浙大中控DCS基礎知識 目錄 浙大中控DCS簡介浙大中控DCS硬件介紹浙大中控DCS軟件介紹簡單組態練習DCS監視畫面介紹PID參數調整 浙大中控ESC 100DCS簡介 1 1DCS概述 DCS英文名稱是DistributedControlSystem即集散控制系統 其含義是利用微處理器或微型計算機技術對生產過程進行集中管理和分散控制 整個系統繼承了常規規模擬儀表控制系統和計算機集中控制系統的優點 克服了單微機控制系統危險性高度集中以及常規儀表控制功能單一 人機聯系差的缺點 可以方便的應用于工業裝置的生產控制和經營管理 在化工 電力 冶金等流程自動化領域的應用十分普及 浙大中控ESC 100DCS簡介 ESC 100控制系統是浙江中控技術股份有限公司SUPCONWebField系列控制系統之一 是公司為了適應網絡技術發展 特別是Internet Web技術的發展而推出的機遇網絡技術的控制系統 該系統融合了最新的現場總線技術 嵌入式軟件系統 先進控制技術與網絡技術 實現了多種總線兼容和異構系統綜合集成 浙大中控ESC 100DCS簡介 浙大中控ESC 100DCS簡介 ESC 100控制系統整體結構圖如圖1 1所示 由控制節點 控制節點是由控制站 通信接口等的統稱 操作節點 操作節點是工程師站 操作員站 服務器站 數據管理站等的統稱 及通信網絡 管理信息網 過程信息網 過程控制網 I O總線 等構成 浙大中控ESC 100DCS簡介 系統規模ESC 100系統過程控制網站點容量最高可達63個冗余的控制站和72個操作節點 系統I O點容量可達38000點 可根據I O規模的大小來決定控制站數量 操作節點可根據用戶操作的不同決定配置的數量與規格 浙大中控DCS硬件介紹 2 1硬件基礎冗余 通俗來講 冗余就是熱備用 可以理解既多余又不多余 當兩件卡件設置成冗余工作時 其中一個卡件處于工作狀態 而另一個卡佳處于備用狀態 一旦工作卡件故障 備用卡馬上會切換到工作 承擔起原來工作卡的任務 從而保證系統持續正常工作 一般來說 卡件冗余必須通過跳線設置并滿足地址冗余的要求 地址冗余是指 互為冗余的卡件必須放置在地址為I I 1的槽位 I為偶數 浙大中控DCS硬件介紹 2 1硬件基礎跳線 一些硬件上的功能設置 我們經常通過跳線選擇來實現 跳線按功能分 可以分為冗余跳線 配電跳線 斷電保護跳線和地址跳線等 隔離 隔離主要針對I O卡件而言 一般分為統一隔離 分組隔離 點點隔離 統一隔離是指卡件內所有通道采用一個隔離電源供電 并且與控制站的電源隔離 分組隔離一般指將一塊卡件的所有通道分成兩組 每組采用一個隔離電源供電 點點隔離是指卡件內部每一路通道均單獨采用一個隔離電源供電 并且都與控制站電源隔離 這種方式使得卡內各通道之間相互影響減小 抗干擾性強 一般來說 在分組隔離卡件的配置上 要考慮組內的信號點是否互相有干擾 浙大中控DCS硬件介紹 2 1硬件基礎配電 配電模塊 24VDC 安全柵 卡件供電 四線制儀表 三線制24V地信號 對于電流信號而言 經常會有配電設置 簡單說 就是卡件通過配電跳線的設置對外輸出24VDC電壓 即為配電 卡件通過配電跳線設置為不配電 即不對外輸出24VDC電壓 那么就不配電 需要配電的現場變送器通常為二線制變送器 而不需要配電的現場變送器通常為四線制變送器 在ESC 100系統中 配電時需要使用配電模塊PM 3511 它將安插在相應的端子板配電模塊插槽 從而配合卡件和端子板完成配電功能 浙大中控DCS硬件介紹 2 1硬件基礎端子板 在ESC 100系統中 每一塊卡件都需要配套選擇一塊端子板才能正常使用 卡件在采集處理現場信號點時 很多功能是通過選擇不同的端子板來實現的 卡件和端子板是分開的 正常使用時 它們必須通過DB25數據連接線 端子板命名方式一般以TB開頭 如TB351 IU 