（中職）化工儀表及自動化第六章教學課件

1、正版可修改PPT課件（中職）化工儀表及自動化第六章教學課件第一節(jié)集散型控制系統(tǒng)概述一、集散型控制系統(tǒng)的基本概念. 直接數(shù)字控制. 集中型計算機控制系統(tǒng). 分層計算機控制系統(tǒng). 集散型控制系統(tǒng)2. 直接數(shù)字控制 DDC的控制過程是：計算機首先通過模數(shù)輸入轉(zhuǎn)換器 （A/D）按一定周期，循環(huán)實時采集多個生產(chǎn)過程被控參數(shù)的信息，然后按照控制算法運算后，其結(jié)果通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器 （D/A）依次進入控制執(zhí)行器，構(gòu)成一個閉環(huán)回路。 DDC 比起模擬儀表控制的主要優(yōu)點在于很容易在計算機中實現(xiàn) PID 和其他復(fù)雜的運算規(guī)律，并且保持了數(shù)字化的精度。3. 集中型計算機控制系統(tǒng) 集中型計算機控制系統(tǒng)是把幾十個甚至幾百個

2、控制回路以及上千個過程參數(shù)的顯示、操作和控制集中在單一計算機上來實現(xiàn)。即在一臺計算機上實現(xiàn)下面的功能：過程監(jiān)視、數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲、報警和登錄、過程控制。 集中型計算機控制系統(tǒng)將大量功能集于一身，把危險也集中了。4. 分層計算機控制系統(tǒng)（）監(jiān)督計算機控制系統(tǒng) SCC上述計算機、控制器混合控制系統(tǒng)中，用一臺計算機代替模擬儀表，實現(xiàn) DDC，這就是監(jiān)督計算機控制系統(tǒng)?？刂朴啥売嬎銠C組成。第一級計算機與生產(chǎn)過程連接，并承擔測量和控制任務(wù)，即完成 DDC 控制。第二級計算機是給第一臺計算機提供最佳設(shè)定值和最優(yōu)控制參數(shù)等各種控制信息。（）計算機、控制器混合控制系統(tǒng)將計算機與模擬儀表結(jié)合起來。

3、現(xiàn)場的控制功能由傳統(tǒng)的模擬儀表來實現(xiàn)，模擬儀表的信號也送入計算機，最后以最優(yōu)工藝參數(shù)給模擬儀表設(shè)定值。這種方案，對于老工廠技術(shù)改造尤為可取。5. 集散型控制系統(tǒng)集散控制系統(tǒng)（Distributed Control System，英文縮寫DCS）就是：一方面強調(diào)控制的分散性，即使用若干個控制器完成系統(tǒng)的控制任務(wù)，每個控制器實現(xiàn)一定的有限控制目標,可獨立完成數(shù)據(jù)采集、信號處理、計算變換及輸出等功能；另一方面，又強調(diào)管理的集中性，它依靠計算機網(wǎng)絡(luò)完成操作顯示部分與分散控制系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳送，使所有控制器都在生產(chǎn)過程的統(tǒng)一管理協(xié)調(diào)下動作的計算機控制系統(tǒng)。 集中分散 型 計 算 機 控 制 系 統(tǒng) 又

4、稱 為 分 布 式 計 算 機 控 制 系 統(tǒng)， 簡 稱 集 散 型 控 制 系 統(tǒng)（DCS）。其實質(zhì)是 四 技術(shù)，即計算機 （Computer）、控制器 （Controller）、通 信（Communication）和CRT 顯示技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。左圖是集散控制系統(tǒng)的組成框圖。6二、集散型控制系統(tǒng)的特點 集散型控制系統(tǒng)采用標準化、模塊化和系列化設(shè)計，由過程控制級、控制管理級和生產(chǎn)管理級所組成的一個以通信網(wǎng)絡(luò)為紐帶的集中顯示操作管理，控制相對分散，具有配置靈活，組態(tài)方便的多級計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。. 自主性. 可靠性. 協(xié)調(diào)性. 友好性. 適應(yīng)性、靈活性和可擴充性. 在線性7三、集散型控制系統(tǒng)的

5、發(fā)展概況 20世紀70年代中期，微處理器高速發(fā)展，微機價格下降。結(jié)合通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，出現(xiàn)了若干微機通過網(wǎng)絡(luò)連接起來，構(gòu)成一個大型計算機系統(tǒng)，使得整個系統(tǒng)的任務(wù)可以分散進行，實現(xiàn)了計算機系統(tǒng)的分散化，從而大大降低了系統(tǒng)出現(xiàn)故障的風險。分散化思想的日益成熟，計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，推動了分布式處理系統(tǒng)的發(fā)展。在此期間，世界各國也相繼推出了自己的第一代集散型控制系統(tǒng)。 20世紀80年代，隨著微處理運算能力的增強，超大規(guī)模集成電路集成度的提高和成本的不斷下降，給過程控制的發(fā)展帶來了新的面貌，使得過去難以想像的功能付諸了實施，推動著以微處理器為基礎(chǔ)的過程控制設(shè)備和集散型控制系統(tǒng)、可編程控制器和過程變送器等同

