DCS第10章-1-final

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,计算机控制系统,第,2,篇 集散控制系统（,DCS,）,计算机控制系统,第,6,章,DCS,的技术概述,第,7,章,DCS,的控制站,第,8,章,DCS,的操作员站,第,9,章,DCS,的工程师站,第,10,章,DCS,的应用设计,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,DCS,第,10,章,DCS,的,应用设计,10.1 DCS,的应用设计,概述,10.2 DCS,的应用设计,实例,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,第,10,章,DCS,的,应用设计,DCS,开发,设计：,设计,DCS,的硬件,设计,DCS,的软件,应用,设计：,把,DCS,应用于生产过程,充分发挥,DCS,的作用,满足控制和管理的要求,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,DCS,第,10,章,DCS,的,应用设计,10.1 DCS,的应用设计概述,10.2 DCS,的应用设计,实例,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,第,10,章,DCS,的,应用设计,10.1 DCS,的应用设计,概述,应用设计,流程,：,可行性研究,初步设计,详细设计,工程实施,工程验收,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,第,10,章,DCS,的,应用设计,10.1 DCS,的应用设计,概述,可行性,研究,是,立项,的依据,初步,设计,是,订货,的依据,详细,设计,是,施工,的依据,工程,实施,是,验收,的依据,工程,验收,是,结束,的标志,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,第,10,章,DCS,的,应用设计,10.1 DCS,的应用设计,概述,10.1.1 DCS,的应用设计目标,10.1.2 DCS,的应用,性能评估,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,10.1 DCS,的应用设计,概述,10.1.1 DCS,的应用设计,目标,目标,：,1.,控制管理水平,2.,操作方式,3.,系统结构,4.,仪表选型,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,10.1.1 DCS,的应用设计,目标,1.,控制,管理,水平,三档,：,(1),常规,控制策略,(2),先进,控制策略,(3),控,制,管,理,一体化,策略,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,(1),常规,控制策略：,连续,PID,控制算法为,主,，,构成单回路、串级、,前馈、比值、选择、,分程、纯迟延补偿、,解耦控制系统,、等等,；,逻辑,控制和,顺序,控制为,辅,，,构成安全连锁保护系统、,批处理系统。,10.1.1 DCS,的应用设计,目标,1.,控制,管理,水平,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,(2),先进,控制策略：,实现自适应控制、,预测控制、,推理控制、,神经网络控制、,等等；,实现装置级的,优化控制、协调控制。,10.1.1 DCS,的应用设计,目标,1.,控制,管理,水平,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,10.1.1 DCS,的应用设计,目标,1.,控制,管理,水平,(3),控,制,管,理,一体化,策略：,建立公司级的,全局优化控制和,管理协调系统,实现计算机集成制造系统（,CIMS,）,或计算机集成过程系统（,CIPS,）,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,10.1.1 DCS,的应用设计,目标,2.,操作,方式,三种：,(1),设备级,独立操作方式,(2),装置级,协调操作方式,(3),厂级,综合操作方式,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,(1),设备级,独立操作方式，,操作员自主操作一台或几台设备，,维持,设备,正常,运行；,(2),装置级,协调操作方式，操作员接收,车间级,调度指令，,进行,装置级,协调,操作；,(3),厂级,综合操作方式，,操作员接收,厂级,调度指令，,进行,厂级,优化,操作。,10.1.1 DCS,的应用设计,目标,2.,操作,方式,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,10.1.1 DCS,的应用设计,目标,3.,系统,结构,图,6.3 DCS,的控制和管理一体化系统,CS:,控制站,OS:,操作员站,ES:,工程师站,SCS:,监控计算机站,CG:,计,算机网关,CNET:,控制网络,MNET:,生产管理网络,DNET:,决策管理网络,MMC:,生产管理计算机,DMC:,决策管理计算机,生 产 过 程,MNET,生产管理层,操作监控层,直接控制层,CNET,SCS,MM C,CG2,MM C,MM C,MM C,OS,OS,ES,CG1,CS,CS,CS,CS,CS,DNET,DM C,CG3,DM C,DM C,DM C,决策管理层,直接控制层,操作监控层,生产管理层,决策管理层,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,低档：,直接控制层,和,操作监控层,，,用控制网络,CNET,连接各台控制和管理设备，,构成,车间级,系统；,中档：,再增加,生产管理层,，,用管理网络,MNET,连接各台生产管理设备，,构成,厂级,系统；,高档：,再增加,决策管理层,，,用决策网络,DNET,连接各台决策管理设备，,构成,公司级,系统。