熱工自動化ppt課件(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 化的 DCS產品類型和結構 熱工自動化 61 DCS的產生順應生產規模與自動化控制水平發展的需要 ? 生產規模的大型化、復雜化對自動化水平的要求更高 ? 對生產過程自動化控制的危險性必須要進一步分散 ? 對生產過程的操作監視方式要求進一步集中化 這迫使控制儀表和設備要改型換代 4C技術的出現為改型換代提供了技術依托 C計算機（ puter） C通訊（ munication） C控制（ control） CCRT顯示 DCS是 4C技術綜合發展的產物 DCS產生的技術背景 熱工自動化 62 管理和操作監視 集中 ，控制和危險 分散 所謂“集中”： 是將全部信息集中到集控室，使操作人員將運行的操作與監視顯示集中起來，從而實現集中管理。 所謂“分散”包含兩個方面： 一是強調各種被控的工藝過程的地理位置是分散的， DCS系統相應的控制設備也應在地理位置上分散布置； 二是指 DCS系統所具有的功能是分散的，即數據采集、過程控制、運行顯示、監控操作等按功能進行分散，特別是控制功能的分散，它是由軟件組態實現，代替儀表的硬接線。這種位置上和功能上的分散同時意味著整個系統的危險性分散。 DCS系統的基本思想 熱工自動化 63 操作員站 工程師站 過程控制單元（過程控制站、現場控制站） 網間接口 系 統 網 絡 DCS的體系結構 熱工自動化 64 DCS的結構體系 結構體系組成：三點一線 三點：操作員站（ OS站） 工程師站（ EWS） 過程控制站或現場控制站（ PCU或 DPU） 一線： DCS系統網絡（ SNET） 一線是骨架，三點是核心 ,通過一線串聯三點實現數據共享， 由三點完成系統的監控功能 功能作用： DCS系統網絡（ SNET） ：對下聯系著現場過程控制站，完成生產過程的數據采集、運算、處理；對上聯系著人機接口裝置，完成現場數據的上傳、顯示、操作。 DCS系統最本質的功能是通過DCS的系統網絡來體現的 熱工自動化 65 DCS的結構體系 功能作用： 過程控制站或現場控制站（ PCU或 DPU）：現場過程控制站是最基層 (直接控制級 )的自動化設備，它接受來自現場的各種 檢測 儀表 (如各種傳感器和變送器 )傳送的過程信號，對過程信號進行實時的數據采集、噪聲濾除、補償運算、非線性校正、標度變換等處理，并可按要求進行累積量的計算、上下限報警以及測量值和報警值向通信網絡的傳輸。同時，它也用來接受 上層通信網絡 傳來的控制指令 。現場過程控制站可根據過程控制的要求進行 控制運算 ，輸出驅動現場執行機構的各種控制信號，實現對生產過程的直接數字控制，滿足生產過程中連續控制、邏輯控制、順序控制等的需要。 熱工自動化 66 功能作用： 工程師站（ EWS）：工程師工作站 (EWS)是 DCS中用于系統設計的工作站。它的主要功能是為系統設計工程師提供各種軟件設計工具，使工程師利用它們來組合、調用 DCS的各種資源，完成 DCS系統的組態。 操作員站（ OS站）： OS站是一個集中的操作員工作臺，它設置在單元機組的集控室內，是運行操作人員與生產過程之間的一個交互窗口，它把系統的絕大多數顯示和操作內容集中在 CRT的不同畫面和操作鍵盤上，實現 DCS系統運行操作和監視的集中 DCS的結構體系 熱工自動化 67 DCS的物理位置 OS OS EWS PCU PCU PCU 集控室 馬達控制中心 電子設備間 現場 現場一次儀表（變送器、執行器、開關、電磁閥等） SNET 熱工自動化 68 DCS系統結構體系的擴展 — 擴展 PLC 熱工自動化 69 DCS系統結構體系的擴展 — 擴展 PLC 物理連接 : 通過串行通訊方式實現 PLC與 DCS系統的連接 由 PLC接口卡實現 PLC與 DCS系統的連接 PLC直接連接至 DCS系統網絡（ SNET） 軟件連接 DDE（ Dynamic Data Exchange ） OPC方法（ OLE for Process Control ） 熱工自動化 70 PLC的結構： 微處理器存儲器C P U 模塊輸入模塊輸出模塊電 源 模 塊編程設備外部設備外部設備? 編寫用戶程序 ? 調試用戶程序 ? 監控用戶程序 ? 系統自診斷 ? 執行用戶程序 ? 數據通訊 將 PLC內部的指令 以一定的形式反饋 到現場 采集現場的輸入 信號，進行信號 轉換 PLC 熱工自動化 71 PLC 首先 … 使用向導及單條 MSG 指令就非常簡單地實現信息交換 省時 CIP CIP 加工 包裝 EtherNet/IP ControlNet SERCOS DeviceNet Fieldbus H1 ControlNet 優勢 :NetLinx通訊允許數據在一個系統內無縫地路由 … 節省時間與金錢 其次 … 在多種網絡之間實現無縫地信息交換 省時 CIP 再次 …從任意一點就可以訪問整個控制系統 時間就是金錢 CIP CIP 倉庫 熱工自動化 72 DCS系統結構體系的擴展 — 擴展 FCS FCS： field bus control system 現場總線控制系統 現場總線：一種用于智能化現場設備和自動化系統的開放式，數字化，雙向串行，多節點的通信總線。