第七課控制系統(tǒng)及DCS

復(fù)雜控制系統(tǒng)串級(jí)控制系統(tǒng)均勻控制系統(tǒng)比值控制系統(tǒng)分程控制系統(tǒng)

前饋控制系統(tǒng)

選擇控制系統(tǒng)

三沖量控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)投用工藝人員儀表人員1、現(xiàn)場(chǎng)儀表、閥門(mén)校驗(yàn)2、控制器正反作用檢查3、控制閥氣開(kāi)、氣關(guān)檢查4、。。1、閥門(mén)動(dòng)作方向2、參數(shù)設(shè)定…3、控制器手/自動(dòng)切換4、..

通過(guò)這套串級(jí)控制系統(tǒng)，能夠在塔釜溫度穩(wěn)定不變時(shí)，蒸汽流量能保持恒定值，而當(dāng)溫度在外來(lái)干擾作用下偏離給定值時(shí)，又要求蒸汽流量能作相應(yīng)的變化，以使能量的需要與供給之間得到平衡，從而保持釜溫在要求的數(shù)值上。精餾塔塔釜溫度串級(jí)控制系統(tǒng)1—精餾塔；2—再沸器串級(jí)控制系統(tǒng)

在上例中，選擇的副變量就是操縱變量（加熱蒸汽量）本身。這樣，當(dāng)干擾來(lái)自蒸汽壓力或流量的波動(dòng)時(shí)，副回路能及時(shí)加以克服，以大大減少這種干擾對(duì)主變量的影響，使塔釜溫度的控制質(zhì)量得以提高。串級(jí)控制系統(tǒng)典型方塊圖

串級(jí)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)串級(jí)控制系統(tǒng)有兩個(gè)閉合回路。主回路是個(gè)定值控制系統(tǒng),副回路是個(gè)隨動(dòng)系統(tǒng)。在串級(jí)控制系統(tǒng)中,主變量是反映產(chǎn)品質(zhì)量或生產(chǎn)過(guò)程運(yùn)行情況的主要工藝參數(shù)。副變量的引入往往是為了提高主變量的控制質(zhì)量,它是基于主,副變量之間具有一定的內(nèi)在關(guān)系而工作的。在串級(jí)控制系統(tǒng)中，由于引入一個(gè)閉合的副回路，不僅能迅速克服作用于副回路的干擾，而且對(duì)作用于主對(duì)象上的干擾也能加速克服過(guò)程。副回路具有先調(diào)、粗調(diào)、快調(diào)的特點(diǎn)；主回路具有后調(diào)、細(xì)調(diào)、慢調(diào)的特點(diǎn)，并對(duì)于副回路沒(méi)有完全克服掉的干擾影響能徹底加以克服。因此，在串級(jí)控制系統(tǒng)中，由于主、副回路相互配合、相互補(bǔ)充，充分發(fā)揮了控制作用，大大提高了控制質(zhì)量。小結(jié)

分程控制就是由一只調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)控制兩只或更多只控制閥,每只控制閥在控制器輸出信號(hào)的某段范圍內(nèi)工作。分程控制示意框圖分程控制系統(tǒng)從控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)來(lái)看,分程控制屬于單回路的定值控制系統(tǒng),其控制過(guò)程與簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)一樣。

1.生產(chǎn)中需用多種物料作調(diào)節(jié)介質(zhì)的過(guò)程圖13-20熱交換器溫度分程控制采用熱水與蒸汽兩種不同物料作為調(diào)節(jié)介質(zhì),在一般控制系統(tǒng)中難于實(shí)現(xiàn),但在分程控制系統(tǒng)中,不僅充分利用了熱水,而且節(jié)省了蒸汽。分程控制系統(tǒng)應(yīng)用場(chǎng)合有時(shí)生產(chǎn)過(guò)程負(fù)荷變化很大,要求有較大范圍的流量變化。若用一個(gè)控制閥,由于控制閥的可調(diào)范圍R是有限的,當(dāng)最大流量和最小流量相差太懸殊時(shí),就會(huì)降低控制系統(tǒng)的控制質(zhì)量,這時(shí)可采用分程控制系統(tǒng)。閥門(mén)動(dòng)作示意圖分程控制2.用來(lái)保證在不同負(fù)荷下的正?？刂萍⑿涂刂葡到y(tǒng)（DCS）計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的定義計(jì)算機(jī)控制是關(guān)于計(jì)算機(jī)技術(shù)如何應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化的一門(mén)綜合性學(xué)問(wèn)。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是融計(jì)算機(jī)技術(shù)與工業(yè)過(guò)程控制于一體的綜合性技術(shù)，它是在常規(guī)儀表控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展1965年以前是試驗(yàn)階段。