浙大中控DCS硬件介紹 2 2機柜 機籠及供電系統機柜機柜是用來安放控制站各部件的主體 主要放置機籠 端子板 交換機 電源模塊和配電箱等 機柜有以下幾種類型 I O端子板機柜 端子板和機籠混裝機柜 機籠機柜 輔助機柜 電源模塊 交換機 機籠及卡件 端子板 浙大中控DCS硬件介紹 2 2機柜 機籠及供電系統機籠分為電源機籠和卡件機籠電源機籠主要用來放置電源模塊 一個機柜中只有一個電源機籠 一個電源機籠最多可以配置4個電源模塊 其中2個電源模塊輸出5V電壓 2個電源模塊輸出24V電壓 他們一起給整個系統的卡件和端子板以及母板等進行供電 卡件機籠主體是由金屬框架和母板構成 母板上安裝有歐插 方便卡件插拔 同一控制站的各個機籠通過SBUS網絡相連 它主要放置各類卡件 1個卡件機籠中有20個槽位 可放置2塊主控制卡 2塊數據轉發卡 16塊I O卡件 浙大中控DCS硬件介紹 2 2機柜 機籠及供電系統 浙大中控DCS硬件介紹 2 3系統電源的類型和供電方式ESC 100的系統供電分為直流供電 DC 和交流供電 AC 直流供電主要是指系統的5V和24V電源模塊供電 電源模塊根據型號不同 可以分成 5V電源模塊 輸出5V電壓24V電源模塊 輸出24V電壓5V 24V電源模塊 輸出5V和24V電壓 主要用在遠程機柜中 電源模塊的作用是將220 轉化成5 或24 電源模塊的面板上都有故障指示燈 當供電模塊出現故障時 相應的電壓指示燈會熄滅 故障指示燈會亮紅燈 浙大中控DCS硬件介紹 2 2機柜 機籠及供電系統為保證系統安全的可靠運行 我們要求AC配電必須冗余 即需要有2路電源對系統進行供電 推薦供電方式為 2路220VAC交流電冗余配電 一路通過UPS供電 一路通過市電給系統直接供電 如圖 浙大中控DCS硬件介紹 2 3系統卡件介紹2 3 1主控制卡FW243X主控制卡FW243X介紹主控制卡FW243X是控制站軟硬件的核心 協調控制站內軟硬件關系 執行站內各項控制任務 在系統中完成數據采集 信息處理 控制輸出等功能 主控制卡通過數據轉發卡實現與I O卡件的信息交換 利用信號輸入卡周期性的此埃及現場實時過程信息 在主控制卡內執行綜合運算處理后 通過信號輸出卡輸出控制信號 實現對現場控制對象的實時控制 主控制卡所執行的運算處理程序使用符合IEC61131 3標準的圖形化組態軟件進行編程 主控制卡周期性地向過程控制網發送實時過程信息 使得該網絡上的所有操作節點均可實時監控控制站的各種狀態 同時 過程控制網上的操作節點也可以主動查詢主控卡的各種信息 浙大中控DCS硬件介紹 2 3系統卡件介紹2 3 1主控制卡FW243X主控制卡由底板和背板兩塊PCB板組成 面板簡圖如圖所示 看門狗跳線 默認短上 掉電保護模塊 默認短接 保護系統掉電情況下主控卡中的組態和過程數據不會丟失 SW1 撥碼開關 用于設置主控卡在SCnet網中的主機地址 浙大中控DCS硬件介紹 2 3系統卡件介紹2 3 1主控卡FW243X主控卡FW243X卡件地址設置規范主控制卡FW243X的地址范圍為2 127 AdvanTrol Pro2 5軟件支持2 63 當卡件冗余時 地址設為I I 1 I為偶數當單卡工作時 地址設為I I為偶數 2 I 127SW1撥碼開關一共有8為 采用二進制 分別用S1 S8表示 S1為高位 S8為低位 開關撥成ON時 代表二進制碼為1 撥成OFF時 表示該位為0 目前SW1保留 默認為OFF 浙大中控DCS硬件介紹 2 3系統卡件介紹2 3 1主控卡FW243XLED指示燈說明 浙大中控DCS硬件介紹 2 3系統卡件介紹2 3 1主控卡FW243XLED指示燈說明FALL燈是故障指示燈 當主控卡故障時 FALL燈會報警亮紅燈 系統正常時 FALL燈熄滅 RUN與STDBY分別是卡件運行指示和準備就緒指示 當備卡在拷貝工作卡的信息時 