集散控制系统

集散控制系统DCS第1节学习本课程的先修课：1、控制理论2、计算机控制技术3、控制系统4、PLC控制5、电机控制6、仪表7、人工智能技术分散的集中的4C技术计算机Computer通讯Communication控制Control显示CTR第2节最底层分散的最高层集中的中间层起连接作用的第3节第4节逻辑控制连续控制开放的网络纵向数据OPC（OLEforProcessControl）是一个软件标准，它可以使自动化应用程序方便地读取工业企业的工厂级数据。OPC是基于Microsoft的组件对象建模（COM）技术定义一个标准接口，允许自动化和控制应用程序、控制设备、以及商业和办公应用软件之间相互操作。开放式数据库连接(ODBC)技术为访问不同种类的SQL数据库提供了通用接口。ODBC是基于结构查询语言(SQL)的，以此作为访问数据的标准。此接口提供了最大的互操作性：一个应用程序可以通过一组公用代码访问不同的SQL数据库管理系统(DBMS)。组态Configuration软件Software数据库Database全集成自动化系统TIA必须满足3个统一操作站服务器客户端用于设备和设备之间（站与站之间）采用CS结构（即客户机和服务器结构）操作控制监视第6节2个DP口多点通讯接口，也是编程口。我国采用硬件软件MPI是多点接口(MultiPointInterface)的简称，是西门子公司开发的用于PLC之间通讯的保密的协议。MPI通讯是当通信速率要求不高、通信数据量不大时，可以采用的一种简单经济的通讯方式。MPI通信可使用PLCS7-200/300/400、操作面板TP/OP及上位机MPI/PROFIBUS通信卡，如CP5512/CP5611/CP5613等进行数据交换。该口是西门子公司产品专用接口，不是国际通用接口。MPI网络的通信速率为19.2Kbps~12Mbps，最多可以连接32个节点，最大通讯距离为50m，但是可以通过中继器来扩展长度电源CPU通讯模板I/O模板扩展模板定做的性能每个数字量I/O模拟量I/O与第3方控制器进行通讯的接口编程设备无中继可传输距离50米第7节前6节的总结第8节从主西门子DP/AP耦合器主要用于信号A/D的转换主要担负本站和另外的站的通讯任务具有特殊功能的信号模板可以热插拔常见信号是否具备防爆数字输入数字输出电器/继电器开关2线制传感器模拟输入模拟输出压力变送器标准信号热电偶电流信号有利于远距离传输是否具备防爆打印机就使用该口打印机打印机西门子和其他厂商的PLC称重系统的控制器条码扫描阅读系统机器人控制光电电器计算机编程装置第9节可以独立于CPU的运算周期进行计数主要用于CPU内置PID回路的备用主要用于高精度的机床18槽内置I/O、通讯总线底板通道自编码18槽内置I/O、通讯总线底板主要是指I/O板距离顶部连接：接线端子中央支架和扩展支架通讯线的长度限制理论上讲：1个中央支单元可以接48个扩展单元，但总数最大限制21个第10节工业以太网工业计算机编程设备/操作面板编程设备/操作面板编程设备PG操作面板OP可连接1024个节点通讯速率可达到100M点到点的通讯工业以太网节点数节点最大值网络范围局域网可以连接广域网/全世界基本型扩展型减轻CPU的负载，提高通讯速率每1个可以连接2-16个用双绞线加放大器传输时用光纤传输时CP443网卡用同轴电缆加放大器传输时光纤传输经由光缆长达90公里经由光缆长达200公里通讯标准兼容通讯扩展通讯通讯速率节点总数10020090通过通讯处理器能减轻CPU的负载计算机操作面板可以通过自集成的DP口或CP443-5通讯卡与PROFIBUS-DP总线相连接编程设备第11节标准工具运行软件人机接口工程类工具基础对西门子硬件编程准备好的，生产过程使用的软件面向任务的工具