ESDPLCDCS三大控制系統(tǒng)介紹

會(huì)計(jì)學(xué)1ESDPLCDCS三大控制系統(tǒng)介紹2可程式邏輯控制器PLC（ProgrammableLogicController）化工生產(chǎn)自動(dòng)控制技術(shù)

PLC是一種專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算電子系統(tǒng),它將計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)融為一體,成為實(shí)現(xiàn)單機(jī)、車間、工廠自動(dòng)化的核心設(shè)備。具有可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、組合靈活、編程簡單、維修方便等諸多優(yōu)點(diǎn)。隨著技術(shù)的進(jìn)步,其控制功能由簡單的邏輯控制、順序控制發(fā)展為復(fù)雜的連續(xù)控制和過程控制,成為自動(dòng)化領(lǐng)域的三大技術(shù)支柱之一。其主要應(yīng)用的技術(shù)領(lǐng)域有:順序控制、過程控制、位置控制、生產(chǎn)過程的監(jiān)控和管理、結(jié)合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等。第1頁/共16頁3PLC控制系統(tǒng)組成化工生產(chǎn)自動(dòng)控制技術(shù)硬件組成軟件組成PLC控制系統(tǒng)PLC系統(tǒng)I/O電路PLC外圍設(shè)備：編程器、可編程終端、打印機(jī)、條碼讀入器等1、主控模塊CPU、儲(chǔ)存器、以及通信接口2、輸入/出模塊：開關(guān)量輸入/出模塊、模擬量輸入/出模塊3、電源模塊：將交流電源轉(zhuǎn)換成CPU等需要的直流電源，

是整個(gè)PLC系統(tǒng)的能源供給中心I電路：對(duì)被控制對(duì)象進(jìn)行檢測(cè)、采集、轉(zhuǎn)換和輸入O電路：接受PLC輸出的控制信號(hào)，對(duì)被控制對(duì)象執(zhí)行控制任務(wù)系統(tǒng)軟件用戶程序：由使用者編制并輸入，用于控制外部對(duì)象的運(yùn)行1、系統(tǒng)管理程序：控制PLC的運(yùn)行2、用戶指令解釋程序：將梯形圖逐條翻譯成相應(yīng)的機(jī)器

語言指令3、標(biāo)準(zhǔn)程序模塊及系統(tǒng)調(diào)用：由許多獨(dú)立的程序塊組成，

各程序塊具有不同的功能，有些完成輸入和輸出處理，

有些完成特殊運(yùn)算等第2頁/共16頁4分散控制系統(tǒng)DCS(DistributedControlSystem)化工生產(chǎn)自動(dòng)控制技術(shù)

國內(nèi)一般習(xí)慣稱為集散控制系統(tǒng)。它是一個(gè)由過程控制級(jí)和過程監(jiān)控級(jí)組成的以通信網(wǎng)絡(luò)為紐帶的多級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，綜合了計(jì)算機(jī)（Computer）、通訊（Communication）、顯示（CRT）和控制（Control）等4C技術(shù)，其基本思想是分散控制、集中操作、分級(jí)管理、配置靈活、組態(tài)方便。系統(tǒng)主要有現(xiàn)場(chǎng)控制站（I/O站）、數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)、人機(jī)接口單元（操作員站OPS、工程師站ENS）、機(jī)柜、電源等組成。系統(tǒng)具備開放的體系結(jié)構(gòu)，可以提供多層開放數(shù)據(jù)接口。第3頁/共16頁5集散控制系統(tǒng)的組成化工生產(chǎn)自動(dòng)控制技術(shù)4個(gè)組成部分1、現(xiàn)場(chǎng)控制級(jí)2、過程控制級(jí)3、過程管理級(jí)4、經(jīng)營管理級(jí)第4頁/共16頁61、現(xiàn)場(chǎng)控制級(jí)化工生產(chǎn)自動(dòng)控制技術(shù)

