分散控制系統(tǒng)(DCS)知識(shí)講解

分散控制系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范（硬件與軟件）一、總則1、DCS系統(tǒng)功能：模擬量控制（MCS），鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)（FSSS卜順序控制（SCS）和數(shù)據(jù)采集（DAS），以滿足各種運(yùn)行工況的要求，確保機(jī)組安全、高效運(yùn)行。2、 DCS應(yīng)由分散處理單元、數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)和人機(jī)接口組成。3、 DCS系統(tǒng)應(yīng)易于組態(tài)，易于使用，易于擴(kuò)展。4、 DCS的設(shè)計(jì)應(yīng)采用合適的冗余配置和診斷至模件級(jí)的自診斷功能，使其具有高度的可靠性。系統(tǒng)內(nèi)任一組件發(fā)生故障，均不應(yīng)影響整個(gè)系統(tǒng)的工作。5、 系統(tǒng)的參數(shù)、報(bào)警和自診斷功能應(yīng)高度集中在CRT上顯示和在打印機(jī)上打印，控制系統(tǒng)應(yīng)在功能和物理上適當(dāng)分散。6、DCS應(yīng)采取有效措施，以防止各類計(jì)算機(jī)病毒的侵害和 DCS內(nèi)各存貯器的數(shù)據(jù)丟失。7、 整個(gè)DCS的可利用率至少應(yīng)為99．9％。二、 硬件要求1、一般要求（1）系統(tǒng)使用以微處理器為基礎(chǔ)的分散型的硬件。（2） 所有模件均應(yīng)是固態(tài)電路，標(biāo)準(zhǔn)化、模件化和插入式結(jié)構(gòu)。（3） 模件的編址不應(yīng)受在機(jī)柜內(nèi)的插槽位置所影響，而是在機(jī)柜內(nèi)的任何插槽位置上都應(yīng)能執(zhí)行其功能。2、 處理器模件（1）處理器模件應(yīng)各司其職（功能上應(yīng)分離），以提高系統(tǒng)可靠性．處理器模件應(yīng)使用I／O處理系統(tǒng)采集的過程信息采完成模擬控制和數(shù)字控制．（2） 處理器模件帶有LED自診斷、顯示。（3） 處理器模件若使用隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM），則應(yīng)有電池作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的后備電源，電池的更換不應(yīng)影響模件的工作。（4） 某一個(gè)處理器模件故障，不應(yīng)影響其它處理器模件的運(yùn)行。此外，數(shù)據(jù)通訊總線故障時(shí)，處理器模件應(yīng)能繼續(xù)運(yùn)行。（5） 對(duì)某一個(gè)處理器模件的切除，修改或恢復(fù)投運(yùn)，均不應(yīng)影響其它處理器模件的運(yùn)行。（6） 執(zhí)行機(jī)組聯(lián)鎖保護(hù)和重要的模擬量控制功能的控制器應(yīng)冗余配置。（7） 冗余配置的處理器模件與系統(tǒng)均應(yīng)有并行的接口，即均能接受系統(tǒng)對(duì)它們進(jìn)行組態(tài)和組態(tài)修改。處于后備狀態(tài)的處理器模件，應(yīng)能不斷更新其自身獲得的信息。（8） 電源故障應(yīng)屬系統(tǒng)的可恢復(fù)性故障，一旦重新受電，處理器模件應(yīng)能自動(dòng)恢復(fù)正常工作而無需運(yùn)行人員的任何干預(yù)。3、 過程輸入／輸出（I／O）（1）I／O處理系統(tǒng)應(yīng)"智能化"，以減輕控制系統(tǒng)的處理負(fù)荷。I／O處理系統(tǒng)應(yīng)能完成掃描、數(shù)據(jù)整定、數(shù)字化輸入和輸出、線性化、熱電偶冷端補(bǔ)償、過程點(diǎn)質(zhì)量判斷、工程單位換算等功能。（2） 所有的I／O模件都應(yīng)有標(biāo)明I／O狀態(tài)的LED指示和共它診斷顯示。（3）所有控制和保護(hù)回路的模擬量輸入信號(hào)每秒至少掃描和更新 4次，所有控制和保護(hù)回路的數(shù)字量輸入信號(hào)每秒至少掃描和更新10次，事故順序（SOE）輸入信號(hào)的分辨率應(yīng)小于1毫秒。為滿足某些需要快速處理的控制回路要求，其模擬量輸入信號(hào)應(yīng)達(dá)到每秒掃描6次，數(shù)字量輸入信號(hào)應(yīng)達(dá)到每秒掃描20次。

