和各部分之间的联系要求和各部分之间的联系工程设计方法初步设计n为初步设计在为初步设计在DCSDCS上的具体体现，有以下上的具体体现，有以下特点：特点：n详细设计更针对详细设计更针对DCSDCS，而不是工艺过程。，而不是工艺过程。n详细设计与初步设计是相互联系的。详细设计与初步设计是相互联系的。n在在DCSDCS的详细设计阶段，设计常常是因的详细设计阶段，设计常常是因DCSDCS的的设备而定的。设备而定的。nDCSDCS详细设计的结果有两个：一是设计的组详细设计的结果有两个：一是设计的组态结果，二是对设计的说明。态结果，二是对设计的说明。工程设计方法详细设计DCS工程设计n设计方法设计方法n详细设计详细设计n初步设计在初步设计在DCSDCS上的具体体现，有以下特上的具体体现，有以下特点点n详细设计更针对详细设