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1、项目六 JX-300XP集散控制系统的安装与组态,任务1 加热炉控制系统硬件选型 任务2 建立组态文件及用户授权配置 任务3 加热炉控制系统控制站组态 任务4 加热炉控制系统操作站组态,返回,任务1 加热炉控制系统硬件选型,【任务要求】 （1）熟练掌握JX-300XP系统的组成结构、通信网络组成； （2）掌握按照项目工艺要求确定系统硬件组成的工作流程。 【任务分析】 在了解JX-300XP系统组成、原理、功用的基础上，有选择地阅读JX-300XP系统使用说明书，按照加热炉控制系统的工艺要求对系统硬件进行选型。,下一页,返回,任务1 加热炉控制系统硬件选型,【相关知识】 一、浙大中控JX-300
2、XP集散控制系统硬件组成 集散控制系统（Distributed Control System，DCS）是以微处理器为基础的对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的集中分散控制系统，简称DCS系统。该系统将若干台微机分散应用于过程控制，全部信息通过通信网络由上位管理计算机监控，实现最优化控制，整个装置继承了常规仪表分散控制和计算机集中控制的优点，克服了常规仪表功能单一、人机联系差以及单台微型计算机控制系统危险性高度集中的缺点，既实现了在管理、操作和显示三方面的集中，又实现了在功能、负荷和危险性三方面的分散。DCS系统在现代化生产过程控制中起着重要的作用。DCS自1975年问世到现在，虽然在
3、系统的体系结构上没有发生重大改变，但是经过不断的发展和完善，其功能和性能都得到了巨大的提高。总的来说，DCS正在向着更加开放、更加标准化、更加产品化的方向发展。,上一页,下一页,返回,任务1 加热炉控制系统硬件选型,JX-300XP系统是SUPCON WebField系列控制系统十余年成功经验的总结，JX-300XP DCS是浙大中控自动化有限公司（以下简称浙大中控）在JX-100、JX-200、JX-300、JX-300X基础上，经不断完善、提高而全新设计的新一代全数字化DCS。它吸收了近年来快速发展的通信技术、微电子技术，充分应用了最新信号处理技术、高速网络通信技术、可靠的软件平台和软件设
4、计技术以及现场总线技术，采用了高性能的微处理器和成熟的先进控制算法，全面提高了JX-300XP的功能和性能，能适应更广泛、更复杂的应用要求，成为一个全数字化、结构灵活、功能完善的开放式集散控制系统。 1.总体概述 JX-300XP系统的整体结构如图6-2所示。,上一页,下一页,返回,任务1 加热炉控制系统硬件选型,2.系统主要设备 （1）控制站（CS）挂接在SCnet网上，直接控制生产过程的计算机。控制站相当于一个功能扩展了的计算机，控制站主要由机柜、机笼、供电单元和各类卡件（包括主控制卡、数据转发卡和各种I/O卡件）组成。其核心是主控制卡。主控制卡通常插在过程控制站最上部机笼内，通过系统内高
5、速数据网络SBUS扩充各种功能，实现现场信号的输入输出，同时完成过程控制中的数据采集、回路控制、顺序控制，以及优化控制等各种控制算法。控制站的结构如图6-3所示。 不同的硬件配置和软件设置可构成不同功能的控制站：数据采集站（DAS）、逻辑控制站（LCS）、过程控制站（PCS）。,上一页,下一页,返回,任务1 加热炉控制系统硬件选型,数据采集站（DAS）：提供对模拟量和开关量信号的基本监视功能，AI/AO384点或DI/DO1 024点。 逻辑控制站（LCS）：提供电动机控制和继电器类型的离散逻辑功能，AI64点或DI/DO1 024点。 过程控制站（PCS）：提供常规回路控制的所有功能和顺序控
