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浙大中控DCS基础知识 目录 浙大中控DCS简介浙大中控DCS硬件介绍浙大中控DCS软件介绍简单组态练习DCS监视画面介绍PID参数调整 浙大中控ESC 100DCS简介 1 1DCS概述 DCS英文名称是DistributedControlSystem即集散控制系统 其含义是利用微处理器或微型计算机技术对生产过程进行集中管理和分散控制 整个系统继承了常规规模拟仪表控制系统和计算机集中控制系统的优点 克服了单微机控制系统危险性高度集中以及常规仪表控制功能单一 人机联系差的缺点 可以方便的应用于工业装置的生产控制和经营管理 在化工 电力 冶金等流程自动化领域的应用十分普及 浙大中控ESC 100DCS简介 ESC 100控制系统是浙江中控技术股份有限公司SUPCONWebField系列控制系统之一 是公司为了适应网络技术发展 特别是Internet Web技术的发展而推出的机遇网络技术的控制系统 该系统融合了最新的现场总线技术 嵌入式软件系统 先进控制技术与网络技术 实现了多种总线兼容和异构系统综合集成 浙大中控ESC 100DCS简介 浙大中控ESC 100DCS简介 ESC 100控制系统整体结构图如图1 1所示 由控制节点 控制节点是由控制站 通信接口等的统称 操作节点 操作节点是工程师站 操作员站 服务器站 数据管理站等的统称 及通信网络 管理信息网 过程信息网 过程控制网 I O总线 等构成 浙大中控ESC 100DCS简介 系统规模ESC 100系统过程控制网站点容量最高可达63个冗余的控制站和72个操作节点 系统I O点容量可达38000点 可根据I O规模的大小来决定控制站数量 操作节点可根据用户操作的不同决定配置的数量与规格 浙大中控DCS硬件介绍 2 1硬件基础冗余 通俗来讲 冗余就是热备用 可以理解既多余又不多余 当两件卡件设置成冗余工作时 其中一个卡件处于工作状态 而另一个卡佳处于备用状态 一旦工作卡件故障 备用卡马上会切换到工作 承担起原来工作卡的任务 从而保证系统持续正常工作 一般来说 卡件冗余必须通过跳线设置并满足地址冗余的要求 地址冗余是指 互为冗余的卡件必须放置在地址为I I 1的槽位 I为偶数 浙大中控DCS硬件介绍 2 1硬件基础跳线 一些硬件上的功能设置 我们经常通过跳线选择来实现 跳线按功能分 可以分为冗余跳线 配电跳线 断电保护跳线和地址跳线等 隔离 隔离主要针对I O卡件而言 一般分为统一隔离 分组隔离 点点隔离 统一隔离是指卡件内所有通道采用一个隔离电源供电 并且与控制站的电源隔离 分组隔离一般指将一块卡件的所有通道分成两组 每组采用一个隔离电源供电 点点隔离是指卡件内部每一路通道均单独采用一个隔离电源供电 并且都与控制站电源隔离 这种方式使得卡内各通道之间相互影响减小 抗干扰性强 一般来说 在分组隔离卡件的配置上 要考虑组内的信号点是否互相有干扰 浙大中控DCS硬件介绍 2 1硬件基础配电 配电模块 24VDC 安全栅 卡件供电 四线制仪表 三线制24V地信号 对于电流信号而言 经常会有配电设置 简单说 就是卡件通过配电跳线的设置对外输出24VDC电压 即为配电 卡件通过配电跳线设置为不配电 即不对外输出24VDC电压 那么就不配电 需要配电的现场变送器通常为二线制变送器 而不需要配电的现场变送器通常为四线制变送器 在ESC 100系统中 配电时需要使用配电模块PM 3511 它将安插在相应的端子板配电模块插槽 从而配合卡件和端子板完成配电功能 浙大中控DCS硬件介绍 2 1硬件基础端子板 在ESC 100系统中 每一块卡件都需要配套选择一块端子板才能正常使用 卡件在采集处理现场信号点时 很多功能是通过选择不同的端子板来实现的 卡件和端子板是分开的 正常使用时 它们必须通过DB25数据连接线 端子板命名方式一般以TB开头 如TB351 IU 浙大中控DCS硬件介绍 2 2机柜 机笼及供电系统机柜机柜是用来安放控制站各部件的主体 主要放置机笼 端子板 交换机 电源模块和配电箱等 机柜有以下几种类型 I O端子板机柜 端子板和机笼混装机柜 机笼机柜 辅助机柜 电源模块 交换机 机笼及卡件 端子板 浙大中控DCS硬件介绍 2 