DCS控制系统知识讲座PPT幻灯片

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1、1,氯碱仪表：赵安亮,DCS控制系统,2,前 言,公司领导对仪表专业的关心与重视 大家互相交流与知识共享的平台 公司各厂DCS控制系统品牌各异 我们仪表专业技术力量的现状 以DeltaV系统为例讲解DCS控制系统,3,氯碱厂所用DCS控制系统情况 PVC装置： Emerson DeltaV系统（6对控制器，型号MD+） 烧碱装置：横河CENTUM VP系统（3对控制器，型号AFV10D） VCM装置： 横河CENTUM VP系统（3对控制器，AFV10D） 乙炔装置：浙大中控 JX-300XP系统（6对控制器，XP243X） 真空制盐：横河CENTUM VP系统（1对控制器，AFV10D） 矿

2、部： 西门子PCS7系统（1对控制器，S7400） 由上可见仅一个氯碱厂DCS控制系统就有4个品牌，6套系统，此外PVC装置还有一套HIMAESD系统，虽然控制系统软硬件都具有一定的相通性，但毕竟各个品牌也有自己独有的风格，给我们的后期维护带来了新的挑战，一个DCS工程师具备熟息几套系统软件是很具有挑战性的，当然对于我们仪表工而言，只要熟息每套系统柜内的点的查找方法即可，这样以便于维护过程中信号问题的查找，当然要对每一套系统都熟息也是需要花费很多精力的。,目录,1-1 概念 1-2 DeltaV系统的架构及硬件组成 1-3 DeltaV系统软件组态的注意事项,5,1-1 概念,DCS控制系统的

3、定义： 什么是DCS？ DCS其字面意思是Distributed Control System 的缩写，即分布式控制系统，行业内也称之为集散控制系统，基于集中管理分散控制的理念发展而来的，是计算机技术、控制技术、通讯技术发展到一定阶段的产物。,6,1-2 DeltaV系统的架构及硬件组成,6,7,DeltaV系统的基本结构概括起来可分为集中管理部分、分散控制监控部分和通讯部分三大部分。 集中管理部分： 工程师站、操作站、各类应用站 分散监控部分： 控制器、供电模块、各类I/O卡件、安全栅、隔离器、 继电器、端子排等。 通讯部分： 交换机、以太网线及光缆。,8,集中管理部分： 工程师站： 工程师

4、站可用于DCS 的组态逻辑，内部联锁，顺序控制和通用控制功能，流程图，历史记录和报表等，同时还可以完成操作员站的功能，如访问动态图形显示，操作员面板，报警，历史数据，趋势图，工厂报表等。由工程师站功能转换到操作员站功能是通过用户名和密码完成的。 操作员站： 每个操作站至少可以完成以下功能：选择画面，选择控制方式(MAN/AUTO/CAS)，设定值/输出值的升/降(用光标或数字键)，顺序起动/停止，选择报警组，报警确认/复位，打印屏幕，选择趋势记录和报表。可对常规控制的参数进行显示和修改，并能进行BATCH 操作、报警记录访问、 历史趋势访问。操作站配置为站点对等形式，任何一台操作站故障不影响其

5、它操作站操作和记录显示等，每台操作站均可独立监控所有回路，每个操作站均有历史记录或另设历史站，操作站之间具有相互备用功能。,9,应用站： OPC历史服务器： 配置 OPC 实时数据接口，企业所需的过程实时数据通过OPC 服务器上传到工厂管理网；可作为全装置的历史服务器，用于集中存储全装置的历史数据。 AMS站： 安装相应的资产管理软件，用于对现场智能设备的远程诊断及维护，AMS 站做为DeltaV 系统的一个节点直接从控制网上读取HART 智能仪表信息。采集HART设备的前提是现场仪表、安全栅、I/O卡件均要求是支持HART的智能设备。 批量服务器： 配置批量控制软件，负责批量应用的管理和调度

6、。,10,思考： 1、新增加一台操作员站，买一台同样型号的电脑安装上就可以吗？ 2、我们应用的双屏操作员站除需要双显卡配置外还需要什么东西吗？ 3、AMS站的具体作用？,11,分散监控部分： 控制器： DeltaV系统配置的是MD Plus 控制器（冗余配置），该控制器的带点能力是760个硬点，最佳带点能力是500点左右，因为PVC装置应用批量控制，有很多的软点，最佳带硬点的能力在400点左右。控制器用以实现全部的监测、调节和顺序控制功能。包括：温度、压力、流量、液位的检测、PID 调节和各种复杂调节，顺序控制，批量控制，各种设备运行状态的监视及联锁保护等功能。,12,I/O卡件 I/O卡件主