,10.1.1 DCS,的应用设计,目标,3.,系统,结构,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,10.1.1 DCS,的应用设计,目标,4.,仪表,选型,常规,模拟,仪表，,传输模拟信号,(420mADC),现场总线,数字,仪表，,传输数字信号,(FF-,H1,，,HART),选,常规,模拟仪表,选现场总线,数字,仪表,选,常规,模拟仪表和现场总线,数字,仪表,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,第,10,章,DCS,的,应用设计,10.1 DCS,的应用设计,概述,10.1.1 DCS,的应用,设计目标,10.1.2 DCS,的应用性能评估,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,10.1 DCS,的应用设计,概述,10.1.2 DCS,的,应用,性能评估,选购：,用户从众多的,DCS,产品中选择一种,方法：,首先对各种,DCS,产品进行性能评估，,然后从中选择一种,性,能,价,格,比,最,优,的产品。,性能评估,：,1.,可靠性,2.,实用性,3.,先进性,4.,成熟性,5.,适应性,6.,开放性,7.,继承性,8.,维修性,9.,可信性,10.,经济性,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,10.1.2 DCS,的,应用,性能评估,1.,可靠性,可靠性,是系统指标，,具有,综合性,、,时间性,和,统计性,的特点。,所谓,综合性,，,是指从整体上,评价系统完成预定功能的能力；,所谓,时间性,，,是指在使用期内，,随着时间的推移和使用条件的变化，,维持出厂验收时所达到的一切功能的能力；,所谓,统计性,，,是指用大量统计数据，,按照统计规律求出的系统性能指标。,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,指标,：,平均故障间隔时间,(Mean Time Between Failure,，,MTBF,),平均无故障时间,(Mean Time To Failure,，,MTTF,),平均修复时间,(Mean Time To Repair,，,MTTR,),可靠度,(Reliability),利用率,(Availability),可以,修复的故障用,MTBF,指标,无法,修复的故障用,MTTF,指标,10.1.2 DCS,的,应用,性能评估,1.,可靠性,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,10.1.2 DCS,的,应用,性能评估,1.,可靠性,评估内容：,产品的可靠性认证：,ISO9000,质量体系认证，,国际权威性机构或组织对,DCS,产品进行,测试,：,防爆性能测试,电磁抗干扰性能测试,.,系统不易发生故障：,有较高的平均故障间隔时间（,MTBF,）,有较高的平均无故障时间（,MTTF,）,可以,修复的故障用,MTBF,指标,无法,修复的故障用,MTTF,指标,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,10.1.2 DCS,的,应用,性能评估,1.,可靠性,评估内容：,系统不收故障影响：,冗余：通信、控制器、,电源、,重要,I/O,模板、操作员站。,热备份状态，,自动检测故障，自动无扰动切换。,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,评估内容：,迅速排除故障：,故障诊断、故障定位、故障报警,带电拔插模板或模块，,平均修复时间,(MTTR),短,实际应用调查：,调查用户,评价使用效果,定性评述,总体评价,10.1.2 DCS,的,应用,性能评估,1.,可靠性,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,10.1.2 DCS,的,应用,性能评估,2.,实用性,含义,：,产品必须具备的技术性能,评估,内容,：,控制站,操作员站,工程师站,监控计算机站,通信网络,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,控制站,的实用性能,I/O,模板或模块,功能块,冗余,10.1.2 DCS,的,应用,性能评估,2.,实用性,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,控制站,的实用性能,I/O,模板或模块：,种类齐全,AI,、,AO,、,DI,、,DO,、,SI,、,精度,放大器的精度和漂移,A/D,和,D/A,的位数,隔离,I/O,模板与现场测控仪表隔离,I/O,模板内各信号点之间互相隔离,防爆,符合本质安全标准,10.1.2 DCS,的,应用,性能评估,2.,实用性,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,10.1.2 