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1、熟料分厂职工培训教程第一教程（中控操作员）现场的有关问题控制系统组成仪器仪表简要关于备妥应答应用举例分析 现场的实际问题 讲解人：申雁斌 一、集散控制系统控制器的发展 基地是仪表 气动单元组合式仪表 电动组合仪表 混合系统及中央计算机 集散控制系统 下面简单介绍一下各控制器的发展基地是仪表：基地是仪表：是30年代-40年代广泛应用于现场的控制方式，各国均采用现场分散控制。实现单体设备分散控制，各设备之间互不联系，或联系很少，现场完全有现场的敢为（操作员）决定是否要调整。只能件事几个温度、压力、液位、流量、负荷大小等参数，在很大程度上产品的质量取决于岗位（操作员)熟练程度。而且这种基地是仪表占用
2、空间很大，灵敏度低，基本上可以说称不上自动控制。气动单元组合仪表：气动单元组合仪表：是40年代50年代广泛应用的一种装置。在这个阶段世界各国相继采用气动单元组合仪表、电动单元组合仪表和巡回监测装置，实现集中监视、集中操作和集中控制，从而提高了设备效率，适应了工艺设备想大型化和连续化发展的需要。这个阶段气动单元组合仪表占优势，但是气动单元仪表传递速度极限是音速，所以若设备过于大型化，中央控制室职领到达被控对象附近有较大的时间滞后现象。对于这样的情况仍然满足不了公益化的要求。电动单元组合仪表：电动单元组合仪表：在50年代-70年代中期，由于电子管、晶体管技术飞速发展，出现了各种小型化的电动组合仪表
3、。电气信号传递速度是光速，这样一来大大提高了信号传递的速率，很好的解决了从中央控制室到被控对象的时间滞后现象。操作人员可以在控制室完成观察和操作。控制器、显示器、记录仪器都可以安装在控制室。（噪声和占用空间）混合系统及中央计算机：混合系统及中央计算机：60年代-70年代中期，计算机的发展，应用于过程控制。在中央控制室，以前由仪表完成的任务由一台计算机来完成，一台计算机可以控制几十到上百个回路。这样一来一旦计算机出现问题，就会使整个生产过程处于瘫痪。也就是说危险过于集中。此时又出现了几种不同的结构类型的计算机控制系统，其中混合系统和中央计算机系统占主导地位，其中混合系统：计算机-顺序控制子系统-
4、模拟控制子系统-数据采集子系统 控制功能 ；中央计算机系统：所有功能-高性能计算机-提高可靠性 采用陈玉结构 有时候盘装式的常规仪表可以通过接口和计算机相连，作为他的备用手段（原来四号窑中控室仪表盘）接上页集散控制系统：集散控制系统：集散控制系统（Distributed control syste,简称DCS)，上述的结构形式都是由于功能过于集中，因而危险性也集中，经过实际应用，逐渐被淘汰。到70年代中后期，由于微处理器技术的高速发展，过去由一台大型计算机完成的功能可以有几台几十台甚至上百台微处理器来完成。实际上集散控制系统是以微处理器为基础的对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的集中
5、分散控制系统，简称DCS系统。该系统将若干台微机分散应用于过程控制，全部信息通过通信网络由上位管理计算机监控，实现最优化控制，整个装置继承了常规仪表分散控制和计算机集中控制的优点，克服了常规仪表功能单一，人-机联系差以及单台微型计算机控制系统危险性高度集中的缺点，既实现了在管理、操作和显示三方面集中，又实现了在功能、负荷和危险性三方面的分散。DCS系统在现代化生产过程控制中起着重要的作用。其中4号窑系统及5号窑系统均采用的是这种控制系统。集散控制系统种类很多，其中美国贝利（BEILEY)公司的network90、贝克曼公司（BECKMAN)的MAX1、霍尼韦尔公司（HONEY WELL)的TD
