獨(dú)家集散控制系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)—課程設(shè)計(jì)

1、集散控制系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)專業(yè)及班級(jí)： 自動(dòng)化(2)班 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 授 課 老 師: 完 成 時(shí) 間: 集散控制系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)摘要：集散控制系統(tǒng)是以微處理器為基礎(chǔ)的對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制的集中分散控制系統(tǒng)，簡稱dcs系統(tǒng)?，F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中，計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)被認(rèn)為是發(fā)展較快的兩個(gè)分支，工業(yè)自動(dòng)化根據(jù)生產(chǎn)過程的特點(diǎn)可分為過程控制和制造工業(yè)自動(dòng)化及自動(dòng)化測(cè)量系統(tǒng)。過程控制自動(dòng)化是以流程工業(yè)為對(duì)象，流程工業(yè)自動(dòng)化控制一般采用集散控制系統(tǒng)(dcs)。dcs是綜合性很強(qiáng)的控制系統(tǒng)，它采用諸多復(fù)雜的計(jì)算機(jī)技術(shù)、各種類型的通信技術(shù)、電子與電氣技術(shù)以及控制系統(tǒng)技術(shù)。關(guān)鍵詞：集散

2、控制系統(tǒng) 自動(dòng)化 dcs系統(tǒng)軟件組態(tài) 電子與電氣技術(shù)一、集散控制系統(tǒng)的特點(diǎn)dcs控制系統(tǒng)與常規(guī)模擬儀表及集中型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相比，具有很顯著的特點(diǎn)。1、系統(tǒng)構(gòu)成靈活。從總體上看，dcs就是由各個(gè)工作站通過網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)組網(wǎng)而成的。你可以把他現(xiàn)象成“因特網(wǎng)”。根據(jù)生產(chǎn)需求，你可以隨時(shí)加入或者撤去工作站。系統(tǒng)組態(tài)很靈活。2、操作管理便捷。dcs的人機(jī)反饋都是通過crt跟鍵盤、鼠標(biāo)等實(shí)現(xiàn)的。你可以想象成在因特網(wǎng)沖浪一樣，你可以監(jiān)視生產(chǎn)裝置乃至整個(gè)工廠的運(yùn)行情況。3、控制功能豐富。原先用模擬控制回路實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜運(yùn)算，通過高精度的微處理器來實(shí)現(xiàn)。4、信息資源共享。你可以把工作站想象成因特網(wǎng)上的各個(gè)網(wǎng)站，只要

3、你在dcs系統(tǒng)中，并且限夠大，你就能了解到你要的任何參數(shù)。5、安裝、調(diào)試方便。相比原先的模擬控制系統(tǒng)，那么多的飛線頭，一大堆類似頭發(fā)絲的電線。dcs系統(tǒng)算是很方便了。二集散型控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)dcs是綜合性很強(qiáng)的控制系統(tǒng)，它采用諸多復(fù)雜的計(jì)算機(jī)技術(shù)、各種類型的通信技術(shù)、電子與電氣技術(shù)以及控制系統(tǒng)技術(shù)。dcs所控制的往往都是大范圍的對(duì)象，涉及各種類型的控制、監(jiān)視和保護(hù)功能。dcs在應(yīng)用過程中有各種技術(shù)人員和管理人員參與。dcs是針對(duì)某一工藝系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。1.總體設(shè)計(jì)在工程設(shè)計(jì)的開始階段，要對(duì)dcs所應(yīng)完成的基本任務(wù)做出設(shè)計(jì)，這時(shí)的設(shè)計(jì)實(shí)際上是對(duì)dcs的功能提出要求，這些功能通常是由用戶提出。（1）dc

4、s的控制范圍 設(shè)備的形式、作用、復(fù)雜程度決定了該設(shè)備是否適合采用dcs控制。（2）dcs的控制深度 幾乎任何一臺(tái)主要設(shè)備都不是完全受dcs控制，只是部分受dcs控制。（3）dcs的控制方式 即dcs的運(yùn)行方式，要確定以下內(nèi)容：人機(jī)接口的數(shù)量，輔助設(shè)備的數(shù)量，dcs的分散程度。2.初步設(shè)計(jì)初步設(shè)計(jì)是介于總體設(shè)計(jì)與詳細(xì)設(shè)計(jì)之間的設(shè)計(jì)，其基本任務(wù)是在總體設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，為dcs的每一個(gè)部分做出典型的設(shè)計(jì)，為dcs所控制的每一個(gè)工藝環(huán)節(jié)提出基本的控制方案。（1）初步設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容a.硬件初步設(shè)計(jì)的內(nèi)容 滿足已基本確定的工程對(duì)dcs硬件的要求，及dcs對(duì)相關(guān)接口的要求。即確定系統(tǒng)i/o點(diǎn)，確定 dcs硬件

