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1、TANGNAN,1,工业自动化仪表及过程控制(6),Industrial Automation Instrumentations and Process Control,TANGNAN,2,第3章 DCS与FCS,工业计算机控制系统 数字调节运算 CRT集中监视操作,常见的计算机控制系统： DCS, DDC FCS, PLC SCADA,TANGNAN,3,工业计算机控制系统原理,人工手动控制,TANGNAN,4,工业计算机控制系统原理,TANGNAN,5,长庆第一采气场天然气净化一厂,TANGNAN,6,长庆第一采气场天然气净化一厂,TANGNAN,7,计算机直接控制系统,DDC：Compu
2、ter Direct Control System,TANGNAN,8,集散控制系统,TANGNAN,9,集散控制系统,TANGNAN,10,集散控制系统特点,集中管理，控制分散。 这种既集中又分散的控制方式使它具有以下主要优点： 算法先进、精度高、响应速度快； 监控操作方便； 系统安全可靠、维护方便。,TANGNAN,11,DCS基本结构,结构上是一种分层次的控制装置；,基本控制器完成现场各子系统的现场直接控制任务；,TANGNAN,12,DCS基本结构,到过程的动态优化； 管理或调度计算机则完成制定生产计划、产品管理、财务管理、人员管理以及工艺流程管理等一系列来自组织层的任务。,监控计算机
3、则通过协调各基本控制器的工作，完成监控操作；达,TANGNAN,13,PLC组成的DCS系统,TANGNAN,14,DCS系统结构的三个主要部分,分散的过程控制装置 集中的操作管理装置 数字通信网络,TANGNAN,15,主要DCS生产商,Honeywell Elsag Bailay ABB Yokogawa Foxboro-Eckardt Fisher-Rosemount Yamatake Honeywell Siemens Cegelec/AEG Automation System(ATT) Westinghouse,TANGNAN,16,CENTUM系统,Yokogawa的DCS产品；
4、主要组成部分：现场控制站、现场监视站、操作站及高速通信总线；（图3-1）,TANGNAN,17,控制站(FCS),基本控制站：代替模拟调节器工作，可以有多个控制回路。采用功能模块组件组装式的总线结构。除了进行基本的PID控制，还可进行位式控制、串级控制、选择性控制及顺序控制等 数据采集站：过程中的非控制变量专门设置的数据采集系统。它不但能完成现场数据的采集及预处理，而且还能对实时数据进一步加工处理。,TANGNAN,18,控制站基本组成,CPU 电源 通信接口 I/O通道,TANGNAN,19,控制站基本功能,通信功能 报警功能 反馈控制功能 顺序控制功能 算术运算功能,TANGNAN,20,
5、现场控制单元：FCU,电池单元,外部接口单元,处理卡,供电单元,RIO/FIO BUS接口卡,风扇单元,BUS接口单元,电池单元,TANGNAN,21,现场控制站：CFCD2,Field Control Station in SENTUM System,FCS,Card Box,TANGNAN,22,CFCD2插件箱,电源插件,通信插件,I/O插件,TANGNAN,23,CENTUM系统现场控制站I/O插卡,MAC2 控制用多路模拟I/O卡 PAC 控制用多路脉冲输入模拟输出卡 VM1 16路模拟电压输入卡 VM2 8I/8O模拟电路接口卡 PM1 16路脉冲输入卡 ST2 16I/16O状态
6、量卡 ST3 32路状态输出卡 ST4 32路状态输出卡 PB5 16路按钮信号输入卡 LCS：回路通信,TANGNAN,24,MAC2和ST2,TANGNAN,25,提高现场控制站可靠性措施,双重化冗余备用： 处理器冗余 电源冗余 通信冗余 I/O冗余,双重化方法： 双机热备 一热一备 表决系统,TANGNAN,26,双重化冗余备用,提高系统可靠性的措施：,TANGNAN,27,CFCD2硬件配置例,TANGNAN,28,DCS操作站,集散系统的人机接口装置， 除了执行对过程的监控操作外 系统的组态、编程也可在操作站上进行。 还应该具有打印输出功能，可以完成部分的生产管理工作。,TANGNA
