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第3章TDC-3000和TPS/PKS集散控制系统第3章TDC-3000和TPS/PKS集散控制系统第3章TDC-3000和TPS/PKS集散控制系统学习目标知识点：技能点：●掌握TDC-3000、TPS和PKS的系统构成及特点，以及PKS系统的最新技术。●掌握TPS系统的过程控制装置的基本组成、硬件结构和功能特点等。●掌握TPS系统的集中操作管理装置的基本组成、硬件结构、基本操作和功能特点等。●掌握TPS系统的基本组态，了解TPN和UCN网络组态的过程。●通过基本知识点的学习，了解TPS系统在工业生产装置上的应用。●能够掌握TPS系统实现各种复杂控制的方法。●熟悉TPS系统的基本配置和各种IOP卡件的选择。第3章TDC-3000和TPS/PKS集散控制系统3.1TDC-3000系统概述3.1.1TDC-3000系统构成图3.1TDC-3000系统构成图第3章TDC-3000和TPS/PKS集散控制系统1.局部控制网络及其模件2.万能控制网络及其管理器3.数据高速通道及其设备系统构成主要完成用户需要的各种功能，如系统的监视、操作、工程管理和维护.实现数据采集与控制功能的过程网络。通过高速通道接口（HG）与局部控制网络(LCN)相连。第3章TDC-3000和TPS/PKS集散控制系统3.1.2TDC-3000系统的特点1.开放式系统2.递增的分级控制3.范围广泛的数据采集与控制功能4.面向过程的单一窗口5.工厂综合管理、控制一体化6.系统规模配置灵活、扩展方便7.系统安全可靠，便于维修8.真正的分散9.新老系统兼容系统特点第3章TDC-3000和TPS/PKS集散控制系统3.2TPS系统概述3.2.1TPS系统构成图3.2TPS系统构成第3章TDC-3000和TPS/PKS集散控制系统3.2.2TPS系统的特点1真正实现了系统的开放2人机接口功能更加完善3数据采集和控制的范围广泛4系统总体实现数字化5工厂综合管理控制一体化6系统安全可靠、维护方便7系统的兼容性好第3章TDC-3000和TPS/PKS集散控制系统3.3PKS系统简介PKS在单个过程知识解决方案中收集未经开发的过程知识，扩展了集散控制系统的功能.考虑了行业的关键经营目标，促进了知识共享，优化了工作流程实现了真正意义上的协作生产管理。第3章TDC-3000和TPS/PKS集散控制系统3.3.1PKS系统构成1.ExperionPKS系统的基本构成图3.3ExperionPKS系统基本结构第3章TDC-3000和TPS/PKS集散控制系统2.ExperionPKS系统工作站的功能(1)容错以太网（FTE）(2)操作员站(OPS)(3)工程师站(EWS)(4)工作站(5)ACE高级应用控制环境(6)现场控制站采用PlantScapeC200控制器第3章TDC-3000和TPS/PKS集散控制系统图3.4C200控制器和PMIO第3章TDC-3000和TPS/PKS集散控制系统3.3.2ExperionPKS具备的最新技术和优势1.PKS最新技术(1)基于Windows2000操作系统的服务器(2)基于开放的工业标准的html文件格式(3)混合控制器提供了真正的一体化的控制(4)可快速简便地生成可重用的控制策略(5)采用先进的产生器/使用器技术的控制网络(6)利用FoundationTMFieldbus基金会现场总线(7)安全的Internet浏览器访问界面的在线技术文本和技术支持第3章TDC-3000和TPS/PKS集散控制系统3.4TPS系统的分散过程控制装置3.4.1过程管理器1.过程管理器构成图3.5过程管理器结构第3章TDC-3000和TPS/PKS集散控制系统(1)输入/输出处理功能(2)控制功能(3)报警功能2.过程管理器功能由选择不同类型的I/O卡件实现的，它共有8种类型。由控制处理器中的软件功能模块实现的，这些软件功能模块称为数据点。