dcs工业控制论文

dcs工业控制论文内容摘要：

功能分散在各台计算机上实现，系统结构采用容错设计，因此某一台计算机出现的故障不会导致系统其它功能的丧失。 此外，由于系统中各台计算机所承担的任务比较单一，可以针对需要实现的功能采用具有特定结构和软件的专用计算机，从而使系统中每台计算机的可靠性也得到提高。 （ 2） 开放性 CENTUM CS3000 采用开放式、标准化、模块化和系列化设计，系统中各台计算机采用 局域网方式通信，实现信息传输，当需要改变或扩充系统功能时，可将新增计算机方便地连入系统通信网络或从网络中卸下，几乎不影响系统其他计算机的工作。 （ 3） 灵活性 通过组态软件根据不同的流程应用对象进行软硬件组态，即确定测量与控制信号及相互间连接关系、从控制算法库 中 选择适用的控制规律以及从图形库调用基本图形组成所需的各种监控和报警画面，从而方便地构成所需的控制系统。 （ 4） 易于维护 功能单一的小型或微型专用计算机，具有维护简单、方便的特点，当某一局部或某个计算机出现故障时，可以在不影响整个系统运行的情况下在线更换，迅速排除故 障。 （ 5） 协调性 各工作站之间通过通信网络传送各种数据，整个系统信息共享，协调工作，以完成控制系统的总体功能和优化处理。 （ 6） 控制功能齐全 控制算法丰富，集连续控制、顺序控制和批处理控制于一体，可实现串级、前馈、解耦、自适应和预测控制等先进控制，并可方便地加入所需的特殊控制算法。 CENTUM CS3000 的构成方式十分灵活，可由专用的管理计算机站、操作员站、工程师站、记录站、现场控制站和数据采集站等组成，也可由通用的服务器、工业控制计算机和可编程控制器构成。 处于底层的过程控制级一般由分散的现场控制站、数据采集站等 就地实现数据采集和控制，并通过数据通信网络传送到生产监控级计算机。 生产监控级对来自过程控制级的数据进行集中操作管理，如各种优化计算、统计报表、故障诊断、显示报警等。 随着计算机技术的发展，空气分离装置的控制系统结构 9 CENTUM CS3000 可以按照需要与更高性能的计算机设备通过网络连接来实现更高级的集中管理功能，如计划调度、仓储管理、能源管理等。 综合以上分析，从产品的各种性能上，中原石化选择 CENTUM CS3000 是符合工程需要的。 网络结构 本文的网络结构如图 31 所示。 系统处理机组件采用星型连接方式，通过V/Ip 控 制网进行连接，形成过程管理和控制节点。 它为 CENTUM CS3000 系统中的各个站之间提供高速、冗余、对等的通讯，从而具有优异的性能和安全性。 图 31 网络结构图 硬件配置 本项目中 DCS系统主要包括控制器、 I/O卡件、工程师站 1台、操作站 2台、报警打印机 1台、报表打印机 1台、画面打印机 1台、组态画面打印机 1台。 其中控制器与工程师站、操作站通过网关相连，操作站与打印机通过网关相连。 涉及模拟输入量 632个，模拟输出量 86个，数字输入量 820个，数字输出量 522个，共计 2060个点。 西安交通大学城市学院本科生毕业设计（论文） 10 本次项目在 CENTUM CS3000中需要建立的各站信息如下表 32所示： 表 32 CS3000中项目信息 设备 域 站 型号 站的名称 控制类型 V 地址 以太网地址 操作站 HIS 1 32 PHIS HIS0132 操作管理 操作站 HIS 1 31 PHIS HIS0131 操作 控制站FCS 1 1 AFG40D FCS0101 过程控制 工程师站（ AES） 工程师站是 DELL 工业计算机或便携式计算机，采用 windows XP 的操作系统，运行相应的实时监控程序，对整个系统进行集中控制和管理。 工程师站主要有以下功能： a． 控制策略组态 (包括系统硬件设备、控制、算法 )，人机界面组态 (包括系统图形、报表 )和相关系统参数的设置。 b．现场控制站的下装和在线调试，操作员站人机界面的在线修改。 c．在工程师站上运行操作员实时监控程序后，工程师站可作操作员站使用。 （ 1） 过程数据组态 利用组态软件，对配置的控制器组态控制。 对所配置的控制 器，既考虑到工艺流程的分配，又考虑控制器的负荷， FCS101 实现整个空气分离装置系统的控制。 （ 2）监控画面组态 组态工具使用 CENTUM CS3000 进行。 本次设计中，充分利用 CENTUM CS3000 软件功能，是监控画面具有以下功能： 操作员通过操作站可以查看各生产数据对应的 I/O 卡件及通道号、信号的量程、报警设定值等信息。 如果是参与联锁的，还可以进行信号的追溯，有助于故障分析和判断。 为实现以上功能，首先对模拟量输入 /输出、 PID 控制模拟块、数字量输入 /输出进行模板设置，如图 3图 33 所示。 控 制画面组态时，对这些模板进行简单调用即可。 空气分离装置的控制系统结构 11 图 32 模拟量输入 /输出、 PID 控制模拟块 图 33 数字量输入 /输出 块 通过以上设置，大大减少了监控画面组态工作量，提高了工作效率，同时提高了数据显示、操作的可靠性。 （ 3）历史趋势组态及数据归档策略 历史趋势主要通过以下四个组进行组态。 采样组（ Collection Points）存放采集的过程数据采样点的名称及其采集要求。 采集来的数据可以直接用于历史趋势线的显示。 采样点的个数由系统组态时西安交通大学城市学院本科生毕业设计（论文） 12 确定，所有点的采样周期都可组态成 2 秒。 每个采集来的记录先放在 内存中，满100 条记录后到一个循环文件中。 浓缩组（ Reduction Groups）提供了对采集来的大量过程数据进行归约浓缩再加工处理的方法，经过浓缩组处理的数据可提供给过程报表使用，也可以将浓缩处理后的数据再次进行浓缩，即串级浓缩。 系统提供了八种浓缩算法： SUM（合计值）、 AVG（平均值）、 MAX（最大值）、 MIN（最小值）、 STDV（标准差）、HIST（频度密度）、 USR（用户自定义）。 信息组（ Message Groups）用来存放整个系统的信息。 这个组的成员在系统装入时就已组态好，用户只可修改 组态参数，不能在这个组中加入或删除任何成员。 归档组（ Archive Groups）以上三组的数据只能保存制定的时间或记录条数，超过以后，新写入的数据将覆盖最早的数据。 归档组定义它的这些成员什么时候需要存档，然后有系统操作员定期将归档的数据拷贝到磁带或磁盘。 操作站（ HIS） 操作站是 集散控制系统 与 用户 进行 信息交换 的 设备。 一般用一台高档微型 计算机 作为操作站 主机 ，它采用实时多任务 操作系统 ，并配有彩色 CRT显示器 ， 键盘 ， 打印机 ， 拷贝机 等。 操作站主要完成以下功能： a．各种监视信息的显示、查询和打印。 主要有工艺流程图显示、趋势显示、参数列表显示、报警监视、日志查询、系统设备监视等。 b．通过键盘、鼠标等人机设备，对命令和参数进行修改，实现系统的人工干预，如在线参数修改，控制调节等。 c．操作员站可以通过授权更改为工程师站，实现工程师站功能。 数据库站 (ADS) 冗余设置的数据库站是 DELL工业计算机，采用 windows2020SERVER的操作系统，运行相应的实时监控程序，对整个系统进行集中控制和管理。 数据库 站主要有以下功能： a． 检测系统中所有设备的报警信息并发送给操作站，记录过程数据、状态变化信息，系统传送信息、报警信息及恢复信息等历史数据记录功能。 b. 具有保存系统操作站画面定义，位号定义，和 AOS的系统程序等其他设备的备份功能。 c． 可以通过网络打印机打印所有报警、运行操作信息、报表、实时趋势空气分离装置的控制系统结构 13 和历史趋势。 d． 自动同步系统中各站的时钟。 控制站 (FCS) 控制站 是 集散控制系统 中的智能化可独立运行的 计算机系统。 它实现 数据采集 并直接对 生产过程 进行各种 连续控制 、批量控制与 顺序控制 等，所有测量值可通 过 通信网络 送到 操作站 数据库。 现场控制站由 FCS控制器、智能的 Process I／ O 单元、电源单元、现场总线和机柜组成，采用 分布结构设计，扩展性强。 冗余设置的高可靠性 ACS控制器具备强大的 EI型综合控制功能，可以方便实现就地维护和在线下载，运行着工程师站所下装的控制程序，与操作员站进行通讯，完成数据交换；智能的 Process I／ O 单元完成现场内的数据采集和控制输出；电源单元为智能 I／ O单元提供稳定的工作电源；现场总线为主控单元与智能 I／ O单元之间进行数据交换提供通讯链路。 本章小结 本章阐述了本套空气分离装置的控制系统的要求，讨论了控制系统的系统结构，在对工程师站、操作员站、数据库站、控制站等设备功能进行介绍的基础上 ，阐述了过程控制组态、监控画面组态及历史趋势组态技术与实现。 西安交通大学城市学院本科生毕业设计（论文） 14 流量控制 15 4 流量控制 流量控制 系统是一个闭环控制系统，是计算机在工业生产过程中普遍的一种应用方式。 计算机通过模拟量输入通道 (AI)和开关量输入通道 (DI)采集实时数据，然后按照一定的规律进行计算，最后发出控制信号，并通过模拟量输出通道 (AO)和开关量输出通道 (DO)直接控制生产过程。 由于 流量控制系统中的计算机直接承担控制任务，所以要求实时性好、可靠性高和适应性强。 因此，在正确的选择流量控制的方式对于工业生产来说是至关重要的。 影响流量控制的因素 气体流量测量普遍存在温压补偿问题，这是由气体的特性所确定的。 因此，在气体流量测量系统中，温压补偿是其中一个不可缺少的环节。 若缺少这一环节，或不 给予 应有的重视，就会给测量带来误差，有时误差可高达百分之十，甚至更大，使仪表的示值变得毫无意义。 由于气体的可压缩性，决定了它的流量测量比液体复杂，仪表的输出信号除了与输入信号有关，还与气体密度有关，而气体的密度又是温度和压力（简称温压）的。