6、制方案，AI25点，AO128或DI/DO1 024点。 （2）操作站（OS）是由工业PC、CRT、键盘、鼠标、打印机等组成的人机接口设备。是操作人员完成过程监控管理任务的环境。高性能工控机、卓越的流程图机能、多窗口画面显示功能可以方便地实现生产过程信息的集中显示、集中操作和集中管理。 （3）工程师站（ES）是为专业工程技术人员设计的，内部装有相应的组态平台和系统维护工具。通过系统组态平台生成适合于生产工艺要求的应用系统，具体功能包括：系统生成、数据库结构定义、操作组态、流程图画面组态、报表程序编制等；使用系统的维护工具软件实现过程控制网络调试、故障诊断、信号调校等。,上一页,下一页,返回,任
7、务1 加热炉控制系统硬件选型,（4）通信接口单元（CIU）用于JX-300XP系统与其他计算机、各种智能控制设备接口的硬件设备。 （5）多功能站（MFS）是具有工艺数据的实时统计、性能运算、优化控制、通信转发等特殊功能的工程设备。 （6）过程控制网（SCnet ）是通过控制站、操作站、通信接口单元等硬件设备连接起来，构成一个完整的分布式控制系统，实现系统各节点间相互通信的网络。 3.系统软件 众所周知，计算机仅有硬件是无法工作的。为进行系统设计并使系统正常运行，JX-300XP系统除硬件设备外，还配备了给LCS、OS、MFS等进行组态的专用软件包。 实时监控软件为AdvanTrol/Advan
8、Trol-Pro，完成实时监视、操作、记录、打印、事故报警。,上一页,下一页,返回,任务1 加热炉控制系统硬件选型,二、通信网络 JX-300XP系统为了适应各种过程控制规模和现场要求，通信系统对于不同结构层次分别采用了信息管理网、SCnet 网络和SBUS总线。JX-300XP集散控制系统的通信网络由信息管理网、过程控制网络构成，其典型的拓扑结构如图6-4所示。 1.信息管理网Ethernet 信息管理网连接各个控制装置的网桥和企业各类管理计算机，用于工厂级的信息传送和管理，是实现全厂综合管理的信息通道。通过在多功能站MFS上安装双重网络接口（信息管理和过程控制网络）的方法，获取集散控制系统
9、中过程参数和系统运行信息，同时向下传送上层管理计算机的调度指令和生产指导信息。管理网采用大型网络数据库实现信息共享，并可将各种装置的控制系统连入企业信息管理网，实现工厂级的综合管理、调度、统计和决策等。,上一页,下一页,返回,任务1 加热炉控制系统硬件选型,信息管理网的基本特性为： （1）拓扑结构：总线型或星型结构。 （2）传输方式：曼彻斯特编码方式。 （3）通信控制：符合IEEE 802.3标准协议和TCP/IP标准协议。 （4）通信速率：10 Mb/s、100 Mb/s、1 Gb/s等。 （5）网上站数：最大1 024个。 （6）通信介质：双绞线（星形连接）、50细同轴电缆、50粗同轴电缆
10、（总线型连接，带终端匹配器）、光纤等。 （7）通信距离：最大距离为10 km。 （8）信息管理网开发平台：采用PIMS软件。,上一页,下一页,返回,任务1 加热炉控制系统硬件选型,2.过程控制网络SCnet JX-300XP系统采用了双高速冗余工业以太网SCnet作为其过程控制网络。它直接连接了系统的控制站、操作站、工程师站、通信接口单元等，是传送过程控制实时信息的通道，具有很高的实时性和可靠性。通过挂接网桥，SCnet可以与上层的信息管理网或其他厂家设备连接。过程控制网络SCnet是在10 base Ethernet基础上开发的网络系统，各节点的通信接口均采用了专用的以太网控制器，数据传输遵
11、循TCP/IP和UDP/IP协议。根据过程控制系统的要求和以太网的负载特性，网络规模受到一定的限制，SCnet 基本性能指标如下： （1）拓扑结构：总线型或星型结构。 （2）传输方式：曼彻斯特编码方式。,上一页,下一页,返回,任务1 加热炉控制系统硬件选型,（3）通信控制：符合IEEE802.3标准协议和TCP/IP标准协议。 （4）通信速率：10 Mb/s、100 Mb/s等。 （5）节点容量：最多15个控制站、32个操作站或工程师站或多功能站。 （6）通信介质：双绞线、RG-58细同轴电缆、RG-11粗同轴电缆、光缆。 （7）通信距离：最大10 km。 JX-300XP SCnet 网络采
