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1、仪表DCS集散控制系统介绍优质资料(可以直接使用，可编辑 优质资料，欢迎下载）仪表DCS集散控制系统介绍集散控制系统（Distributed control system）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
2、代化生产过程控制中起着重要的作用。集散控制系统一般有以下四部分组成： 现场控制级:又称数据采集装置，主要是将过程非控变量进行数据采集和预处理，而且对实时数据进一步加工处理，供CRT操作站显示和打印，从而实现开环监视，并将采集到的数据传输到监控计算机。输出装置在有上位机的情况下，能以开关量或者模拟量信号的方式，向终端元件输出计算机控制命令。 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的情况。拿军队来举例的话，可以形容为最底层
3、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。 过程控制级:又称现场控制单元或基本控制器，是DCS系统中的核心部分。生产工艺的调节都是靠它来实现。比如阀门的开闭调节、顺序控制、连续控制等等。 上面说到现场控制级是“士兵”，那么给它发号施令的就是过程控制级了。它接受现场控制级传来的信号，按照工艺要求进行控制规律运算，然后将结果作为控制信号发给现场控制级的设备。所以，过程控制级要具备聪明的大脑，能将“士兵”
4、反馈的军情进行分析，然后做出命令，以使“士兵”能打赢“战争”。 这个级别不是最高的，相当于军队里的“中尉”。它也一样必须将现场的情况反馈给更高级别的“上校”也就是下面讲的过程管理级。 过程管理级: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
5、动切换、修改设定值，调整控制信号、操纵现场设备，以实现对生产过程的控制。 经营管理级:又称上位机，功能强、速度快、容量大。通过专门的通信接口与高速数据通路相连，综合监视系统各单元，管理全系统的所有信息。 这是全厂自动化系统的最高一层。只有大规模的集散控制系统才具备这一级。相当于军队中的“元帅”，他们所面向的使用者是厂长、经理、总工程师等行政管理或运行管理人员。 它的权限很大，可以监视各部门的运行情况，利用历史数据和实时数据预测可能发生的各种情况，从企业全局利益出发，帮助企业管理人员进行决策，帮助企业实现其计划目标。 DCS系统的产生背景上世纪三四十年代，工业自动化装置采用的是分散性控制系统。也
6、就是所有设备都是独立运行，不联网控制。操作员根据生产需求进行计算后，将独立设备的特性调节到适合的程度，然后就开始工作。之后采用了气动、电动模拟仪表组成过程控制系统，实现了一定程度上的集中监视、操作和分散控制。较好的适应了工业生产的需求。可是，随着生产规模和复杂程度的不断提高，原有的控制系统显得滞后、笨重、繁冗，因为一台仪表只有一种控制规律，要实现某些复杂的控制就很困难。另外，控制仪表数量越来越多，用原来落后的仪表盘控制的话，控制盘越来越长，看得人眼睛都会花掉。最致命的就是老系统之间不便于实现通信，很难分级控制和综合管理。再一个就是它的系统变更比较麻烦，只有通过更换仪表和变更仪表连线才能实现。
7、第三次科技革命开始后，随着计算机技术的发展，人们开始尝试将计算机用于过程控制。试图利用计算机所具有的功能特点，来克服常规模拟仪表的局限性。但当时采用的办法是用一台计算机控制几十甚至上百个回路，这样做的危险性很高，如果计算机出现故障，会导致很严重的后果，这就是所谓的“危险集中”。若采用双机双工系统，虽可以提高系统的可靠性，但成本太高，如果工厂的生产规模不大，则经济性很差，用户难以接受。 直到上世纪70年代开始，随着计算机技术的日渐成熟，大规模集成电路及微处理器的诞生后，人们开始思考是否能将“危险分散”。就是原来靠一台大计算机完成的“艰巨”任务，能否用几十台微处理来完成？这样的话，即使某一处理器坏