6、步更新發(fā)展。 進入20世紀90年代，計算機等新技術(shù)的發(fā)展，特別是開放式結(jié)構(gòu)和集成技術(shù)將深刻地影響著 DCS的發(fā)展。使集散型控制系統(tǒng)進入一個新的階段，產(chǎn)生了生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)與信息管理系統(tǒng)緊密結(jié)合的管控一體化的新一代集散型控制系統(tǒng)。具體表現(xiàn)為： DCS向綜合化、開放化發(fā)展； 大型 DCS進一步完善和提高的同時，發(fā)展小型集散控制系統(tǒng)； 采用人工智能技術(shù)； 采用虛擬的真像技術(shù)。8連續(xù)過程間歇過程離散過程直接控制過程管理生產(chǎn)管理經(jīng)營管理生產(chǎn)管理主要完成生產(chǎn)規(guī)劃，生產(chǎn)監(jiān)視，根據(jù)用戶訂單、庫存、能耗約束、能耗需求等指標進行生產(chǎn)調(diào)度。在許多DCS中，這級充當最高管理層。直接控制級主要功能包括現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集，過程

7、監(jiān)視、故障診斷、控制輸出、安全性能和冗余性能的實施經(jīng)營管理級居于工廠自動化系統(tǒng)的最高一層，負責全廠廣泛的工程、經(jīng)濟、商務(wù)、人事以及其他的工作。如：市場分析、銷售和生產(chǎn)計劃過程管理級主要功能包括回路組態(tài)、優(yōu)化控制、性能監(jiān)視、故障監(jiān)測、記錄、報警DCS功能層次示意圖一、集散型控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu) 集散型控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的主要特點是層次化，使之體現(xiàn)集中操作管理、分散控制的思想，一般由四級層次組成。第二節(jié)集散型控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)9二、集散型控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)中各層的功能. 直接控制級 直接控制級是集散型控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)，其主要任務(wù)如下。（）進行過程數(shù)據(jù)采集:即對被控設(shè)備中的每個過程量和狀態(tài)信息快速采集，使進

8、行數(shù)字開環(huán)控制、閉環(huán)控制、設(shè)備監(jiān)測、狀態(tài)報告的過程等獲得所需要的輸入信息。（）進行直接數(shù)字的過程控制:根據(jù)控制組態(tài)數(shù)據(jù)庫，控制算法模塊來實施實時的過程量 （如開關(guān)量，模擬量等）控制。（）進行設(shè)備監(jiān)測和系統(tǒng)的測試和診斷:把過程變量和狀態(tài)信息取出后，分析是否可以接受和是否可以允許向高層傳輸，進一步確定是否對被控裝置實施控制。并根據(jù)狀態(tài)信息判斷計算機系統(tǒng)硬件和控制板件的性能，在必要時實施報警、錯誤或診斷報告等措施。（）實施安全性、冗余化方面的措施:一旦發(fā)現(xiàn)計算機系統(tǒng)硬件或控制板有故障，就立即實施備用件的切換，保證整個系統(tǒng)安全運行。10. 過程管理級過程管理級主要是應(yīng)付單元內(nèi)的整體優(yōu)化，并對其下層發(fā)出

9、命令，在這一層可完成的功能如下。（）優(yōu)化過程控制:這可以根據(jù)過程的數(shù)學模型以及所設(shè)定的被控對象來進行。（）自適應(yīng)回路控制:在過程參數(shù)希望值的基礎(chǔ)上，通過數(shù)字控制的優(yōu)化策略，當現(xiàn)場條件發(fā)生改變時，經(jīng)過過程管理級計算機的運算處理就得到新的設(shè)定值和控制值，并把控制值傳送到直接過程控制層。傳送到直接過程控制層。（）優(yōu)化單元內(nèi)各裝置，使它們密切配合:這主要是根據(jù)單元內(nèi)的產(chǎn)品、原材料、庫存以及能源的使用情況，以優(yōu)化準則來協(xié)調(diào)相互之間的關(guān)系。（）通過獲取直接控制層的實時數(shù)據(jù)以進行單元內(nèi)的活動監(jiān)視，故障檢測存檔，歷史數(shù)據(jù)的存檔，狀態(tài)報告和備用。11. 生產(chǎn)管理級根據(jù)用戶的訂貨情況、庫存情況、能源情況來規(guī)劃各單

10、元中的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和規(guī)模，并且可使產(chǎn)品重新計劃，隨時更改產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。為此，一些復(fù)雜的工廠在這一控制層就實施了協(xié)調(diào)策略。此外，綜觀全廠的生產(chǎn)和產(chǎn)品監(jiān)視，以及產(chǎn)品報告也都在這一層來實現(xiàn)，并與上層交互傳遞數(shù)據(jù)。中小企業(yè)中，這一層可充當最高一級管理層。經(jīng)營管理級居于工廠自動化系統(tǒng)的最高一層。它管理的范圍很廣，包括工程技術(shù)方面、經(jīng)濟方面、商業(yè)事務(wù)方面、生產(chǎn)經(jīng)營、財務(wù)、人事等各個方面。把這些功能都集成到軟件系統(tǒng)中，通過綜合的產(chǎn)品計劃，在各種變化條件下，結(jié)合多種多樣的材料和能量調(diào)配，最優(yōu)地解決這些問題。在這一層中，通過與公司的經(jīng)理部、市場部、計劃部以及人事部等辦公室自動化相連接，來實現(xiàn)整個制造系統(tǒng)的最優(yōu)化。. 工