6、C300以及我们现在5号应用的ABB公司生产的 AC800F等。现场控制器结构模型：CPU 数字输入/出接口 ROM 接口总线 模拟输入/出接口 RAM 通信接口硬件ERROM EEROM 普通集散控制结构通信N-90普通集散控制结构通讯N-90工厂集散结构配置：CIU、PCU、OIU、上位机 通信环路工程师站 现场控制级 操作站（台）各部分功能各部分功能PCU:过程控制单元，（又称过程控制级）是核心单元（部件）它直接和现场仪表、模拟量、开关数字量连接。PCU由一组模件和I/O接口子模件组成，通过这些模件完成闭环控制、逻辑控制和数据采集的功能。生产工艺的调节完全由他来完成，如阀门调节、顺序控制
7、、连续控制等（中尉）OIU：操作接口（也可以叫做过程管理级）是以CRT为基础的控制台，带有键盘和打印机，并通过电子单元把控制台和厂区环路连接起来。是DCS的人机接口装置，普遍配有高分辨率、大屏幕的色彩CRT、操作者键盘、打印机、大容量存储器等。操作员通过操作站选择各种操作和监视生产情况、这个级别是操作人员跟DCS交换信息的平台。是DCS的核心显示、操作跟管理装置。操作人员通过操作站来监视和控制生产过程，可以通过屏幕了解到生产运行情况，了解每个过程变量的数字跟状态。这一级别在军队中算是很高的“上校”了。它所掌握的“大权”可以根据需要随时进行手动自动切换、修改设定值，调整控制信号、操纵现场设备，以
8、实现对生产过程的控制。（上校级）CIU：（又称经营管理级）计算机接口单元，有三个模件组成。它提供主计算机、小型机和个人计算机及N90接口，通过CIU计算机可以读写模拟量、开关量和站变量。通过CIU及其公司的软件和计算机就可以构成工程师站。可用来给PCU中的模件和多功能控制器组态，给PC90编程和数据修改等。（元帅级）典型控制室典型控制室典型工程师站典型工程师站现场控制级现场控制级：这一个级别直接面对现场，跟现场过程相连。比如阀门、电机、各类传感器、变送器、执行机构等等。它们都是工业现场的基础设备、同样也是DCS的基础。在DCS系统中，这一级别的功能就是服从上位机发来的命令，同时向上位机反馈执行
9、的情况。拿军队来举例的话，可以形容为最底层的士兵。它们只要能准确地服从命令，并且准确地向上级汇报情况即完成使命。至于它与上位机交流，就是通过模拟信号或者现场总线的数字信号,由于模拟信号在传递的过程或多或少存在一些失真或者受到干扰，所以目前流行的是通过现场总线来进行DCS信号的传递。（士兵级）完整的完整的DCS组成组成：四大部分组成 现场控制级 DCS系统 过程控制级 操作站（中央控制室）管理中心（工程师站）模拟图电流信号的传递模拟图集散控制系统的特点集散控制系统的特点DCS控制系统与常规模拟仪表及集中型计算机控制系统相比，具有很显著的特点。1、系统构成灵活。从总体上看，DCS就是由各个工作站通
10、过网络通信系统组网而成的。你可以把他现象成“因特网”。根据生产需求，你可以随时加入或者撤去工作站。系统组态很灵活。2、操作管理便捷。DCS的人机反馈都是通过CRT跟键盘、鼠标等实现的。你可以想象成在因特网冲浪一样，你可以监视生产装置乃至整个工厂的运行情况。3、控制功能丰富。原先用模拟控制回路实现的复杂运算，通过高精度的微处理器来实现。难道还有什么算法CPU实现不了的吗？！4、信息资源共享。你可以把工作站想象成因特网上的各个网站，只要你在DCS系统中，并且权限够大，你就能了解到你要的任何参数。5、安装、调试方便。相比原先的模拟控制系统，那么多的飞线头，一大堆类似头发丝的电线。DCS系统算是很方便