兩塊主控卡的RUN與STDBY都會不停地交替閃爍 WORK燈是工作 備用指示燈 工作的主控制卡的WORK燈亮綠燈 備用的主控制卡的WORK指示燈是熄滅的 通過WORK的指示燈的指示 我們可以直接判斷出當前的兩塊主控制卡哪一塊是工作卡 那一塊是備用卡 浙大中控DCS硬件介紹 2 3系統卡件介紹2 3 2數據轉發卡FW233數據轉發卡是系統卡件機籠的核心單元 是主控制卡連接I O卡件的中間環節 它一方面和主控卡進行通信 另一方面管理本機籠的I O卡件 通過數據轉發卡可擴展1到8個卡件機籠 即可擴展最多128塊不同的I O卡件 一個機籠必須配置一塊 或冗余的一對 數據轉發卡數據轉發卡面板介紹數據轉發卡FW233面板上有5個指示燈和1個面板按鈕 面板按鈕又叫切換開關 用于工作卡件和備用卡件之間的人工切換和插拔卡件時通道保護按鈕 面板示意圖如下 浙大中控DCS硬件介紹 2 3系統卡件介紹2 3 2數據轉發卡FW233 狀態指示燈 數據轉發卡的地址設置跳線 浙大中控DCS硬件介紹 2 3系統卡件介紹2 3 2數據轉發卡FW233數據轉發卡面板指示燈說明 浙大中控DCS硬件介紹 2 3系統卡件介紹2 3 2數據轉發卡FW233數據轉發卡面板指示燈說明FALL燈 指示卡件的故障情況 正常情況下為暗 RUN燈 指示卡件的工作情況 正常情況下應閃爍 WORK燈 指示卡件運行在工作還是備用狀態 工作狀態WORK等亮 備用卡的WORK燈常暗 COM燈 指示卡件和主控卡的通信狀態 POWER燈 指示卡件的電源情況 當卡件正常上電且電源控制電路正常工作的情況下 該指示燈常亮 浙大中控DCS硬件介紹 2 3系統卡件介紹2 3 2數據轉發卡FW233數據轉發卡面地址設置規范數據轉發卡即可單卡工作也可冗余工作 數據轉發卡的地址范圍為0 15 設置地址必須從0開始 單卡工作時 地址為I I為偶數冗余工作時 兩塊卡的地址分別設置為I I 1 為偶數 J02為FW233的地址跳線設置 地址設置使用了標注為1 2 4 8的四組跳線 其他幾位為系統保留資源 正常情況下應置為OFF FW233地址在同一SBUS中 即同一控制站內 同一編址 不可重復 浙大中控DCS硬件介紹 2 3系統卡件介紹2 3 3標準8路電流信號輸入卡FW351H及端子板介紹基本說明FW351H卡是8路點點隔離的HATT電流信號輸入卡 能夠對符合HART協議的智能儀表進行數據采集 并允許Rosemount的275型手操器作為第二主設備介入HART網絡 FW351H卡在使用時需要占用一個I O槽位 符合HART協議的信號進入卡件后被分為兩路 一路是HART信號 一路是電流信號 HART信號經卡件處理后 通過RS 485 以太網轉換器進入計算機 通過設置跳線 可選擇RS 485通信線的不同連接方法 共兩種 一種是從機籠母板上的RS 485接線端子引出 另一種是從FW351H配套端子板上的RS 485接線端子引出 浙大中控DCS硬件介紹 2 3系統卡件介紹2 3 3標準8路電流信號輸入卡FW351H及端子板介紹FW351H卡件可單卡工作 也可冗余配置 卡件可插在16個I O槽位的任一槽位內 冗余工作模式下 冗余的兩塊卡件必須插在相鄰的兩個I O槽位中 且卡件在機籠中的地址應分別為ADD 為偶數 與ADD 1 FW351H的HART上位機軟件是SAMS智能設備管理軟件 通過該軟件 用戶可以方便快捷地組態 校準及檢查現場的智能設備與FW351H配套使用的端子板是TB351 IU及TB351 IRU TB351 IU用于連接兩塊非冗余的FW351H卡 TB351 IRU用于連接兩塊冗余的FW351H卡 浙大中控DCS硬件介紹 2 3系統卡件介紹2 3 3標準8路電流信號輸入卡FW351H及端子板介紹 單卡 冗余跳線 采樣周期設置 單卡撥碼設置 浙大中控DCS硬件介紹 2 