dcs系统基础教程

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1、DCS基础知识,自动化 英买作业区培训教材 刘海林,一、DCS基础知识,1、 什么是DCS？ DCS是分布式控制系统的英文缩写（Distributed Control System），在国内自控行业又称之为集散控制系统。 2、 DCS有什么特点？ DCS是计算机技术、控制技术和网络技术高度结合的产物。DCS通常采用若干个控制器（过程站）对一个生产过程中的众多控制点进行控制，各控制器间通过网络连接并可进行数据交换。操作采用计算机操作站，通过网络与控制器连接，收集生产数据，传达操作指令。因此，DCS的主要特点归结为一句话就是：分散控制集中管理。,3、 DCS的结构是怎样的？ DCS包括过程级、操作

2、级和管理级。过程级主要由过程控制站、I/O单元和现场仪表组成，是系统控制功能的主要实施部分。操作级包括：操作员站和工程师站，完成系统的操作和组态。管理级主要是指工厂管理信息系统（MIS系统），作为DCS更高层次的应用，目前国内纸行业应用到这一层的系统较少。,4、 DCS的控制程序是由谁执行的？ DCS的控制决策是由过程控制站完成的，所以控制程序是由过程控制站执行的。,5、 过程控制站的组成如何? DCS的过程控制站是一个完整的计算机系统，主要由电源、CPU（中央处理器）、网络接口和I/O组成 6、 I/O是什么？ 控制系统需要建立信号的输入和输出通道，这就是I/O。DCS中的I/O一般是模块化

3、的，一个I/O模块上有一个或多个I/O通道，用来连接传感器和执行器（调节阀）。,7、 什么是I/O单元？ 通常，一个过程控制站是有几个机架组成，每个机架可以摆放一定数量的模块。CPU所在的机架被称为CPU单元，同一个过程站中只能有一个CPU单元，其他只用来摆放I/O模块的机架就是I/O单元。8、I/O单元和CPU单元是如何连接的？ I/O单元与CPU是通过现场总线连接的。,9、 什么是现场总线？ 现场总线是应用于过程控制现场的一种数字网络，它不仅包含有过程控制信息交换，而且还包含设备管理信息的交流。通过现场总线，各种智能设备（智能变送器、调节法、分析仪和分布式I/O单元）可以方便地进行数据交换

4、，过程控制策略可以完全在现场设备层次上实现。目前，使用较多的现场总线主要是FUNDATION fieldbus基金会现场总线（FF总线）和PROFIBUS现场总线。应用现场总线技术可以将各种分布在控制现场的相关智能设备和I/O单元方便的连接在一起，构成控制系统，这种结构已经成为DCS发展的趋势。,10、表述网络传输速度的单位是什么？ 表述网络传输速度一般以波特率（Bps）为单位，其含义是每秒钟传输的二进制数的位数。不同的网络一般波特率不同，相同的网络采用不同的网络电缆也可以达到不同的特率。例如：PROFIBUS现场总线在以双绞线作为网络电缆时通讯速度为1.5KBps，采用光缆时可以12MBps

5、。采用普通双绞线的以太网传输速度为10MBps，采用光缆时可以达到100MBps。另外，传输距离的长短会影响传输速度，一般来说，距离越长，速度越慢。,11、什么是组态？ 通过专用的软件定义系统的过程就是组态（configuration）。定义过程站各模块的排列位置和类型的过程叫过程站硬件组态；定义过程站控制策略和控制程序的过程叫控制策略组态；定义操作员站监控程序的过程叫操作员站组态；定义系统网络连接方式和各站地址的过程叫网络组态。12、什么是模拟量和数字量？ 模拟量是指连续变化的信号（如420mA,05v）；数字量是只有开关状态的信号。,13、I/O信号是如何分类的？ 常用的I/O信号一般分为