11、了。6、安全可靠性高。难道现在还有什么东西的可靠性比电脑更高吗！？二、现场有关检测仪表热电偶铂电阻压力检测仪表互感器变送器其它检测仪表（流量计、速度传感器、接近开关等）热电偶原理：两种不同成份的导体（称为热电偶丝材或热电极）两端接合成回路，当接合点的温度不同时，在回路中就会产生电动势，这种现象称为热电效应，而这种电动势称为热电势。热电偶就是利用这种原理进行温度测量的，其中，直接用作测量介质温度的一端叫做工作端（也称为测量端），另一端叫做冷端（也称为补偿端）；冷端与显示仪表或配套仪表连接，显示仪表会指出热电偶所产生的热电势。热电偶有关知识热电效应热电效应：两种不同的导体结合在一起形成一个闭合回路
12、，当两个节点温度不同时，（T大于T0）则在改闭合回路中就会产生电流，这个物理现象叫热电效应。（赛贝克、伯尔帖效应、汤姆逊效应）-自由断的温度补偿自由断的温度补偿 A B A A A B分度号意义分度号意义热电偶的分度号有主要有S、R、B、N、K、E、J、T等几种。其中S、R、B属于贵金属热电偶，N、K、E、J、T属于廉金属热电偶。以下是对热电偶分度号的解释S 铂铑10 纯铂 R 铂铑13 纯铂 B 铂铑30 铂铑6 K 镍铬 镍硅 T 纯铜 铜镍 J 铁 铜镍 N 镍铬硅 镍硅 E 镍铬 铜镍热电阻热电阻热电阻热电阻：热电阻温度计是利用导体或半导体的电阻随温度变化而改变的性质来工作的。大多数道
13、题都具有正的温度系数，温度每升高1度，电阻值约增加0.40.6%，而半导体则每升高1度则减少36%。但是热电阻的测温范围较窄，一般在应用在-2721300度左右，随着技术进步热电阻测温范围会越来越广。同时热电阻不需要冷端温度补偿，线性好，精度高，尤其适用于低温范围等。种类：铂电阻（WZP）和铜电阻（WZC）。使用中要考虑匹配问题。（分度号）WZP：Pt100 Pt10;WZC：Pt50 Pt100选择温度传感器比选择其它类型传感器所需要考虑内容更多。首先，必须选择传感器结构，使敏感元件规定测量时间之内达到所测流体或被测表面温度。温度传感器输出仅仅敏感元件温度。实际上，要确保传感器指示温度即所测
14、对象温度，常常很困难。尤其对于动态流体温度测量更加困难，温度有时候差异较大，甚至有时候测出来的温度仅仅是个参考，因为受环境制约因素造成，那么就需要更具我们一些经验来结合史册的温度进行判断。大多数情况下，对温度传感器选用，需考虑以下几方面问题：（1）被测对象温度否需记录、报警和自动控制，否需要远距离测量和传送。（2）测温范围大小和精度要求。（3）测温元件大小否适当。（4）被测对象温度随时间变化场合，测温元件滞后能否适应测温要求。（5）被测对象环境条件对测温元件否损害。（6）价格如保，使用否方便。压力控制仪表压力控制仪表种类很多，大致可分为以下几种：1、液柱式压力计：（U形管）2、弹性压力计：（指
15、针压力表）3、活塞式压力计：（压力表校验仪）4、压力传感器：（1151变送器）压力单位：一般由kgf或Mpa表示 1kgf=10Mpa 0.1kgf=1Mpa压力传感器压力传感器种类也很多，大致可以分为以下几种：1、电位式压力传感器：敏感元件是弹簧管或膜片，由敏感元件将压力转换为位置移动，把位移变角运动带动电位器电刷，输出与压力相对应的电压（或电阻值），给显示仪表。2、应变式压力传感器：是以电阻应变原理为基础的一种测压传感器，种类很多。有粘贴式、非粘贴式、和脉动式等。粘贴式又分膜片式、应变简式、弹性梁式等。一般都用弹性梁式。弹性梁式。3、霍尔式压力传感器:使用半导体材料的霍尔效应构成的。4、电
16、容式压力传感器：是利用改变电容值而制作的一种传感器，应用比较广泛。指针式压力表目前我厂常用的压力变送器输出标准的420mA直流信号，二线制。部分样品三、备妥及应答三、备妥及应答备妥应答典型回路特殊设备启动条件稀油站原理备妥有关问题备妥：简单意思理解，备：准备的意思。妥：妥当的意思。准备妥当、准备好了、现场具备条件等。备妥针对不同的设备具有不同的条件，就以我们常规的设备来讲（风机）它的条件很简单，要是风机具备中控开车条件首先就是备妥。备妥回路(现场画出进行说明）1、主电源送电：主要是临时检修停电后需要。2、转换开关位置：要在集中或（DCS位置）3、风机阀门位置：要处于关闭（就是零位）（有的有软连
