DCS選型和應(yīng)用指南解析課件

1、個(gè)人總結(jié)僅供參考DCS選型和應(yīng)用指南第1頁，共51頁。DCS的選型工藝流程確定后，控制系統(tǒng)被控對象也就確定。選用哪種控制系統(tǒng)成為重要問題，這主要根據(jù)項(xiàng)目規(guī)模和投資預(yù)算來考慮。DCS的選型和應(yīng)用要比模擬儀表復(fù)雜,可以通過DCS制造廠的網(wǎng)站對其技術(shù)性能有所了解，除控制硬件外，還應(yīng)涉及監(jiān)控軟件、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫、與工廠關(guān)系數(shù)據(jù)庫的連接等性能。目前正是新老系統(tǒng)交替時(shí)期，DCS軟硬件正由專用走向開放通用。 應(yīng)選較新型系統(tǒng)，價(jià)格合理，備品備件和維護(hù)費(fèi)用低。與其他系統(tǒng)互連容易，且費(fèi)用低。復(fù)雜的工藝,自控要高,應(yīng)選工程服務(wù)力量強(qiáng)的公司。具有知識產(chǎn)權(quán)的工藝,應(yīng)選用國產(chǎn)DCS,利于保密與服務(wù).第2頁，共51頁。要了解D

2、CS性能特點(diǎn)。石化行業(yè)閉環(huán)控制回路較多,宜選用 模擬量控制功能強(qiáng)的DCS.如Honeywell TPS和PKS系統(tǒng)，橫河CS3000.因其模擬量和開關(guān)量控制完全分開，在開關(guān)量控制方面不如其他DCS方便。電力系統(tǒng)希望模擬量和開關(guān)量結(jié)合方面較好的DCS.如在Bailey公司N90、INFI90，西屋WDPFI、WDPFII、應(yīng)根據(jù)工藝過程的特點(diǎn)，也可以考慮采用DCS和PLC混合使用.如電廠鍋爐控制采用DCS，輸煤程控和水處理、除灰等邏輯控制采用PLC。廠家會(huì)不斷更新產(chǎn)品，新舊產(chǎn)品兼容性要好第3頁，共51頁。經(jīng)濟(jì)性和預(yù)計(jì)效益角度考慮。 同檔次中，進(jìn)口DCS控制功能強(qiáng)一些，有一些先進(jìn)控制算法，如Smi

3、th預(yù)估等，因銷售時(shí)間較長，軟件保證體系更完善。國產(chǎn)DCS價(jià)格低很多，也能滿足基本技術(shù)要求，因開發(fā)較晚，某些技術(shù)比國外還先進(jìn)，如以太網(wǎng)的應(yīng)用、導(dǎo)軌式嵌入式PC為基礎(chǔ)的控制器和現(xiàn)場總線接口等。從結(jié)構(gòu)上看，我國DCS比某些進(jìn)口DCS還要合理。改造項(xiàng)目最好用國內(nèi)的DCS,因服務(wù)能跟上. 第4頁，共51頁。操作站 PC機(jī)操作系統(tǒng)用NT，穩(wěn)定性雖沒UNIX好，但作為操作站足夠使用 。國產(chǎn)PC機(jī)更便宜，采用PC機(jī)操作站，可采用最新機(jī)型和監(jiān)控軟件,便于現(xiàn)場技術(shù)人員熟悉軟件的安裝、調(diào)試、聯(lián)網(wǎng)和開發(fā)。 監(jiān)控軟件分專用和通用，通用監(jiān)控軟件開放性能好，能在以太網(wǎng)中用DDE或OPC方式交換數(shù)據(jù)。專用監(jiān)控軟件腳本不豐富