提供熱電偶、熱電阻及4?20mA信號(hào)的開路和短路以及輸入信號(hào)超出工藝可能范圍的檢查功能，這一功能應(yīng)在每次掃描過程中完成。(5)所有接點(diǎn)輸入模件都應(yīng)有防抖動(dòng)濾波處理。處理器模件的電源故障不應(yīng)造成已累積的脈沖輸入讀數(shù)丟失。應(yīng)采用相應(yīng)的手段，自動(dòng)地和周期性地進(jìn)行零飄和增益的校正冗余輸入的熱電偶、熱(8)冗余輸入的熱電偶、熱電阻、變送器信號(hào)的處理，應(yīng)由不同的I電阻、變送器信號(hào)的處理，應(yīng)由不同的I／O模件來完成。單個(gè)I／O模件的故障，不能引起任何設(shè)備的故障或跳閘。(SWC)有關(guān)規(guī)定，在誤加(SWC)有關(guān)規(guī)定，在誤加(10)所有輸入/輸出模件，應(yīng)能滿足沖擊電壓承受能力試驗(yàn)導(dǎo)則250V直流電壓或交流峰一峰電壓時(shí)，應(yīng)不損壞系統(tǒng)．(11)每16個(gè)模擬量輸入點(diǎn)至少有一個(gè)單獨(dú)的 A/D轉(zhuǎn)換器，若不能滿足時(shí)，允許最多32個(gè)模擬量輸入點(diǎn)采用一對(duì)冗余的A/D轉(zhuǎn)換器，每一個(gè)模擬量輸出點(diǎn)應(yīng)有一個(gè)單獨(dú)的 D/A轉(zhuǎn)換器，每一路熱電阻輸入應(yīng)有單獨(dú)的橋路。此外，所有的輸入通道、輸出通道及其工作電源，均應(yīng)互相隔離。(12)在整個(gè)運(yùn)行環(huán)境溫度范圍內(nèi)， DC精確度應(yīng)滿足如下要求，模擬量輸入信號(hào) (高電平)±．1％，模擬量輸入信號(hào)(低電平)±0．2％，模擬量輸出信號(hào)±0．25％。(13)I/O類型a．模擬量輸入：b．模擬量輸出cc.數(shù)字量輸入：d．?dāng)?shù)字量輸出：熱電阻(RTD)輸入:熱電偶(T/C)輸入:g．脈沖量輸入c(14)分散處理單元之間用于跳閘、重要的聯(lián)鎖和超馳控制的信號(hào)，應(yīng)直接采用硬接線，而不可通過數(shù)據(jù)通訊總線發(fā)送。3、 外圍設(shè)備(1)記錄打印機(jī)和彩色圖形打印機(jī)。(2)CRT和鍵盤。(3)磁盤驅(qū)動(dòng)裝置：三種類型的磁盤驅(qū)動(dòng)裝置存儲(chǔ)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，即固定式溫切斯特盤，光盤(或磁帶機(jī))和軟盤驅(qū)動(dòng)器。4、 電源電子裝置機(jī)柜、操作員站和工程師站，應(yīng)能接受二路交流 220V+10％，50Hz+lHz的單相電源：不停電電源(UPS)，廠用保安段電源。提供機(jī)柜內(nèi)的二套冗余直流電源。這二套直流電源都應(yīng)具有足夠的容量和適當(dāng)?shù)碾妷?，能滿足設(shè)備負(fù)載的要求。任一路電源故障都應(yīng)報(bào)警，二路冗余電源應(yīng)通過二極管切換回路耦合。在一路電源故障時(shí)自動(dòng)切換到另一路，以保證任何一路電源的故障均不會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的任一部分失電。