又稱數(shù)據(jù)采集裝置，主要是將過程非控變量經(jīng)行數(shù)據(jù)采集和預(yù)處理，而且對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)經(jīng)行進(jìn)一步加工處理，供CRT操作站顯示和打印，從而實(shí)現(xiàn)開環(huán)監(jiān)視，并將采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控計(jì)算機(jī)。輸出裝置在有上位機(jī)的情況下，能以開關(guān)量或者模擬型號(hào)的方式，向終端元件輸出計(jì)算機(jī)控制命令。這一個(gè)級(jí)別直接面對(duì)現(xiàn)場(chǎng)，跟現(xiàn)場(chǎng)過程相連。比如閥門、電機(jī)、各類傳感器、變送器以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)等2、過程控制級(jí)

又稱現(xiàn)場(chǎng)控制單元或者基本控制器，是DCS系統(tǒng)中的核心部分。生產(chǎn)工藝的調(diào)節(jié)都是靠他來實(shí)現(xiàn)。比如閥門的開閉調(diào)節(jié)，順序控制、連續(xù)控制等第5頁/共16頁73、過程管理級(jí)化工生產(chǎn)自動(dòng)控制技術(shù)DCS的人機(jī)借口裝置。普遍配有高分辨率、大屏幕的彩色CRT、操作者鍵盤、打印機(jī)、大容量儲(chǔ)存器。操作員通過操作站選擇各種操作和監(jiān)視生產(chǎn)情況。這個(gè)級(jí)別是操作人員跟DCS交換信息的平臺(tái)。是DCS的核心顯示、操作跟管理裝置。操作人員通過操作站來監(jiān)視和控制生產(chǎn)過程，可以通過屏幕了解到生產(chǎn)運(yùn)行情況，了解每個(gè)過程變量的數(shù)字和狀態(tài)?？梢愿鶕?jù)掌握的情況隨時(shí)經(jīng)行手動(dòng)自動(dòng)切換，修改定值，調(diào)整控制信號(hào)，操作現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過程的控制。第6頁/共16頁84、經(jīng)營管理級(jí)化工生產(chǎn)自動(dòng)控制技術(shù)

又稱上位機(jī)，功能強(qiáng)、速度快、容量大。通過專門的通信借口與高速數(shù)據(jù)通路相連，綜合監(jiān)視系統(tǒng)各單元，管理全系統(tǒng)的所有信息。這是全廠自動(dòng)化系統(tǒng)的最高一層。只有大規(guī)模的集散控制系統(tǒng)才具備這一級(jí)。他們所面向的使用者是廠長、經(jīng)歷、總工程師等行政管理或者運(yùn)行管理人員。第7頁/共16頁9DCS系統(tǒng)特性化工生產(chǎn)自動(dòng)控制技術(shù)①實(shí)時(shí)性

通過控制站，創(chuàng)建系統(tǒng)的O/I服務(wù)，完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)

控制點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集，對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)的整體運(yùn)行狀況在操作員站上通過流程畫面、單回路控制畫面、數(shù)據(jù)、聲音的變化體現(xiàn)出來。②參數(shù)調(diào)整

在操作員站上，操作員根據(jù)生產(chǎn)需要對(duì)運(yùn)行參數(shù)做出及時(shí)、準(zhǔn)確的調(diào)整，如壓力、溫度、流量、液位參數(shù)的調(diào)整。第8頁/共16頁10化工生產(chǎn)自動(dòng)控制技術(shù)③報(bào)警功能

通過創(chuàng)建報(bào)警服務(wù)，對(duì)模擬量、開關(guān)量、硬件設(shè)備和系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)經(jīng)行報(bào)警監(jiān)視，提供報(bào)警發(fā)生時(shí)間、報(bào)警點(diǎn)、報(bào)警說明等報(bào)警信息的列表顯示。如當(dāng)空壓機(jī)、攪拌機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，屏幕畫面會(huì)由綠色變成紅色，并伴隨燈光閃爍，聲音提示的方式經(jīng)行報(bào)警，從而提醒操作員及時(shí)處理，保證設(shè)備運(yùn)行安全。④監(jiān)督功能