11、廠經(jīng)營管理級12OperateITEngineerIT過程管理級 控制網(wǎng)絡(luò) 過程控制級 斷路器, 保險 電源供電柜常規(guī)測量設(shè)備常規(guī)執(zhí)行機構(gòu)/OptimizeITPID三、集散型控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)示例13 下圖TDC- 3000是霍尼威爾 （Honeywell）公司1983年10 月發(fā)表的，目前應(yīng)用較廣且有四層體系結(jié)構(gòu)。14 局部控制網(wǎng)絡(luò) （LCN）是 TDC 3000的主干網(wǎng)，通過計算機接口與DECnet/Ethernet相連，同 DECVAX 系統(tǒng)計算機聯(lián)系構(gòu)成綜合管理系統(tǒng)；與個人計算機構(gòu)成范圍 更 廣 泛 的計算機綜合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。從而將工廠所有計算機系統(tǒng)和控制系統(tǒng)聯(lián)為一體，實現(xiàn)優(yōu)化控制、優(yōu)化管

12、理的目的。 萬能控制網(wǎng)絡(luò) （UCN）是1988年開發(fā)的以 MAP （通信標準化）為基礎(chǔ)的雙重化實時控制網(wǎng)絡(luò)。支持了32個冗余設(shè)備，應(yīng)用層采用 RS-511標準。 數(shù)據(jù)公路 （DH）是第一代集散型控制系統(tǒng)的通 信 系 統(tǒng)，采 用 串 行、半 雙工方式 工作，優(yōu)先存取和 定 時 詢 問 方 式控 制，DH 上 設(shè) 置 了 一 個 通 信 指 揮 器 （HTD） 來 管 理 通 信。任何 DH 之間的通信必須由 HTD 指揮，從 HTD 獲得使用 DH 的權(quán)利。.TDC- 3000有三種通信鏈路15. TDC -3000提供三個不同等級的分散控制 以過程控制設(shè)備為基礎(chǔ)，并對控制元件進行控制的過程控制

13、級。 先進的控制級包括比過程控制級更加復(fù)雜的控制策略和控制計算，通常稱為工廠級。 最高控制級提供用于高級計算機的技術(shù)和手段，例如適用 于 復(fù) 雜 控制的過程 模 型，過程最優(yōu)控制及線性規(guī)劃等稱為聯(lián)合級。16. TDC-3000的過程控制站主要包括：基本控制器 （BC），多功能控制器 （MC）、先進多功能控制器 （AMC）、邏輯控制器、過程控制器、邏輯管理站 （LM），過程管理 站 （PM）、單 回 路 控制器 （KMM）和可編程控制器 （PLC）等。17.TDC-3000有四種 CRT 操作站 萬能操作站 （US）是全系統(tǒng)的窗口，是綜合管理的人機接口。 增強型操作站 （EOS）是 TDC-20

14、00 CRT 操作站的改進型。 本地批量操作 （LBOS）主要用于小系統(tǒng)。 新操作站 （US*） 使用開放的 X-WINDOW技術(shù)，操作員能夠同時觀察工廠信息、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)和過程控制數(shù)據(jù)。18.TDC-3000 在 LCN 上掛接多種模塊 萬能操作站 （US）。 歷史模件 （HM）可以收集和存儲歷史數(shù)據(jù)。 應(yīng)用模件 （AM）用于連續(xù)控制、邏輯控制、報警處理和批量歷史收集等等。其控制策略可用標準算法，此外還有優(yōu)化用工具軟件包等。 可編程邏輯控制接口 （PLCG）。 計算機接口 （CG），提供與其他廠家如 DEC、IBM、HP等計算機之間的連接。 網(wǎng)絡(luò)接口模件 （NM），提供 UCN 和 LCN 之間

15、的連接。 數(shù)據(jù)公路接口 （HG），將數(shù)據(jù)公路 （DH）與 LCN 相連。19第三節(jié)集散型控制系統(tǒng)的構(gòu)成. 基本型 DCS系統(tǒng)的構(gòu)成20. 以智能儀表作為控制站的 DCS系統(tǒng)21. 以個人計算機為管理級的 DCS系統(tǒng)22二、人-機接口的構(gòu)成. 操作臺目前流行的操作臺有三種23. 操作員鍵盤和工程師鍵盤工程師鍵盤通常采用大家較熟悉的擊打式鍵盤。24第四節(jié) 集散型控制系統(tǒng)的組態(tài)一、DCS控制系統(tǒng)組態(tài)的概念集散型控制系統(tǒng)由硬件和軟件兩大部分構(gòu)成，硬件和軟件都具有靈活的組態(tài)和配置能力。DCS的硬件是通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將不同數(shù)目的現(xiàn)場控制站、操作員站和工程師站連接起來，共同完成 各種采集、控制、顯示、操作和管理

16、功能。所謂組態(tài)就是按照軟件提供的工具和方法及工程的要求，對DCS系統(tǒng)進行硬件配置和軟件定義。本節(jié)用實際的案例重點講述軟件的定義這個問題。 25二、DCS控制系統(tǒng)組態(tài)的過程下面以浙江中控的的CS2000DCS系統(tǒng)為例，說明組態(tài)的過程。1.分析工藝流程2了解DCS的構(gòu)成及控制站上卡件的配置情況。 3. 按照工藝操作要求設(shè)置用戶權(quán)限4. 組態(tài)設(shè)置5.繪制工藝流程圖6. 編譯修改，重復(fù)5、6兩步，直到編譯通過。7.仿真運行及實際運行測試 26第五節(jié) 集散型控制系統(tǒng)的組態(tài)案例分析例如：精餾塔工藝的DCS系統(tǒng)組態(tài) 【工藝分析】 分餾是化工、石油化工、煉油生產(chǎn)過程中應(yīng)用極為廣泛的傳質(zhì)傳熱過程，精餾的目的是根