包人机界面的专用软件经典的PLC语言（结构化的经典语言）PLC的高级语言用顺序控制的定义使用状态图的定义远程服务通过电话系统扩展MPI函数用于过程诊断双包灵活的高级语言编程连续功能图复杂的功能图形序列没有硬件的测试程序PCS的组建步骤：（即控制主站）第12节TIAET200MOSM光纤转换器IM153-2接口模块电源电源PS可选冗余没1个站I/O模件最大不能超过8块硬冗余（成本高）冗余的数据通讯线冗余接口414软冗余（成本低）ET200M与有源总线模块电源AProfibusDP口BProfibusDP口AProfibusDP口BProfibusDP口IM153-2接口模块IM153-2接口模块IM153-2接口模块如果主控制器与ET200M非冗余连接，可以选择IM153-1接口模块如果主控制器不用本机集成的DP口与ProfibusDP总线连接，可以选择CP443-5接口模块如果主控制器不用本机集成的DP口与工业以太网总线连接，可以选择CP443-1接口模块远程I/O（作为主控制器的扩展单元或从单元）等级防爆电源通讯模块I\O模块负载分离：本地数据保留在本地全双工：同时发送和接收数据OSM光纤转换器OSM光纤转换器150KM程度的环之间网络重构＜0.S网络性能网络拓扑结构链接性能控制器A控制器B正常情况下：由控制器A工作正常情况下：由控制器A工作控制器B的状态是和A同步的控制器A控制器B在故障情况下控制器A控制器B可以相互切换，硬冗余切换速度最快的在30ms完成。控制器A控制器B在故障情况下控制器A控制器B可以相互切换，软冗余切换速度最快的要2-3分钟完成。第13节牛奶取回物流污水仓库包装生产油库牛奶加工奶罐车出气器过滤器泵测量装置存储罐DP/PA转换流量表低电压设备电机驱动器液位温度控制器工业以太网服务器客户端填料管理线集成冷水箱热水箱冲洗水箱冲洗奶罐添加洗涤剂第14节实验室解决方案商业解决方案水上运动和休闲市解通讯模块通讯卡第15节工程师站ConfigurationProgramming用现成的标准化、模块化的硬件或软件通过有序的组合形成一个特定的功能和任务分硬件组态和网络组态和软件组态拆分到设备号和仪表号标签实时数据库管理器显示、控制图库顺序功能控制连续功能控制可完成过程控制结构化控制语言现场设备管理硬件组态：即搭建一个控制系统所用到的一些标准化的执行模块。组态Configuration软件Software数据库Database全集成自动化系统TIA必须满足3个统一18槽的UR2机架，PS405电源CPU414-2DP的CPU订货号第16节PS40710A电源18槽的UR1机架插槽号集成的DP通讯口16路模拟量输入8路模拟量输出16路交流开关量输入表示工艺流程的素材表示电机阀门的素材国际标准用CFC软件把各个功能块联系起来生成的图表和往常一样定义了图的接口（输入与输出）名称类型连续控制就形成回路或反馈插入图像的功能块和连接到其他块内部结构图条件表格、可选择性表格顺序控制有相当于汇编程序的单步执行和观察段执行情况的功能SFC顺序控制CFC连续控制SCL结构化控制语言过程：Process设备：device管理器：manager一种协议可通过PDM软件在控制室或工程师站对现场仪表进行参数化（设定或整定）第17节奔腾工业以太网NT系统比XP系统可靠性高监视显示屏界面：即工艺流程图或过程流程图标准的用户界面因满足：可视化SFC可选配工具新的列表旧的列表去列表操作列表过程列表期刊列表分系统故障和过程故障报警的显示、汇总、列表、处理是PCS重要的特点是必须具备的功能可以用C语言开发一些特殊功能，镶嵌在上位操作软件里面操作员站总线自动化（Automation)站注意：如果时钟不能同步，多点显示的数据不是同一时刻的。