(4)散配置，以獲取最高可靠性，對(duì)(4)散配置，以獲取最高可靠性，對(duì)電子裝置機(jī)柜內(nèi)的饋電應(yīng)分I/O模件、處理器模件、通訊模件和變送器等都應(yīng)提供冗余的電源。接受變送器輸入信號(hào)的模擬量輸入通道，應(yīng)能承受輸入端子完全的短路，并不應(yīng)影響其它輸入通道，否則，應(yīng)有單獨(dú)的熔斷器進(jìn)行保護(hù)。每一路變送器的供電回路中應(yīng)有單獨(dú)的熔斷器，熔斷器開斷時(shí)應(yīng)報(bào)警。無論是4?20mA輸出還是脈沖信號(hào)輸出，都應(yīng)有過負(fù)荷保護(hù)措施。(8)每一數(shù)字量輸入、輸出通道板都應(yīng)有單獨(dú)的熔斷器或采取其它相應(yīng)的保護(hù)措施。5、 環(huán)境(1)系統(tǒng)應(yīng)能在電子噪聲、射頻于擾及振動(dòng)都很大的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中連續(xù)運(yùn)行，且不降低系統(tǒng)的性能。(2)系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)采用各種抗噪聲技術(shù)、包括光電隔離、高共模抑制比、 合理的接地和屏蔽。在距電子設(shè)備1.2米以外發(fā)出的工作頻率達(dá)470MHz、功率輸出達(dá)5W的電磁干擾和射頻干擾，應(yīng)不影響系統(tǒng)正常工作。系統(tǒng)應(yīng)能在環(huán)境溫度0?40C相對(duì)濕度10?95%(不結(jié)露)的環(huán)境中連續(xù)運(yùn)行。6、 電子裝置機(jī)柜和接線(1)電子裝置機(jī)柜的外殼防護(hù)等級(jí)，室內(nèi)應(yīng)為NAMAl2，室外應(yīng)為NAMA4。機(jī)柜門應(yīng)有導(dǎo)電門封墊條，以提高抗射頻干擾 (RFI)能力。機(jī)柜的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足電纜由柜底或柜頂引入的要求。對(duì)需散熱的電源裝置，應(yīng)提供排氣風(fēng)扇和內(nèi)部循環(huán)風(fēng)扇。(5)機(jī)柜內(nèi)應(yīng)裝設(shè)溫度檢測(cè)開關(guān)，當(dāng)溫度過高時(shí)進(jìn)行報(bào)警。(6)裝有風(fēng)扇的機(jī)柜均應(yīng)提供易于更換的空氣過濾器。(7)機(jī)柜內(nèi)的端子排應(yīng)布置在易于安裝接線的地方，即為離柜底 300mm以上和距柜頂150mm以下。機(jī)柜內(nèi)的每個(gè)端子排和端子都有清晰的標(biāo)志，并與圖紙和接線表相符。端子排、電纜夾頭、電纜走線槽及接線槽均應(yīng)由 "非燃燒"型材料制造。(10)組件、處理器模件或I／O模件之間的連接應(yīng)避免手工接線。機(jī)柜內(nèi)應(yīng)預(yù)留充足的空間，使買方能方便地接線、匯線和布線。7、 系統(tǒng)擴(kuò)展每個(gè)機(jī)柜內(nèi)的每種類型I／O測(cè)點(diǎn)都應(yīng)有10-15%的備用量。每個(gè)機(jī)柜內(nèi)應(yīng)有10?15%的模件插槽備用量。該備用插槽應(yīng)配置必要的硬件，保證今后插入模件就能投入運(yùn)行?？刂破髡镜奶幚砥魈幚砟芰?yīng)有40%余量，操作員站處理器處理能力應(yīng)有60%余量。處理器內(nèi)部存貯器應(yīng)有50%余量，外部存貯器應(yīng)有60%余量。30?40%電源余量這些都應(yīng)是按系統(tǒng)聯(lián)調(diào)成功正式投運(yùn)時(shí)的最終容量計(jì)算的百分比值。三、 軟件要求1、 整個(gè)DCS的組態(tài)，是采用統(tǒng)一的方式進(jìn)行組態(tài)。2、提供一套完整程序軟件包，包括實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)程序、應(yīng)用程序及性能計(jì)算程序。3、所有的算法和系統(tǒng)整定參數(shù)應(yīng)駐存在各處理器模件的非易失性存儲(chǔ)器內(nèi)，執(zhí)行時(shí)不需重新裝載。