DCS,的,应用,性能评估,2.,实用性,控制站,的实用性能,功能块：,种类齐全,输入,功能,块,输出,功能,块,运算,功能,块,连续,控制,功能,块,逻辑,控制,功能,块,顺序,控制,功能,块,处理容量,运算周期,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,10.1.2 DCS,的,应用,性能评估,2.,实用性,控制站,的实用性能,冗余：,控制器冗余,电源冗余,通信冗余,I/O,冗余,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,10.1.2 DCS,的,应用,性能评估,2.,实用性,操作员站,的实用性能,操作,画面,的种类和响应：,种类齐全,通用操作画面,专用操作画面,历史信息画面,系统信息画面,画面响应指标,画面,切换,时间短,画面,刷新,周期短,操作,方式,：,专用键盘，鼠标或球标,虚拟键盘，窗口，移屏或卷屏,友好性、简便性、快速性,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,10.1.2 DCS,的,应用,性能评估,2.,实用性,工程师站,的实用性能,组态方式：,功能块,图形,组态，窗口选项和表格填空,离线组态，,在线,组态,绘图软件：,多种绘图工具，标准图素，动态控件,语音及多媒体功能,多窗口及工业电视,(ITV),合成,编程软件：,专用控制语言,(CL),，,通用算法语言,面向过程变量,(PV),实时数据库接口,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,10.1.2 DCS,的,应用,性能评估,2.,实用性,监控计算机站,的实用性能,先进控制软件：,自适应控制,预测控制,推理控制,最优控制,专家系统,专用先进控制软件包,高级算法语言：,面向过程的高级算法语言,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,10.1.2 DCS,的,应用,性能评估,2.,实用性,通信网络,的实用性能,标准,通信网络：,符合国际标准的局域网络及通信协议,例如,IEEE802.3,、,IEEE802.4,、,IEEE802.5,冗余,通信网络：,冗余传输介质、通信处理机和通信接口,自动故障诊断及无扰动切换,开放,通信网络：,与各种通信网络互连,共享网络资源,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,10.1.2 DCS,的,应用,性能评估,3.,先进性,DCS,随着,计算机、通信、屏幕显示和控制,这“,4C,”,技术的发展而不断更新。,DCS,技术更新期为,12,年，有的甚至,更短,。,评估先进性时，,要有,时代,的观点和,发展,的眼光，,要紧跟先进技术发展的新潮流。,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,10.1.2 DCS,的,应用,性能评估,4.,成熟性,含义,：,成熟产品,成熟技术,成熟,产品,：,在国内外占有一定的市场或用户，,已有应用业绩，得到用户认可。,成熟,技术,：,在硬件和软件等方面,采用了一系列被人们认可的技术，,产品遵循渐进发展原则，,逐步更新换代。,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,成熟性,和,先进性,是,一对矛盾,先进,技术,经过实际应用考验，不断改进成为成熟技术。,成熟,技术,使用一段时间必将被淘汰，终将被先进技术所替代。,正确评估：,评估,成熟性,时要注意是否过时的技术，,是否将被淘汰的技术；,评估,先进性,时要考查是否经过实际应用，,使用效果如何，,决不能买试制产品或实验产品。,10.1.2 DCS,的,应用,性能评估,4.,成熟性,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,10.1.2 DCS,的,应用,性能评估,5.,适应性,工业环境：,电磁干扰,酸碱盐等腐蚀性有害物质,高温、低温、潮湿和粉尘,可燃性物质，,易燃易爆,DCS,必须适应恶劣的工业环境，,灵活配置成小、中、大系统，分散安装,适应,就地安装,调试，,操作员站和工程师站适应多种机型，,专用机、,PC,机或工作站，,操作员站兼工程师站。,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,10.1.2 DCS,的,应用,性能评估,6.,开放性,含义,：,硬件、软件和通信网络具有对外开放的,接口,，,与各种设备、软件及通信网络,互连,，数据,共享,。,操作员站、工程师站和监控计算机站：,硬件,采用通用的,PC,机、工作站或小型机，,软件,采用通用的操作系统、数据库和算法语言。,控制站：,提供各种通信接口，,与各种可编程控制器,(PC,或,PLC),、,现场总线仪表、数字设备互连。,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,10.1.2 DCS,的,应用,性能评估,7.,继承性,含义：,新、老产品兼容,软件版本升级,目的：,产品更新期短，,保护用户的利益。,优点：,用户,不仅,能不断用到新产品，,而且,能新、老产品共存，,用户,既,扩展了系统，,又,保护了原有的投资。