4、，不能與第三方設(shè)備連接，所以目前即將退出市場，但病毒、黑客難以侵入；致命的缺點(diǎn)是開放性能差 。按實(shí)際工藝操作崗位劃分,來考慮操作站的數(shù)量.組態(tài)后應(yīng)按工藝操作崗位調(diào)整畫面的編排,體現(xiàn)本崗位特色,利于操作.第5頁，共51頁?？刂普竞虸/O (輸入/輸出)卡1控制系統(tǒng)規(guī)模主要由生產(chǎn)過程的I/O點(diǎn)數(shù)確定。計(jì)算各種類型I/O的卡件數(shù)，稱為硬件配置(或硬件組態(tài))決定采用本地I/O或遠(yuǎn)程I/O,從安裝布線費(fèi)用，遠(yuǎn)程I/O體系有優(yōu)勢。選定I/O模塊型號。計(jì)算每種型號I/O模塊數(shù)及備用卡件。用好幾臺控制器，各控制器硬件組態(tài)時(shí)，相互間負(fù)荷要平衡，I/O點(diǎn)數(shù)要相當(dāng)。 一臺DCS控制器能連接I/O卡數(shù)，在實(shí)際連接時(shí)應(yīng)

5、適當(dāng)留有,如果都是開關(guān)量，塊數(shù)可適當(dāng)多一些；模擬量塊數(shù)要少一些。 以上工作可與DCS供應(yīng)商共同進(jìn)行,影響報(bào)價(jià).第6頁，共51頁?？刂普竞虸/O (輸入/輸出)卡2控制站配置最好與工藝過程相匹配.各控制器硬件組態(tài)時(shí)，相互間負(fù)荷要平衡， I/O點(diǎn)數(shù)要相當(dāng)。 3.一臺控制器能連接I/O卡和PID回路數(shù)，在實(shí)際連接時(shí)應(yīng)適當(dāng)留有余地.注:如能連接64塊I/O卡，在實(shí)際連接時(shí)連接20多塊才合適的,如果都是開關(guān)量，塊數(shù)可適當(dāng)多一些；模擬量塊數(shù)要少一些。 每塊卡分別是8路或16路。適當(dāng)留空12路備用.選型后，還必須確定點(diǎn)數(shù)裕量。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，假設(shè)實(shí)際有100個(gè)I/O點(diǎn)，應(yīng)選用能識別300400點(diǎn)I/O的控制器。

6、假設(shè)一臺DCS控制器如果一臺DCS控制器能完成120個(gè)PID控制回路任務(wù)，在組態(tài)時(shí)最好作40多個(gè)回路，再加上部分開關(guān)量和模擬量采集，控制器才能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。一定不要太滿，否則不僅影響控制器運(yùn)行，還影響DCS通信網(wǎng)絡(luò)工作。 各控制器要組態(tài)的PID回路數(shù)要適當(dāng)，只要I/O點(diǎn)數(shù)大約是最大能力的3040%左右。如兩臺控制器I/O點(diǎn)數(shù)都沒超出，但數(shù)量差太遠(yuǎn)，如一臺是1000多點(diǎn)，而另一臺只有100多點(diǎn)，這時(shí)通信網(wǎng)絡(luò)的工作不太正常。 第7頁，共51頁。控制站和I/O (輸入/輸出)卡3正確理解說明書中控制器的讀取I/O能力越大，留的余量就應(yīng)越大。如宣布一臺控制器有12000點(diǎn)的I/O能力，或有5000點(diǎn)的I/

7、O能力，實(shí)際I/O點(diǎn)不能超過1/3，甚至還要少。合理使用每塊卡件的通道:如8通道輸入卡，還要留出12個(gè)通道；16路輸入卡，要留出23個(gè)通道，以便調(diào)試時(shí)更換通道用。尤其是熱電阻或熱電偶卡，一定要留有備用通道，小信號的模擬量通道更易損壞，調(diào)試時(shí)更要小心。廠家會(huì)給出一臺控制器推薦的I/O點(diǎn)數(shù)，用戶根據(jù)這個(gè)點(diǎn)數(shù)留余量.第8頁，共51頁。應(yīng)用軟件組態(tài) 應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)與組態(tài)是決定自控水平,特殊要求應(yīng)盡量早提出,按目前的水平一般都能實(shí)現(xiàn).只是個(gè)工作量多少.利用DCS提供標(biāo)準(zhǔn)儀表回路,完成回路測量和調(diào)節(jié).信號聯(lián)鎖設(shè)計(jì)和編制.控制程序設(shè)計(jì)和編制 .第9頁，共51頁。是否需要冗余 應(yīng)從工藝生產(chǎn)過程安全出發(fā),決定控