是連接智能化現場設備和自動化系統的數字式、雙向傳輸、多分支結構的通信網絡。應用的基礎是數字智能現場裝置或儀表。 智能變送器 智能執行器 智能控制器 模擬儀表接口 現 場 總 線 現場 熱工自動化 73 DCS系統結構體系的擴展 — 擴展 FCS FCS系統與 DCS的物理連接 : 通過現場控制站的 FCS模塊實現連接 直接與 DCS系統網絡連接 FCS與 DCS的軟件連接： 組態軟件 通訊協議軟件 熱工自動化 74 DCS系統結構體系的擴展 — 擴展 FCS 現場總線的應用前景 現場總線能大大簡化 DCS系統的結構，而在功能上又不遜于 DCS，因此 FCS系統替代 DCS系統而成為控制系統的主流只是時間的問題，目前 FCS由于受制于智能化儀表的發展和標準的不統一制約，它僅僅是結合在 DCS里使用，成為一種專用的 FCS系統。 當前： DCS+PLC+FCS的共存局面是控制系統的主流，且 PLC與FCS相互交融，隨著功能的不斷完善，必將取代 DCS 熱工自動化 75 DCS系統結構體系的擴展 — 擴展 MIS系統 EWSOSPCU生產過程SNETMNETM i s 系統D C S 基本結構網關集中式連接虛線表示為分散式連接動態數據交換服務器 實現管理與控制層數據交換需保證： ?單向數據傳輸 ?安全 物理連接方式： ?分散式連接 ?集中式連接 熱工自動化 76 工業以太網技術 發展趨勢 工業控制網絡技術是在工業生產的現代化要求情況下提出與發展起來的，與計算機技術、控制技術和網絡技術的發展密切相關。他使過程控制設備發展為 三大控制系統并存，未來趨勢為 FCS 集散控制（ DCS） 可編程控制（ PLC） 現場總線控制（ FCS） 工業以太網（在 DCS\PLC\FCS基礎上形成）， DCS\PLC在底層沿襲傳統的模擬信號傳輸制，我們稱之為傳統控制系統，而 FCS真正把數字化信號傳輸帶給現場底層 熱工自動化 77 思考題 簡述 DCS的結構，并分別說明各結構的功能 一般為什么把過程控制站布置在專門的電子室中 FCS系統與 DCS在信號傳遞的最大區別 PLC的結構組成如何，它的組態方法有那些 熱工自動化 78 現場工藝過程一般按照功能劃分為若干個子功能區域，每個功能區域有許多參數需要控制，這些參數控制由 DCS中的過程控制單元完成，由于 DCS是計算機控制裝置，所以過程控制單元是通過軟件來組成各工藝參數的控制系統，從而形成 DCS應用系統。 過程控制單元 過程控制單元上位計算機C R T 顯示操作站網間連接器生產過程非本系統網絡擴展接口高速數據通道DCS應用系統 MCS 熱工自動化 79 電網調度中心 EMS （ ） R T U D C S 系統 M C S 系統 微波通道 DI DI AI DO DO AO AGC請求 AGC解除 調度負荷指令（ ADS） AGC投入 協調控制方式 機組實際功率 電廠端 EDC（經濟調度控制）+ACE（區域控制偏差） = ADS指令 AGC示意 單 元 機 組 DCS應用系統 MCS 熱工自動化 80 ?MCS系統的架構 鍋爐子控制系統 汽機子控制系統 負荷控制回路 負荷指令限制回路 負荷指令運算回路 AGC來的 ADS指令 A △ f MB MT p0 pT NE N0 NS 主控系統 負荷指令處理 （ LMCC） 協調控制級 基礎控制級 ?最大最小負荷限制 ?負荷返回（ RB） ?負荷指令閉鎖增減（ BI/BD） ?負荷迫升迫降（ RU/RD） ?負荷快速切斷（ FCB） DCS應用系統 MCS 熱工自動化 81 DCS應用系統 MCS ?MCS系統的組成 MCS 系統 主控 系統 子控制 系統 負荷指令處理（ LMCC） 負荷控制回路 負荷指令運算 負荷指令限制 鍋爐子 控制系統 汽機子 控制系統 給水控制 燃燒控制 汽溫控制 除氧器水位、壓力 高、低加水位 DEH控制 熱工自動化 82 DCS應用系統 MCS主控系統 2目標負荷指令 Ns的形成原理 A/MTTRACKIT∑V≯ADSf△F(x)Tf 00%AN S熱工自動化 83 DCS應用系統 MCS主控系統 負荷指令限制 作用 對主輔機和設備的運行狀況進行監視，一旦發生故障就要對目標負荷指令 NS進行必要的限制，以形成單元機組的實際目標負荷指令 N0 主輔設備不同，故障類型不同， 采用的限制方法不同 單元機組主輔機故障類型 I類故障：跳閘或切除 （來源明確，根據切投狀況直接確定） II類故障：設備工作異常 （無法直接確定，根據運行參數的偏差間接確定） 單元機組負荷指令限制 ?最大最小負荷限制 （是最