7、要包括AI、AO、DI、DO、RTD、TC、ModeBus485通讯卡、Profibus DP通讯卡等。其中AI、AO、DI、DO卡件的对外供电不是通过卡件本身来完成的，而是通过底板来完成的，且通道与通道间都是经过光电隔离的（目的是一个通道烧坏或故障，不至于影响其他通道的正常工作），各种品牌的DCS其各类卡件的通道数是不同的（举横河CENTUMVP、EMERSON DeltaV、中控JX-300XP为例），在购买DCS卡件时，一定要要求其通道间是相互隔离的，否则供应方会因为价格战，而不选择单通道隔离。,13,AI卡件即模拟量输入卡件，用于接收来自现场仪表420mA的标准信号，在AI卡件中完成A

8、/D转换。 根据工艺的具体要求，重要的AI信号或参与控制的AI信号，要选用冗余配置的卡件。根据现场仪表需不需要供电来选择AI-2W或AI-4W卡件，冗余卡件需要在底板上进行跳线，其缺陷是必须是四个信号一起跳线。 对于现场仪表而言，我们习惯性的认为现场四线制仪表不需要回路供电，两线制仪表需要回路供电，根据此来选择AI-2W或AI-4W卡件或冗余卡件跳不跳线。同样，即使是两线制仪表，如果是本安仪表，其就不需要卡件底板对其进行供电，而是由安全栅对其进行供电，这样卡件就要用AI-4W卡件。,14,至于现场仪表输出的420mA模拟量信号进AI件前是加隔离器、安全栅还是带保险的端子是根据现场仪表而定的。

9、如果现场仪表在防爆区域且选择的是本安仪表，我们就要选择增加安全栅，因为安全栅是本安防爆系统中不可或缺的一部分。 如果现场仪表在防爆区域且是两线制的隔爆仪表，或现场仪表不在防爆区域选择的非防爆仪表，此时就可以加带保险的端子进系统，目的是防止现场动焊等强电流串入烧坏卡件。 如果现场仪表在防爆区域，且是220VAC供电的四线制隔爆仪表或是电机的电流信号，均要加隔离器进行隔离，目的防止强电流串入烧坏卡件。,15,知识点分享： （1）科隆的超声波流量计（一体防爆型），220VAC供电，可其信号回路需要24VDC驱动才能对外输出420mA标准信号，若将其接到AI-4W卡件，DCS上显示的就是断落状态。 （

10、2）涡街流量计直接由卡件底板供电不能正常工作（原因至今未能查清），更换安全栅供电即能正常工作，涉及仪表的门槛电压问题，如果仪表的驱动电压不能达到其门槛电压，其不能正常工作。这也是设计院一般不选择24VDC供电的四线制仪表的原因之一。,16,（3）安全栅和隔离器作用的区别是什么？安全栅是防止安全区域的能量串入危险区域而爆炸同时也能防止现场的强电流串入烧坏卡件，隔离器的作用是防止现场的强电流串入而烧坏卡件。 （4）现场四线制智能仪表（HART）所用的隔离器是专用的。（如用MTL4641的隔离器AMS就不能采集到HART信号，如用MTL4641A的隔离器就能够采集到HART信号）。,17,思考： （

11、1）我们在现场维护的过程中，本安仪表和隔爆仪表是否可以互换？ （2）大家可以考虑一下第一条中的超声波流量计用MTL4641是否能采集到HART信号？,18,AO卡件即模拟量输出卡件，在AO卡件中完成D/A转换，主要是用于输出420mA的标准信号至阀门定位器或变频器等，用于调节阀门的开度或变频器的频率等。因为AO信号都是参与控制的，一般我们都是选用冗余配置的卡件。 在防爆区，如果现场的阀门定位器用的是隔爆型，AO信号输出直接经带保险的端子进定位器即可。如果现场的阀门定位器用的是本安型， AO信号输出要经安全栅进阀门定位器。如果输出的AO信号进变频器，就必须增加隔离器，以防强电流串入。 ESD系统