8、制器,輸入/輸出卡件的冗余量,切勿盲目追求,會(huì)直接增加成本.重要的測控I/O點(diǎn)配制時(shí)盡量適當(dāng)分散,不要只從檢修方便集中排列.DCS關(guān)鍵部位,如通信網(wǎng)絡(luò),電源等制造商為保證控制系可靠都會(huì)統(tǒng)一的按冗余考慮.第10頁，共51頁。DCS供應(yīng)商工程服務(wù)工程承包方的技術(shù)力量,對DCS投運(yùn)和以后經(jīng)濟(jì)效益有密切關(guān)系 .改造項(xiàng)目要選擇工程力量較強(qiáng)的單位參預(yù)總體方案的設(shè)計(jì)，用戶參預(yù)組態(tài)和編程對DCS的運(yùn)行和維護(hù)十分重要.采用儀表和DCS外包檢維修用戶,更應(yīng)注意. 第11頁，共51頁。關(guān)心DSC的品牌計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展很快，而DCS發(fā)展相對穩(wěn)定， DCS系統(tǒng)新技術(shù)的應(yīng)用要注意：有些國外廠家為搶占市場，會(huì)把不太成熟的產(chǎn)品

9、推到第三世界。國產(chǎn)DCS使用時(shí)間還不夠長，對一些軟件的測試條件不夠完善，在一些極特殊情況下，是否會(huì)產(chǎn)生問題沒有足夠證據(jù)，所以有時(shí)發(fā)生故障會(huì)有解釋不清的情況。選用性能穩(wěn)定的DSC對中小企業(yè)用戶更重要.第12頁，共51頁。DCS制造商的售后服務(wù) 國外廠商通常備品、備件供應(yīng)價(jià)格高，且不能及時(shí)提供。用戶應(yīng)選擇廠商實(shí)力雄厚、信譽(yù)好、技術(shù)力量強(qiáng).國內(nèi)DCS廠家備品、備件供應(yīng)較及時(shí)，售后服務(wù)較好，許多第三方廠家也開發(fā)了許多價(jià)廉物美的產(chǎn)品，用戶都可選用 .技術(shù)支持好的廠家,對中小型企業(yè)順則投運(yùn)很重要。第13頁，共51頁。操作畫面制作根據(jù)帶控制點(diǎn)工藝流程圖,參考工藝物料平衡圖,繪制操作畫面.操作畫面的分剖,應(yīng)符

10、合工藝操作崗位需要.操作畫面上設(shè)備外形應(yīng)盡量參照實(shí)物按比例繪制.畫面上顯示所有工藝參數(shù), 并能進(jìn)行調(diào)節(jié)回路的操作.具有程序運(yùn)行與操作的功能.能進(jìn)行聯(lián)鎖投入/解除,聯(lián)鎖狀態(tài)顯示.能迅速調(diào)出相關(guān)的其它操作畫面.第14頁，共51頁。操作畫面實(shí)例之一第15頁，共51頁。儀表回路的組態(tài)回路組態(tài)后位號不宜隨意增減充分利用回路輸入處理功能盡量利用DCS提供的標(biāo)準(zhǔn)模塊特殊需要可與DCS制造廠商協(xié)助下,制作非標(biāo)準(zhǔn)模塊.第16頁，共51頁。儀表回路的分組正確選擇儀表回路分組的名稱.按工藝流程對各類參數(shù)進(jìn)行分組.按工藝設(shè)備進(jìn)行分組.按測量參數(shù)類型分組.按相關(guān)參數(shù)進(jìn)行分組.相關(guān)調(diào)節(jié)回路分組.編制與程序控制相關(guān)參數(shù)進(jìn)行