17、據(jù)溶液中各組分揮發(fā)度（或沸點）的差異，使各組分得以分離并達到規(guī)定的純度要求。精餾工藝的流程如圖6-24所示：圖6-24精餾工藝的流程圖27【DCS硬件組成】 控制站工程師站操作站對象控制臺28控制站的功能及控制臺的詳細功能請查閱產(chǎn)品說明書和接線圖?？刂普局杏须娫礄C龍、卡件機龍、20個插槽，各卡件功能如表所示： 序號卡件名稱規(guī)格功能說明1XP243主控制卡2XP243主控制卡3XP233數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡4XP233數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡0XP3136路電流信號輸入卡1XP3136路電流信號輸入卡2XP3136路電流信號輸入卡3XP3164路熱電阻信號輸入卡4XP3164路熱電阻信號輸入卡5XP3164路熱電阻信號

18、輸入卡6XP3164路熱電阻信號輸入卡7XP3164路熱電阻信號輸入卡8XP3164路熱電阻信號輸入卡9XP3164路熱電阻信號輸入卡10XP3164路熱電阻信號輸入卡11XP3164路熱電阻信號輸入卡12XP3224路模擬信號輸出卡13XP3224路模擬信號輸出卡14XP3638路觸點型開入卡15XP3628路晶體管接點開出卡空卡16XP000空卡29【組態(tài)】 1. 用戶授權(quán)管理（1） 雙擊“我的電腦”D盤上新建一個文件夾，名字為 D：“精餾塔系統(tǒng)”，操作畫面如圖6-26所示。 30（2） 單擊“開始”“程序” ADVANTROL-PRO2.50.04學習版“用戶受權(quán)管理”，出現(xiàn)登陸窗口，輸

19、入用戶名：SUPER_PRIVILEGE_001 ，密碼SUPER_PASSWORD_001，登錄管理窗口。操作畫面如圖6-27所示。31（3） 分別增加用戶，按下表要求增加用戶和權(quán)限，操作畫面如圖所示。權(quán)限用戶名用戶密碼相應(yīng)權(quán)限特權(quán)系統(tǒng)維護SUPCONDCSPID參數(shù)設(shè)置、報表打印、報表在線修改、報警查詢、報警聲音修改、報警使能、查看操作記錄、查看故障診斷信息、查找位號、調(diào)節(jié)器正反作用設(shè)置、屏幕拷貝打印、手工置值、退出系統(tǒng)、系統(tǒng)熱鍵屏蔽設(shè)置、修改趨勢畫面、重載組態(tài)、主操作站設(shè)置工程師+工程師1111PID參數(shù)設(shè)置、報表打印、報表在線修改、報警查詢、報警聲音修改、報警使能、查看操作記錄、查看故

20、障診斷信息、查找位號、調(diào)節(jié)器正反作用設(shè)置、屏幕拷貝打印、手工置值、退出系統(tǒng)、系統(tǒng)熱鍵屏蔽設(shè)置、修改趨勢畫面、重載組態(tài)、主操作站設(shè)置操作員操作員甲1111重載組態(tài)、報表打印、查看故障診斷信息、屏幕拷貝打印、查看操作記錄、修改趨勢畫面、報警查詢操作員操作員乙1111重載組態(tài)、報表打印、查看故障診斷信息、屏幕拷貝打印、查看操作記錄、修改趨勢畫面、報警查詢32332. 新建項目組態(tài)（1） 打開組態(tài)軟件，以工程師等級登錄。（2） 選擇“新建組態(tài)”，按提示以 “精餾塔” 文件名，保存至 D盤上的 “精餾塔系統(tǒng)” 文件夾，出現(xiàn)組態(tài)窗口。操作畫面如圖所示。 343項目組態(tài)（1）單擊“”總體信息“-“主機設(shè)置”

21、菜單，出現(xiàn)對話框，選“主控制卡”選項，將主控制卡注釋為 “分餾塔機組”，增加2個主控卡，型號為XP-243，設(shè)置為冗余。操作畫面如圖6-30所示。35（2）設(shè)置一個工程師站，IP地址為：30兩個操作員站，IP地址為：31，與32 ，單擊“整理”即保存。操作畫面如圖6-31所示。 36（3）單擊“操作小組”出現(xiàn)對話框增加操作小組三個如表所示，并創(chuàng)建數(shù)據(jù)分區(qū)，單擊“退出”,操作畫面如圖6-32所示.操作小組名稱切換等級光字牌名稱及對應(yīng)分區(qū)操作員甲操作員溫度：對應(yīng)溫度數(shù)據(jù)分區(qū)壓力：對應(yīng)壓力數(shù)據(jù)分區(qū)流量：對應(yīng)流量數(shù)據(jù)分區(qū)液位：對應(yīng)液位數(shù)

22、據(jù)分區(qū)操作員乙操作員工程師工程師37數(shù)據(jù)分組數(shù)據(jù)分區(qū)位號低沸點塔溫度TI201、TI202、TI203、TI204、TI215、TI216、TI217壓力PI201、PI202、PI203流量FI201、FI202、FI203、FI204液位LI201、LI202高沸點塔工程師38（4）單擊“控制站”，選擇“I/O組態(tài)”，設(shè)置數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡2個，型號XP-233，冗余設(shè)置；選擇“I/O卡件”，其中I/O點要按要求控制站中卡件的位置及工藝的要求分配卡件功能，如表6-2所示： 6-2表.doc39（5）設(shè)置控制方案：單擊“控制站”選擇“常規(guī)控制方案”，出現(xiàn)對話框，按照表中的回路定義,操作畫面如圖所示.

