DCS-系統(tǒng)培訓(xùn)內(nèi)容

1、DCS 系統(tǒng)培訓(xùn)內(nèi)容一、基本常識(shí)1、 什么是DCS（Distributed Control System）DCS系統(tǒng)是一種在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用較廣的一種過(guò)程控制系統(tǒng)，它是由硬件、軟件、及系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的一種控制系統(tǒng)，它繼承了常規(guī)模擬儀表和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集中控制的優(yōu)點(diǎn)，并且克服了單微機(jī)控制控制系統(tǒng)危險(xiǎn)性高度集中以及常規(guī)控制儀表控制功能單一、人/機(jī)界面差的缺點(diǎn)。2、 DCS系統(tǒng)的特點(diǎn)1） 功能齊全集散控制系統(tǒng)可以完成從簡(jiǎn)單的單回路控制到復(fù)雜的多變量模型優(yōu)化控制，可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)控、打印、報(bào)警、歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等日常全部操作要求。2） 人/機(jī)界面友好，實(shí)現(xiàn)了集中監(jiān)控管理。操作員通過(guò)CRT和鍵盤、鼠標(biāo)操作，可以監(jiān)控全部生產(chǎn)

2、裝置以及整個(gè)工廠的生產(chǎn)情況。按預(yù)定的控制方案，對(duì)電機(jī)設(shè)備進(jìn)行各種控制，實(shí)現(xiàn)了真正的集中操作和監(jiān)控管理。3） 系統(tǒng)擴(kuò)展靈活集散系統(tǒng)采用了模塊式結(jié)構(gòu)，用戶可以方便的擴(kuò)大和縮小系統(tǒng)規(guī)模。集散系統(tǒng)采用組態(tài)方式來(lái)完成各種控制，很容易對(duì)方案進(jìn)行修改。4） 安全可靠性高由于采用分散控制結(jié)構(gòu)，危險(xiǎn)性分散，系統(tǒng)的CPU、網(wǎng)絡(luò)、電源等采用冗余結(jié)構(gòu)，還有完善的自診斷功能，系統(tǒng)的平均無(wú)故障時(shí)間達(dá)到20萬(wàn)小時(shí)。5） 安裝調(diào)試簡(jiǎn)單集散系統(tǒng)的各種模件都安裝在標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜內(nèi)，從現(xiàn)場(chǎng)站到中控室只需要通過(guò)網(wǎng)線或光纖來(lái)傳遞數(shù)據(jù)。布線量大大減少，調(diào)試時(shí)采用專用的組態(tài)軟件，大大減少了系統(tǒng)的調(diào)試時(shí)間。6） 良好的性能價(jià)格比現(xiàn)在采用集散控制系

3、統(tǒng)的投資已經(jīng)和常規(guī)儀表差不多。3、 國(guó)內(nèi)外知名DCS廠商及產(chǎn)品國(guó)外：HONWELL的 TDC3000、PLANTSCAPE系列；FOXBORO 的I/AS 系列；ABB的INFI 90 、NET 90、FREELANCE 2000系列；日本橫河的 CENTUM 系列。國(guó)內(nèi)：浙大中控的 JX-300、WEBFIELD；北京和利時(shí)的MACSII、SMARTPRO 系統(tǒng)。4、 系統(tǒng)基本構(gòu)成雖然集散系統(tǒng)的品種繁多，但基本結(jié)構(gòu)是類似的，可以簡(jiǎn)化成下圖的形式：由圖可見(jiàn)，集散系統(tǒng)一般由以下四大部分組成：（1）輸入輸出卡件（2）主控制單元（3）操作站、工程師站（4）網(wǎng)絡(luò)（一） 輸入/輸出卡件主要功能：完成數(shù)據(jù)

4、采集及處理，主要卡件有 AI、AO、DI、DO、TC、RTD等卡件（二） 主控單元主要功能：是集散控制系統(tǒng)的核心，主要是負(fù)責(zé)控制策略的實(shí)施。由工程師站編制的算法組態(tài)程序，經(jīng)過(guò)下裝到主控單元。（三） 操作站是集散系統(tǒng)的人/機(jī)接口，完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的操作。以及趨勢(shì)瀏覽、報(bào)表打印等。（四） 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)際上是一種具有高速通信能力的信息總線，一般采用雙絞線、同軸電纜、光纖等介質(zhì)。1、 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)常用和流行的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有環(huán)型網(wǎng)絡(luò)、雙冗余工業(yè)以太網(wǎng)。環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖雙冗余工業(yè)以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖2、 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議通常采用標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP通訊協(xié)議。二、DCS項(xiàng)目如何實(shí)施1、 數(shù)據(jù)庫(kù)（測(cè)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)），在