3系統卡件介紹2 3 3標準8路電流信號輸入卡FW351H及端子板介紹跳線設置說明 浙大中控DCS硬件介紹 2 3系統卡件介紹2 3 3標準8路電流信號輸入卡FW351H及端子板介紹撥碼開關設置說明 浙大中控DCS硬件介紹 2 3系統卡件介紹2 3 3標準8路電流信號輸入卡FW351H及端子板介紹LED指示燈說明 2 3系統卡件介紹2 3 4模擬量信號輸出卡FW372 B 及端子板介紹模擬量信號輸出卡FW372 B 是8路點點隔離型電流 II型或III型 信號輸出卡 作為帶CPU的高精度智能化卡件 它具有實時檢測輸出狀況功能 并允許主控制卡監控正常的輸出電流 卡件可獨立運行 自行故障診斷 檢測到故障后 在冗余方式工作下 可進行無擾動在線切換 當SCnetII網絡通信中斷時 卡件接受主控制卡的數據命令 維持正常工作 當卡件與主控制卡通信中斷時 可保持原輸出狀態 浙大中控DCS硬件介紹 2 3系統卡件介紹2 3 4模擬量信號輸出卡FW372 B 及端子板介紹卡件簡圖 浙大中控DCS硬件介紹 2 3系統卡件介紹2 3 4模擬量信號輸出卡FW372 B 及端子板介紹卡件簡圖 浙大中控DCS硬件介紹 2 3系統卡件介紹2 3 4模擬量信號輸出卡FW372 B 及端子板介紹跳線設置 浙大中控DCS硬件介紹 2 3系統卡件介紹2 3 4模擬量信號輸出卡FW372 B 及端子板介紹LED指示燈 浙大中控DCS硬件介紹 正常情況下 FALL 滅 RUN 閃 WORK COM 閃 POWER 常亮 2 3系統卡件介紹2 3 4模擬量信號輸出卡FW372 B 及端子板介紹端子板FW372 B 模擬量信號輸出卡在使用時必須與對應的端子板配合使用 端子板提供接線通道以及信號前級抗擾動處理 FW372 B 匹配的端子板有TB372 U和TB372 RU TB372 U16路電流輸出端子板 點點隔離 II型 III型兩種量程的電流信號 可配置2塊不冗余的FW372 B 使用TB372 RU8路電流輸出端子板 點點隔離 II型 III型兩種量程的電流信號 可配置2塊冗余的FW372 B 使用 浙大中控DCS硬件介紹 2 3系統卡件介紹2 3 5數字信號輸入卡FW366 B 及端子板介紹FWFW366 B 是16路數字信號輸入卡 它能夠快速的響應干觸點信號和電平信號 實現數字量信號的準確采集 此卡為智能型卡件 具有軟硬件在線檢測功能 能對CPU 配電電源進行監測 以保證卡件的可靠運行 FW366 B 支持冗余工作模式和單卡工作模式 FW366 B 通過信號輸入接口電路和對外擴展端子板實現多種數字信號的采集 連接不同的類型信號時接線原理有所不同 浙大中控DCS硬件介紹 2 3系統卡件介紹2 3 5數字信號輸入卡FW366 B 及端子板介紹FW366 B 結構簡圖 浙大中控DCS硬件介紹 單卡 冗余設置 JP102JP103輸入電平設置 JP104JP105輸入端子板信號選擇 2 3系統卡件介紹2 3 5數字信號輸入卡FW366 B 及端子板介紹跳線設置 浙大中控DCS硬件介紹 2 3系統卡件介紹2 3 5數字信號輸入卡FW366 B 及端子板介紹連接的數字信號類型 浙大中控DCS硬件介紹 浙大中控DCS硬件介紹 2 3系統卡件介紹2 3 5數字信號輸入卡FW366 B 及端子板介紹端子板選擇 浙大中控DCS硬件介紹 2 3系統卡件介紹2 3 6數字信號輸出卡FW367 B 及端子板介紹FW367 B 卡提供16個MOS管觸點作為16路輸出 可通過中間繼電器驅動電動控制裝置 也可以直接驅動電流較小的電磁閥 卡件無源通道每點負載電流5A 有源通道每點負載電流1A 卡件的24V供電由外部經端子板配電 并具有外配電檢測和通道自檢功能 外配電范圍為 22 1 0 V 28 1 0 V 當卡件檢測到的電壓不在此范圍之內或者卡件的通道出現故障時 將點亮