12、用双重化冗余结构，如图6-5所示。在其中任一条通信线发生故障的情况下，通信网络仍保持正常的数据传输。SCnet 的特点是：高速、可靠、在线实时诊断、查错、纠错。,上一页,下一页,返回,任务1 加热炉控制系统硬件选型,三、SBUS总线 SBUS总线是控制站各卡件之间进行信息交换的通道。SBUS总线分为两层，如图6-6所示。第一层为双重化总线SBUS-S2。SBUS-S2总线是系统的现场总线，位于控制站所管辖的I/O机笼之间，连接了主控制卡和数据转发卡，用于主控制卡与数据转发卡间的信息交换。第二层为SBUS-S1网络。位于各I/O机笼内，连接了数据转发卡和各块I/O卡件，用于数据转发卡与各块I/O
13、卡件间的信息交换。 SBUS-S1和SBUS-S2合起来称为JX-300XP DCS的SBUS总线，主控制卡通过它们来管理分散于各个机笼内的I/O卡件。SBUS-S2级和SBUS-S1级之间为数据存储转发关系，按SBUS总线的S2级和S1级进行分层寻址。,上一页,下一页,返回,任务1 加热炉控制系统硬件选型,SBUS-S1属于系统内局部总线，采用非冗余的循环寻址（I/O卡件）方式。 四、系统主要特点 （1）采用高速、可靠、开放的通信网络SCnet。 （2）具有分散、独立、功能强大的控制站。 （3）具有多功能的协议转换接口。 （4）具有全智能化设计。 （5）采用任意冗余配置。 （6）具有简单、易
14、用的组态手段和工具。 （7）具有丰富、实用、友好的实时监控界面。 （8）具有事件记录功能。 （9）与异构化系统集成。,上一页,下一页,返回,任务1 加热炉控制系统硬件选型,（10）安装方便，维护简单，产品多元化、标准化。 【任务实施】 一、项目基本情况 1.项目工艺简介 现有一套加热炉装置，原料油经原料油加热炉（设备号T101）加热后去1号反应器，中间反应物经中间反应物加热炉（设备号T102）去2号反应器。加热炉装置工艺流程如图6-7所示。 工艺要求测点清单如表6-1所示。 2.项目要求 （1）回路控制。 加热炉烟气压力PI-102需要进行控制，PI-102与PV-102构成了一个单回路PIC
15、-102，如图6-8所示。,上一页,下一页,返回,任务1 加热炉控制系统硬件选型,原料加热炉出口温度（TI-101）需要进行控制，由于加热炉具有较大的时间常数和纯滞后，简单的单回路控制效果不理想。在操作过程中，燃料气流量的波动是温度的主要干扰因素。因此，采用加热炉出口温度对燃料气流量进行串级控制。这样可以在燃料气流量发生的变化尚未影响到加热炉出口温度之前，通过内环的控制作用先行调节，快速减少甚至消除燃料气流量的干扰，从而改善控制质量。其中副回路（内环）是流量控制，流量测量信号为FI-104，输给调节阀的信号是FV-104，回路号为FIC-104。主回路（外环）是温度控制，温度测量位号为T1-1
16、01，回路号为TRC-101。仪表回路如图6-9所示。 原料油储罐液位（LI-101）采用调节采用分程控制，B阀（LV-1012）采用B=1.0-A的方式调节，在手动时，A阀、B阀都可以分别手动调节。仪表回路如图6-10所示。,上一页,下一页,返回,任务1 加热炉控制系统硬件选型,（2）累积要求：对进入原料油加热炉的原料油流量FR-001进行累积，一定权限的操作者可以手动将累积值清零。 （3）监控画面：根据工艺要求，绘制工艺流程图，并合理设计操作画面，方便操作使用。 （4）报表记录：制作班报表，记录PI-102，TI-101，TI-102，TI-106四组数据；要求每一小时记录一次数据，每天8：00，16：00，0：00打印。 围绕着所提的项目要求，按照下述作业流程进行项目的实施。 （1）前期设计：一般的工程项目，在签约之前，需要进行可行性研究和项目的基础设计，以确定工艺基本要求、系统的规模、测点的数目及特性（如量程、单位、阀特性、触点的常开和常闭等）、控制要求（如联锁、常规控制、特殊控制等）、需监控的流程画面（如带测点的工艺流程图样式、操