23、序號控制方案注釋，回路注釋回路位號控制方案PVMV0低沸點塔液位控制LRC-201單回路LI-201LV-2011高沸點塔溫度控制提餾段蒸汽流量控制FRC-303串級內(nèi)環(huán)FI-303FV-303提餾段溫度控制TICA-302串級外環(huán)TI-302 40（6）總貌畫面設(shè)置；單擊“操作站”-選擇“總貌”，出現(xiàn)對話框，按下面的要求設(shè)置總貌畫面,操作畫面如圖6-34所示。頁碼頁標題內(nèi)容1索引畫面索引：操作員甲小組所有流程圖、所有分組畫面、所有趨勢畫面、所有一覽畫面2低沸點塔參數(shù)所有低沸點塔相關(guān)I/O數(shù)據(jù)實時狀態(tài)圖6-34 總貌畫面設(shè)置4142（7）分組畫面設(shè)置：單擊“操作站” -選擇“分組畫面”，出現(xiàn)對

24、話框分別設(shè)置各自的數(shù)據(jù)小組，按照分餾塔操作員、預(yù)冷機操作員兩個崗位的觀察變量分組。）要求顯示所有I/O點，注意要在操作窗口選擇已經(jīng)定義過的I/O點，不要二次輸入，否則會犯不一致性的錯誤。按下列要求設(shè)置分組畫面，操作畫面如圖6-35所示。頁碼頁標題內(nèi)容1常規(guī)回路LRC201、FRC303、TICA3022開關(guān)量KI301、KI302、KO301、KO30243（8）數(shù)據(jù)一覽畫面設(shè)置，單擊“操作站” -選擇“一覽畫面設(shè)置”按下列要求置溫度信號一覽表，操作畫面如圖6-36所示。頁碼頁標題內(nèi)容1低沸點塔壓力PI201、PI202、PI2032高沸點塔壓力PI301、PI302、PI30344（9）趨勢

25、畫面設(shè)置：單擊“操作站” -選擇“趨勢畫面”，出現(xiàn)“趨勢組態(tài)設(shè)置”對話框，新“增加一頁”，按下表要求設(shè)置，操作如圖6-37所示。頁碼頁標題內(nèi)容1溫度TI201、TI202、TI203、TI2042流量FI201、FI202、FI203、FI204圖6-37 趨勢設(shè)置畫面4546（10）流程圖名稱：單擊“操作站” -選擇“流程圖”，出現(xiàn)“操作站設(shè)置”對話框，- “增加” -輸入文件名稱，-單擊“編輯” -出現(xiàn)流程圖編輯窗口，選擇相應(yīng)的工具，完成流程圖的繪制，美化并保存到指定的文件夾，即：D盤上“分餾塔系統(tǒng)”文件夾下的“flow”文件夾中。關(guān)閉窗口。47（11）報表：單擊“操作站”選擇“報表”，出

26、現(xiàn)“操作站設(shè)置” - “報表”， -增加，輸入報表名稱，報表建立方法與EXCEL同，但是要設(shè)置事件引用（要求8小時一班，整點記錄所有的溫度信號），操作畫面如圖6-38所示。班報表_班_組 組長_記錄員_ _年_月_日 時間內(nèi)容描述數(shù)據(jù)FI201#FI202#FI203#FI204#48單擊“數(shù)據(jù)”“事件定義”定義事件如下：event1 getcurhour ( ) mod 1=0 and getcurmin ()=0 and getcursec()=0event2 getcurtime ( ) =8:00:00 or getcurtime ( ) =16:00:00 單擊“數(shù)據(jù)”“時間應(yīng)用”引

27、用事件。填充數(shù)據(jù)，所有工作做完后退出系統(tǒng)。494. 項目編譯編譯的作用有兩項，一是檢查錯誤并分析修改，二是將前面設(shè)置的原代碼程序轉(zhuǎn)換成目標代碼程序以便計算機系統(tǒng)執(zhí)行。重新進入系統(tǒng)組態(tài)軟件，以“工程師”的身份進入，選擇上述建立的“分餾塔系統(tǒng)”可運行文件，單擊“載入組態(tài)”“確定”，出現(xiàn)運行窗口，單擊“下載”，單擊“編譯”“全編譯”，如果有問題會在下方的顯示窗口提示，認證分析，返回到組態(tài)時相應(yīng)的步驟中去修改，然后重新編譯，一直到編譯通過為止。 50515. 實時監(jiān)控打開“實施監(jiān)控”軟件，選擇上述編譯好了的“分餾塔系統(tǒng)”文件，注意要選擇仿真運行，這時的對象是虛擬的，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)有虛擬數(shù)據(jù)可供運行使用，分