17、锁、有的是没有的）那么这三者具备后，备妥条件才可以发出；路径为 现场现场 计算机站计算机站 I/O模件模件 数据分析判断数据分析判断 中央控制室中央控制室 符号变黄符号变黄 实际上，在现场很多情况下上述三者都具备后备妥仍未建立，很多情况下与现场的一些开关节点有很大关系，有软连锁的要检查风机阀门位置（限位、开读开度信号420mA）。电工检查 空开辅助接点 转换开关节点 等良好后仍未建立，就要找计算机人来检查。（画计算机回路）现场具备了 但是因为中继柜继电器原因也很多。应答有关问题应答有关问题应答：条件很简单。当现场具备条件后，备妥符号变黄，此时中控操作人员可以发出启动命令，现场电气柜内的主接触器
18、在中继柜启动继电器闭合，使接触器得电，接触器辅助节点闭合良好返回计算机，符号变绿，即表示该设备已经开启运转。（画出应答回路），在很多情况下，有时候并不是很顺利，中控室操作员一味的通知电工*设备开不起来或一开就跳，这种情况给电工很难判断到底是什么原因，水平高点的电工可能知道检查检查接点或动动装换开关，甚至有的根本就不知道怎么动，到现场也是不知道怎么下手。这种原因给我们中控室操作员的联系方式有很大原因，我们要分情况对待，有时候也是个经验。大致有以下几种情况：1、绿变红：2、直接变红：3、无反应：4、变红复位后符号变白：1、有绿变红有绿变红：应答丢失、接点抖动、回路虚接、应答接点虚接、启动负荷过大热
19、元件动作等。2、直接变红直接变红：应答接点接触阻值过大（有抖动）在应许时间内应答无返回；中继柜节点无输出（无抖动）。3、无反应无反应：这种情况大部分是计算机的原因。即使给了启动信号，实际上计算机没有发出开车信号。4、变红后复位变白（或蓝）变红后复位变白（或蓝）：空开跳、热元件动作（自复位和手动复位）。有时候很多情况下，还是需要经验去判断，这就需要我们要对现场熟悉，仅仅知道备妥、应答、开车停车是远远不够的。关于硬连锁及软连锁、典型回路等有时间我们再讲水电阻原理在电动机星点的定子回路中串接液体电阻，电动机在起动过程中通过水电阻柜中电极板的移动来改变液体电阻值的大小，从而均匀地提高电动机端电压，降低
20、了电动机的启动电流，减少电网的电压降和冲击，电动机的转速随着电阻值得减少平滑的升高，励磁装置随时检测电动机转速，当电动机转速达到额定转速的90%（2700转/分）时，励磁装置QYJ发出投全压信号，液态软起动设备中的星点柜开关合闸，将液体电阻切除，电动机星点短接，转入全压启动阶段。转速迅速上升，当电动机转速达到额定转速的97%（2910转/分）左右时，励磁装置自动投励，将电动机拉入同步转速（3000转/分），投入正常运行。起动过程中，液体电阻值在预定的时间内自动无级减少，直至接近为零时电动机投入全压运行。由于该装置的核心部分在电气一次主回路上，设备维护量小，启动运行可靠。水电阻降压起动可将启动电
21、流控制在3倍额定电流以内，对电网和拖动动设备冲击小，能连续起动，不会烧毁，维护简单。水电阻软起动装置是依靠溶解在水中的电解质离子导电的，电解质充满与两个平面极板之间（即水电阻的两个极），构成一个电容状的导电体，它能够限制电流的流通，自身压降小，属于无感性元件，也就是说既能降低电动机的启动电流，又使电动机获得较大的端电压，且提高了起动时的功率因数，所以能使电动机100%起动成功。水电阻软起动装置还有一个特点，实现平稳起动。水电阻的阻值大小是依靠改变水电阻箱内导电介质的浓度和两个极板间的距离来完成的，在现场可根据电动机的实际需要调配，起动过程中，从初始电阻逐渐连续变化为零电阻，起动平稳，无二次冲击电流。申雁斌申雁斌 2010.4.5