5、。b.軟件初步設(shè)計(jì)的內(nèi)容 設(shè)計(jì)的結(jié)果應(yīng)使工程師可以在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)組態(tài)圖。c.人機(jī)接口設(shè)計(jì)的內(nèi)容 決定了今后工程設(shè)計(jì)的風(fēng)格。（2）初步設(shè)計(jì)過程中應(yīng)注意的問題初步設(shè)計(jì)是在總體設(shè)計(jì)的原則下進(jìn)行的，而不是對(duì)總體設(shè)計(jì)的調(diào)整。設(shè)計(jì)過程中的一個(gè)重要原則是要進(jìn)行一種設(shè)計(jì)或決策必須掌握與之相應(yīng)的信息，而且要有與之相對(duì)應(yīng)的目的、方法。 初步設(shè)計(jì)以說明問題為目標(biāo)，所有初步設(shè)計(jì)的結(jié)果。以統(tǒng)一的形式表示當(dāng)然很好，但是由于設(shè)計(jì)對(duì)象類型的不同，做到這點(diǎn)往往是不可能的也是沒有必要的 。通常，連續(xù)控制部分用sama圖表示，順序控制部分用順序框圖表示，聯(lián)鎖保護(hù)或典型控制用邏輯框圖和文字說明表示，過程監(jiān)視和人機(jī)接口設(shè)計(jì)用表格的形式

6、表示。3.詳細(xì)設(shè)計(jì)詳細(xì)設(shè)計(jì)是初步設(shè)計(jì)在dcs上的具體實(shí)現(xiàn)。詳細(xì)設(shè)計(jì)具有下面的特點(diǎn)：(1)詳細(xì)設(shè)計(jì)更針對(duì)dcs，而不是工藝過程。(2)詳細(xì)設(shè)計(jì)與初步設(shè)計(jì)是相互聯(lián)系。(3)詳細(xì)設(shè)計(jì)從dcs設(shè)備出發(fā)。(4)與其他的設(shè)計(jì)不同，dcs詳細(xì)設(shè)計(jì)的結(jié)果有兩個(gè)：一是設(shè)計(jì)的組態(tài)結(jié)果，二是對(duì)設(shè)計(jì)的說明，而后者往往容易被忽視。三集散型控制系統(tǒng)的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則與選擇原則評(píng)價(jià)一個(gè)集散型控制系統(tǒng)的準(zhǔn)則有以下幾條：1)系統(tǒng)運(yùn)行不受故障影響；2)系統(tǒng)不易發(fā)生故障；3)能夠迅速排除故障；4)系統(tǒng)的性能價(jià)格比較高。集散型控制系統(tǒng)的評(píng)價(jià)涉及諸多因素，是一項(xiàng)其復(fù)雜的事情。所以，歸納對(duì)系統(tǒng)的技術(shù)性能、使用性能、可靠性和經(jīng)濟(jì)性等方面的評(píng)價(jià)，評(píng)

7、價(jià)的目的是為了使用戶能正確選擇所需要的集散型控制系統(tǒng)。四.集散型控制系統(tǒng)的調(diào)試、安裝與驗(yàn)收1.調(diào)試調(diào)試工作包括集散型控制系統(tǒng)出廠前的調(diào)試和在用戶現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)試。出廠前的調(diào)試是在廠家有關(guān)技術(shù)人員的指導(dǎo)下，用戶與廠家技術(shù)人員對(duì)系統(tǒng)的硬件、軟件進(jìn)行的調(diào)試。用戶現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試是在出廠前調(diào)試的基礎(chǔ)上進(jìn)行的真正意義上的實(shí)際在線調(diào)試?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)試需要工藝、電氣和設(shè)備等相關(guān)專業(yè)的配合，做好調(diào)試前各方面準(zhǔn)備。2.安裝集散型控制系統(tǒng)在完成現(xiàn)場(chǎng)開箱檢驗(yàn)后就可以進(jìn)行安裝工作，但在安裝前必須考慮系統(tǒng)就位時(shí)所需要的各項(xiàng)條件，因此需經(jīng)廠家確認(rèn)后才能開始安裝。安裝工作一定要在廠家技術(shù)人員的指導(dǎo)下，按照dcs隨機(jī)資料中的安裝手冊(cè)進(jìn)行。安裝前

8、應(yīng)將包括控制室、電源和接地等方面的工作準(zhǔn)備好。在準(zhǔn)備工作結(jié)束后，即可開始安裝集散型控制系統(tǒng)。此外，在系統(tǒng)安裝時(shí)應(yīng)注意庫房到控制室之間的溫度變化是否符合系統(tǒng)的要求。3.驗(yàn)收集散型控制系統(tǒng)的驗(yàn)收包括dcs出廠前的驗(yàn)收和dcs運(yùn)抵用戶現(xiàn)場(chǎng)后的驗(yàn)收。出廠前的驗(yàn)收主要指對(duì)dcs的硬件、軟件的性能進(jìn)行驗(yàn)收，清點(diǎn)供貨清單上的所有設(shè)備是否齊全、是否滿足用戶要求，最后由雙方簽字認(rèn)可。dcs抵達(dá)用戶現(xiàn)場(chǎng)的驗(yàn)收主要包括開箱檢驗(yàn)、通電檢測(cè)和在線測(cè)試。在產(chǎn)品保證期內(nèi)，用戶應(yīng)得到廠家的技術(shù)支持，只要不是由用戶造成的損失，都應(yīng)給予修復(fù)或更換。五集散型控制系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例目前，dcs作為一種工業(yè)自動(dòng)化過程控制系統(tǒng)，已經(jīng)在煉油、