1946年第一臺(tái)數(shù)字計(jì)算機(jī)問(wèn)世；1959年，美國(guó)Texaco（德士古）公司的煉油廠安裝了第一個(gè)計(jì)算機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)；1960年，美國(guó)Monsanto(孟山都）公司的氨廠實(shí)現(xiàn)了第一個(gè)計(jì)算機(jī)監(jiān)督控制系統(tǒng)。1962年，美國(guó)Monsanto(孟山都）

公司的乙烯廠實(shí)現(xiàn)了第一個(gè)直接數(shù)字計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。特點(diǎn)：1、采用電子管，運(yùn)算速度慢；

2、價(jià)格貴，體積大、可靠性差。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展1965年到1969年是實(shí)用階段。半導(dǎo)體技術(shù)與集成電路技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了專(zhuān)用于工業(yè)過(guò)程控制的高性能價(jià)格比的小型計(jì)算機(jī)。特點(diǎn)：1、硬件可靠性不夠高；2、且所有的監(jiān)視和控制任務(wù)都由一臺(tái)計(jì)算機(jī)來(lái)完成，故使得危險(xiǎn)也集中化；2、常常要另外設(shè)置一套備用的模擬式控制系統(tǒng)或備用計(jì)算機(jī)。3、系統(tǒng)的投資過(guò)高。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展1970年以后計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用逐漸走向成熟階段。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，1972年生產(chǎn)出運(yùn)算速度快、可靠性高、價(jià)格便宜和體積很小的微型計(jì)算機(jī)，從而開(kāi)創(chuàng)了計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的新時(shí)代，即從傳統(tǒng)的集中控制系統(tǒng)革新為集散控制系統(tǒng)(DCS)。1975年美國(guó)Honeywell公司的推出世界上第一套真正意義的集散型控制系統(tǒng)TDC-2000系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展20世紀(jì)80年代，計(jì)算機(jī)向著超小型化、控制智能化方向發(fā)展；20世紀(jì)80年代末出現(xiàn)將控制、管理和經(jīng)營(yíng)融為一體的新型集散控制系統(tǒng)；當(dāng)代現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)(FCS)。硬件（軀體）1、主機(jī)；2、常規(guī)外部設(shè)備；3、過(guò)程輸入/輸出設(shè)備；4、操作臺(tái)和通信設(shè)備.軟件（靈魂）1、系統(tǒng)軟件；2、應(yīng)用軟件計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件組成計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的分類(lèi)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)應(yīng)用于生產(chǎn)過(guò)程控制最早、也是最基本的一種類(lèi)型。代替大量的常規(guī)顯示、記錄和報(bào)警儀表，對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行集中監(jiān)視。操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)基于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的一種開(kāi)環(huán)系統(tǒng)；計(jì)算機(jī)根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)以及工藝要求進(jìn)行最優(yōu)化計(jì)算，計(jì)算出的最優(yōu)操作條件，并不直接輸出控制生產(chǎn)過(guò)程，而是顯示或打印出來(lái)，操作人員據(jù)此去改變各個(gè)控制器的給定值或操作執(zhí)行器直接數(shù)字控制系統(tǒng)直接數(shù)字控制系統(tǒng)生產(chǎn)過(guò)程的閉環(huán)控制。完全取代了多個(gè)模擬調(diào)節(jié)器，控制方案上，不改變硬件只通過(guò)改變程序就能有效地實(shí)現(xiàn)各種各樣的復(fù)雜控制。因此，DDC系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中最普遍的一種應(yīng)用方式。

計(jì)算機(jī)監(jiān)督控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)監(jiān)督控制系統(tǒng)是操作指導(dǎo)系統(tǒng)（SCC)與常規(guī)儀表控制系統(tǒng)或DDC系統(tǒng)綜合而成的兩級(jí)系統(tǒng).