2机柜 机笼及供电系统机笼分为电源机笼和卡件机笼电源机笼主要用来放置电源模块 一个机柜中只有一个电源机笼 一个电源机笼最多可以配置4个电源模块 其中2个电源模块输出5V电压 2个电源模块输出24V电压 他们一起给整个系统的卡件和端子板以及母板等进行供电 卡件机笼主体是由金属框架和母板构成 母板上安装有欧插 方便卡件插拔 同一控制站的各个机笼通过SBUS网络相连 它主要放置各类卡件 1个卡件机笼中有20个槽位 可放置2块主控制卡 2块数据转发卡 16块I O卡件 浙大中控DCS硬件介绍 2 2机柜 机笼及供电系统 浙大中控DCS硬件介绍 2 3系统电源的类型和供电方式ESC 100的系统供电分为直流供电 DC 和交流供电 AC 直流供电主要是指系统的5V和24V电源模块供电 电源模块根据型号不同 可以分成 5V电源模块 输出5V电压24V电源模块 输出24V电压5V 24V电源模块 输出5V和24V电压 主要用在远程机柜中 电源模块的作用是将220 转化成5 或24 电源模块的面板上都有故障指示灯 当供电模块出现故障时 相应的电压指示灯会熄灭 故障指示灯会亮红灯 浙大中控DCS硬件介绍 2 2机柜 机笼及供电系统为保证系统安全的可靠运行 我们要求AC配电必须冗余 即需要有2路电源对系统进行供电 推荐供电方式为 2路220VAC交流电冗余配电 一路通过UPS供电 一路通过市电给系统直接供电 如图 浙大中控DCS硬件介绍 2 3系统卡件介绍2 3 1主控制卡FW243X主控制卡FW243X介绍主控制卡FW243X是控制站软硬件的核心 协调控制站内软硬件关系 执行站内各项控制任务 在系统中完成数据采集 信息处理 控制输出等功能 主控制卡通过数据转发卡实现与I O卡件的信息交换 利用信号输入卡周期性的此埃及现场实时过程信息 在主控制卡内执行综合运算处理后 通过信号输出卡输出控制信号 实现对现场控制对象的实时控制 主控制卡所执行的运算处理程序使用符合IEC61131 3标准的图形化组态软件进行编程 主控制卡周期性地向过程控制网发送实时过程信息 使得该网络上的所有操作节点均可实时监控控制站的各种状态 同时 过程控制网上的操作节点也可以主动查询主控卡的各种信息 浙大中控DCS硬件介绍 2 3系统卡件介绍2 3 1主控制卡FW243X主控制卡由底板和背板两块PCB板组成 面板简图如图所示 看门狗跳线 默认短上 掉电保护模块 默认短接 保护系统掉电情况下主控卡中的组态和过程数据不会丢失 SW1 拨码开关 用于设置主控卡在SCnet网中的主机地址 浙大中控DCS硬件介绍 2 3系统卡件介绍2 3 1主控卡FW243X主控卡FW243X卡件地址设置规范主控制卡FW243X的地址范围为2 127 AdvanTrol Pro2 5软件支持2 63 当卡件冗余时 地址设为I I 1 I为偶数当单卡工作时 地址设为I I为偶数 2 I 127SW1拨码开关一共有8为 采用二进制 分别用S1 S8表示 S1为高位 S8为低位 开关拨成ON时 代表二进制码为1 拨成OFF时 表示该位为0 目前SW1保留 默认为OFF 浙大中控DCS硬件介绍 2 3系统卡件介绍2 3 1主控卡FW243XLED指示灯说明 浙大中控DCS硬件介绍 2 3系统卡件介绍2 3 1主控卡FW243XLED指示灯说明FALL灯是故障指示灯 当主控卡故障时 FALL灯会报警亮红灯 系统正常时 FALL灯熄灭 RUN与STDBY分别是卡件运行指示和准备就绪指示 当备卡在拷贝工作卡的信息时 两块主控卡的RUN与STDBY都会不停地交替闪烁 WORK灯是工作 备用指示灯 工作的主控制卡的WORK灯亮绿灯 备用的主控制卡的WORK指示灯是熄灭的 通过WORK的指示灯的指示 我们可以直接判断出当前的两块主控制卡哪一块是工作卡 那一块是备用卡 浙大中控DCS硬件介绍 2 3系统卡件介绍2 3 2数据转发卡FW233数据转发卡是系统卡件机笼的核心单元 是主控制卡连接I O卡件的中间环节 它一方面和主控卡进行通信 另一方面管理本机笼的I O卡件 通过数据转发卡可扩展1到8个卡件机笼 即可扩展最多128块不同的I O卡件 一个机笼必须配置一块 或冗余的一对 数据转发卡数据转发卡面板介绍数据转发卡FW233面板上有5个指示灯和1个面板按钮 面板按钮又叫切换开关 