1 / 84

THJ-3 型 DCS 分布式过程控制系统课件

THJ-3 型 DCS 分布式过程控制系统课件. 董海兵 2011 年 4 月. 一、控制系统的组成及认识 （一）、冗余 DCS 控制系统 (MACS) 的组成与认识 （二）、 MACS 系统软件介绍 （三）、 DCS 工程建立步骤 二、单回路控制系统实验 （一）、 单回路控制系统概述 （二）、 单容液位定值控制实验 三、任务布置. 一、控制系统的组成及认识. （一）、 冗余 DCS 控制系统 (MACS) 的组成与认识 1 、系统简介

aloha
Download Presentation

THJ-3 型 DCS 分布式过程控制系统课件

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. THJ-3型DCS分布式过程控制系统课件 董海兵 2011年4月

  2. 一、控制系统的组成及认识 （一）、冗余DCS控制系统(MACS)的组成与认识 （二）、MACS系统软件介绍 （三）、DCS工程建立步骤 二、单回路控制系统实验 （一）、单回路控制系统概述 （二）、单容液位定值控制实验 三、任务布置

  3. 一、控制系统的组成及认识 （一）、冗余DCS控制系统(MACS)的组成与认识 1、系统简介 本DCS控制系统MACS是和利时公司集多年的开发、工程经验设计的大型综合控制系统。该系统采用了目前世界上先进的现场总线技术(ProfiBus-DP总线)，对控制系统实现计算机监控，具有可靠性高，适用性强等优点，是一个完善、经济、可靠的控制系统。

  4. MACS系统的体系结构如下图所示:

  5. MACS系统的网络由上到下分为监控网络、系统网络和控制网络三个层次，监控网络实现工程师站、操作员站、高级计算站与系统服务器的互连，系统网络实现现场控制站与系统服务器的互连，控制网络实现现场控制站与过程I/O单元的通讯。 一个大型系统可由多组服务器组成，由此将系统划分成多个域，每个域可由独立的服务器、系统网络SNET和多个现场控制站组成，完成相对独立的采集和控制功能。域有域名，域内数据单独组态和管理，域间数据可以重名。各个域可以共享监控网络和工程师站。而操作员站和高级计算站等可通过域名登录到不同的域进行操作。 数据按域独立组态，域间数据可以由域间引用或域间通信组态进行定义，并通过监控网络相互引用。

  6. MACS系统具有的功能： 数据采集、控制运算、闭环控制输出、设备和状态监视、报警监视、远程通信、实时数据处理和显示、历史数据管理、日志记录、事件顺序记录、事故追忆、图形显示、控制调节、报表打印、高级计算、组态、调试、打印、下装、诊断。 • 工程师站(ENS) 由高档微机组成，具有以下功能：系统数据库组态、设备组态、图形组态、控制语言组态、报表组态、事故库组态、离线查询、调试、下装。 • 操作员站(OPS) 由高档微机或工业微机组成，具有以下功能：流程图显示与操作、报警监视及确认、日志查询、趋势显示，参数列表显示控制调节、在线参数修改、报表打印。 • 现场控制站(FCS) 由专用控制柜和专用控制软件组成，控制柜中包括电源、主控单元、过程I/O单元、通信单元及控制网络等组件。可根据组态的数据库和算法完成：数据采集与处理、控制和联锁运算、控制输出。 • 系统服务器(SVR) 由高档微机或服务器构成，完成实时数据库管理和存取、历史数据库管理和存取、文件存取服务、数据处理、系统装载等功能的计算机。系统服务器可双冗余配置。

  7. 2、系统组成 本实验装置由被控对象和上位控制系统两部分组成。系统动力支路分两路：一路由三相（380V交流）磁力驱动泵、气动调节阀、交流电磁阀、西门子电磁流量计及手动调节阀组成；另一路由西门子变频器、三相磁力驱动泵（220V变频）、涡轮流量计及手动调节阀组成。 （1）被控对象 被控对象装置总貌图如下所示。和FCS系统相比，DCS系统中均采用常规传感器进行现场信息的检测，检测结果直接传送到模拟量输入单元进行处理。另外，执行器采用电动调节阀来对阀门开度进行控制。变频器采用三菱公司的FR-S520S-0.4K-CH型变频器，控制信号输入为4～20mADC或0～5VDC，交流220V变频输出用来驱动三相磁力驱动泵。 其它对象同FCS系统。