,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,10.1.2 DCS,的,应用,性能评估,8.,维修性,体现：,快速性,安全性,简便性,经济性,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,10.1.2 DCS,的,应用,性能评估,8.,维修性,(1),维修的,快速性,：,具有故障诊断、故障定位和故障报警的功能,带电拔插功能模板或模块,平均修复时间,(MTTR),短,(2),维修的,安全性,：,不仅能诊断出故障，而且能故障屏蔽，,从而使故障影响面极小。,更换,AO,、,DO,模板时，,维持输出不变，,保证执行机构不受影响，,实现了,无扰动更换,输出模板。,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,10.1.2 DCS,的,应用,性能评估,8.,维修性,(3),维修的,简便性,：,硬件积木式结构，带电拔插，工作状态指示，,故障指示灯亮，,CRT,显示故障点，,立即通知操作员更换，,不需要特殊维修工具或仪器。,模板或模块为“,即插即用,”，不影响系统正常运行,(4),维修的,经济性,：,制造商提供备品备件，,制造商定期为产品进行在线或离线测试检查，,更换性能降低的功能模板或模块。,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,10.1.2 DCS,的,应用,性能评估,9.,可信性,体现：,企业信誉,产品信誉,技术服务,工程服务,售后服务,备品备件,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,10.1.2 DCS,的,应用,性能评估,9.,可信性,(1),企业,信誉：,企业覆行合同、信守承诺和准时交货，,企业呈上升发展趋势，产品销售额逐年增加。,(2),产品,信誉：,市场占有率，应用业绩，,用户评价，行业评比。,(3),技术,服务,：,提供技术培训、培训实验中心，,不仅有全套的产品技术资料，,而且有通俗易懂的培训教材，,还有高水平的培训教师。,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,10.1.2 DCS,的,应用,性能评估,9.,可信性,(4),工程,服务：,提供设备安装指导和性能测试，,指导用户组态、调试和运行，,有一批工程经验丰富的技术员。,(5),售后,服务：,服务质量、服务态度、服务响应和服务水平，,有一批稳定的有维修经验的技术员。,(6),备,品,备,件：,齐全的备品备件，,供货及时，供货期长。,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,10.1.2 DCS,的,应用,性能评估,10.,经济性,体现：,直接投资,间接投资,服务价格,备品备件价格,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,10.1.2 DCS,的,应用,性能评估,10.1.2 DCS,的,应用,性能评估,10.,经济性,(1),直接,投资：,DCS,硬件,价格,DCS,软件,价格,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,10.1.2 DCS,的,应用,性能评估,10.,经济性,(2),间接,投资：,为,DCS,配套所属的额外投资,例如，产品,A,的热电偶和热电阻信号,需要外配温度变送器；,产品,B,的热电偶和热电阻信号,不,需要外配温度变送器。,评比：,A,的直接投资小于,B,，,A,有间接投资，,B,无间接投资，,结果,A,的总投资大于,B,，,显然选,A,不,合理。,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,10.1.2 DCS,的,应用,性能评估,10.,经济性,(3),服务价格：,技术服务,工程服务,售后服务,(4),备品备件价格：,定购,DCS,产品时的,备品备件价格,常年供应的,备品备件价格,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,DCS,第,10,章,DCS,的,应用设计,10.1 DCS,的应用设计,概述,10.2 DCS,的应用设计实例,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,10.2 DCS,的应用设计,实例,第,10,章,DCS,的,应用设计,DCS,的,应用领域,十分广泛，,如石油、化工、发电、冶金、,轻工、制药和建材等领域，,DCS,是过程工业的,主流,控制系统，,按需要可以构成,小,、,中,、,大,系统。,DCS,系统功能的发挥,取决于应用设计的水平。,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,第,10,章,DCS,的,应用设计,10.2 DCS,的应用设计,实例,10.2.1 DCS,的应用工程设计,10.2.2 DCS,的应用,工程实施,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,10.2 DCS,的应用设计,实例,10.2.1 DCS,的应用,工程设计,内容：,1.,系统,设备,的配置,2.,输入输出,点表,的设计,3.,控制,回路,的设计,4.,操作,画面,的设计,实例：,某,火力发电厂,的控制系统主要有,锅炉、汽轮机、发电机、输煤、供水等，,本节仅以,锅炉,控制为例。,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,10.2.1 DCS,的应用,工程设计,1.,系统设备的配置,设备,配置：,直接控制层,操作监控层,生产管理层,决策管理层,某火力发电厂的,DCS,项目分两期实施，,第一期,实现单元机组控制，,第二期,实现全厂管理。