具有报警功能和报警操作参数，使操作员能得到及时准确又简洁的报警信息。第3章TDC-3000和TPS/PKS集散控制系统(2)控制功能☞过程管理器的连续控制、逻辑控制和顺序控制等功能是由控制处理器中的软件功能模块实现的，这些软件功能模块称为数据点。表3.1报警组态参数分类内容报警类型绝对值报警(PV)、偏差报警(DEV)、速率报警(RO)报警的限值参数(TP)上限(HI)、上上限(HH)、下限(LO)、下下限(LL)报警优先级控制参数(PR)报警优先级参数、报警链中断参数、最高报警选择参数第3章TDC-3000和TPS/PKS集散控制系统序号优先级名称报警信号显示区域1危险级EMERGENCY在所有的报警总貌画面中显示2高级HIGH在区域报警画面和单元报警画面中显示3低级LOW只在单元报警画面中显示4报表级JOURNAL只在报表中记录,不送操作站5不需要报警NOACTION不显示表3.2报警优先级第3章TDC-3000和TPS/PKS集散控制系统3.4.2先进过程管理器1.先进过程管理器构成输入输出子系统先进过程管理模件由先进通信处理器和调制解调器、先进I/O链路接口处理器和先进控制处理器三部分组成。I/O子系统由冗余的I/O链和最多40个I/O处理器组成。①数字输入事件顺序②串行设备接口③串行接口①设备管理②数组点③时间变量点④字符串点输入/输出处理功能报警功能控制功能2.先进过程管理器功能第3章TDC-3000和TPS/PKS集散控制系统3.4.3高性能过程管理器1.高性能过程管理器构成图3.10高性能过程管理器结构框图第3章TDC-3000和TPS/PKS集散控制系统2.高性能过程管理器功能图3.11HPM的功能结构图第3章TDC-3000和TPS/PKS集散控制系统(1)乘法器/除法器(2)带位置比例的PID(3)常规控制求和器它有三个输入信号，每个输入信号都先进行比例加偏置运算，然后选择乘除运算方程进行运算。它是PID和POSPROP的组合。主控制器采用PID算法，而副控制器则采用位置比例算法。常规控制求和器用于求4个输入信号的和。第3章TDC-3000和TPS/PKS集散控制系统3.4.4逻辑管理器1.逻辑管理器构成图3.12逻辑管理器结构框图第3章TDC-3000和TPS/PKS集散控制系统2.逻辑管理器的功能逻辑管理站（LM）的功能特性主要表现为快速地执行逻辑程序，数字量、布尔代数和联锁逻辑处理。简单的梯形逻辑编程方法，可与UCN、PISN中的各单元模件进行通信。第3章TDC-3000和TPS/PKS集散控制系统表3.3LM数据点类型和容量序号数据点类型数据点容量(PU)备注1数字输入18662数字输出40003数字复合点3044模拟输入127254LMM扫描周期为1sMM扫描周期为0.5s5模拟输出482965LMM扫描周期为1sMM扫描周期为0.5s6链接147状态标志10248数值点10249时间点700第3章TDC-3000和TPS/PKS集散控制系统3.4.5故障安全控制器☞故障安全控制器(FailSafeControlSavetyManager，FSC)是一种具有高级自诊断的生产过程保护系统。1.故障安全控制器构成图3.13故障安全控制器结构图2.故障安全控制器的功能(3)I/O模块(4)通信模块(2)控制处理器(1)安全管理模块1.故障安全控制器构成第3章TDC-3000和TPS/PKS集散控制系统3.5TPS系统的集中操作管理装置3.5.1全局用户操作站1.全局用户操作站构成图3.14全局用户操作站应用环境第3章TDC-3000和TPS/PKS集散控制系统2.全局用户操作站功能☞全局用户操作站（GUS）继承了US的显示、操作、工程组态等全部功能，同时提供了先进的视窗式人机接口技术，通过窗口管理软件SafeView，实现对显示环境的管理，使重要的画面不被其他画面覆盖，可选定每屏的窗口数、窗口位置、窗口移动的限制等。图3.15工厂过程流程图显示画面第3章TDC-3000和TPS/PKS集散控制系统3.