集散型控制系統(tǒng)（DCS)

隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，信息量的增多，控制和管理的關(guān)系日趨密切。對(duì)于大型企業(yè)生產(chǎn)的控制和管理，不可能只用一臺(tái)計(jì)算機(jī)來(lái)完成。于是，人們研制出以多臺(tái)微型計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的分散控制系統(tǒng)(DistributedControlSystem，DCS)。DCS采用分散控制、集中操作、分級(jí)管理、分而自治和綜合協(xié)調(diào)的設(shè)計(jì)原則，自下而上可以分為若干級(jí)，如過(guò)程控制級(jí)、控制管理級(jí)、生產(chǎn)管理級(jí)和經(jīng)營(yíng)管理級(jí)等。DCS又稱(chēng)分布式或集散式控制系統(tǒng)。什么是DCS

DCS是分布式控制系統(tǒng)的英文縮寫(xiě)(DistributedControlSystem)，在國(guó)內(nèi)自控領(lǐng)域又稱(chēng)為集散控制系統(tǒng)。

DCS是計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高度結(jié)合的產(chǎn)物，是目前最先進(jìn)、最合理的過(guò)程控制系統(tǒng)，可以適應(yīng)各種過(guò)程控制的要求。它的過(guò)程控制點(diǎn)分散，系統(tǒng)具有很高的可靠性。它通過(guò)集中的操作和監(jiān)控，DCS具有方便的操作和維護(hù)性能。DCS具有標(biāo)準(zhǔn)的接口，對(duì)外連接更加方便簡(jiǎn)捷。因此，DCS的主要特點(diǎn)歸結(jié)為一句話就是“分散控制，集中管理”。集散控制系統(tǒng)(DistributedControlSystem,DCS),是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的一種結(jié)構(gòu)形式。危險(xiǎn)分散管理集中集散型控制系統(tǒng)DCS系統(tǒng)發(fā)展歷程第一代DCS(初創(chuàng)期)，1975年Honeywell公司TDC2000系統(tǒng)第二代DCS(成熟期)，1980年Honeywell公司TDGC3000，特點(diǎn)引入了局域網(wǎng)(LAN)作為系統(tǒng)骨干第三代DCS(擴(kuò)展期)，1987年Honeywell公司的TDC-3000/UCN、Yokogawa公司的Centum-CS1000系列，特點(diǎn)增加了上層網(wǎng)絡(luò)新一代DCS，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的成熟與應(yīng)用人機(jī)接口通信網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場(chǎng)控制站DCS基本結(jié)構(gòu)集散控制系統(tǒng)基本構(gòu)成圖控制技術(shù)計(jì)算機(jī)技術(shù)通信技術(shù)圖形顯示技術(shù)DCS系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)監(jiān)視操作方便控制功能豐富系統(tǒng)擴(kuò)展靈活安裝維護(hù)方便系統(tǒng)可靠性高信息數(shù)據(jù)共享DCS系統(tǒng)的特點(diǎn)人機(jī)接口通信網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場(chǎng)控制站DCS基本結(jié)構(gòu)通信模塊處理器模塊輸入輸出模塊電源模塊控制站軟件+現(xiàn)場(chǎng)控制站的構(gòu)成現(xiàn)場(chǎng)控制站控制器是DCS的核心部件，它相當(dāng)于一臺(tái)PC機(jī)！控制器中安裝有操作系統(tǒng)，功能塊組態(tài)軟件和通訊軟件。組態(tài)按照工藝要求，把功能塊連接起來(lái)形成控制方案。把控制方案存在E2PROM中。因?yàn)镋2PROM可以擦寫(xiě)，組態(tài)要隨工藝改變而改變。為了系統(tǒng)安全運(yùn)行，閉環(huán)控制器一定是冗余運(yùn)行的，一用一備，并且是熱備。為了使冗余成功，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：兩個(gè)控制器的硬件、軟件版本必需一致；檢查發(fā)送-接收的芯片是否完好；冗余的芯片是否完好。兩個(gè)模件的設(shè)定是否一樣、還要檢查有沒(méi)有帶手操站等。

操作員站工程師站人機(jī)接口站人機(jī)接口站操作員站的功能操作功能監(jiān)視功能手、自動(dòng)、串級(jí)切換；給點(diǎn)值修改；PID參數(shù)的調(diào)整；PID參數(shù)的調(diào)整；調(diào)節(jié)閥閥位的改變；機(jī)泵啟停；報(bào)警、聯(lián)鎖確認(rèn)；流程圖畫(huà)面總貌畫(huà)面報(bào)警畫(huà)面趨勢(shì)畫(huà)面報(bào)表數(shù)據(jù)處理報(bào)表打印系統(tǒng)生成控制策略實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)管理工程師站的功能工程師站的功能組態(tài)軟件控制層軟件監(jiān)控軟件DCS軟件DCS軟件