即每一个人的每一个操作都记录在案一套鼠标和键盘可以分别控制4个显示屏的操作一种软件第18节观看视频OSM光纤转换器POFIBUS现场总线拖动的调速装置现场的控制面板第19节观看视频施耐德控制器冗余主站冗余从站通讯模板I\O模板电源模板电源分站开关绿色为光纤通讯线棕色为主站和分站的现场总线紫色为现场总线一看到线，会马上想到：1、通讯介质是什么？2、用什么协议进行通讯？3、采用什么通讯模板？4、用什么通讯软件建立通讯工业电视第20节观看视频现场总线控制系统FCS（FieldbusControlSystem）桔黄色为光纤跳线PORFIBUS总线PORFIBUS总线插头PORFIBUS总线转换器绿色为通过光纤通讯的工业以太网与光纤相连的是OSM光纤转换器有时也可用交换机第21节第22节要达到什么样的目标，要和工艺人员密切配合；如检则点的选择和安装位置，都要由工艺人员给出具体要求和说明。要搭建什么样的功能结构，要和管理、仪表的操作人员紧密结合；如怎样操作、应用起来更方便。由工艺人员提供ERPMESDCS工厂管理车间管理过程管理即要求DCS是开放的5分钟30万小时以自诊断和热插拔为手段第23节标准工具运行软件人机接口工程类工具自动化系统是为生产工艺服务的，应尽量满足生产工艺人员的要求工业自动化专业了解仪表专业了解计算机专业了解生产工艺通讯系统的评价结合DCS的三层结构，从技术层面进行评价注重一次投资，但不能忽略二次投资。第24节主要针对模拟信号是否采用光电隔离信号与CPU速度有关与CPU速度有关操作监视站的开放性第25节即线路介质（现场总线为屏蔽的双绞线，工业以太网为同轴电缆，远距离采用光纤）不同的通讯方式采用不一样的通讯模块。光纤通讯采用环形网络令牌方式应用得比较多光纤最远，其次为同轴电缆，再次为双绞线。超出距离可用放大器。实际站点不能超过理论站点数的一半PORFIBUSDP可以达到12M报警功能是否健全（是否能分别显示系统故障和过程故障）第26节最少应保证10年是否提供升级服务是否支持带电插拔最重要的指标＞30万小时＜5分钟是否是无扰动切换第27节完成什么样的工艺控制应制定各个工段的信号类型汇总表一个模拟量输出就有一个控制回路I/O控制点数如要求分级控制，有多少幅流程图、多少个操作员站、在CRT显示时细化到什么设备上等等变量的变化范围对主要控制功能进行描述具有规定种类与外界通讯的能力描述出需要冗余的具体设备防掉电功能抗极端温度抗干扰接地在统一的功能、型号的基础上第28节详细具体到每一个回路标签：Tag即生产厂商能为你提供什么样的工程工具包技术含量最高的部分第29节即方案论证根据工程初步设计进行的概算，包括需要更换的设备根据投资大小决定I/O点数可同步进行技术含量最高的部分配置的前提和基础就是I/O点数和控制回路的多少系统配置确定后，可设计大的施工框架派人员到DCS的提供厂家进行培训，同时与厂方的技术人员根据自己的实际情况开发软件可同步进行离线调试单项功能的调试应做在总体调试之前第30节对以前学习内容的串讲第31节炼铁炼钢采矿铸造热轧冷轧带钢加工西门子特有的多点控制主机架主站PLC的CPU型号带有现场总线接口的仪表间的通讯电收尘器电收尘器第32节温度检测液位检测流量检测DP/PA转换接口安全矩阵服务器客户端结构采用全冗余结构ESD紧急停车系统按照安全独立原则要求，独立于DCS集散控制系统，其安全级别高于DCS。在正常情况下，ESD系统是处于静态的，不需要人为干预。作为安全保护系统，凌驾于生产过程控制之上，实时在线监测装置的安全性。只有当生产装置出现紧急情况时，不需要经过DCS系统，而直接由ESD发出保护联锁信号，对现场设备进行安全保护，避免危险扩散造成巨大损失。第33节无线通讯传输模块无线通讯传输模块水处理典型结构1水处理典型结构2服务器/客户端第34节