8、了，也不至于会“牵一发而动全身”，从而使危险系数大大降低。答案是肯定的。至此DCS就诞生了。 进入九十年代以后，计算机技术突飞猛进，更多新的技术被应用到了DCS之中。PLC是一种针对顺序逻辑控制发展起来的电子设备，它主要用于代替不灵活而且笨重的继电器逻辑。现场总线技术在进入九十年代中期以后发展十分迅猛，以至于有些人已做出预测：基于现场总线的FCS将取代DCS成为控制系统的主角。 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
9、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
10、吗！？ DCS系统的硬件结构DCS的硬件系统主要由集中操作管理装置、分散过程控制装置和通信接口设备等组成。通过通信网络将这些硬件设备连接起来，共同实现数据采集、分散控制和集中监视、操作及管理等功能。 现场控制站现场控制站中的主要设备是现场控制单元。现场控制单元式DCS直接与生产过程进行信息交互的IO处理系统，它的主要任务是进行数据采集及处理，对被控对象实施闭环反馈控制、顺序控制和批量控制。用户可以根据不同的应用需求，选择配置不同的现场控制单元构成现场控制站。它可以是以面向连续生产的过程控制为主，辅以顺序逻辑控制，构成的一个可以实现多种复杂控制方案的现场控制站；也可以是以顺序控制、连锁控制功能为
11、主的现场控制站；还可以是一个对大批量过程信号进行总体信息采集的现场控制站。 现场控制站是一个可以独立运行的计算机检测控制系统。由于它是专为过程检测、控制而设计的通用型设备，所以其机柜、电源、输入输出通道和控制计算机等，与一般的计算机系统有所不同。 操作站运行在PC硬件平台、NT操作系统下的通用操作站的出现，给DCS用户带来了许多方便。由于通用操作站的适用面广，相对生产量大，成本下降，因而可以节省用户的经费，维护费用也比较少。 为了实现监视和管理等功能，操作站必须配置以下设备：1、操作台，也就是高档电脑桌；2、微处理机系统，就是高档电脑；3、外部存储设备，简单说就是大容量硬盘；4、图形显示设备，
12、就是电脑显示器；5、操作键盘跟鼠标；6打印输出设备。DCS的基础知识1、 什么是DCS？DCS是分布式控制系统的英文缩写（Distributed Control System），在国内自控行业又称之为集散控制系统。 2、 DCS有什么特点？DCS是计算机技术、控制技术和网络技术高度结合的产物。DCS通常采用若干个控制器（过程站）对一个生产过程中的众多控制点进行控制，各控制器间通过网络连接并可进行数据交换。操作采用计算机操作站，通过网络与控制器连接，收集生产数据，传达操作指令。因此，DCS的主要特点归结为一句话就是：分散控制集中管理。 3、 DCS的结构是怎样的？上图是一个较为全面的DCS系统结
13、构图，从结构上划分，DCS包括过程级、操作级和管理级。过程级主要由过程控制站、I/O单元和现场仪表组成，是系统控制功能的主要实施部分。操作级包括：操作员站和工程师站，完成系统的操作和组态。管理级主要是指工厂管理信息系统（MIS系统），作为DCS更高层次的应用，目前国内纸行业应用到这一层的系统较少。4、 DCS的控制程序是由谁执行的？DCS的控制决策是由过程控制站完成的，所以控制程序是由过程控制站执行的。5、 过程控制站的组成如何?DCS的过程控制站是一个完整的计算机系统，主要由电源、CPU（中央处理器）、网络接口和I/O组成6、 I/O是什么？控制系统需要建立信号的输入和输出通道，这就是I/O
14、。DCS中的I/O一般是模块化的，一个I/O模块上有一个或多个I/O通道，用来连接传感器和执行器（调节阀）。7、 什么是I/O单元？通常，一个过程控制站是有几个机架组成，每个机架可以摆放一定数量的模块。CPU所在的机架被称为CPU单元，同一个过程站中只能有一个CPU单元，其他只用来摆放I/O模块的机架就是I/O单元。8、I/O单元和CPU单元是如何连接的？I/O单元与CPU是通过现场总线连接的。9、 什么是现场总线？现场总线是应用于过程控制现场的一种数字网络，它不仅包含有过程控制信息交换，而且还包含设备管理信息的交流。通过现场总线，各种智能设备（智能变送器、调节法、分析仪和分布式I/O单元）可