6、：AI、AO、DI和DO。 AI-模拟量输入信号 AO-模拟量输出信号 DI-数字量输入信号 DO-数字量输出信号14、什么是DCS的开放性？ DCS的开放性是指DCS能通过不同的接口方便地与第三方系统或设备连接，并获取其信息的性能。这种连接主要是通过网络实现的，采用通用的、开放的网络协议和标准的软件接口是DCS开放性的保障。我公司目前采用的DCS系统有很好的开放性。,15、什么是系统冗余？在一些对系统可靠性要求很高的应用中，DCS的设计需要考虑热备份也就是系统冗余，这是指系统中一些关键模块或网络在设计上有一个或多个备份，当现在工作的部分出现问题时，系统可以通过特殊的软件或硬件自动切换到备份上

7、，从而保证了系统不间断工作。通常设计的冗余方式包括：CPU冗余、网络冗余、电源冗余。在极端情况下，一些系统会考虑全系统冗余，即还包括I/O冗余。,二、EPKS系统介绍 1.操作员站安装 1.1环境要求 操作系统：WINDOWS 2000 Professional (英文)+SERVICE PACK 3 或更高。 应用软件： IE 6.0或更高； 屏幕分辨率：不小于1280*1024；24位或32位真彩色 C盘空间不少于10G的硬盘空间。 建立一个名为ps_user的用户,并且让此用户具有管理员权限,2、Experion PKS系统主要特点,融合控制技术,通讯技术，计算机, 现场总线，数字视频等

8、最新技术 强大的在线能力，包括在线扩展，维护及组态。 简化使用。预制好300多幅标准画面， 这些画面包括诊断、系统状态、汇总和点的细目画面等等 易于学习，操作员界面直观，简单 大量的丰富的可组态的功能，如配方管理、区域设定、算法等等 安全，可靠，开放，适合各种规模。,3、功能强大，安全可靠的控制器 - C200,可同时实现: 连续回路控制, 逻辑连锁控制, 和顺序控制 两种运行环境： 50毫秒CEE: 50ms, 100ms, 200ms, 500ms, 1s, 2s 5毫秒CEE: 5ms, 10ms, 20ms, 50ms, 100ms, 200ms 每个控制回路可分别运行不同的周期 使用

9、单一的工程师工具，用于组态和维护 全冗余结构。 控制器冗余，使用各自独立底板，保证最大的安全性 特有的冗余模件，自动同步，故障可实现无缝隙切换 冗余电源系统，对控制器及I/O安全供电 冗余网络，实现服务器，控制器，及I/O的通信 在线维护，扩展；在线对特定控制策略修改,1) 控制器(CPM) 2) 冗余模件 3) I/O 连接模件 4) 现场总线接口模件 5) 控制网接口模件 6) 冗余电缆,6,ControlNet,C200 处理能力,使用基于RISC 的高性能CPU- PowerPC 603E 可支持多达超过相当于 500个以上的 PID 调节回路 适合各种规模控制: 每个服务器最多可支持

10、 10 个冗余或非冗余控制器 每个控制器最多可支持 64 对I/O 卡件 控制网络可选： 控制网络( ControlNet ): 全冗余，确定性的网络。 使用光纤可达10 kM。 以太网络：商用普通网络。,C200 混合控制环境,每个控制器均可同时进行: 连续功能块 调节、计算、补偿功能块 全面的算法集合 用户可写的PV表达式 逻辑功能块 布尔、选择、比较功能块 支持丰富的IEC1131逻辑功能块 设备模板用于显示、连锁、维护及报警 顺序功能块 SFC 类型的 条件/动作 的处理 强大的 异常/失败 的处理和恢复 内置的批量设备和相位逻辑 内置的配方处理用于单个装置内的通讯 完全与TotalP