,第一期,配置直接控制层和操作监控层的设备。,第一期,配置生产管理层和决策管理层的设备。,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,1.,系统设备的配置,直接控制层,设备配置,主要,设备,：,控制站，,控制站,功能,：,输入,输出,运算,控制,应用设计者,针对这四项功能,提出设计要求，,以便确定,控制站,的配置,。,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,1.,系统设备的配置,直接控制层,设备配置, 输入输出信号点统计,分析,生产工艺流程，,以,列表,的形式统计信号点，,统计方法：,按输入输出信号类型，,按控制及监视类型。,目的：,配置,输入,模板或模块。,配置,输出,模板或模块。,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,1.,系统设备的配置,直接控制层,设备配置, 输入输出信号点统计,表,10.2.1,输入和输出,信号,分类统计,10#,，,11#,，,12#,，,13#,，,14#,控制站,SI,DO,420mA(2,线制,),420mA(4,线制,),热电偶,(TC),热电阻,(RTD),AI,AO,DI,420mA,干接点,继电器,RS-485,合 计,信 号 类 型,控 制,监 视,合 计,10#,11#,12#,13#,14#,48 24 30 144 246,16 8 10 32 66,16 48 32,32,128,32 16,16,64,16 64 16 96,64 32 160 64 320,32,32,32,96,2 2 4,194 146 208 200 272 1020,表,10.2.1,列出,某火力发电厂的,锅炉,控制,的输入输出信号点。,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,1.,系统设备的配置,直接控制层,设备配置, 输入输出信号点统计,输入输出信号,类型,：,模拟,量输入（,AI,）,模拟,量输出（,AO,）,数字,量输入（,DI,）,数字,量输出（,DO,）,串行,接口（,SI,）,特殊,输入和输出信号,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,数字量输入,(,DI,),：,无源干接点,有源电平,数字量输出,(,DO,),：,继电器，,其接点负载可以分为,24V,DC/1A,或,220V,AC/3A,1.,系统设备的配置,直接控制层,设备配置, 输入输出信号点统计,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,1.,系统设备的配置,直接控制层,设备配置, 输入输出信号点统计,串行接口,(SI),：,RS-232,RS-422,RS-485,各种,控制设备,的串行接口；,特殊,输入和输出信号,要单独统计，,并给出具体性能指标及要求。,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,1.,系统设备的配置,直接控制层,设备配置, 功能块统计,类型：,输入功能块,输出功能块,运算功能块,连续控制功能块,逻辑控制功能块,顺序控制功能块，,输入,和,输出,功能块的个数,是上述输入和输出信号点的个数，,所以只需统计后,4,类功能块的个数,。,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,1.,系统设备的配置,直接控制层,设备配置, 功能块统计,输入,/,输出信号,点,对应,输,入,功能块,输,出,功能块,控制,回路,或控制策略,运算,功能块,连续,控制功能块,逻辑,控制功能块,顺序,控制功能块,对应,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,1.,系统设备的配置,直接控制层,设备配置, 功能块统计,控制,和,运算,功能块的个数,取决于控制回路或控制策略，,步骤：,首先根据生产工艺过程,对控制的要求，,设计,控制回路或控制策略，,然后,统计,所用功能块的个数。,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,1.,系统设备的配置,直接控制层,设备配置, 控制站的配置,控制站,组成,：,主控单元（,MCU,）,输入输出单元（,IOU,）,电源,冗余,或非冗余：,MCU,必须,冗余,配置，,电源,必须,冗余,配置，,IOU,中的各种,I/O,模板可以,冗余,或,非冗余,。,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,I/O,冗余或非冗余：,监视,信号采用,非冗余,配置，,控制,信号采用,冗余,配置，,即,2,块信号处理板互为备用。,例如，,8,点,非冗余,AI,信号只需配,1,块,AI,板，,8,点,冗余,AI,信号必须配,2,块,AI,板。,1.,系统设备的配置,直接控制层,设备配置, 控制站的配置,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,1.,系统设备的配置,直接控制层,设备配置, 控制站的配置,为了便于将来扩充,I/O,信号点，,配置,I/O,模板时要注意,2,条：,I/O,信号统计,点数,增加,10%,的备用量，,I/O,模板插槽,预留,20%,备用,空间,。