全局用户操作站的基本操作(1)GUS的键盘☞GUS的键盘分为操作员键盘和工程师键盘。☞工程师键盘大致分为标准的字母键、数字键、编辑键、功能键、属性键、功能切换键和重复功能键。☞操作台集成式键盘包括操作员控制盘、固定的鼠标球、全能操作键盘、软键功能区和键锁。第3章TDC-3000和TPS/PKS集散控制系统4.全局用户操作站的各种组态画面1组细目显示画面2细目显示画面3流程图画面4含趋势子图的流程图画面5区域趋势画面6组趋势画面7小时平均值画面第3章TDC-3000和TPS/PKS集散控制系统3.6应用组态☞应用软件组态就是在TPS系统硬件和系统软件的基础上，将系统提供的功能模块用软件组态的形式连接起来，以达到对生产过程进行控制的目的。图3.33应用组态步骤第3章TDC-3000和TPS/PKS集散控制系统3.6.1常用操作命令1磁盘格式化9改文件名2设置卷描述10拷贝文件3列文件属性11设置用户路径4列卷12写保护和解保护文件5打印或显示文件内容13删除文件6改变文件和目录描述14磁盘拷贝7数据输出15拷贝卷8建立目录第3章TDC-3000和TPS/PKS集散控制系统3.6.2网络组态文件组态3.6.3NIM组态UCN网络上的地址设定，在MODEM板上，地址设定规则与HPMM相同。UCN网络上可挂接32对冗余的装置，通常将1～8号地址分配给NIM，9～64号地址分配给其他装置2.操作范围（系统宽值）1.定义用户系统的特性4.NCF组态描述3.HM存储分配NIM既是LCN节点，又是UCN节点。LCN网络上的地址设定，在K4LCN板上，遵守LCN网络地址的设定规则.第3章TDC-3000和TPS/PKS集散控制系统3.6.4控制功能组态1.控制功能组态方式☞控制功能组态方式可分为填表组态式、语言组态方式和图形组态方式。2.输入/输出模块组态☞输入输出模块的组态内容大致包括定义输入输出数据点的位号和对点的描述、确定模块在系统中的位置和确定数据点的各项特性等三方面内容。3.运算模块组态☞常用的运算模块有代数运算、信号选择、数据选择、数值限制、报警检查、计算公式和传递函数模块等七类。第3章TDC-3000和TPS/PKS集散控制系统4.控制模块组态(1)连续控制模块组态(2)逻辑控制模块组态(3)顺序控制模块组态第3章TDC-3000和TPS/PKS集散控制系统3.7TPS系统在工业生产装置上的应用3.7.1工艺简介☞线性低密度聚乙烯装置（LLDPE）包括原料精制工序、催化剂制备工序、预聚合工序、聚合工序、溶剂回收工序、造粒及风送工序、包装码垛工序。☞聚合工序的主要任务是将经过精制处理的原料（乙烯、丁烯-1、氢气等）引进流化床反应器，在预聚物和催化剂的作用下，在一定的温度和压力条件下进行气相聚合，一部分转化为一定熔流指数和密度的聚合物；未反应的气体经过分离、冷却，由循环气压缩机送回流化床反应器循环使用，并在循环回路中补充聚合反应所消耗的反应物；生成的聚乙烯粉料由侧线或者底部抽出后，经过二次脱气、调理送至挤压、造粒工序。第3章TDC-3000和TPS/PKS集散控制系统3.7.2系统配置1.系统构成图3.39DCS硬件配置第3章TDC-3000和TPS/PKS集散控制系统2.卡件规模☞LLDPE的I/O总数约1700多点，应用程序有15个，功能顺序表128个（LCPFST），卡件数量大。表3.4HPM卡件规模序号点的类型1号站2号站3号站4号站5号站合计1AI696493351604212AO28282320151143DI2382041332278024DO12297501263955PI322310第3章TDC-3000和TPS/PKS集散控制系统3.7.3主要控制方案1.反应器温度控制图3.40反应器温度控制方案第3章TDC-3000和TPS/PKS集散控制系统反应器温度控制方案是通过DCS系统的各种算法模块的组态来实现的，如图3.41所示。图3.41反应器温度控制方案组态第3章TDC-300