11、lant Batch集成，与S88.01标准兼容,冗余 I/O 智能变送器接口卡 全球已有8百万个通道在使用中 每个C200 可接多达64对冗余卡,I/O Link,经过多年现场考验冗余 PM I/O,PM I/O 特 点,所有输入/输出卡板均为智能型 数据采集与输出处理均在前端完成 丰富的在线诊断信息 卡件面板LED显示设备状态 可选1:1冗余配置,自动切换 均可带电插拔 可远程安装(冗余光纤连接, 可达8公里) 通用数字量IOP,减少系统备件 (24Vdc, 120Vac, 240Vac DI/DO等) 表层密封套装-额外的防腐蚀保护,Experion PKS 服务器,提供全局数据库功能

12、长期历史数据 报警，事件，和提示信息等的管理。 支持操作站及工程师功能 提供与大量的其它设备集成能力 TPS/TDC和OPC 故障安全控制器 FSC (Fail-Safe Controller) 各类可编程控制器 PLCs ,回路控制器和其它设备 支持冗余配置,Experion PKS 服务器数据库,真正的单一全局数据库! 过程数据只创建一次即可，仅在组态 C200 控制器数据时. 用单一数据库，为所有客户提供服务: 所有控制器 操作站无需复制数据库! 各类应用 历史数据及归档 C200控制器中的报警，事件，和信息，组态在控制器内部。这样当这些信息出现时可以尽快得到处理。 只有所用到数据和异常

13、数据，才被传递。这样极大降低了控制器, 网络, 和服务器的负荷.,Experion PKS 服务器特点,可以使用标准的，开放的硬件。降低硬件及备件成本。加快硬件更新速度 内含历史数据库，提供长期的数据存储 高级报警管理 支持基于服务器和画面的微软脚本Basic语言-VBScript 通过Honeywell的专有DSA (Distributed Server Architecture)技术，可以将多个服务器，完全无缝地集成在一起。构成基于广域网的控制系统。,操作站- 特点,高解析度的图形 提供300 多幅制作好的系统标准画面 组，趋势，报警过程画面等。 系统状态，维护，诊断画面等 提供细目画面显

14、示 用于访问所有数据的最直接方式 面对操作工使用 照片位图作为显示背景 集成实时视频 可组态的报警声音 嵌入的趋势 标准的动态指示如液位填充、组合框等 通过VB编写的高级动画,Alarm Configuration Example,报警优先级 紧急, 高报, 低报, 事件杂志,相关报警信息,报警画面的调用,报警类型,高级控制报警,趋势与历史数据,通过广泛的数据采集及长期的生产历史来支持回路整定 1 秒或 5 秒、1 分钟、1 小时和1 天的瞬时值 6分钟、1小时、8小时和1天的平均值 对任何参数采集历史 (如PV, SP, PVHIHI) 在线自动归档 将数据直接存储到硬盘或通过网络存储到其它

15、介质(如 ZIP, JAZZ, Optical, etc.) 历史数据可以无限存储,Multiplot Trend Example,选择放大区,显示选择,趋势类型,通过标题调用趋势,在线组态变量,趋势工具条图表,Multiplot Trend Example,游标指示数,完整报表功能,在线组态各种类型报表 报警/事件和操作跟踪 通过分类和推断得出的异常停车报告 只有格式报表 (具有数字运算 & 读写能力) 可与Microsoft Excel 集成报表 周期，时件驱动或请求报表打印 可输出到屏幕，打印机，文件或其他计算机 在任何操作站多可以对报表进行操作,安全性管理,针对不同的使用权限制，提供多层次的密码保护 区域隔离，提供“虚拟的工厂视窗” 控制权限可以根据操作工的水平与经验，不断改变 安全，可靠的系统管理员功能,安全级别,每一操作站 (操作站安全) 或操作工 (操作员安全) 都被指定一个特定的安全级别 通过密码，可以增加 / 减少操作站的安全级别. 操作站的缺省级别为操作员(OPER) 每一点参数都有相应的安全级别. 设定值 (SP) 的级别为 OPER级别。 连锁超驰参数可能是 MNGR 级别。 安全级别有六个: LVL1 只看 LVL2 报警确认 OPER 操作员 SUPV 工段长 ENGR 工程师 MNGR 管理员,