28、別觀察以下畫面是否正常。52（1）正確顯示總貌畫面53（2）正確顯示分組圖6-41 分組畫面54（3）正確顯示數(shù)據(jù)一覽畫面圖6-42 一覽畫面55（4）正確顯示趨勢畫面圖6-43 趨勢畫面56（5）正確顯示流程圖畫面圖6-44 流程圖畫面57（6）正確顯示報表畫面圖6-45 報表畫面58（7）正確顯示報警畫面如果那里有問題，請重新返回到建立組態(tài)時的窗口去修改，修改后編譯，再重新運行，直到成功為止。59第六節(jié) 集散型控制系統(tǒng)的投運操作 DCS控制系統(tǒng)中投運操作1熟悉工藝流程及系統(tǒng)的構(gòu)成情況，為投運做準備。2檢查控制站和操作站的設(shè)置。3手動投運工藝過程4儀表投運5排除故障及參數(shù)整定6系統(tǒng)停運及整理

29、現(xiàn)場60二、投運操作記錄表格以中控的CS2000為例，投運記錄表格如下6-3表.doc61第七節(jié)智 能 儀 表一、智能化測量控制儀表. 智能化測量控制儀表的基本組成 以單片機為核心的智能化測量控制儀表的基本組成如下圖所示。62. 智能化測量控制儀表的特點 A.在測量控制儀表中采用單片機 （以微處理器為基礎(chǔ)）技術(shù)使之成為智能化儀表后能夠解決許多傳統(tǒng)儀表不能或不易解決的難題。B. 簡化儀表電路，提高儀表的可靠性，降低儀表的成本C.加快新產(chǎn)品的開發(fā)速度。 目前，這類智能化測量控制儀表已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)四則運算、邏輯判斷、命令識別、自診斷自校正、甚至自適應(yīng)和自學習的功能，隨著科學技術(shù)的發(fā)展，這類儀表的智能程

30、度必將越來越高。63二、智能壓力變送器1.3051C 型智能壓力變送器64各部分的作用如下:A. 壓力傳感器 （P）：測量被測介質(zhì)的壓力 （或差壓）。B. 溫度傳感器 （）：組裝在傳感組件內(nèi)，用于補償溫度變化對測量結(jié)果的影響。C. A/D 轉(zhuǎn)換器：將檢測到的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。D. D/A 轉(zhuǎn)換器：將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號輸出。E. 傳感器組件存儲器：傳感器組件存儲器內(nèi)存有修正系數(shù)和傳感器組件的有關(guān)信息。電子組件存儲器：電子組件存儲器內(nèi)存有變送器的量程值以及變送器的組態(tài)信息。F. MP微處理器：它是智能變送器的核心部件，除協(xié)調(diào)變送器內(nèi)部分部件執(zhí)行預(yù)定操作外，還有線性化運算、調(diào)量程、工程單位

31、轉(zhuǎn)換、阻尼特性調(diào)整、故障診斷以及通信等功能。G. D I/O 數(shù)字通信口：通過它可與使用相同通信協(xié)議的控制系統(tǒng)進行直接數(shù)字通信。H. 268組態(tài)器：它是以微處理器為基礎(chǔ)的與智能壓力變送器進行數(shù)字通信的接口裝置，是一種新型的調(diào)試工具，利用它能在現(xiàn)場 （或控制室）對3051C 智能壓力變送器進行調(diào)校、測試以及對程序組態(tài)的編制和修改等工作。I.量程、零點調(diào)整：用于數(shù)字化調(diào)整時的刻度和零位調(diào)整。65.ST3000智能壓力變送器靜壓傳感器 （Ps）：測量靜壓變化，以便對差壓元件進行補償，實現(xiàn)高精度測量。Multiplexer多路調(diào)制器：對 P、T、Ps輸入的信號進行調(diào)整緩沖，并輸?shù)?A/D。其余部分同3

32、051C中的各部分。66三、智能控制儀表 這是一種數(shù)字化的過程控制儀表，其外表類似于一般的盤裝儀表，而其內(nèi)部卻是由微處理器、RAM、ROM、模擬量與數(shù)字量轉(zhuǎn)換輸入輸出通道與獨立的電源等基本組成部分所構(gòu)成的一個微型的計算機系統(tǒng)?？梢哉f除控制點的區(qū)別之外，它的功能與現(xiàn)場控制站大同小異。一般有單回路、2回路、4回路或8回路的控制器。至于控制方式除一般 PID 之外還可組成串級控制，信號選擇控制及前饋控制和按預(yù)定曲線進行程序控制等等。為便于儀表操作人員使用，其人機交互界面面板的設(shè)計及操作方法與常規(guī)的模擬控制器基本相同。例如，左圖所示的多回路控制器 。67多回路過程控制器原理圖68第八節(jié) 可編程控制器可

33、編程控制器簡稱PC（英文全稱：Programmable Controller，為與個人計算機（PC）相區(qū)別，現(xiàn)在仍然沿用可編程邏輯控制器這個老名字，即PLC（英文全稱：Programmable Logic Controller）。PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。 69一、PLC的特點（1）可靠性高，抗干擾能力強（2）硬件配套齊全，功能完善，適用性強（3）易學易用，深受工程技術(shù)人員歡迎（4）系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試工作量小，維護方便，容易改造（5）體積小，重量輕，能耗低二、PLC的應(yīng)用領(lǐng)域目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車