15、以方便地进行数据交换，过程控制策略可以完全在现场设备层次上实现。目前，使用较多的现场总线主要是FUNDATION fieldbus基金会现场总线（FF总线）和PROFIBUS现场总线。应用现场总线技术可以将各种分布在控制现场的相关智能设备和I/O单元方便的连接在一起，构成控制系统，这种结构已经成为DCS发展的趋势。10、表述网络传输速度的单位是什么？表述网络传输速度一般以波特率（Bps）为单位，其含义是每秒钟传输的二进制数的位数。不同的网络一般波特率不同，相同的网络采用不同的网络电缆也可以达到不同的特率。例如：PROFIBUS现场总线在以双绞线作为网络电缆时通讯速度为1.5KBps，采用光缆时
16、可以12MBps。采用普通双绞线的以太网传输速度为10MBps，采用光缆时可以达到100MBps。另外，传输距离的长短会影响传输速度，一般来说，距离越长，速度越慢。11、什么是组态？通过专用的软件定义系统的过程就是组态（configuration）。定义过程站各模块的排列位置和类型的过程叫过程站硬件组态；定义过程站控制策略和控制程序的过程叫控制策略组态；定义操作员站监控程序的过程叫操作员站组态；定义系统网络连接方式和各站地址的过程叫网络组态。12、什么是PLC?PLC就是可编程逻辑控制器。13、PLC能用于过程控制吗？早期的PLC只是用来完成一些电气逻辑控制和开关量，现在的PLC在性能上，特别
17、是对模拟信号的处理能力上已经大大提高，因此现在PLC是可以用于过程控制的。14、什么是模拟量和数字量？模拟量是指连续变化的信号（如420mA,05v）；数字量是只有开关状态的信号。15、I/O信号是如何分类的？常用的I/O信号一般分为：AI、AO、DI和DO。AI-模拟量输入信号AO-模拟量输出信号DI-数字量输入信号 DO-数字量输出信号16、什么是DCS的开放性？DCS的开放性是指DCS能通过不同的接口方便地与第三方系统或设备连接，并获取其信息的性能。这种连接主要是通过网络实现的，采用通用的、开放的网络协议和标准的软件接口是DCS开放性的保障。我公司目前采用的DCS系统有很好的开放性。17
18、、什么是系统冗余？在一些对系统可靠性要求很高的应用中，DCS的设计需要考虑热备份也就是系统冗余，这是指系统中一些关键模块或网络在设计上有一个或多个备份，当现在工作的部分出现问题时，系统可以通过特殊的软件或硬件自动切换到备份上，从而保证了系统不间断工作。通常设计的冗余方式包括：CPU冗余、网络冗余、电源冗余。在极端情况下，一些系统会考虑全系统冗余，即还包括I/O冗余。18、什么是I/O余量？与冗余不同，I/O余量只是系统中I/O数量大于应用的要求，这种余量只是数量上的，主要目的是使系统今后有继续加入控制信号的可能。DCS具有以下特点：(1)高可靠性 由于DCS将系统控制功能分散在各台计算机上实现
19、，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 DCS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、从控制算法库选择适用的控制规律以及从图形库调用
20、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。 DCS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
21、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，DCS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。 流程工业CIMS是一个复杂的综合自动化系统，处理的对象是整个企业的全部生产活动，DCS作为一种有效的工具和实现手段，在流程工业CIMS中完成重要的基础控制和实时生