12、中有没有AO卡件？,19,知识共享： 1、电动调节阀有阀位反馈属于其标准配置。 2、气动调节阀国内一般不选择具有阀位反馈功能的阀门定位器，若有特殊需要，可以考虑选择具有阀位反馈功能的定位器。阀位反馈信号是一个AI信号，在定位器上选择该功能需要增加成本，若果该信号进系统，需要增加线路和系统通道成本。,20,DI卡件即数字量输入卡件，用于接收来自现场的离散量信号（包括干接点信号或NAMUR信号） （1）来自现场的两线制或四线制（24VDC）温度开关、料位开关、流量开关、压力开关、干接点式行程开关等的开关量信号直接经带保险的端子进卡件即可。 （2）来自现场四线制仪表（220VAC供电），如音叉开关、

13、射频导纳开关等的开关量信号要经隔离器或继电器后进卡件，目的防止大电流的串入。 （3）来自电气设备的运行信号、故障信号等开关量信号经继电器隔离后进卡件，继电器的作用是抗干扰和防止电气设备强电流的串入烧坏卡件。 （PVC一线调试过程中就出现过220V强电串入系统的情况）,21,（4）现场的NAMUR开关（接近式感应开关），必须要用安全栅，用安全栅的目的有两个，一个是供电（89VDC），一个是防爆用。若NAMUR开关在现场所处防爆区域，行业内一般都是做成本安型，和安全栅及本安线缆一起构成本安防爆系统。因为即使做成隔爆型的还是要加安全栅进行供电。 知识分享： 在DeltaV系统中开阀阀开不到位回讯是未

14、定义；关阀阀关不到位回讯是未定义；开关回讯都回来，此时阀门仍然是未定义。 工艺人员开关阀门的时候，自开回讯状态到未定义状态，或自关回讯到未定义状态，此时一般都是回讯开关出现了故障，也不排除阀门被卡死的情况。如果给过开或关的指令，阀门的回讯状态仍然不变，一般是电磁阀或气路的故障。,22,大家可以考虑一个问题，如果一个NAMUR开关故障，可否用一个干接点开关替代？如果一个干接点开关故障，可否用一个NAMUR开关直接替代？,23,DO卡件即数字量输出卡件，输出离散量信号，用于驱动电磁阀的开关或电机的启停等。 DO卡件的通道全部需要接继电器，继电器的作用是抗干扰、隔离、提高驱动能力。 至于有的电机启停

15、信号，启动信号有一个继电器，停止信号有一个继电器，有的是启动和停止共用一个继电器，这个是根据电气MCC柜提供的触点来决定的，在DCS采购之前，电气已经把条件提出，不是我们仪表随便决定的。 脉冲信号启停电机一般用双继电器，持续高、低电平信号启停电机一般用单继电器； 脉冲信号启停电机，电机的MCC是带自锁回路的；持续高、低电平信号启停电机，电机的MCC是不带自锁回路的。,24,RTD卡件，该卡件主要接收的是Pt100热电阻信号，即Pt100热电阻信号不经过温变直接经该卡件进控制器。 直接经RTD卡件进系统的温度信号一般只用于工艺温度监测，不用于温度控制回路，原因是其存在一定的滞后性。 温变式安全栅

16、可以把Pt100热电阻信号转换成420mA的标准信号，其就是一个温度变送器，我们在购买温变式安全栅的时候一定要标注清楚所需的量程范围。因为温变式安全栅量程范围组态需要专用的信号线缆和组态软件。 经现场一体化温变和温变式安全栅转换成420mA标准信号以后要经过AI卡件进控制器。,25,ModeBus485通讯卡、Profibus DP通讯卡： ModeBus485通讯卡、Profibus DP通讯卡都是DCS与第三方子系统通讯的接口。 一般情况下在DCS控制系统和第三方子系统技术附件签订的时候，我们就要给其约束好是采用ModeBus485通讯卡还是采用Profibus DP通讯卡，否则会给后续的工作造成很多的麻烦。 ModeBus485通讯的通用性要比Profibus DP好，但Profibus DP通讯要比ModeBus485快的多。一般Profibus DP通讯多用于西门子主系统和子系统间的通讯。,26,DCS控制系统与第三方子系统间的通讯需要设置的项目： 在两个系统通讯之前第三方子系统必须将其需要通讯的地址码交给DCS工程师以便其进行相应的地址