34、、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。（1）開關(guān)量的邏輯控制（2）模擬量控制（3）運動控制（4）過程控制（5）數(shù)據(jù)處理（6）通信及聯(lián)網(wǎng)70三、PLC的硬件構(gòu)成圖6-53 整體式PLC組成框圖71圖6-54 模塊式PLC組成框圖72 四、PLC軟件系統(tǒng)及常用編程語言PLC軟件系統(tǒng)由系統(tǒng)程序和用戶程序兩部分組成。系統(tǒng)程序包括監(jiān)控程序、編譯程序、診斷程序等，主要用于管理全機、將程序語言翻譯成機器語言，診斷機器故障。系統(tǒng)軟件由PLC廠家提供并已固化在EPROM中，不能直接存取和干預(yù)。用戶程序是用戶根據(jù)現(xiàn)場控制要求，用PLC的程序語言編制的應(yīng)用程序（也就是邏輯控制）用

35、來實現(xiàn)各種控制。STEP7是用于SIMATIC可編程邏輯控制器組態(tài)和編程的標準軟件包，也就是用戶程序，我們就是使用STEP7來進行硬件組態(tài)和邏輯程序編制，以及邏輯程序執(zhí)行結(jié)果的在線監(jiān)視。PLC提供的編程語言有標準語言梯形圖語言、語句表語言、邏輯功能圖語言。 73五、PLC的工作過程輸入端子控制部件輸入設(shè)備輸出設(shè)備.輸入寄存器輸出寄存器輸出端子.74六、S7系列可編程控制器簡介 S7-300系統(tǒng)組成S7-300系統(tǒng)組成包括：CPU模塊、接口模塊（IM）、信號模塊（SM）、功能模塊（FM）、通信處理器（CP）及電源模塊（PS）等。如圖 所示。電源PSCPUIMSMSMCP75模塊安裝在專用的機架即

36、導軌（RACK）上，模塊上集成了背板總線，通過背板總線和總線連接器將各模塊相連接。如圖 6-57 所示。1負載電源 (選項) 2. 后備電池 (CPU 313 以上) 3. 24V DC 連接 4. 模式開關(guān) 5. 狀態(tài)和故障指示燈 6. 存儲器卡 (CPU 313 以上) 7. MPI 多點接口 8. 前連接器 9. 前門762編程語言S7-300使用STEP 7編程語言，有指令表（STL）梯形圖（LAD）、功能塊圖（FBD）、結(jié)構(gòu)化控制語言（SCL）、順序控制（GRAPH）、狀態(tài)圖（HiGRAPH）及連續(xù)功能圖（CFC）等。通常使用指令表、梯形圖、功能塊圖語言，以下例舉常用的位邏輯、定時器

37、和計數(shù)器的指令，及相應(yīng)的梯形圖和功能塊圖的表示法。 773 STEP7程序的使用 （1） 創(chuàng)建一個項目結(jié)構(gòu)，項目就象一個文件夾，所有數(shù)據(jù)都以分層的結(jié)構(gòu)存在于其中，任何時候你都可以使用。在創(chuàng)建一個項目之后，所有其他任務(wù)都在這個項目下執(zhí)行。（2） 組態(tài)一個站，組態(tài)一個站就是指定你要使用的可編程控制器，例如S7300、S7400等。（3） 組態(tài)硬件，組態(tài)硬件就是在組態(tài)表中指定你的控制方案所要使用的模板以及在用戶程序中以什么樣的地址來訪問這些模板，地址一般不用修改由程序自動生成。模板的特性也可以用參數(shù)進行賦值。（4） 組態(tài)網(wǎng)絡(luò)和通訊連接，通訊的基礎(chǔ)是預(yù)先組態(tài)網(wǎng)絡(luò)，也就是要創(chuàng)建一個滿足你的控制方案的子網(wǎng)

38、，設(shè)置網(wǎng)絡(luò)特性、設(shè)置網(wǎng)絡(luò)連接特性以及任何聯(lián)網(wǎng)的站所需要的連接。網(wǎng)絡(luò)地址也是程序自動生成如果沒有更改經(jīng)驗一定不要修改。（5） 定義符號，可以在符號表中定義局部或共享符號，在你的用戶程序中用這些更具描述性的符號名替代絕對地址。符號的命名一般用字母編寫不超過8個字節(jié)，最好不要使用很長的漢字進行描述，否則對程序的執(zhí)行有很大的影響。（6） 創(chuàng)建程序，用梯形圖編程語言創(chuàng)建一個與模板相連結(jié)或與模板無關(guān)的程序并存儲。創(chuàng)建程序是我們控制工程的重要工作之一，一般可以采用線形編程（基于一個塊內(nèi)，OB1）、分布編程（編寫功能塊FB,OB1組織調(diào)用）、結(jié)構(gòu)化編程（編寫通用塊）。我們最常采用的是結(jié)構(gòu)化編程和分布編程配合使

39、用，很少采用線形編程。（7） 下載程序到可編程控制器，完成所有的組態(tài)、參數(shù)賦值和編程任務(wù)之后，可以下載整個用戶程序到可編程控制器。在下載程序時可編程控制器必須在允許下載的工作模式下（STOP或RUN-P）, RUN-P模式表示，這個程序?qū)⒁淮蜗螺d一個塊，如果重寫一個舊的CPU程序就可能出現(xiàn)沖突，所以一般在下載前將CPU切換到STOP模式。 78第九節(jié)現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)一、現(xiàn)場總線的概念按照IEC和現(xiàn)場總線基金會的定義，現(xiàn)場總線是連接智能現(xiàn)場設(shè)備和自動化系統(tǒng)的數(shù)字式、雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)。主要解決工業(yè)現(xiàn)場的智能化儀器儀表、控制器、執(zhí)行機構(gòu)等現(xiàn)場設(shè)備間的數(shù)字通信以及這些現(xiàn)場控制設(shè)備和高級控