用于工作卡件和备用卡件之间的人工切换和插拔卡件时通道保护按钮 面板示意图如下 浙大中控DCS硬件介绍 2 3系统卡件介绍2 3 2数据转发卡FW233 状态指示灯 数据转发卡的地址设置跳线 浙大中控DCS硬件介绍 2 3系统卡件介绍2 3 2数据转发卡FW233数据转发卡面板指示灯说明 浙大中控DCS硬件介绍 2 3系统卡件介绍2 3 2数据转发卡FW233数据转发卡面板指示灯说明FALL灯 指示卡件的故障情况 正常情况下为暗 RUN灯 指示卡件的工作情况 正常情况下应闪烁 WORK灯 指示卡件运行在工作还是备用状态 工作状态WORK等亮 备用卡的WORK灯常暗 COM灯 指示卡件和主控卡的通信状态 POWER灯 指示卡件的电源情况 当卡件正常上电且电源控制电路正常工作的情况下 该指示灯常亮 浙大中控DCS硬件介绍 2 3系统卡件介绍2 3 2数据转发卡FW233数据转发卡面地址设置规范数据转发卡即可单卡工作也可冗余工作 数据转发卡的地址范围为0 15 设置地址必须从0开始 单卡工作时 地址为I I为偶数冗余工作时 两块卡的地址分别设置为I I 1 为偶数 J02为FW233的地址跳线设置 地址设置使用了标注为1 2 4 8的四组跳线 其他几位为系统保留资源 正常情况下应置为OFF FW233地址在同一SBUS中 即同一控制站内 同一编址 不可重复 浙大中控DCS硬件介绍 2 3系统卡件介绍2 3 3标准8路电流信号输入卡FW351H及端子板介绍基本说明FW351H卡是8路点点隔离的HATT电流信号输入卡 能够对符合HART协议的智能仪表进行数据采集 并允许Rosemount的275型手操器作为第二主设备介入HART网络 FW351H卡在使用时需要占用一个I O槽位 符合HART协议的信号进入卡件后被分为两路 一路是HART信号 一路是电流信号 HART信号经卡件处理后 通过RS 485 以太网转换器进入计算机 通过设置跳线 可选择RS 485通信线的不同连接方法 共两种 一种是从机笼母板上的RS 485接线端子引出 另一种是从FW351H配套端子板上的RS 485接线端子引出 浙大中控DCS硬件介绍 2 3系统卡件介绍2 3 3标准8路电流信号输入卡FW351H及端子板介绍FW351H卡件可单卡工作 也可冗余配置 卡件可插在16个I O槽位的任一槽位内 冗余工作模式下 冗余的两块卡件必须插在相邻的两个I O槽位中 且卡件在机笼中的地址应分别为ADD 为偶数 与ADD 1 FW351H的HART上位机软件是SAMS智能设备管理软件 通过该软件 用户可以方便快捷地组态 校准及检查现场的智能设备与FW351H配套使用的端子板是TB351 IU及TB351 IRU TB351 IU用于连接两块非冗余的FW351H卡 TB351 IRU用于连接两块冗余的FW351H卡 浙大中控DCS硬件介绍 2 3系统卡件介绍2 3 3标准8路电流信号输入卡FW351H及端子板介绍 单卡 冗余跳线 采样周期设置 单卡拨码设置 浙大中控DCS硬件介绍 2 3系统卡件介绍2 3 3标准8路电流信号输入卡FW351H及端子板介绍跳线设置说明 浙大中控DCS硬件介绍 2 3系统卡件介绍2 3 3标准8路电流信号输入卡FW351H及端子板介绍拨码开关设置说明 浙大中控DCS硬件介绍 2 3系统卡件介绍2 3 3标准8路电流信号输入卡FW351H及端子板介绍LED指示灯说明 2 3系统卡件介绍2 3 4模拟量信号输出卡FW372 B 及端子板介绍模拟量信号输出卡FW372 B 是8路点点隔离型电流 II型或III型 信号输出卡 作为带CPU的高精度智能化卡件 它具有实时检测输出状况功能 并允许主控制卡监控正常的输出电流 卡件可独立运行 自行故障诊断 检测到故障后 在冗余方式工作下 可进行无扰动在线切换 当SCnetII网络通信中断时 卡件接受主控制卡的数据命令 维持正常工作 当卡件与主控制卡通信中断时 可保持原输出状态 浙大中控DCS硬件介绍 2 3系统卡件介绍2 3 4模拟量信号输出卡FW372 B 及端子板介绍卡件简图 浙大中控DCS硬件介绍 2 3系统卡件介绍2 3 4模拟量信号输出卡FW372 B 及端子板介绍卡件简图 浙大中控DCS硬件介绍 2 3系统卡件介绍2 3 4模拟量信号输出卡FW372 B 