工业自动化仪表及过程控制(DCS与FCS)

TANGNAN1工业自动化仪表及过程控制(6)IndustrialAutomationInstrumentationsandProcessControlTANGNAN2第3章DCS与FCS工业计算机控制系统数字调节运算CRT集中监视操作常见的计算机控制系统：DCS,DDCFCS,PLCSCADATANGNAN3工业计算机控制系统原理人工手动控制TANGNAN4工业计算机控制系统原理TANGNAN5长庆第一采气场天然气净化一厂TANGNAN6长庆第一采气场天然气净化一厂TANGNAN7计算机直接控制系统DDC：ComputerDirectControlSystemTANGNAN8集散控制系统DCS：DistributedControlSystem管理计算机管理计算机监控计算机操作站操作站工程师站控制站控制站采集站PLC生产过程数据通道…………TANGNAN9集散控制系统TANGNAN10集散控制系统特点集中管理，控制分散。这种既集中又分散的控制方式使它具有以下主要优点：算法先进、精度高、响应速度快；监控操作方便；系统安全可靠、维护方便。TANGNAN11DCS基本结构•结构上是一种分层次的控制装置；•基本控制器完成现场各子系统的现场直接控制任务；TANGNAN12DCS基本结构到过程的动态优化；•管理或调度计算机则完成制定生产计划、产品管理、财务管理、人员管理以及工艺流程管理等一系列来自组织层的任务。•监控计算机则通过协调各基本控制器的工作，完成监控操作；达TANGNAN13PLC组成的DCS系统TANGNAN14DCS系统结构的三个主要部分•分散的过程控制装置•集中的操作管理装置•数字通信网络TANGNAN15主要DCS生产商HoneywellElsagBailayABBYokogawaFoxboro-EckardtFisher-RosemountYamatakeHoneywellSiemensCegelec/AEGAutomationSystem(ATT)WestinghouseTANGNAN16CENTUM系统•Yokogawa的DCS产品；•主要组成部分：现场控制站、现场监视站、操作站及高速通信总线；（图3-1）TANGNAN17控制站(FCS)•基本控制站：代替模拟调节器工作，可以有多个控制回路。采用功能模块组件组装式的总线结构。除了进行基本的PID控制，还可进行位式控制、串级控制、选择性控制及顺序控制等•数据采集站：过程中的非控制变量专门设置的数据采集系统。它不但能完成现场数据的采集及预处理，而且还能对实时数据进一步加工处理。TANGNAN18控制站基本组成•CPU•电源•通信接口•I/O通道TANGNAN19控制站基本功能•通信功能•报警功能•反馈控制功能•顺序控制功能•算术运算功能TANGNAN20现场控制单元：FCU电池单元外部接口单元处理卡供电单元RIO/FIOBUS接口卡风扇单元BUS接口单元电池单元TANGNAN21现场控制站：CFCD2FieldControlStationinSENTUMSystemFCSCardBoxTANGNAN22CFCD2插件箱电源插件通信插件I/O插件TANGNAN23CENTUM系统现场控制站I/O插卡MAC2控制用多路模拟I/O卡PAC控制用多路脉冲输入模拟输出卡VM116路模拟电压输入卡VM28I/8O模拟电路接口卡PM116路脉冲输入卡ST216I/16O状态量卡ST332路状态输出卡ST432路状态输出卡PB516路按钮信号输入卡LCS：回路通信TANGNAN24MAC2和ST2TANGNAN25提高现场控制站可靠性措施双重化冗余备用：处理器冗余电源冗余通信冗余I/O冗余双重化方法：双机热备一热一备表决系统TANGNAN26双重化冗余备用提高系统可靠性的措施：TANGNAN27CFCD2硬件配置例TANGNAN28DCS操作站•集散系统的人－机接口装置，•除了执行对过程的监控操作外•系统的组态、编程也可在操作站上进行。•还应该具有打印输出功能，可以完成部分的生产管理工作。TANGNAN29DCS操作站基本功能•工程功能•操作功能•通信功能TANGNAN30DCS操作站操作键盘TANGNAN31DCS的高速数据通道•集散系统的特征之一是系统中采用多处理机结构，是一个分层递阶的计算机网络系统。•DCS系统的通信功能由系统中的数字通信网络完成（LAN）。TANGNAN32DCS的数字通信网络•通信网络包括传输电缆和通信模块两部分。•通信电缆有同轴电缆、屏蔽双绞线、光缆等多种型式。•通信模块中主要含有调制解调器、网络适配器等主要部分。TANGNAN33分层递阶的工业计算机网络TANGNAN34操作站监控画面例1TANGNAN35操作站监控画面例2TANGNAN36操作站监控画面例3TANGNAN37操作站监控画面例4TANGNAN38操作站监控画面例5TANGNAN39操作站监控画面例6TANGNAN40DCS的生成开发•系统组态•画面生成•控制回路组态•仪表组态•数据生成•报表生成TANGNAN41操作站组态(Configuration)画面TANGNAN42回路组态例：图形式编程：模块连接TANGNAN43回路组态例：符号式编程：POL语言1LDx22LDk23+4LDx35LDk36+7÷8LDx19•10√¯11LDk112•13PID14STy115ENDTANGNAN44仪表组态例：表格式（填表）控制站号：01回路号：16工位号：FIC103补偿运算：YES功能：PID温度输入：T105输入处理：NO温度设定：15°C量程下限：0采样周期：1s量程上限：50P：120%下限报警：YESI：120s上限报警：NOD：45s正反动作：R输出跟踪：YESTANGNAN45控制站反馈控制功能控制站反馈控制功能主要时由被称为内部仪表的软件模块完成的（表3－2）。例：基本控制单元7DC-D5TANGNAN46控制站运算功能例：三选一单元：7SS-S-H,7SS-S-M,7SS-S-L高选：OUT=max(IN1,IN2,IN3)中选：OUT=med(IN1,IN2,IN3)低选：OUT=min(IN1,IN2,IN3)TANGNAN47控制站反馈应用例缓冲罐选择控制TANGNAN48控制站反馈应用例缓冲罐选择控制回路连接TANGNAN49控制站反馈应用例缓冲罐选择控制内部仪表连接TANGNAN50控制站反馈应用例软件硬件的对应关系TANGNAN51控制站顺序应用例冷却罐顺序控制PB01:启动按钮V001:注入阀V002:排出阀V003:冷却阀TA01:温度开关LA01:上限液位开关LA02:下限液位开关顺序控制流程图3－10TANGNAN52顺序表控制站顺序应用例TANGNAN53CL语言顺序控制程序Honywell系统例：SEQUECEABSIMCPM;POINTSIMLTEXTERNALLI105,FVL106,TIC101SETTIC101.SV=150WAITLI105.PV10CLOSEFVL106IFABS(LI105.SP-TIC101.PV)=2.0.….….ENDABSIMTANGNAN54第3章DCS与FCS练习：下列哪几项为DCS操作站的基本功能？A工程功能B操作功能C反馈控制功能D通信功能E顺序控制功能TANGNAN55第3章DCS与FCS练习：下列哪几项为DCS操作站的基本功能？A工程功能（系统生成维护等）B操作功能（监视运行记录等）C反馈控制功能（控制站功能）D通信功能（与控制站上位机等）E顺序控制功能（控制站功能）答：ABD