4、提供高級(jí)編程語言以滿足用戶工程師開發(fā)應(yīng)用軟件的需要。5、模擬量控制的處理器模件完成所有指定任務(wù)的最大執(zhí)行周期不應(yīng)超過 250ms,開關(guān)量控制的處理器執(zhí)行周期不應(yīng)超過IOOms。6、 對(duì)需快速處理的模擬和順序控制回路，其處理能力應(yīng)分別為每125ms和50ms執(zhí)行一次。7、 模擬控制回路的組態(tài)，應(yīng)通過駐存在處理器模件中的各類邏輯塊的聯(lián)接，直接采用SAMA圖方式進(jìn)行，以SAMA圖形式打印出已完成的所有系統(tǒng)組態(tài)。8、 在工程師工作站上應(yīng)能對(duì)系統(tǒng)組態(tài)進(jìn)行修改。不論該系統(tǒng)是在線或離線均能對(duì)該系統(tǒng)的組態(tài)進(jìn)行修改。9、 在程序編輯或修改完成后，應(yīng)能通過通訊總線將系統(tǒng)組態(tài)程序裝入各有關(guān)的處理器模件，而不影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。10、 順序控制的所有控制、監(jiān)視、報(bào)警和故障判斷等功能，均應(yīng)由處理器模件提供。11、順序邏輯的編程應(yīng)使順控的每一部分都能在 CRT上顯示，并且各個(gè)狀態(tài)都能得到監(jiān)視。12、 所有順序控制邏輯的組態(tài)都應(yīng)在系統(tǒng)內(nèi)完成，而不采用外部硬接線、專用開關(guān)或其它替代物作為組態(tài)邏輯的輸入。13、 順序控制邏輯應(yīng)采用熟悉的，類似于繼電器型式的功能符號(hào)，以邏輯圖或梯形圖格式進(jìn)行組態(tài)，可以圖形方式打印出已組態(tài)的邏輯。14、 查找故障的系統(tǒng)自診斷功能應(yīng)能診斷至模件級(jí)故障。報(bào)警功能應(yīng)使運(yùn)行人員能方便地辨別和解決各種問題。四、 人機(jī)接口1、操作員站（1） 操作員站的任務(wù)：在標(biāo)準(zhǔn)畫面和用戶組態(tài)畫面上，匯集和顯示有關(guān)的運(yùn)行信息，供運(yùn)行人員據(jù)此對(duì)機(jī)組的運(yùn)行工況進(jìn)行監(jiān)視和控制。（2） 操作員站的基本功能：?監(jiān)視系統(tǒng)內(nèi)每一個(gè)模擬量和數(shù)字量?顯示并確認(rèn)報(bào)警顯示操作指導(dǎo)建立趨勢(shì)畫面并獲得趨勢(shì)信息?打印報(bào)表控制驅(qū)動(dòng)裝置自動(dòng)和手動(dòng)控制方式的選擇調(diào)整過程設(shè)定值和偏置等。（3） 至少應(yīng)提供2組操作員站。操作員站應(yīng)設(shè)計(jì)成控制臺(tái)型式，其電子部件安裝在操作員站內(nèi)。（4） 每一個(gè)操作員站都應(yīng)是冗余通訊總線上的一個(gè)站，且每個(gè)操作員站應(yīng)有獨(dú)立的冗余通訊處理模件，分別與冗余的通訊總線相連。（5） 雖然操作員站的使用各有分工，但任何顯示和控制功能均應(yīng)能在任一操作員站上完成。（6） 任何CRT畫面均應(yīng)能在2秒（或更少）的時(shí)間內(nèi)完全顯示出來。所有顯示的數(shù)據(jù)應(yīng)每秒更新一次。（7） 調(diào)用任一畫面的擊鍵次數(shù)，不應(yīng)多于三次。（8）運(yùn)行人員通過鍵盤、觸屏或鼠標(biāo)等手段發(fā)出的任何操作指令均應(yīng)在 1秒或更短的時(shí)間內(nèi)被執(zhí)行。從運(yùn)行人員發(fā)出操作指令到被執(zhí)行完畢的確認(rèn)信息在 CRT上反映出來的時(shí)間應(yīng)在2.5?3秒內(nèi)。2、手動(dòng)控制裝置（1）應(yīng)提供硬手／自動(dòng)操作器（M／A操作器）作為后備控制裝置。這些操作器應(yīng)能旁路控制系統(tǒng)的處理器，并且最好能使用與控制驅(qū)動(dòng)裝置相同的電源。