22、产数据采集、动态监控等功能。与管理类计算机相比，DCS能够提供更加可靠的生产过程数据，使CIMS系统所作出的优化决策也更加可靠。从功能上看，流程工业CIMS中的生产自动化系统、动态监控系统和在线质量控制都可以由DCS实现。从流程工业CIMS的层次结构看，DCS主要担负过程控制和过程优化任务，有些生产调度和生产管理工作也可在DCS上完成。 PLC、FCS、DCS三大控制系统区别FCS是由DCS与PLC发展而来，FCS不仅具备DCS与PLC的特点，而且跨出了革命的一步，而目前，新型的DCS与新型的PLC都有向对方靠拢的趋势，新型的DCS已有很强的顺序控制功能；而新型的PLC，在处理闭环控制方面也不
23、差，并且两者都能组成大型网络，DCS与PLC的适用范围，已有很大的交叉。 一、区别要点 1、DCS DCS系统的关键是通信。也可以说数据公路是分散控制系统DCS的脊柱。由于它的任务是为系统所有部件之间提供通信网络，因此，数据公路自身的设计就决定了总体的灵活性和安全性。数据公路的媒体可以是：一对绞线、同轴电缆或光纤电缆。 通过数据公路的设计参数，基本上可以了解一个特定DCS系统的相对优点与弱点。 （1）系统能处理多少I/O信息。 （2）系统能处理多少与控制有关的控制回路的信息。 （3）能适应多少用户和装置（CRT、控制站等）。 （4）传输数据的完整性是怎样彻底检查的。 （5）数据公路的最大允许长
24、度是多少。 （6）数据公路能支持多少支路。 （7）数据公路是否能支持由其它制造厂生产的硬件（可编程序控制器、计算机、数据记录装置等）。 为保证通信的完整，大部分DCS厂家都能提供冗余数据公路。 为了保证系统的安全性。使用了复杂的通信规约和检错技术，所谓通信规约就是一组规则，用以保证所传输的数据被接收，并且被理解的和发送的数据一样。 目前在DCS系统中，一般使用两类通信手段，即同步的和异步的，同步通信依靠一个时钟来调节数据的传输和接收，异步网络采用没有时钟的报告系统。 2、FCS FCS的关键要点有以下三点。 （1）FCS系统的核心是总线协议，即总线标准。 一种类型的总线，只要其总线协议一经确定
25、，相关的关键技术与有关的设备也就被确定，就其总线协议的基本原理而言，各类总线都是一样的，都以解决双向串行数字化通信传输为基本依据。但是由于各种原因，各类总线的总线协议存在很大的差异。 为了使现场总线的满足可互操作性要求，使其成为真正的开放系统，原IEC国际标准，现场总线通信协议模拟的用户层中，就明确规定用户层具有装置描述功能。为了实现互操作，每个现场总线装置都用装置描述DD来描述。DD能够认为是装置的一个驱动器，它包括所有必要的参数描述和主站所需要的操作步骤。由于DD包括描述装置通信所需要的所有信息，并且与主站无关，所以可以使现场装置实现真正的互操作性。 实际情况是否如上述一致，回答是否定的。
26、目前通过的现场总线国际标准含8种类型，而原IEC国际标准只是8种类型之一，与其它7种类型总线的地位是平等的。其它7种类型总线，不论其市场占有率有多少，每个总线协议都有一套软件、硬件的支撑。他们能够形成系统，形成产品。而原IEC现场总线国际标准，是一个既无软件支撑也无硬件支撑的空架子。要实现这些总线的相互兼容和互操作，就目前状态而言，几乎是不可能的。 通过上述，我们是否可以得出这样一种映象：开放的现场总线控制系统的互操作性，就一个特定类型的现场总线而言，只要遵循该类型现场总线的总线协议，对其产品是开放的，并具有互操作性，换句话说，不论什么厂家的产品，也不一定是该现场总线公司的产品，只要遵循该总线
27、的总线协议，产品之间是开放的，并具有互操作性，就可以组成总线网络。 （2）FCS系统的基础是数字智能现场装置。 数字智能现场装置是FCS系统的硬件支撑，是基础，道理很简单，FCS系统执行的是自动控制装置与现场装置之间的双向数字通信现场总线信号制。如果现场装置不遵循统一的总线协议，即相关的通信规约，不具备数字通信功能，那么所谓双向数字通信只是一句空话，也不能称之为现场总线控制系统。再一点，现场总线的一大特点就是要增加现场一级控制功能。如果现场装置不是多功能智能化的产品，那么现场总线的控制系统的特点也就不存在了，所谓简化系统、方便设计、利于维护等优越性也是虚的。 （3）FCS系统的本质是信息处理现