5、數(shù)據(jù)庫(kù)中定義標(biāo)簽屬性，如點(diǎn)名、點(diǎn)說(shuō)明、站號(hào)、模件號(hào)、通道號(hào)、量程上、下限、以及中間點(diǎn)等2、 控制方案的制定、如設(shè)備分組、工藝聯(lián)鎖關(guān)系、啟動(dòng)許可、以及組選擇等。3、 下層程序的編制，根據(jù)水泥廠的工藝控制要求，可用功能塊或梯形圖來(lái)完成程序的編制。一般用自定義功能塊來(lái)實(shí)現(xiàn)水泥廠的電機(jī)控制。4、 流程圖的繪制，用組態(tài)軟件所提供的畫圖工具完成流程圖的繪制。5、 動(dòng)態(tài)點(diǎn)的連接，在已經(jīng)畫好的工藝流程圖的基礎(chǔ)上，完成現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際模擬量點(diǎn)的動(dòng)態(tài)連接，以及報(bào)警顏色的設(shè)置；同時(shí)完成電機(jī)設(shè)備的狀態(tài)連接（備妥、運(yùn)行、故障等）；組開(kāi)、組停、急停、消故障、聯(lián)鎖/解鎖等按鈕屬性的連接。6、 報(bào)表編制、趨勢(shì)曲線的設(shè)定。7、 對(duì)整個(gè)

6、工程進(jìn)行編譯、編譯成功后下裝操作員站和現(xiàn)場(chǎng)控制站。三、PLC 型DCS及傳統(tǒng)DCS的區(qū)別PLC最早應(yīng)用于控制電動(dòng)機(jī)的順序控制，當(dāng)應(yīng)用了微處理器后，由于其價(jià)格便宜、可靠性高、掃描周期在10ms以內(nèi)，因此應(yīng)用范圍越來(lái)越廣。更為重要的是越來(lái)越多的軟件公司開(kāi)發(fā)出了實(shí)時(shí)的、多任務(wù)的工業(yè)控制軟件，并能及PLC硬件生產(chǎn)廠商的PLC進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)通訊，一起構(gòu)成了一個(gè)分散控制，集中管理的控制系統(tǒng)。在價(jià)格上比傳統(tǒng)的DCS系統(tǒng)要低，PLC型DCS幾乎和傳統(tǒng)的DCS 同時(shí)應(yīng)用于水泥生產(chǎn)線的自動(dòng)控制。在二十幾年的應(yīng)用中，基本上各占半壁江山。傳統(tǒng)的DCS和PLC型DCS在競(jìng)爭(zhēng)過(guò)程中，顯示出了傳統(tǒng)的DCS在連續(xù)的過(guò)程控制和復(fù)雜的

7、控制系統(tǒng)中占有優(yōu)勢(shì)；PLC型DCS在以開(kāi)關(guān)量為主的批量過(guò)程控制中占有優(yōu)勢(shì)。在誰(shuí)也打不跨對(duì)方的情況下，開(kāi)始相互滲透和融合。由于微處理器價(jià)格的降低，性能的提高，傳統(tǒng)DCS和PLC型DCS在價(jià)格上基本持平。在功能、性能上也越來(lái)越接近了。因此，也就沒(méi)有必要刻意的區(qū)分它們了。有時(shí)兩種系統(tǒng)混合起來(lái)使用。四、實(shí)例（以華強(qiáng)水泥為例）1、系統(tǒng)概述FREELANCE2000 系統(tǒng)是ABB公司推出的一種綜合型開(kāi)放控制系統(tǒng)，系統(tǒng)既可以連接I/O，又可以連接遠(yuǎn)程I/O及PROFIBUS 、FF、CAN、MODBUS等各種現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備。系統(tǒng)分兩級(jí)：操作管理級(jí)（操作站 OS 工程師站 ES）和過(guò)程控制級(jí)（過(guò)程控制站和現(xiàn)場(chǎng)控