,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,1.,系统设备的配置,直接控制层,设备配置, 控制站的配置,控制站是,DCS,的,基础,，,其,可靠性,尤为重要。,为确保控制站安全稳定地工作，,配置控制站时要注意,3,条：,处理容量或,CPU,负荷,一般不超过,70%,，,通信容量,一般不超过,60%,，,电源负载,一般,不超过,50%,。,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,注意：,按生产,装置,来配置控制站，,按生产,设备,来配置控制站。,均衡分配：,输入输出信号点数，,运算功能块个数,连续控制功能块个数,逻辑控制功能块个数,顺序控制功能块个数,1.,系统设备的配置,直接控制层,设备配置, 控制站的配置,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,操作监控层,设备配置,1.,系统设备的配置,设备：,工程师站（,ES,）,操作员站（,OS,）,监控计算机站（,SCS,）,操作员站：,按生产,装置,或设备来配置操作员站，,按,画面,数量和控制,回路,个数，,配置操作员站。,工程站：,一台,操作员站兼工程师站,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,操作监控层,设备配置,1.,系统设备的配置,监控计算机站：,根据,先进,控制和,协调,控制运算量，,决定配置,1,台,或,几台,监控计算机站。,事故,打印机：,随时打印，,选用,针式,打印机，,因其用折叠式打印纸，可以连续用纸，,便于保存打印资料。,报表,打印机：,定时打印,选用,针式,、,喷墨,或,激光,打印机,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,操作监控层,设备配置,1.,系统设备的配置,某,火力发电厂,锅炉,控制系统,DCS,设备配置,(,图,10.1),：,控制站,5,台，,工程师站,1,台，,操作员站,4,台。,图,10.1,某火力发电厂,锅炉,控制系统的,DCS,体系结构,控,制,站,10#,控,制,站,12#,10Mbps,控,制,站,13#,控,制,站,14#,控,制,站,11#,CNET,操作员站,操作员站,操作员站,操作员站,工程师站,直接控制层,操作监控层,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,操作监控层,设备配置,1.,系统设备的配置,直接控制层,设备,配置：,控制站,10#,和,11#,用于,主控,系统,(MCS),，,控制站,12#,、,13#,和,14#,用于,数据采集,系统,(DAS),。,图,10.1,某火力发电厂,锅炉,控制系统的,DCS,体系结构,控,制,站,10#,控,制,站,12#,10Mbps,控,制,站,13#,控,制,站,14#,控,制,站,11#,CNET,操作员站,操作员站,操作员站,操作员站,工程师站,直接控制层,操作监控层,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,操作监控层,设备配置,1.,系统设备的配置,操作监控层,设备配置：,工程师站,1,台，,操作员站,4,台，,针式打印机,1,台，,激光打印机,1,台。,图,10.1,某火力发电厂,锅炉,控制系统的,DCS,体系结构,控,制,站,10#,控,制,站,12#,10Mbps,控,制,站,13#,控,制,站,14#,控,制,站,11#,CNET,操作员站,操作员站,操作员站,操作员站,工程师站,直接控制层,操作监控层,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,1.,系统设备的配置,生产,管理层和,决策,管理层设备配置,DCS,的,基本,构成是,直接控制层和操作监控层，,DCS,可以,扩展,生产管理层和决策管理层。,DCS,的直接控制层和操作监控层,有定型,产品供用户自由选择，,DCS,生产管理层和决策管理层,无定型,产品,供用户自由选择,。,因为管理没有统一的模式，,所以必须由用户,自行,配置,生产管理层和决策管理层,。,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,2.,输入输出,点表,的设计,10.2.1 DCS,的应用,工程设计,现场仪表,传感器,执行器,对应,输入,/,输出点表,输入,/,输出功能块表,内容：,定义工位号、量程、单位、,参数、特性、描述、等等。,目的：,用作相应的,输入,/,输出功能块的组态。,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,2.,输入输出,点表,的设计,10.2.1 DCS,的应用,工程设计,类型：,模拟量输入（,AI,）,数字量输入（,DI,）,模拟量输出（,AO,）,数字量输出（,DO,）,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,2.,输入输出,点表,的设计, 模拟量输入,(,AI,),点表,按,点类型,设计点表：,高电平模拟量输入,（,4mA20mA,或,010mA,）,热电偶或,mV,热电阻,脉冲,等等。,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,内容：,工位号、地址,(,板号和点号,),、,量程、单位、报警限值、描述符，等等，,热电偶,点要指明,类型,(,如,B,，,S,，,R,，,K,，,E,，,J,，,T),，,热电阻,点要指明,类型,(,如,Pt100,，,Cu50),详见,7.2.1,节,。