40、制系統(tǒng)之間的信息傳遞問題 。有通信就必然有協(xié)議，從這種意義上講現(xiàn)場總線實質(zhì)上是一個定義了硬件接口和通信協(xié)議的標準。使自控設(shè)備與系統(tǒng)步入了信息網(wǎng)絡(luò)的行列，為其應(yīng)用開拓了更為廣闊的領(lǐng)域；一對雙絞線上可掛接多個控制設(shè)備， 便于節(jié)省安裝費用；節(jié)省維護開銷；提高了系統(tǒng)的可靠性；為用戶提供了更為靈活的系統(tǒng)集成主動權(quán)。 79不同的機構(gòu)和不同的人可能對現(xiàn)場總線有著不同的定義，不過通常情況下，大家公認現(xiàn)場總線的本質(zhì)體現(xiàn)在以下六個方面：1現(xiàn)場通信網(wǎng)絡(luò) 2現(xiàn)場設(shè)備互聯(lián) 3互操作性 4分散功能塊 5通信線供電 6開放式互聯(lián)網(wǎng)絡(luò) 二、現(xiàn)場總線的實質(zhì)和優(yōu)點80三、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 現(xiàn)場總線是一種串行的數(shù)字數(shù)據(jù)通訊鏈

41、路，它溝通了生產(chǎn)過程領(lǐng)域的基本控制設(shè)備（即現(xiàn)場級設(shè)備）之間以及更高層次自動控制領(lǐng)域的自動化控制設(shè)備（即車間級設(shè)備）之間的聯(lián)系。 圖6-58 是一個簡單的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的實例。該系統(tǒng)主要包括一些實際應(yīng)用的設(shè)備，如PLC、掃描器、電源、輸入輸出站、終端電阻等。其它系統(tǒng)也可以包括變頻器、起碼流調(diào)速裝置、人機界面等。81四、主流現(xiàn)場總線簡介 .HART 總線系統(tǒng) HART 系 統(tǒng) 是 1985 年 由 羅 斯 蒙 特 公司開發(fā)出的一種協(xié)議。它可以將模擬信號調(diào)制成調(diào)頻信號，并利用數(shù)字調(diào)頻信號進行傳輸。. CAN 總線系統(tǒng) 它是一種對等式的現(xiàn)場總線網(wǎng)，其物理層采用雙絞線，符合ISO-DIS11898標準

42、，其數(shù)據(jù)鏈路層采用 CSMA/CD協(xié)議，建立了良好的優(yōu)先級控制機制。. LonWorks總線系統(tǒng) Lonworks采用 Neuron芯片，這是集控制器和網(wǎng)絡(luò)通信處理器于一體的芯片，內(nèi)置4個 cpu，一個用于控制，可以處理現(xiàn)場I/O，另兩個處理網(wǎng)絡(luò)通信，因此，Lonworks具有明顯的網(wǎng)絡(luò)處理能力優(yōu)勢。.Profibus總線系統(tǒng) Profibus是一種多主從的令牌網(wǎng) 絡(luò)，得 到 令 牌 的 節(jié) 點 可 以 向 網(wǎng) 上 發(fā) 布 信息，其余節(jié)點接受。 Profibus的物理層采用 EIA485，數(shù)據(jù)鏈路層采用令牌協(xié)議。每個系統(tǒng)允許最多4個段，每段可以掛接32個點。.FF總線系統(tǒng) 是遵守ISA/IEC

43、的SP50現(xiàn)場總線標準。FF 除了定義ISO 的第一、第二、第七層外，還定義了新的一層用戶協(xié)議層，F(xiàn)F采用了 HART 協(xié)議中的DDL 作為該層的一個組成部分。821.什么是集散控制系統(tǒng)？ 就是：一方面強調(diào)控制的分散性；另一方面，又強調(diào)管理的集中性。2.集散控制系統(tǒng)的特點是什么？A. 自主性B. 可靠性C. 協(xié)調(diào)性D. 友好性E. 適應(yīng)性、靈活性和可擴充性F. 在線性總結(jié)：DCS相關(guān)概念833.DCS是怎樣構(gòu)成的？ 從結(jié)構(gòu)上劃分，DCS包括過程級、操作級和管理級。過程級主要由過程控制站、I/O單元和現(xiàn)場儀表組成，是系統(tǒng)控制功能的主要實施部分。操作級包括：操作員站和工程師站，完成系統(tǒng)的操作和組態(tài)。管理級主要是指工廠管理信息系統(tǒng)（MIS系統(tǒng)），作為DCS更高層次的應(yīng)用，目前國內(nèi)各行業(yè)應(yīng)用到這一層的系統(tǒng)較少。4. DCS的控制程序是由誰執(zhí)行的？ DCS的控制決策是由過程控制站完成的，所以控制程序是由過程控制站執(zhí)行的。5. 過程控制站的組成如何? DCS的過程控制站是一個完整的計算機系統(tǒng)，主要由電源、CPU（中央處理器）、網(wǎng)絡(luò)接口和I/O組成。846. I/O是什么？ 控制系統(tǒng)需要建立信號的輸入和輸出通道，這就是I/O。DCS中的I/O一般是模塊化的，一個I/O模塊上有