（2）當(dāng)一個(gè)M／A操作器接入或脫離系統(tǒng)時(shí)，不應(yīng)造成控制方式的改變或引起控制驅(qū)動(dòng)裝置的誤動(dòng)。（3） M／A操作器應(yīng)有與相對(duì)應(yīng)的控制裝置進(jìn)行自動(dòng)或手動(dòng)方式切換的手段，并保證雙向無擾切換，無論選擇手動(dòng)方式或回到自動(dòng)方式時(shí)，M／A操作器上均應(yīng)有狀態(tài)指示燈顯示。（4）在被控裝置到達(dá)全開或全關(guān)的極限位置時(shí)，開關(guān)量控制的操作器上應(yīng)有相應(yīng)的指示燈指示。（5）在自動(dòng)控制設(shè)備故障時(shí)，M／A操作器上應(yīng)有明顯的指示。（6）手操按鍵應(yīng)有觸感，且指示燈采用冷光源。（7）被控裝置的實(shí)際開度位置應(yīng)有數(shù)字顯示，精度為 0．1％。3、工程師站（1）工程師站，用于程序開發(fā)、系統(tǒng)診斷、控制系統(tǒng)組態(tài)、數(shù)據(jù)庫和畫面的編輯及修改。（2）工程師站應(yīng)能調(diào)出任一已定義的系統(tǒng)顯示畫面。在工程師站上生成的任何顯示畫面和趨勢(shì)圖等，均應(yīng)能通過通訊總線加載到操作員站。（3）工程師站應(yīng)能通過通訊總線，既可調(diào)出系統(tǒng)內(nèi)任一分散處理單元 （DPU）的系統(tǒng)組態(tài)信息和有關(guān)數(shù)據(jù)，可將組態(tài)數(shù)據(jù)從工程師站上下載到各分散處理單元和操作員站。此外，當(dāng)重新組態(tài)的數(shù)據(jù)被確認(rèn)后，系統(tǒng)應(yīng)能自動(dòng)地刷新其內(nèi)存。（4）工程師站應(yīng)包括站用處理器、圖形處理器及能容納系統(tǒng)內(nèi)所有數(shù)據(jù)庫、各種顯示和組態(tài)程序所需的主存貯器和外存設(shè)備。（5）工程師站應(yīng)設(shè)置軟件保護(hù)密碼，以防一般人員擅自改變控制策略、應(yīng)用程序和系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。五、數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)1、數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)應(yīng)將各分散處理單元、輸入／輸出處理系統(tǒng)及人機(jī)接口和系統(tǒng)外設(shè)聯(lián)接起來，以保證可靠和高效的系統(tǒng)通訊。2、連接到數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)上的任一系統(tǒng)或設(shè)備發(fā)生故障，不應(yīng)導(dǎo)致通訊系統(tǒng)癱瘓或影響其他聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)和設(shè)備的工作。通訊總線的故障不應(yīng)引起機(jī)組跳閘或使DPU不能工作。3、 所提供的通訊總線應(yīng)是冗余的（包括冗余通訊總線接口模件）。冗余的數(shù)據(jù)通訊總線在任何時(shí)候都應(yīng)同時(shí)工作。4、 掛在數(shù)據(jù)通訊總線上的所有站，都應(yīng)能接受數(shù)據(jù)通訊總線上的數(shù)據(jù)，并可向數(shù)據(jù)總線上發(fā)送數(shù)據(jù)。5、 數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)的負(fù)載容量，在最繁忙的情況下，不應(yīng)超過 30?40%，以便于系統(tǒng)的擴(kuò)展。6、 在機(jī)組穩(wěn)定和擾動(dòng)的工況下，數(shù)據(jù)總線的通訊速率應(yīng)保證運(yùn)行人員發(fā)出的任何指令均能在1