28、场化。 对于一个控制系统，无论是采用DCS还是采用现场总线，系统需要处理的信息量至少是一样多的，实际上，采用现场总线后，可以从现场得到更多的信息。现场总线系统的信息量没有减少，甚至增加了，而传输信息的线缆却大大减少了。这就要求一方面要大大提高线缆传输信息的能力，另一方面让大量信息在现场就地完成处理，减少现场与控制机房之间的信息往返。可以说现场总线的本质就是信息处理的现场化。 减少信息往返是网络设计和系统组态的一条重要原则。减少信息往返常常可带来改善系统响应时间的好处。因此。网络设计时应优先将相互间信息交换量大的节点，放在同一条支路里。 减少信息往返与减少系统的线缆有时会相互矛盾。这时仍应以节省
29、投资为原则来做为选择。如果所选择系统的响应时间允许的话，应选节省线缆的方案。如所选系统的响应时间比较紧张，稍微减少一点信息的传输就够用了，那就应选减少信息传输的方案。 现在一些带现场总线的现场仪表本身装了许多功能块，虽然不同产品同种功能块在性能上会稍有差别，但一个网络支路上有许多功能雷同功能块的情况是客观存在。选用哪一个现场仪表上的功能，是系统组态要解决的问题。 考虑这个问题的原则是：尽量减少总线上的信息往返。一般可以选择与该功能有关的信息输出最多的那台仪表上的功能块。 二、典型系统比较通过使用现场总线，用户可以大量减少现场接线，用单个现场仪表可以实现多变量通信，不同制造厂生产的装置间可以完全
30、互操作，增加现场一级的控制功能，系统集成大大简化，并且维护十分简便。典型的现场总线系统框图如图1.从图1(a)中可以看出，传统的过程控制系统中，每个现场装置到控制室都需使用一对专用的双绞线，以传送4-20mA信号，图(b)所示现场总线系统中，每个现场装置到接线盒双绞线仍然可以使用，但是从现场接线盒到中央控制室仅用一根双绞线完成数字通信。通过采用现场总线控制系统，到底能节省多少电缆，编者尚未做此计算。但是，我们可以采用DCS系统的电厂中与自动控制系统有关的所用电缆公里数看出，电缆在基建投资中所占份额。1、某电厂，2300MW燃煤机组热力系统为单元制。每台机组设置一座集中控制楼，采用机、炉、电单元
31、集中控制方式。单元控制室的标高为12.6m，与运行层标高一致。DCS采用WDPF-，每台机组设计的I/O点为4500点。电缆敷设采用俄EC元件，8个人用1.5个月时间完成敷设的设计任务。主厂房内每台300MW机组自动化专业的电缆根数为4038根。主厂房内每台300MW机组自动化专业电缆长度为350公里。以上电缆的根数及长度均不包括全厂火灾报警的厂供电缆和全厂各辅助生产车间的电缆。电缆桥架的立柱、桥架及小槽盒全部选用钢制镀锌，每台机组约95t。其他电缆桥架包括直通、弯通、三通、四通、盖板、终端封头、调宽片、直接片等选用铝合金材质，每台300MW机组约为55t。附件随桥架提供(如螺栓，螺母)。2、
32、某电厂，4325MW燃油燃气电站热力系统为单元制。DCS采用TELEPERM-XP。每台机组设计I/O点为5804点。电缆敷设采用EC软件，12个人用2.5个月时间完成电缆敷设的设计任务。主厂房内每台325MW机组自动化专业的电缆根数为4413根。主厂房内每台325MW机组自动化装业的电缆长度为360km。每台机组全部选用钢制镀锌电缆桥架，其质量约为250t。3、电站的电缆可以分为六大类：高压电力电缆、低压电力电缆、控制电缆、热控电缆、弱电电缆（主要指计算机用电缆）、其他电缆。若两台300MW机组同时做电缆敷设，自动化专业电缆的数量大约有8500根左右。其中热控电缆和弱电电缆将大于500根，及
33、约占60%左右（以根数计量）。三、设计、投资及使用上述的比较偏重于纯技术性的比较，以下比较拟加入经济因素。比较的前提是DCS系统与典型的，理想的FCS系统进行比较。为什么要做如此的假设？作为DCS系统发展到今天，开发初期提出的技术要求已满足并得到了完善，目前的状况是进一步提高，因此也就不存在典型、理想的说法。而作为FCS系统，20世纪90年代刚进入实用化，作为开发初期的技术要求：兼容开放、双向数字通信、数字智能现场装置、高速总线等，目前还不理想，有待完善。这种状态与现场总线国际标准的制定不能说没有关系。过去的十多年，各总线组织都忙于制定标准，开发产品，占领更多的市场，目的就是要挤身国际标准，合