  8. （2）上位控制系统 • 标准工业控制柜 采用标准工业控制柜，上置大功率通风扇，下有防水进风凹槽，前置高强度透明玻璃，其整体做前门，在不用打开柜门的情况下即可观看整柜仪表运行情况，前后门均加工业控制柜专业用锁，整柜体内外全喷塑防触电结构，另有接地装置，控制系统在控制柜中可分层摆挂，前置大面板装有各种标准件及控制仪表模块等。 • 交流电源面板 提供实验所需的三相四线～380V、单相～220V电源，总电源由三相四线带漏电保护漏电断路器控制。设有漏电保护空气开关，安全性符合国际标准。 • 锅炉防干烧保护装置 为保证实验效果好、不降低锅炉加热功率的前提下，本套装置配备了良好的防干烧保护系统，当锅炉内胆液位低于红色警戒水位线时，保护装置将切断调压模块输出电压，以有效保护电加热管不被干烧损坏。 • 三相可控硅移相调压装置 由三相SCR同步移相触发模块和三相调压模块组成，通过标准4～20mA电流信号，对触发模块进行控制，进而对调压模块进行输出调压控制，控制输出与控制信号具有很高的线性度，调压效果好。 • 交流变频控制 采用日本三菱公司的FR-S520S-0.4K-CH型变频器，控制信号输入为4～20mADC或0～5VDC，交流220V变频输出用来驱动三相磁力驱动泵。

  9. FM148 DCS模拟量输入模块 FM148八路模拟量输入现场总线I/O模块通过Profibus-DP现场总线都接入MCU主控单元（现场控制站）中，进而把对象上的所有电压型或电流型传感器检测信号传送到本现场控制站中，进行算法控制。FM148八路模拟量输入模块支持电流型（4～20mA）和电压型（0～5V/1～5V）信号输入方式，另外还支持更多的电压电流输入方式，每通道11位。 • FM143 DCS热电阻输入模块 FM143八路热电阻输入现场总线I/O模块通过Profibus-DP现场总线都接入MCU主控单元（现场控制站）中，进而把对象上的所有温度传感器检测信号传送到本现场控制站中，进行算法控制。FM143八路热电阻输入模块支持PT100/Cu50热电阻信号输入方式，另外还支持更多的温度信号输入方式，每通道11位。 • FM151 DCS模拟量输出模块 FM151八路模拟量输出现场总线I/O模块通过Profibus-DP现场总线都接入MCU主控单元（现场控制站）中，通过现场控制站输出来控制对象上的的执行器信号。FM151八路模拟量输出模块支持电流型（4～20mA）和电压型（0～5V/1～5V）输出方式，另外还支持更多的控制信号输出方式，每通道11位。 • MCU主控单元（冗余） 采用带PROFIBUS-DP总线通讯接口卡的最新MACS V系列FM801主控单元，该主控放置在专用的、带有背板总线的机笼上，专用带有背板总线的直流24V电源模块也放置在此机笼中。

  10. 3、主要实验项目(同FCS) • 高级过程控制对象系统特性测试 • 液位、温度及流量单回路控制系统设计 • 温度位式控制系统设计 • 串级控制系统设计 • 比值控制系统设计 • 前馈-反馈控制系统设计 • 滞后控制系统设计 • 解耦控制系统设计

  11. （二）、MACS系统软件介绍 1、系统组态 MACS系统给用户提供的是一个通用的系统组态和运行控制平台，应用系统需要通过工程师站软件组态产生，即把通用系统提供的模块化的功能单元按一定的逻辑组合起来，形成一个完成特定要求的应用系统。系统组态后将产生应用系统的数据库、控制运算程序、历史数据库、监控流程图以及各类生产管理报表。 MACS系统所用软件为MACS V集成组态软件。MACS V组态软件具体分为： • 数据库组态软件； • 设备组态软件； • 服务器算法组态软件； • 控制器算法软件（CONMaker软件）； • 图形组态软件； • 工程师在线软件； • 操作员站软件； • 服务器软件。

  12. （1） 前期准备工作 前期准备工作是指在进入系统组态前，应首先确定测点清单、控制运算方案、系统硬件配置包括系统的规模、各站IO单元的配置及测点的分配等，还要提出对流程图、报表、历史库、追忆库等的设计要求。 （2） 建立目标工程 在正式进行应用工程的组态前，必须针对该应用工程定义一个工程名，该目标工程建立后，便建立起了该工程的数据目录。