11、分組.目的能迅速簡便地調(diào)出所需的回路第17頁，共51頁。趨勢記錄的分組相關(guān)參數(shù)分在一組,便于比較.重要調(diào)節(jié)回路的PV,SV和MV放在一組內(nèi).建立間歇生產(chǎn)過程的批量控制趨勢記錄,觀察每批操作的重復(fù)性,對產(chǎn)品質(zhì)量分析很有用.合理選擇每組掃描時(shí)間,單純保存與操作分析使用的參數(shù)要分開.第18頁，共51頁。報(bào)表制作按工藝車間管理需要,制作日月報(bào)表.按能源計(jì)量統(tǒng)計(jì)制表.間歇生產(chǎn)過程需制作批報(bào).第19頁，共51頁。程序框圖的設(shè)汁與工藝操作人員接合,有利于程序運(yùn)行和完善.熟悉工藝操作規(guī)程,合理設(shè)計(jì)每步動(dòng)作指令.要有豐富信息,顯示程序運(yùn)行狀態(tài);運(yùn)行故障信息;操作指導(dǎo)信息等.第20頁，共51頁。安全聯(lián)鎖的設(shè)計(jì)安全

12、聯(lián)鎖設(shè)計(jì)條件應(yīng)與工藝明確.不宜過多.分成聯(lián)鎖報(bào)警,操作信息發(fā)布,聯(lián)鎖保護(hù)動(dòng)作.操作畫面上具備聯(lián)鎖投入/解除鍵,并能顯示聯(lián)鎖狀態(tài).利用安全檢查程序,及時(shí)發(fā)布安全操作指導(dǎo)信息.正確考慮選擇SIS儀表安全系統(tǒng).第21頁，共51頁。批量控制程序編制方式主程序方式:適合固定生產(chǎn)牌號.主程序+子程序方式:適合多牌號生產(chǎn)的需要.第22頁，共51頁。I/O輸入/輸出測試I/O輸入/輸出應(yīng)逐點(diǎn)測試和記錄.同一位號應(yīng)同時(shí)測試記錄:如回路分組,趨勢分組,各幅操作畫面.要有完整的記錄,在與現(xiàn)場聯(lián)調(diào)時(shí)可供參考.第23頁，共51頁。仿真調(diào)試?yán)肈CS提供的仿真功能進(jìn)行如人工設(shè)定測量值,或?qū)I開關(guān)量置”1”,來測試回路,

13、聯(lián)鎖或程序的動(dòng)作是否符合組態(tài)要求.第24頁，共51頁。DCS系統(tǒng)調(diào)試在DCS制造廠出廠前到工廠測試現(xiàn)場安裝完畢后,和DCS制造廠技術(shù)人員一起進(jìn)行系統(tǒng)通電調(diào)試.第25頁，共51頁。水運(yùn)油運(yùn)期間調(diào)試新系統(tǒng)投運(yùn)期間DCS制造廠技術(shù)人員應(yīng)在現(xiàn)場提供技術(shù)支持服務(wù).油運(yùn)或水運(yùn)前對操作畫面工藝流程作全面檢查和修改.通過油運(yùn)或水運(yùn)核實(shí)操作畫面工藝流程畫面顯示參數(shù).檢查測量回路報(bào)警值,小信號切除等的設(shè)定.初步進(jìn)行調(diào)節(jié)回路調(diào)試:P,I,D參數(shù)整定,輸出限幅值的設(shè)定等.第26頁，共51頁。操作畫面和組態(tài)的完善DCS系統(tǒng)投運(yùn)后,盡量與工藝操作工一起及時(shí)對操作畫面和組態(tài)的完善,有利今后的統(tǒng)一操作.同時(shí)進(jìn)行組態(tài)備份工作.