34、法的占领更多的市场，现在有关国际标准的争战已告一段落，各大公司组织都已意识到，要真正占领市场，就得完善系统及相关产品。我们可以做这样的预测，不久的将来，完善的现场总线系统及相关产品必将成为世界现场总线技术的主流。具体比较：（1）DCS系统是个大系统，其控制器功能强而且在系统中的作用十分重要，数据公路更是系统的关键，所以，必须整体投资一步到位，事后的扩容难度较大。而FCS功能下放较彻底，信息处理现场化，数字智能现场装置的广泛采用，使得控制器功能与重要性相对减弱。因此，FCS系统投资起点低，可以边用、边扩、边投运。（2）DCS系统是封闭式系统，各公司产品基本不兼容。而FCS系统是开放式系统，用户可
35、以选择不同厂商、不同品牌的各种设备连入现场总线，达到最佳的系统集成。（3）DCS系统的信息全都是二进制或模拟信号形成的，必须有D/A与A/D转换。而FCS系统是全数字化，就免去了D/A与A/D变换，高集成化高性能，使精度可以从0.5%提高到0.1%。（4）FCS系统可以将PID闭环控制功能装入变送器或执行器中，缩短了控制周期，目前可以从DCS的每秒2-5次，提高到FCS的每秒10-20次，从而改善调节性能。（5）DCS系统可以控制和监视工艺全过程，对自身进行诊断、维护和组态。但是，由于自身的致病弱点，其I/O信号采用传统的模拟量信号，因此，它无法在DCS工程师站上对现场仪表（含变送器，执行器等
36、） 进行远方诊断、维护和组态。FCS系统采用全数字化技术，数字智能现场装置发送多变量信息，而不仅仅是单变量信息，并且还具备检测信息差错的功能。FCS系统采用双向数字通信现场总线信号制。因此，它可以对现场装置（含变送器，执行机构等）进行诊断、维护和组态。FCS系统的这点优越性是DCS系统无法比拟的。（6）FCS系统由于信息处理现场化，与DCS系统相比，可以省去相当数量的隔离器、端子柜、I/O终端、I/O卡件、I/O文件及I/O柜。同时也节省了I/O装置及装置室的空间与占地面积，有专家认为可以省去60%。（7）与（6）同样理由，FCS系统可以减少大量电缆与敷设电缆用的桥架等，同时也省去了设计、安装
37、和维护费用，有专家认为可以省去66%。对于（6）、（7）两点应补充说明的是，采用FCS系统，节省投资的效果是不用怀疑的，但是否如有的专家所说达66%。这些数字在多篇文章中出现，编者认为这是相互转摘的结果，目前还未找到这些数字的原始出处。因此，读者在引用数字时要谨慎。（8）FCS相对DCS组态简单，由于结构、性能标准化，便于安装、运行、维护。（9）用于过程控制的FCS设计开发要点。这一点并不作为DCS比较，只是说明用于过程控制或者说用于模拟连续过程类的FCS在设计开发中应重点考虑的问题。要求总线本安防爆功能，而且是头等重要的。基本监控如流量、料位、温度、压力等变化是缓慢的，而且还有滞后效应，因此
38、，节点监控并不需要快电子学的响应时间，但要求有复杂的模拟量处理能力。这一物理特征决定了系统基本上多采用主-从之间的集中轮询制，这在技术上是合理的，在经济上是有利的。流量、料位、温度、压力等参数的测量，其物理原理是古典的，但传感器，变送器及控制器应向数字智能化发展。作为针对连续过程类及其仪器仪表而开发的FCS系统，应侧重于低速总线H1的设计完善。大兴新城康庄570MW、观音寺564MW供热机组烟气脱硝环保工程PLC控制系统设计说明同方环境股份20091228目录1 系统概述2 系统硬件配置2。1 系统配置2。2 系统设备清单3 系统工艺控制逻辑3。1 尿素溶解系统3.2 尿素溶液输送及循环系统3
39、。3 反应器系统3.4稀释风机及电加热器系统3.5尿素溶液热解系统3.6 反应器系统4 系统画面1 系统概述本脱硝DCS控制系统是大兴新城康庄570MW、观音寺564MW供热机组烟气脱硝环保工程采用的2套PLC控制系统，两套PLC完全一样。每套脱硝系统由1套尿素溶解系统和5套尿素热解系统以及5套SCR反应器系统组成。2 系统硬件配置2。1 系统硬件配置Ethernet其它管理网络或控制网络打印机21#操作员站兼工程师站1#操作员站Ethernt PLC扩展机架3台PLC主机架现场设备现场设备2。2 系统硬件清单康庄项目PLC设备序号名称规格和型号单位数量生产厂家上位机序号名称规格和型号单位数量