  13. （3） 系统设备组态 应用系统的硬件配置通过系统配置组态软件完成。采用图形方式，系统网络上连接的每一种设备都与一种基本图形对应。 在进行系统设备组态之前必须在数据库总控中创建相应的工程。 （4） 数据库组态 数据库组态就是定义和编辑系统各站的点信息，这是形成整个应用系统的基础。 在MACS系统中有两类点，一类是实际的物理测点，存在于现场控制站和通信站中，点中包含了测点类型、物理地址、信号处理和显示方式等信息；一类是虚拟量点，同实际物理测点相比，差别仅在于没有与物理位置相关的信息，可在控制算法组态和图形组态中使用。

  14. （5） 算法组态 在完成数据库组态后就可以进行控制算法组态。MACS系统提供了符合国际IEC1131-3标准的五种工具：SFC、ST、FBD、LD和FM。 （6） 图形、报表组态 图形组态包括背景图定义和动态点定义，其中动态点动态显示其实时值或历史变化情况，因而要求动态点必须同已定义点相对应。通过把图形文件连入系统，就可实现图形的显示和切换。 图形组态时不需编译，相应点名的合法性不作检查，在线运行软件将忽略无定义的动态点。 报表组态包括表格定义和动态点定义。 报表中大量使用的是历史动态点，编辑后要进行合法性检查，因此这些点必须在简化历史库中有定义，这也规定了报表组态应在简化历史库生成后进行。

  15. （7） 编译生成 系统联编功能连接形成系统库，成为操作员站、现场控制站上的在线运行软件运行的基础。 简化历史库、图形、追忆库和报表等软件涉及到的点只能是系统库中的点。 系统库包括实时库和参数库两个组成部分，系统把所有点中变化的数据项放在实时库中，而把所有点中不经常变化的数据项放在参数库中。服务器中包含了所有的数据库信息，而现场控制站上只包含该站相关的点和方案页信息，这是在系统生成后由系统管理中的下装功能自动完成的。 (8) 系统下装 应用系统生成完毕后，应用系统的系统库、图形和报表文件通过网络下装到服务器和操作员站。组态产生的文件也可以通过其他方式装到操作员站，这要求操作人员正确了解每个文件的用途。服务器到现场控制站的下装是在现场控制站启动时自动进行的。现场控制站启动时如果发现本地的数据库版本号与服务器不一致，便会向服务器请求下装数据库和方案页。

  16. 2、DCS组态软件操作步骤 （1）上电：给主控单元、现场总线I/O模块以及交换机上电。 （2）本机IP地址设置：在控制面板/网络和连接拨号/SENTA的 属性中设置。 服务器IP：128.0.0.1，子网掩码为：255.255.255.0 如下图所示； 操作员IP设置：点击如下图界面的“高级”按钮弹出下图界 面，然后选择 “添加（A）”，输入IP地址：128.0.0.50、子网掩 码为：255.255.255.0 （3）主控单元IP：128.0.0.10(已经设置好)

  17. （4）打开数据库总控组态软件，选择工程，如：DCSsystem如 下图所示：

  18. 然后在“编辑”选项中选择“域组号组态”弹出下图：然后在“编辑”选项中选择“域组号组态”弹出下图： 将自己需要的工程选中即可。最后编译、生成工程，关闭“数据库总控组态软件界面”。

  19. （5）打开控制器算法软件，选择打开所需工程如下图所示： 选择“工程/全部再编译”，若无错误和警告信息，若在控制面板/网络拨号中已启用SNETA再选择“在线/登录”这样即完成下装程序，最后再点击“运行”，关闭此软件。

  20. （6）工程师在线下装 在主控单元、交换机通电正常的情况下，通过cmd程序输入ipconfig查找本机地址是否找得到，然后ping主控、服务器、操作员站的IP地址是否能ping通。如：ping 128.0.0.10 打开“工程师在线下装”软件，用户名：macsv，口令：macsv（用户自行添加用户名）但其为工程师以上级别。注意：其原始用户名为：superman,口令为：macsv

  21. 选择所需要的工程，进入下装界面，如下图所示：选择所需要的工程，进入下装界面，如下图所示： 然后选择“系统命令/下装”，依次选择服务器、操作员站下装。 （7）打开“启动服务器”软件启动服务器。注意在启动前要把操作界面右下角的3S程序退出。 （8）打开“操作员站在线”软件，选择“登录”，工程师级别用户名：superman，口令：macsv。

  22. （三）、DCS工程建立步骤 1、数据库总控工程建立 (1) 打开-》开始》程序》macsv组态软件》数据库总控。

  23. (2)点击 按钮或选择工程/新建工程，新建工程，输入工程名字，工程名必须为12个以内的非中文字符，只包括字母，数字。 如：demo;