,2.,输入输出,点表,的设计, 模拟量输入,(,AI,),点表,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,2.,输入输出,点表,的设计, 数字量输入,(,DI,),点表,内容：,工位号、正,/,反方向、,信号类型、描述符，等等，,信号类型分为,状态、锁存、累加，,详见,7.2.1,节,。,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,2.,输入输出,点表,的设计, 模拟量输出,(,AO,),点表,内容：,工位号、正,/,反方向、,线性或非线性、描述符，等等，,非线性要给出,折线段点坐标，,详见,7.2.1,节,。,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,2.,输入输出,点表,的设计, 数字量输出,(,DO,),点表,内容：,工位号，正,/,反方向、,状态或脉宽调制输出、描述符，等等，,脉宽调制输出要给出,控制周期,TC,，,详见,7.2.1,节,。,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,10.2.1 DCS,的应用,工程设计,3.,控制,回路,的设计,组成,：,输入功能块,输出功能块,运算功能块,控制功能块，,内容,：,定义运算功能块和控制功能块的工位号、,输入,/,输出端、参数、特性和描述等，,按照图形方式组态要求,画控制回路结构图，,参数表格和文档说明。,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,10.2.1 DCS,的应用,工程设计,3.,控制,回路,的设计,主控系统,(,MCS,),：,给水控制,过热器汽温控制,再热器汽温控制,燃烧控制,送风控制,引风控制,协调控制,数据采集系统,(,DAS,),某火力发电厂,锅炉,控制系统,DCS,承担主控系统,(,MCS,),和,数据采集系统,(,DAS,),计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,10.2.1 DCS,的应用,工程设计,3.,控制,回路,的设计,主控系统,(MCS),采用,连续,控制和,逻辑,控制的综合方式，,分析：,汽包,水位,控制,过热器蒸,汽温,度控制,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,3.,控制,回路,的设计, 汽包,水位,控制,图,10.2,汽包水位控制原理图,LC2,LC1,FS,省煤器,过热器,V2,过热蒸汽,FW,锅炉,汽包,V1,LT,FT1,给水,FT2,FC3,FF,汽包水位,给水流量,蒸汽,流量,原理：,当系统启动或主蒸汽流量,33%,时，,选用主阀,V2,；,当主蒸汽流量为,3033%,，,处于,V1,和,V2,的无扰动,切换,过渡期间。,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,3.,控制,回路,的设计, 汽包,水位,控制,图,10.2,汽包水位控制原理图,LC2,LC1,FS,省煤器,过热器,V2,过热蒸汽,FW,锅炉,汽包,V1,LT,FT1,给水,FT2,FC3,FF,汽包水位,给水流量,蒸汽,流量,组成：,单,冲量控制,三,冲量控制,单冲量,控制：,汽包水位,LT,PID,调节器,LC1,启动阀,V1,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,3.,控制,回路,的设计, 汽包,水位,控制,三冲量,控制：,汽包水位,LT,给水流量,FT1,主蒸汽流量,FT2,主,PID,调节器,LC2,副,PID,调节器,FC3,前馈补偿器,FF,图,10.2,汽包水位控制原理图,LC2,LC1,FS,省煤器,过热器,V2,过热蒸汽,FW,锅炉,汽包,V1,LT,FT1,给水,FT2,FC3,FF,汽包水位,给水流量,蒸汽,流量,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,3.,控制,回路,的设计, 汽包,水位,控制,图,10.3,汽包水位控制回路图,V1,V2,FWC8TK02,FWC8TK03,FWC8TK01,MV2,MV1,控制,回路：,PID,控制功能块,运算功能块,逻辑,功能块,PID,控制,功能块和,运算,功能块的,工作状态受到,逻辑,信号的控制。,连续,控制和,逻辑,控制,结合的综合系统。,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,3.,控制,回路,的设计, 汽包,水位,控制,单冲量,控制,逻辑,信号分析,1,：,图,10.3,汽包水位控制回路图,V1,V2,FWC8TK02,FWC8TK03,FWC8TK01,MV2,MV1,当逻辑信号,C103A,为,ON,状态时，,将,PID,控制功能块,FWC8PID1,置为,自动,(,A,),工作方式；,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,3.,控制,回路,的设计, 汽包,水位,控制,图,10.3,汽包水位控制回路图,V1,V2,FWC8TK02,FWC8TK03,FWC8TK01,MV2,MV1,当逻辑信号,C101,为,ON,状态时，,将,PID,控制功能块,FWC8PID1,置为,跟踪,(,TRACK,),工作方式，,此时，控制量,OV,跟踪启动阀,V1,的实际阀位。