及端子板介绍跳线设置 浙大中控DCS硬件介绍 2 3系统卡件介绍2 3 4模拟量信号输出卡FW372 B 及端子板介绍LED指示灯 浙大中控DCS硬件介绍 正常情况下 FALL 灭 RUN 闪 WORK COM 闪 POWER 常亮 2 3系统卡件介绍2 3 4模拟量信号输出卡FW372 B 及端子板介绍端子板FW372 B 模拟量信号输出卡在使用时必须与对应的端子板配合使用 端子板提供接线通道以及信号前级抗扰动处理 FW372 B 匹配的端子板有TB372 U和TB372 RU TB372 U16路电流输出端子板 点点隔离 II型 III型两种量程的电流信号 可配置2块不冗余的FW372 B 使用TB372 RU8路电流输出端子板 点点隔离 II型 III型两种量程的电流信号 可配置2块冗余的FW372 B 使用 浙大中控DCS硬件介绍 2 3系统卡件介绍2 3 5数字信号输入卡FW366 B 及端子板介绍FWFW366 B 是16路数字信号输入卡 它能够快速的响应干触点信号和电平信号 实现数字量信号的准确采集 此卡为智能型卡件 具有软硬件在线检测功能 能对CPU 配电电源进行监测 以保证卡件的可靠运行 FW366 B 支持冗余工作模式和单卡工作模式 FW366 B 通过信号输入接口电路和对外扩展端子板实现多种数字信号的采集 连接不同的类型信号时接线原理有所不同 浙大中控DCS硬件介绍 2 3系统卡件介绍2 3 5数字信号输入卡FW366 B 及端子板介绍FW366 B 结构简图 浙大中控DCS硬件介绍 单卡 冗余设置 JP102JP103输入电平设置 JP104JP105输入端子板信号选择 2 3系统卡件介绍2 3 5数字信号输入卡FW366 B 及端子板介绍跳线设置 浙大中控DCS硬件介绍 2 3系统卡件介绍2 3 5数字信号输入卡FW366 B 及端子板介绍连接的数字信号类型 浙大中控DCS硬件介绍 浙大中控DCS硬件介绍 2 3系统卡件介绍2 3 5数字信号输入卡FW366 B 及端子板介绍端子板选择 浙大中控DCS硬件介绍 2 3系统卡件介绍2 3 6数字信号输出卡FW367 B 及端子板介绍FW367 B 卡提供16个MOS管触点作为16路输出 可通过中间继电器驱动电动控制装置 也可以直接驱动电流较小的电磁阀 卡件无源通道每点负载电流5A 有源通道每点负载电流1A 卡件的24V供电由外部经端子板配电 并具有外配电检测和通道自检功能 外配电范围为 22 1 0 V 28 1 0 V 当卡件检测到的电压不在此范围之内或者卡件的通道出现故障时 将点亮FALL灯报警 如果卡件时冗余工作方式 则切换成备用卡工作 FW367 B 支持单卡和冗余方式工作 冗余的两块卡件必须插在相邻的I O卡槽内 且卡件地址应为ADD 偶数 与ADD 1 0 ADD 14 浙大中控DCS硬件介绍 2 3系统卡件介绍2 3 6数字信号输出卡FW367 B 及端子板介绍卡件结构简图 冗余 单卡工作设置 跳1 2 单卡配置 跳2 3冗余配置 正常工作时7 8引脚短接 其余引脚断开 浙大中控DCS硬件介绍 2 3系统卡件介绍2 3 6数字信号输出卡FW367 B 及端子板介绍卡件LED指示灯 浙大中控DCS硬件介绍 2 3系统卡件介绍2 3 6数字信号输出卡FW367 B 及端子板介绍卡件端子板选择 浙大中控DCS硬件介绍 2 4查找位号规则从DCS监视画面上去查找现场仪表的接线位置点击监视画面上的望远镜 输入所要查找的仪表位号 模糊输入即可 例如TI 1201 直接输入1201即可显示出和1201有关的仪表位号 找到TI 1201即可 双击TI 1201 在弹出的画面最下方可以看到如下字样 AI 02 04 12 02分别代表的含义是 信号类型 控制站地址 数据转发卡地址 I O卡件地址 第几通道 根据命名规则 我们先找到该点所对应的控制站 再根据该数据转发卡的地址找到该卡件所在的机笼 然后根据I O卡件的地址找到该卡件 然后找到该卡件对应的端子板 端子板上的DB25针插头边上贴有01 12字样 表示该端子板对应该机柜第一个I O卡件机笼的地址为12的I O端子板 找出该通道 根据线号 如AC05 FIB1101 我们就在AC05机柜中找到FIB 1101的安全栅即可 就可找到对应的安全栅 反之亦然