  24. (3) 点击“确定”按钮，然后在空白处选择“demo”工程，如下图所示，显示当前域号为65535等信息。

  25. (4) 选择“编辑>域组号组态”，选择组号为1，将刚创建的工程从“未分组的域”移到右边“该组所包含的域”里，点“确认”按钮。 出现当前域号：0等信息。

  26. (5) 在数据库总控组态中添加变量。 选择菜单栏，编辑/编辑数据库，弹出窗口，输入用户名和口令bjhc/3dlcz。进入数据库组态编辑窗口。

  27. （6）选择工具栏数据操作按钮 ，出现下面对话框，点击“确定” 按钮。 点“确定”进入下一步骤。

  28. (7) 点击“AI 模拟量输入”选项出现下图。 (8)点击“全选A”按钮。将右侧的选择项名选中，点击“确定”按钮。

  29. (9) 选择后确定进入编辑数据界面。

  30. (10)数据库编辑，注意：设置它的参数，根据实际情况，设置设备号（设备地址），通道号，量程上限下限，点名。其他的可以不用设置。（注意：点名不能重复使用）按照上面的步骤设置所有的变量，包括模拟量的输入和输出。(10)数据库编辑，注意：设置它的参数，根据实际情况，设置设备号（设备地址），通道号，量程上限下限，点名。其他的可以不用设置。（注意：点名不能重复使用）按照上面的步骤设置所有的变量，包括模拟量的输入和输出。

  31. (11) 添加好变量后，选择图标 更新数据库。 (12) 同样的方式来定义模拟量输出模块AO。

  32. 2、设备组态步骤 (1) 打开“设备组态工具” 打开“开始》程序》macsv组态软件》设备组态工具”。 (2) 出现下图，选择“demo”后 点击“确定”按钮。

  33. (3)选择菜单栏 编辑/系统设备。设置上层的以太网网络。点击“下一步”。 出下下面对话框，选择：单机； 点“下一步”， I/O控制站数量：1； 控制站数量：1

  34. 出现以下信息，点击“开始”按钮。 (4) 出现MACS设备组态，如下图：

  35. (5) 双击操作员50下面的以太网卡，设置A网IP地址，将130.0.0.50改为128.0.0.50。 设置B网IP地址：131.0.0.50 改为129.0.0.50

  36. (6) 设置服务器以太网卡地址：双击服务器0/以太网卡，同上将A网IP地址改为：128.0.0.1，B网IP地址改为：129.0.0.1。关闭当前窗口,保存数据。(7) 设置现场控制站DP：选择菜单栏编辑/ I/O设备。 选择菜单栏编辑/I/O设备。设置下层的DP网络。 右健，添加设备，添加使用到的设备。

  37. 出现如下图：分别选择FM148A、FM143和FM151加入。出现如下图：分别选择FM148A、FM143和FM151加入。

  38. 右键点击FM151，选择设备属性，将设备地址改为4，同样的方法，将FM143和FM148A的设备地址分别改为3和2。完毕后，保存I/O设备关闭窗口。右键点击FM151，选择设备属性，将设备地址改为4，同样的方法，将FM143和FM148A的设备地址分别改为3和2。完毕后，保存I/O设备关闭窗口。

  39. 3、服务器算法组态步骤 (1)打开服务器算法组态，在菜单栏中选择文件/新建工程，选择刚才新建的工程。 (2) 点击按钮 新建站，新 建的站保存到默认的安装 目录下。点击“保存”按钮。

  40. (3) 选中“服务器”，点击工具栏中的按钮 ，新建服务器算法方案，如图所示，请选择“FM”类型方案建立服务器算法方案。 保存方案，默认路径。

  41. (4) 此时需要在“P1-1”右侧的空白框中键入“getsysper(_FUHE00) ”几个字符，添加完毕请保存方案页。 (5) 点击菜单栏“编译”中的“当前 方案”实现本方案页编译，如图 所示；此时系统会出现错误提示“FUHE00”数据库点类型未定义。

  42. (6) 打开“数据库总控”，选择“demo”工程，在“数据库编辑”下的“AM”项名，全选后确定。 (7) 类型数据库里添加 ”FUHE00”中间量点, 更 新数据库。

  43. (8) 中间量点添加完毕，点击菜单栏“编译”中的“当前方案”，会发现错误提示消失，点击工具栏中保存，再次保存方案页。在左边一栏选择“工程”。 (9) 选中“服务器”点击鼠标右键，编译“服务器”站，如图选择“全部重编”，最终出现“站编译成功”。

More Related