40、生产厂家1控制计算机主流配置,含22寸宽屏显示器套2DELL2黑白激光打印机A3台1HP3网络设备(交换机、光电转换器）16电口套1D-link4数据通讯缆双绞线米300国产5操作台1000W1000D700H个2国内PLC软件及其他序号名称规格和型号单位数量生产厂家1RSVIEW上位开发环境9301-2SE2303套1AB2RSVIEW SE单机100画面运行93012SE3303套1ABPLC控制站1PLC柜体2200800800个2国内2主机架电源模块，24VDC1769PB4个1AB3处理器1769-L35E个1AB4非易失内存1784-CF64个1AB5I/O机架电源模块，24VDC
41、1769-PB4个3AB6数字量输入模块1769-IQ32个6AB7数字量输出模块1769-OB32个4AB8模拟量输入模块1769-IF8个10AB9RTD输入模块1769IR6个5AB10模拟量输出模块1769-OF8C个3AB11左左扩展电缆1769-CLL3根2AB12右右扩展电缆1769-CRR3根1AB13右端盖1769ECR个1AB14开关电源DC24V 20A 套2MW15空气开关C65N 2P20A、1P6A,含个50施耐德16隔离继电器套320OMRON17端子ASK1EN个1000凤凰18继电器输出配电套1国内19数据通讯光缆米300国内20观音寺项目PLC设备序号名称规
42、格和型号单位数量生产厂家上位机序号名称规格和型号单位数量生产厂家1控制计算机主流配置，含22寸宽屏显示器套2DELL2黑白激光打印机A3台1HP3网络设备（交换机、光电转换器)16电口套1Dlink4数据通讯缆双绞线米300国产5操作台1000W1000D700H个2国内PLC软件及其他序号名称规格和型号单位数量生产厂家1RSVIEW上位开发环境9301-2SE2303套1AB2RSVIEW SE单机100画面运行9301-2SE3303套1ABPLC控制站1PLC柜体2200800800个2国内2主机架电源模块，24VDC1769PB4个1AB3处理器1769-L35E个1AB4非易失内存1
43、784-CF64个1AB5I/O机架电源模块，24VDC1769PB4个3AB6数字量输入模块1769IQ32个6AB7数字量输出模块1769-OB32个4AB8模拟量输入模块1769IF8个10AB9RTD输入模块1769-IR6个5AB10模拟量输出模块1769-OF8C个3AB11左左扩展电缆1769-CLL3根2AB12右右扩展电缆1769-CRR3根1AB13右端盖1769ECR个1AB14开关电源DC24V 20A 套2MW15空气开关C65N 2P20A、1P6A，含个50施耐德16隔离继电器套320OMRON17端子ASK1EN个1000凤凰18继电器输出配电套1国内19数据通
44、讯光缆米300国内203 系统工艺控制逻辑系统工艺控制逻辑设计的依据主要是脱硝工艺控制要求，并且按照电厂实际情况进行适当调整.下面主要介绍本脱硝DCS系统控制逻辑的具体内容以及内部逻辑关系，系统外部接口信号详见I/O信号清册.除了与本系统各设备之间的I/O信号连接，脱硝DCS控制系统还与电厂其它系统存在一些交互信号.取自脱硝系统外部的信号有：锅炉燃煤量或锅炉负荷或锅炉总风量（用于换算烟道烟气流量）、MFT等等.本脱硝DCS控制系统主要完成的计算和控制有：氨/尿素需求量计算、尿素溶液喷射装置调节控制、热解室温度控制、稀释风机及电加热器控制、声波吹灰器等相关辅助设备控制.由于脱硝系统的设备启停过程需要按照一定的工艺顺序进行，DCS系统设计了一套热解系统顺控程序、声波吹灰顺控程序等,以简化操作过程。此外，DCS系统设计了稀释风机及电加热器和溶液喷射装置的跳闸首出逻辑等辅助逻辑.下面具体说明脱硝系统各部分的工艺控制逻辑。3.1 尿素溶液制备储罐进口阀00HSJ10 AA102保持关闭，回流阀00HSJ10 AA103保持关闭;打开进水阀00HSJ01 AA101，向尿素溶解罐中注水，当液位计00HSJ10 CL001显示液位为2。0m时，进水阀00