8、制器AC800F）。操作管理級(jí)不僅實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)監(jiān)控功能，而且能完成數(shù)據(jù)交換等管理功能。過(guò)程控制站包括各種復(fù)雜控制回路在內(nèi)的各種調(diào)節(jié)回路、高速邏輯控制、順序控制等控制功能。每個(gè)過(guò)程站支持5個(gè)機(jī)架單元，可配置44個(gè)I/O模件（1408個(gè)I/O點(diǎn)），過(guò)程站的CPU模件、電源及網(wǎng)絡(luò)接口均可冗余。AC800F是總線控制器，通過(guò)以太網(wǎng)和整個(gè)系統(tǒng)通訊。采用兩種普遍的工業(yè)總線，用于過(guò)程控制站內(nèi)部通訊的是DigiNetP/CAN（DIN/ISO11898標(biāo)準(zhǔn)）總線。過(guò)程站和操作站之間的通訊是由DigiNetS(以太網(wǎng) IEEE802.3)實(shí)現(xiàn)。操作系統(tǒng)采用NT。系統(tǒng)組態(tài)語(yǔ)言基于IEC1131_3工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，

9、提供了功能塊圖（FBD），梯形圖（LD）、順序功能圖（SFC）、ST（結(jié)構(gòu)化文本）等多種圖形化組態(tài)手段。系統(tǒng)特點(diǎn)：1）集成DCS、PLC、FIELDBUS的功能2）全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)3）AC800F冗余4）支持HART協(xié)議5）通用性、標(biāo)準(zhǔn)化、靈活性、開(kāi)放性6）組態(tài)容易、界面友好、維護(hù)簡(jiǎn)單2、軟件分為DIGITOOLS（操作員在線軟件、可以對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行在線監(jiān)控以及參數(shù)的調(diào)整等功能）、CONTROL BUILD F（是離線組態(tài)軟件，編制控制算法，利用功能塊、梯形圖等工具）3、 項(xiàng)目管理器和項(xiàng)目樹(shù)Conotrol Build F 軟件啟動(dòng)首先進(jìn)入項(xiàng)目管理器，Conotrol Build F是系統(tǒng)的組態(tài)、調(diào)

10、試、和文檔管理工具。Conotrol Build F基于IEC1131_3標(biāo)準(zhǔn)，使用全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)?？梢噪x線進(jìn)行組態(tài)。項(xiàng)目樹(shù)是用戶組態(tài)、調(diào)試系統(tǒng)的接口。項(xiàng)目樹(shù)的最頂層是 Configuration CONF ,所有的系統(tǒng)資源和項(xiàng)目對(duì)象都在CONF的組織之下。項(xiàng)目樹(shù)的第一層由系統(tǒng)資源組成：*D-PS 過(guò)程站資源 包括機(jī)架、AC800F等*D-OS 操作站*D-GS GATEWAY 資源，包括DDE等*P-CD 用于存儲(chǔ)下載到各個(gè)站的OS公用圖形另外，項(xiàng)目文件中還有一個(gè)POOL對(duì)象。用于臨時(shí)存儲(chǔ)項(xiàng)目組件。項(xiàng)目樹(shù)的建立是通過(guò)插入各種資源以及資源下各種對(duì)象來(lái)完成。4、 硬件組態(tài)5、 過(guò)程站組態(tài)FREELA

11、NCE 2000 采用 IEC1131-3標(biāo)準(zhǔn)，有功能塊圖（FBD）、指令表（LL）、梯形圖（LD）、順序功能圖（SFC），程序結(jié)構(gòu)如下：6、操作員站組態(tài)操作員站組態(tài)包括以下內(nèi)容：*用戶自定義圖形組態(tài)。完成用戶流程圖的生成，用戶首先做靜態(tài)圖形，然后插入動(dòng)態(tài)標(biāo)簽。*系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)組態(tài)。包括總貌組態(tài)、趨勢(shì)組態(tài)等*報(bào)警信息處理：指系統(tǒng)所有報(bào)警提示信息的歸類及確認(rèn)。*記錄。包括事件記錄和狀態(tài)記錄。五、用戶自定義功能塊在現(xiàn)代化的水泥生產(chǎn)過(guò)程中，DCS系統(tǒng)以其分散控制、集中管理的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，已被越來(lái)越多的廠家所采用。控制系統(tǒng)的作用能否得以充分發(fā)揮，軟件設(shè)計(jì)是至關(guān)重要的。在早期DCS系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)過(guò)程中，開(kāi)關(guān)量控