14、第27頁，共51頁。儀表DCS類比幫助理解DCS功能I/O卡和內(nèi)部儀表回路組態(tài)第28頁，共51頁。溫度測量儀表電阻體,熱電偶等動(dòng)圈式顯示儀自動(dòng)平衡顯示儀表多針指示儀數(shù)字式顯示儀PLC 或 DCS系統(tǒng)顯示回路組態(tài)熱電阻卡熱電偶卡模擬量輸入卡AI控制器輸入/輸出卡機(jī)籠CRT顯示數(shù)字棒狀儀表面板任意形填充%開關(guān)量輸入卡DI第29頁，共51頁。壓力測量儀表壓力指示儀壓力變送器+顯示儀表PLC 或 DCS系統(tǒng)顯示回路組態(tài)模擬量輸入卡AI控制器輸入/輸出卡機(jī)籠CRT顯示數(shù)字棒狀儀表面板任意形填充%開關(guān)量輸入卡DI第30頁，共51頁。流量測量儀表孔板+差壓變送器流量指示儀流量累積器開方器差壓變送器渦街流量計(jì)

15、PLC 或 DCS系統(tǒng)模擬量輸入卡AI顯示回路模塊累積模塊組態(tài)脈沖卡輸入卡控制器輸入/輸出卡機(jī)籠CRT顯示開關(guān)量輸入卡DI數(shù)字棒狀儀表面板任意形填充%流量累積第31頁，共51頁。液位測量儀表色帶指示儀電容式液位儀浮筒式液位儀液位信號計(jì)PLC 或 DCS系統(tǒng)顯示回路組態(tài)模擬量輸入卡控制器輸入/輸出卡機(jī)籠CRT顯示數(shù)字棒狀儀表面板任意形填充%開關(guān)量輸入卡DI第32頁，共51頁。PID自動(dòng)調(diào)節(jié)儀表單回路調(diào)節(jié)儀多回路調(diào)節(jié)儀電動(dòng)調(diào)節(jié)器PLC 或 DCS系統(tǒng)PID回路組態(tài)模擬量卡輸入卡AI控制器輸入/輸出卡機(jī)籠CRT顯示模擬量卡輸出卡AO數(shù)字棒狀儀表面板任意形填充%由操作畫面或程序來進(jìn)行回路操作第33頁，

16、共51頁。信號報(bào)警儀表指示報(bào)警儀閃光信號報(bào)警器多點(diǎn)信號報(bào)警器PLC 或 DCS系統(tǒng)顯示報(bào)警回路組態(tài)熱電阻卡熱電偶卡模擬量輸入卡控制器輸入/輸出卡機(jī)籠CRT顯示邏輯報(bào)警操作指導(dǎo)信息窗口數(shù)字變色棒狀變色燈光閃爍語音提示安全聯(lián)鎖開關(guān)量輸入卡DI設(shè)備外形變色變形第34頁，共51頁。安全聯(lián)鎖儀表繼電器+梯形圖PLC 或 DCS系統(tǒng)LD等語言編程開關(guān)量輸入卡DI開關(guān)量輸出卡DO模擬量輸入卡AI控制器輸入/輸出卡機(jī)籠CRT顯示聯(lián)鎖投入/解除聯(lián)鎖信號安全程序運(yùn)行狀況聯(lián)鎖設(shè)備變色聯(lián)鎖處理指導(dǎo)信息第35頁，共51頁。程序給定自動(dòng)調(diào)節(jié)儀表溫度程序給定儀程序給定單元定值器PLC 或 DCS系統(tǒng)程序設(shè)定回路組態(tài)熱電阻卡