7、N,29,DCS操作站基本功能,工程功能 操作功能 通信功能,TANGNAN,30,DCS操作站操作键盘,TANGNAN,31,DCS的高速数据通道,集散系统的特征之一是系统中采用多处理机结构，是一个分层递阶的计算机网络系统。 DCS系统的通信功能由系统中的数字通信网络完成（LAN）。,TANGNAN,32,DCS的数字通信网络,通信网络包括传输电缆和通信模块两部分。 通信电缆有同轴电缆、屏蔽双绞线、光缆等多种型式。 通信模块中主要含有调制解调器、网络适配器等主要部分。,TANGNAN,33,分层递阶的工业计算机网络,TANGNAN,34,操作站监控画面例1,TANGNAN,35,操作站监控画
8、面例2,TANGNAN,36,操作站监控画面例3,TANGNAN,37,操作站监控画面例4,TANGNAN,38,操作站监控画面例5,TANGNAN,39,操作站监控画面例6,TANGNAN,40,DCS的生成开发,系统组态 画面生成 控制回路组态 仪表组态 数据生成 报表生成,TANGNAN,41,操作站组态(Configuration)画面,TANGNAN,42,回路组态例：,图形式编程：模块连接,TANGNAN,43,回路组态例：,符号式编程：POL语言,LD x2 LD k2 + LD x3 LD k3 + LD x1,9 10 11 LD k1 12 13 PID ST y1 END
9、,TANGNAN,44,仪表组态例：,表格式（填表）,控制站号： 01 回路号： 16 工位号： FIC103 补偿运算：YES 功能： PID 温度输入：T105 输入处理：NO 温度设定：15C 量程下限：0 采样周期：1s 量程上限：50 P： 120% 下限报警：YES I： 120s 上限报警：NO D： 45s 正反动作： R 输出跟踪：YES,TANGNAN,45,控制站反馈控制功能,控制站反馈控制功能主要时由被称为内部仪表的软件模块完成的（表32）。 例：基本控制单元7DC-D5,TANGNAN,46,控制站运算功能,例：三选一单元：7SS-S-H,7SS-S-M,7SS-S-
10、L,高选： OUT=max(IN1,IN2,IN3) 中选： OUT=med(IN1,IN2,IN3) 低选： OUT=min(IN1,IN2,IN3),TANGNAN,47,控制站反馈应用例,缓冲罐选择控制,TANGNAN,48,控制站反馈应用例,缓冲罐选择控制回路连接,TANGNAN,49,控制站反馈应用例,缓冲罐选择控制内部 仪表连接,TANGNAN,50,控制站反馈应用例,软件硬件的对应关系,TANGNAN,51,控制站顺序应用例,冷却罐顺序控制 PB01: 启动按钮 V001: 注入阀 V002: 排出阀 V003: 冷却阀 TA01: 温度开关 LA01: 上限液位开关 LA02:
11、 下限液位开关 顺序控制流程图310,TANGNAN,52,控制站顺序应用例,顺序表,TANGNAN,53,CL语言顺序控制程序,Honywell系统例： SEQUECE ABSIM CPM; POINT SIMLT EXTERNAL LI105, FVL106, TIC101 SET TIC101.SV=150 WAIT LI105.PV10 CLOSE FVL106 IF ABS(LI105.SP-TIC101.PV)=2.0 .,.,END ABSIM,TANGNAN,54,第3章 DCS与FCS,练习：下列哪几项为DCS操作站的基本功能？ A 工程功能 B 操作功能 C 反馈控制功能 D 通信功能 E 顺序控制功能,TANGNAN,55,第3章 DCS与FCS,练习：下列哪几项为DCS操作站的基本功能？ A 工程功能（系统生成维护等） B 操作功能（监视运行记录等） C 反馈控制功能（控制站功能） D 通信功能（与控制站上位机等） E 顺序控制功能（控制站功能） 答： A B D,