通過對(duì)歷史參數(shù)的瀏覽，查閱操作記錄及報(bào)警信息的處理和分析，監(jiān)督操作人員是否按時(shí)完成職責(zé)操作及有無誤操作。當(dāng)發(fā)生故障時(shí)?？衫脤?shí)時(shí)和歷史的數(shù)據(jù)，對(duì)故障及時(shí)分析，明確故障發(fā)生的原因，以免故障再次發(fā)生，減少損失。第9頁/共16頁11DCS系統(tǒng)與PLC的區(qū)別化工生產(chǎn)自動(dòng)控制技術(shù)DCSPLC1控制系統(tǒng)控制裝置2雙網(wǎng)絡(luò)單網(wǎng)絡(luò)3操作員站間聯(lián)系緊密操作員站間聯(lián)系松散4便于擴(kuò)展難于擴(kuò)展5雙冗余，安全可靠無冗余，安全性差6便于編程難于編程7I/O模塊帶CPU，操作靈活I(lǐng)/O模塊無CPU，操作不便第10頁/共16頁12緊急停車系統(tǒng)ESD（EmergencyShutdownDevice）化工生產(chǎn)自動(dòng)控制技術(shù)

ESD是90年代發(fā)展起來的，具有高可靠性和靈活性。ESD緊急停車系統(tǒng)獨(dú)立于DCS集散控制系統(tǒng)，其安全級(jí)別高于DCS。在正常情況下，ESD系統(tǒng)是處于靜態(tài)的，不需要人為干預(yù)。作為安全保護(hù)系統(tǒng)，凌駕于生產(chǎn)過程控制之上，實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)裝置的安全性。只有當(dāng)生產(chǎn)裝置出現(xiàn)緊急情況時(shí)，不需要經(jīng)過DCS系統(tǒng)，而直接由ESD發(fā)出保護(hù)聯(lián)鎖信號(hào)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行安全保護(hù)，避免危險(xiǎn)擴(kuò)散造成巨大損失。第11頁/共16頁13ESD系統(tǒng)的組成化工生產(chǎn)自動(dòng)控制技術(shù)ESD系統(tǒng)傳感器單元：采用多臺(tái)儀表或者系統(tǒng)，將控制功能與安全

連鎖功能隔離，即檢測(cè)單元分開獨(dú)立配置的

原則，做到ESD儀表系統(tǒng)與過程控制系統(tǒng)的

實(shí)體分離邏輯運(yùn)算單元：包括輸入模塊、控制模塊、診斷回路、輸出模塊四部分，

依據(jù)邏輯運(yùn)算單元自動(dòng)進(jìn)行周期性故障診斷，基于自

診

斷測(cè)試的ESD儀表系統(tǒng)，系統(tǒng)具有特殊的硬件設(shè)計(jì)，

借

助于安全性診斷測(cè)試技術(shù)保證安全執(zhí)行單元：ESD儀表系統(tǒng)中危險(xiǎn)性最高的設(shè)備。由于ESD儀表系統(tǒng)在正常工

況是靜止的，如果ESD控制輸出不變，則執(zhí)行單元一直保持在原

有的狀態(tài)，很難確認(rèn)執(zhí)行單元是否有危險(xiǎn)故障，所以執(zhí)行單元儀

表的安全等級(jí)的選擇十分重要。第12頁/共16頁14ESD系統(tǒng)的特點(diǎn)化工生產(chǎn)自動(dòng)控制技術(shù)①冗余性

是指為實(shí)現(xiàn)同一功能，使用多個(gè)相同的能

模塊或部件并聯(lián)。他可以自動(dòng)地檢測(cè)故障，

切換到后設(shè)備上②容錯(cuò)性

是指模塊在出現(xiàn)故障和錯(cuò)誤時(shí)，可以繼續(xù)

執(zhí)行特定功能的能力。進(jìn)一步講是對(duì)失效

的控制系統(tǒng)元件進(jìn)行識(shí)別和補(bǔ)償，并能夠

繼續(xù)完成指定的任務(wù)，不中斷過程控制的

情況下進(jìn)行修復(fù)的能力第13頁/共16頁15ESD系統(tǒng)的必要性化工生產(chǎn)自動(dòng)控制技術(shù)①降低控制功能和安全功能同時(shí)失效的概率，當(dāng)維護(hù)DCS

部分故障時(shí)也不會(huì)危及安全保護(hù)系統(tǒng)②對(duì)于大型裝置或旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備而言，緊急停車系統(tǒng)響應(yīng)速

度越快越好。這有利于保護(hù)設(shè)備，避免事故擴(kuò)大；并有利

于分辨事故原因記錄。而