,单冲量,控制,逻辑,信号分析,2,：,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,3.,控制,回路,的设计, 汽包,水位,控制,图,10.3,汽包水位控制回路图,V1,V2,FWC8TK02,FWC8TK03,FWC8TK01,MV2,MV1,三冲量,控制,逻辑,信号分析,1,：,当逻辑信号,C104A,为,ON,状态时，,将,PID,控制功能块,FWC8PID2,置为,自动,(,A,),工作方式；,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,当逻辑信号,C112,为,ON,状态时，,将,PID,控制功能块,FWC8PID2,置为,跟踪,(,TRACK,),工作方式，,此时，控制量,OV,跟踪,给水流量,。,3.,控制,回路,的设计, 汽包,水位,控制,三冲量,控制,逻辑,信号分析,2,：,图,10.3,汽包水位控制回路图,V1,V2,FWC8TK02,FWC8TK03,FWC8TK01,MV2,MV1,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,当逻辑信号,C104C,为,ON,状态时，,将,PID,控制功能块,FWC8PID3,置为,串级,(,C,),工作方式,。,3.,控制,回路,的设计, 汽包,水位,控制,三冲量,控制,逻辑,信号分析,3,：,图,10.3,汽包水位控制回路图,V1,V2,FWC8TK02,FWC8TK03,FWC8TK01,MV2,MV1,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,3.,控制,回路,的设计, 汽包,水位,控制,三冲量,控制,逻辑,信号分析,4,：,图,10.3,汽包水位控制回路图,V1,V2,FWC8TK02,FWC8TK03,FWC8TK01,MV2,MV1,当逻辑信号,C102,为,ON,状态时，,将,PID,控制功能块,FWC8PID3,置为,跟踪,(,TRACK,),工作方式，,此时，控制量,OV,跟踪主阀,V2,的实际阀位。,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,3.,控制,回路,的设计, 汽包,水位,控制,图,10.4,汽包水位,逻辑,控制图,启动阀手操器切手动,C109M,NOT,OR,AND,TIMER,单冲量调节器切自动,C103A,单冲量调节器切跟踪,C101,启动阀手操器手动,MV1M,主蒸汽流量,33% K1,OR,三冲量副调节器切跟踪,C102,T=2S,启动阀位反馈偏差大,C107,单冲量水位偏差大,C105,相关,I/O,板故障,FWC8DER1,启动阀故障,FWC8DI01,主给水阀手操器手动,MV2M,主蒸汽流量,30% K2,OR,三冲量主调节器切跟踪,C112,主给水阀手操器手动,MV2M,主蒸汽流量,30% K2,OR,三冲量副调节器非串级,C111,启动阀手操器自动,MV1A,三冲量主调节器切自动,C104A,三冲量副调节器切串级,C104 C,主蒸汽流量,33% K1,汽包水位,逻辑,控制：,逻辑输入,信号有,14,个，,逻辑运算有,OR,AND,TIMER,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,图,10.5,过热器蒸汽温度控制原理图,F,TC2,FT,TC1,减温器,减温水,过热器,1,过热器,2,T,1,T,2,V221,FF,TE1,TE2,过热蒸汽,组成：,过热器后蒸汽温度,TE1,减温器后蒸汽温度,TE2,过热蒸汽流量,FT,主调节器,TC1,副调节器,TC2,前馈补偿器,FF,减温水调节阀,V221, 过热器,蒸汽温度,控制,3.,控制,回路,的设计,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,控制,回路：,PID,控制功能块,运算功能块,逻辑,功能块,PID,控制,功能块和,运算,功能块的,工作状态受到,逻辑,信号的控制。,连续,控制和,逻辑,控制,结合的综合系统。, 过热器,蒸汽温度,控制,3.,控制,回路,的设计,图,10.6,过热器蒸汽温度控制回路图,RDT1109,RDT1110,V221,BCC8FC01,STC8TK01,STC8TK02,MV221,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,逻辑,信号分析,1,：, 过热器,蒸汽温度,控制,3.,控制,回路,的设计,图,10.6,过热器蒸汽温度控制回路图,RDT1109,RDT1110,V221,BCC8FC01,STC8TK01,STC8TK02,MV221,当逻辑信号,C211A,为,ON,状态时，,将,PID,控制功能块,STC8PID1,置为,自动,(,A,),工作方式；,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出版社,当逻辑信号,C216,为,ON,状态时，,将,PID,控制功能块,STC8PID1,置为,跟踪,(,TRACK,),工作方式，,此时，控制量,OV,跟踪,减温器后蒸汽温度,RDT1110,。,逻辑,信号分析,2,：, 过热器,蒸汽温度,控制,3.,控制,回路,的设计,图,10.6,过热器蒸汽温度控制回路图,RDT1109,RDT1110,V221,BCC8FC01,STC8TK01,STC8TK02,MV221,计算机控制系统 王锦标 编著,清华大学出