17、熱電偶卡模擬量輸入/輸出卡AI/AO控制器輸入/輸出卡機(jī)籠CRT顯示開關(guān)量輸入卡DI數(shù)字棒狀儀表面板設(shè)定變化時(shí)間顯示給定階段第36頁，共51頁。順序控制儀表順序控制儀機(jī)械式控制儀PLC 或 DCS系統(tǒng)多種編程語言編程熱電阻卡熱電偶卡模擬量輸入/輸出卡AI/AO控制器輸入/輸出卡機(jī)籠CRT顯示FBD：功能塊圖LD：梯形圖ST：結(jié)構(gòu)化文本SFC：順序控制運(yùn)行退出暫停聲音提示恢復(fù)再開勿略故障信息程序進(jìn)程運(yùn)行時(shí)間程序操作指導(dǎo)信息開關(guān)量輸入/輸出卡DI/DO第37頁，共51頁。科學(xué)運(yùn)算儀表單元組合儀表加減器乘法器比值設(shè)定器PLC 或 DCS系統(tǒng)運(yùn)算回路組態(tài)或輸入處理熱電阻卡Pt熱電偶卡模擬量輸入卡AI/

18、AO控制器輸入/輸出卡機(jī)籠CRT顯示選高值選低值求平均值求變化率值運(yùn)行時(shí)間累計(jì)構(gòu)建軟測量值顯示報(bào)警單位換算第38頁，共51頁。參數(shù)記錄儀表紀(jì)錄儀多點(diǎn)紀(jì)錄儀PLC 或 DCS系統(tǒng)無紙記示儀參數(shù)趨勢儀表回路操作程序操作自控伐操作批量操作報(bào)表制作熱電阻卡pt熱電偶卡模擬量輸入卡AI控制器輸入/輸出卡機(jī)籠趨勢記錄組態(tài)CRT顯示開關(guān)量輸入/輸出卡DI/DO記錄座標(biāo)放大等按需臨時(shí)建組第39頁，共51頁。各類I/O輸入輸出卡件(各制造廠略有不同)AI卡萬能模擬信號輸入卡電流信號輸入卡電壓信號輸入卡熱電阻信號輸入卡AO卡模擬量輸出卡DI/DO卡開關(guān)量輸入/輸出卡繼電器輸出卡第40頁，共51頁。多功能智能卡件

19、1(特殊卡)事故順序記錄卡（SOE）分辨率為1毫秒，單卡可儲(chǔ)存3000條SOE事件的數(shù)據(jù)庫位置調(diào)整卡（PAT）4路PAT卡，用于電動(dòng)閥控制,代替伺服放大器電量信號處理卡采集4路電流、電壓，省去電量變送器的昂貴投資運(yùn)算電流、電壓有效值、有功功率、無功功率、有功電能、無功電能、頻率應(yīng)變信號卡用于實(shí)時(shí)處理兩路稱重應(yīng)變信號脈沖量卡第41頁，共51頁。多功能智能卡件 2 (特殊卡)HART 信號處理卡件對符合 HART 協(xié)議的智能儀表進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、組態(tài)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備管理多協(xié)議通訊卡支持ModBus、HostLink和多種自定義協(xié)議 ProFiBus DP協(xié)議通訊卡對采用ProFiBus DP協(xié)議的設(shè)備可以方

20、便的從控制層無縫接入，實(shí)現(xiàn)信息共享第42頁，共51頁。各種儀表回路組態(tài)各DCS制造廠商會(huì)提供標(biāo)準(zhǔn)儀表回路:供用戶組態(tài)使用:如PID回路控制;串級控制;比率控制;程序設(shè)定;累計(jì)等.用戶可可要求編制一些非標(biāo)準(zhǔn)儀表回路:供自己使用.如雙泵操作回路;二位或三位控制伐操作回路等第43頁，共51頁。高水平硬件設(shè)計(jì)惡劣環(huán)境下工作能力故障隔離熱插拔技術(shù)自診斷技術(shù)容錯(cuò)設(shè)計(jì)冗余技術(shù)第44頁，共51頁。設(shè)計(jì)詢價(jià)供貨儀表與制造廠詢價(jià)簽約PLC 或 DCS系統(tǒng)控制系統(tǒng)和變送器分別與制造廠詢價(jià)簽約成套供應(yīng)目前新建的大型煉化企業(yè)采用MIV主儀表制廠方式另外還有MAV主自動(dòng)儀系統(tǒng)制造廠方式和MAC主自動(dòng)化系統(tǒng)承包商方式第45頁，共