12、制大多采用梯形圖（LD）、功能塊圖（FBD）來(lái)設(shè)計(jì)。編程量比較大，編程周期比較長(zhǎng)。隨著DCS系統(tǒng)的發(fā)展，現(xiàn)在DCS廠家的系統(tǒng)軟件中都含有“用戶自定義功能塊”的功能。大大減少用戶編程量，縮短編程調(diào)試周期。2、功能塊介紹2.1電機(jī)啟停時(shí)序用戶自定義功能塊2.1.1變量說(shuō)明I1：組啟停命令I(lǐng)2：復(fù)位命令T1T8：18號(hào)設(shè)備的組啟、停延時(shí)時(shí)間O1O8：18號(hào)設(shè)備的組啟停輸出2.1.2功能簡(jiǎn)介該功能塊按照“逆流程啟動(dòng)、順流程停車”對(duì)8個(gè)電機(jī)設(shè)備的啟、停進(jìn)行順序控制。用TON定時(shí)器的外部輸入在線設(shè)定每個(gè)設(shè)備的啟停時(shí)間，PULSE定時(shí)器發(fā)出設(shè)備的組啟停脈沖啟動(dòng)命令。啟動(dòng)和停車的時(shí)序各用一個(gè)功能塊控制。程序見(jiàn)

13、圖1圖1電機(jī)啟停時(shí)序用戶自定義功能塊程序控制圖2.2電機(jī)控制用戶自定義功能塊2.2.1變量說(shuō)明GO:組啟動(dòng)命令 GC：組停車命令 MA：聯(lián)鎖/解鎖 RD：備妥R(shí)N：運(yùn)行 LK：工藝聯(lián)鎖 LR：運(yùn)行許可 LO：?jiǎn)?dòng)許可UA：故障復(fù)位 EM：緊急停車 DR：驅(qū)動(dòng)命令 FA：故障MO：?jiǎn)螜C(jī)啟動(dòng)命令 MC：?jiǎn)螜C(jī)停車命令 MA1：內(nèi)部聯(lián)鎖/解鎖M1：設(shè)備啟動(dòng)時(shí)間 M2：設(shè)備消抖時(shí)間 M4M10：中間變量2.2.2功能簡(jiǎn)介 該功能塊能完成組/單機(jī)啟動(dòng)、組/單機(jī)停車、急停、故障復(fù)位；備妥、運(yùn)行、故障等狀態(tài)顯示；設(shè)備聯(lián)鎖保護(hù)等功能。程序見(jiàn)圖2圖2 電機(jī)控制自定義功能塊程序控制圖第 12 頁(yè)組啟停程序舉例（煤粉輸送組）六、DCS的發(fā)展趨勢(shì)目前，無(wú)論是傳統(tǒng)的DCS還是PLC型DCS，控制范圍已經(jīng)從水泥廠的主工藝流程擴(kuò)展到整個(gè)生產(chǎn)線，處理的信息量也比早期的設(shè)計(jì)增加了許多。隨著各種智能儀表和各種帶有小型PLC的單機(jī)控制裝置以及全數(shù)字變頻器的應(yīng)用，加上DCS和這些控制裝置以及儀表之間的接口迅速的發(fā)展，從技術(shù)上已經(jīng)保證了DCS系統(tǒng)和儀表之間的通訊方式已經(jīng)不限于傳統(tǒng)的“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”的通訊，而是采用通訊方式進(jìn)行通訊。這樣可以節(jié)省大量的輸入/輸出點(diǎn)，大量的控制電纜，從而降低整個(gè)工程的造價(jià)。水泥生產(chǎn)線上的DCS及生料質(zhì)量控制系統(tǒng)、變頻器之間實(shí)現(xiàn)通訊已經(jīng)有許多