9、石油、化工、冶金等領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用。如何充分利用集散型控制系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，研究和實(shí)施復(fù)雜控制策略，提高集散型控制系統(tǒng)的應(yīng)用水平，一直是工業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng)域所關(guān)注的問題。某大型煉油廠采用tdc3000集散型控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。該廠第一操作站操作和控制的生產(chǎn)裝置是常減壓蒸餾裝置、氣體脫硫化裝置和催化脫硫醇裝置。這里僅介紹dcs在常減壓蒸餾裝置上的應(yīng)用。常減壓蒸餾裝置是根據(jù)不同的原油種類和加工的要求，對(duì)原油進(jìn)行餾分的切割，得到汽油、石腦油、柴油、蠟油和渣油等不同的油品。由于常減壓蒸餾裝置是一種應(yīng)用較普遍、設(shè)計(jì)較成熟的裝置，因此，控制方案已基本定型。常減壓蒸餾裝置的主要設(shè)備是電脫鹽罐、初餾塔、常壓分餾塔、常壓側(cè)線

10、汽提塔、減壓分餾塔、常壓進(jìn)料加熱爐和減壓進(jìn)料加熱爐等。1.系統(tǒng)配置tdc3000集散型控制系統(tǒng)采用了lcn和ucn的網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，在分散過程控制級(jí)采用了pm過程控制管理站和lm邏輯管理站。圖（1）所示為常減壓蒸餾裝置和其他兩個(gè)裝置上使用的第一操作站區(qū)的硬件配置圖。為了滿足工藝過程操作和控制的要求，在該操作站區(qū)設(shè)置了4個(gè)通用站us和相應(yīng)的操作鍵盤，為了便于組態(tài)和維修，配置了一個(gè)工程師鍵盤。系統(tǒng)設(shè)置了兩臺(tái)打印機(jī)，一臺(tái)用于報(bào)警事件的打印，另一臺(tái)用于報(bào)表的打印。圖（1）2.控制系統(tǒng)分析(1)常壓塔塔頂溫度和塔頂回流量、塔頂循環(huán)回流量的串級(jí)控制系統(tǒng) 為了節(jié)能，在操作過程中將塔頂回流量相對(duì)減少，因此，為滿

11、足塔頂溫度的控制要求，在生產(chǎn)負(fù)荷正常時(shí)，采用塔頂溫度和塔頂回流量的串級(jí)控制系統(tǒng)；在負(fù)荷增大時(shí)，自動(dòng)切入塔頂溫度和塔頂循環(huán)回流量的串級(jí)控制方案。主回路輸出通過兩個(gè)設(shè)定值分配器按不同的比率送到兩個(gè)流量副回路，作為它們的設(shè)定。設(shè)定值分配器的分配系數(shù)可由操作人員在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置或調(diào)整?？刂葡到y(tǒng)的框圖如圖（2）所示。圖（2）(2)原油換熱系統(tǒng)的節(jié)能控制系統(tǒng)原油的兩級(jí)換熱系統(tǒng)中，為了節(jié)能，先計(jì)算出各換熱支路匯合前的溫差，經(jīng)加權(quán)運(yùn)算后給出各支路流量的修正系數(shù)，從而減少了因換熱匯合處的溫差造成的熱量損失。(3)加熱爐熱能量控制系統(tǒng)在常壓爐和減壓爐都設(shè)置了加熱爐煙道氣氧含量分析程序和熱效率的計(jì)算程序，并實(shí)現(xiàn)熱負(fù)荷控制

12、、加熱爐爐管均衡控制、燃料控制等，從而使加熱爐在優(yōu)化的操作條件下運(yùn)行。六、總結(jié)在學(xué)習(xí)集散控制與現(xiàn)場(chǎng)總線課程的過程中，我學(xué)習(xí)了集散控制系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)，有了一些自己的認(rèn)識(shí)，所以在這次階段測(cè)試中我選擇了集散控制系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)，進(jìn)行一下探究與學(xué)習(xí)。通過對(duì)集散控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)的詳細(xì)介紹與分析，讓我的理論學(xué)習(xí)有了一個(gè)完善的總結(jié)，對(duì)集散控制工程設(shè)計(jì)有了更深入的理解與掌握。通過課外的總結(jié)性學(xué)習(xí)，在拓寬知識(shí)面的同時(shí)還可以更好的了解該領(lǐng)域的最新發(fā)展動(dòng)態(tài)，讓我們的學(xué)習(xí)跟上技術(shù)的更新。本文最后的舉例分析，實(shí)實(shí)在在的展現(xiàn)了工程設(shè)計(jì)的過程，這種理論結(jié)合實(shí)踐的學(xué)習(xí)在一定程度上鍛煉了我們的實(shí)踐設(shè)計(jì)能力。參考文獻(xiàn)【1】劉國海-