和利时培训.docx
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和利时DCS培训
目 录
DCS简介
调试部
赵德元
CNPEC
DCS的系统构成
Ø现场控制站：
实现回路控制功能
Ø操作员工作站：
实现监视、监督控制和设定值控制功能（人机界面功能）
¾系统网络：
连接现场控制站、操作员工作站以及其它各类站
¾工程师工作站：
完成系统组态和系统运行状态监视、运行管理功能
Ø历史站、打印站、计算站等各类功能性的工作站
CNPEC
DCS的主要特点：
Ø以回路控制为主要功能
Ø除变送和执行单元外，各种控制功能及通信、人机界面均采用数字技术
Ø功能的分布（不同类工作站完成不同功能）
Ø控制的分散（由多个现场控制站分担系统的全部控制回路，但比组合仪表相对集中）
Ø集中的监视、操作控制台（Console），用CRT、键盘、鼠标等计算机人机界面设备取代了传统的仪表盘
（Panel）
DCS的体系结构
4-20ma
4-20ma
4-20ma
4-20ma
现场
执行单元
变送单元
执行单元
变送单元
主控制室
计算机网络
D/A
Console
CRT
A/D
D/A
A/D
鼠标
键盘
操作员工作站
现场控制站
现场控制站
控制系统的层次结构
Ø现场层（变送器、控制器、开关状态检测、过程量I/O等）
Ø控制层（PLC、DCS等系统，依据控制算法和逻辑公式自动实施控制）
Ø监控层（SCADA系统，由人进行判断和控制）
Ø执行层（生产调度、质量控制等——MES）
Ø管理层（财务管理、人事管理、OA等）
Ø经营层（ERP、CRM、SCM等）
功能分层，仪控系统从纵向按照功能可分为4个层次
Ø工艺系统接口层（现场级Level0）：
完成信号的产生和指令的执行功能。
它是仪控系统与核电站工艺设备之间信号传递的桥梁，主要包括各种传感器、限位开关和执行机构等。
Ø 自动控制和保护层（系统级Level1）：
完成信号采集、数据处理和执行保护与控制功能。
它主要包括各种通信网络设备、控制机柜、I/O站等。
具体有反应堆保护系统；反应堆控制系统；汽轮发电机组控制和保护系统；工业过程自动化功能组；数据采集与处理系统。
Ø 操作和管理信息层（机组级Level2）：
作为人机接口的界面，主要完成一个机组所有数据的处理，执行机组的监测、控制和信息显示功能。
包括主控室，数据处理和显示系统以及报警系统，应急控制室，技术支持中心，核辅助厂房控制室等。
Ø 全厂技术管理层（电站级Level3）：
完成所有机组公用数据的处理，进行电站的管理，对应急信息进行收集等功能
CNPEC
CNPEC
DCS主要组成部分
CNPEC
现场控制站
Ø主处理单元
Ø输入/输出（I/O）单元
Ø系统网络接口
Ø控制网络接口
Ø实时软件系统：
现场量I/O、实时数据库、控制回路计算、通信软件等
人机界面工作站
Ø工作站主处理机
Ø显示屏幕CRT
Ø键盘/鼠标
Ø人机界面软件：
操作命令接收与处理、实时数据接收及存储、报警处理、画面显示、动态数据更新、网络通信、操作权限管理、操作记录等
CNPEC
工程师工作站
Ø工作站主处理机
Ø显示屏幕CRT
Ø键盘/鼠标
Ø运行管理软件：
各工作站运行状态、服务器运行状态、各现场控制站运行状态、系统网络和控制网络运行状态等，各状态的显示
Ø组态软件：
各组态文件的编辑、编译、下装
系统网络
Ø网络硬件：
网络线、集线器/交换器、路由器、网络连接件
Ø网络软件：
各个网络节点上的网络口驱动程序、网络协议处理程序、流量控制程序
CNPEC
控制网络
Ø网络硬件：
网络线、集线器/交换器、路由器、网络连接件
Ø网络软件：
各个网络节点上的网络口驱动程序、网络协议处理程序、流量控制程序
Ø网络电源：
为满足总线供电而设置的分布式电源
其它功能节点
Ø历史记录站
Ø控制算法站
Ø报表站
Ø接口站
CNPEC
二期设计简述
方案概述
Ø 岭澳二期仪控系统在系统功能及其分配等方面基本与岭澳一期相同
Ø机组采用MODEG方式运行
Ø仪控系统满足单一故障准则，具备容错和多样性设计，故障安全设计，满足核安全和可靠性要求等基本原则
Ø集中的监测控制
Ø分散、成组的监测控制
Ø就地监测和控制
纳入DCS系统的原则
Ø除专用仪控系统，汽机电液控制系统（DEH）等系统外，其他核岛和常规岛的仪表控制系统应尽可能纳入DCS系统之内，采用统一的硬件和软件设计。
Ø电厂特殊监控系统，诸如堆芯监测系统、松动部件和震动监测系统、火灾探测系统、地震监测仪表、棒位监测及控制系统等，通常作为独立系统供货。
对这些系统，要求有适当的接口，将必要的信息送往主控室。
Ø对于BOP厂房等相对独立的系统，以及与中央集中监视和操作无直接联系的系统，可以采用相对独立的仪表控制系统，必要时需要有与
DCS联系的接口，以便将其主要信息送到主控制室。
ØPX泵房控制系统，来自主控室的操作较多，这部分应通过网络接口与过程控制层网联系起来。
Ø对于电气系统，除有特殊要求的，都尽可能通过DCS系统实现其信息显示和控制功能。
发电机励磁和电压调节系统的自动电压调整装置、发电机和输电保护系统的发变组保护装置、同步并网系统的自动准同期装置、厂用电源的自动切换装置及柴油发电机的卸载和带载的控制等由电气专用装置实现。
Ø与通讯系统相关广播、告警、寻呼、电话等系统不纳入DCS系统
安全分级
Ø安全级系统：
包括反应堆保护系统，专设安全设施逻辑控制系统，以及其它安全系统。
安全级系统一般要求由冗余的通道组成，通道之间要求实体和电气隔离。
其中反应堆保护系统中安全级测量仪表、数据采集处理单元由四重冗余通道组成，逻辑处理和驱动单元按完全四取二或有条件的四取二方式工作。
Ø非安全级系统：
括核电站中各种控制系统、电站计算机信息和控制系统以及一些专用仪表控制系统。
核岛仪控系统
仪表系统
Ø过程检测系统:
就地仪表;电子机柜;控制室显示仪表
Ø事故后监测系统（PAMS）
Ø专用系统:
核仪表系统;堆芯测量系统;松脱部件和振动监测系统;棒
位监测及控制系统;地震监测系统
控制系统
Ø反应堆功率调节、反应堆冷却剂温度调节、蒸汽发生器水位控制、
稳压器压力控制、稳压器水位控制、汽机旁路控制、
反应堆保护系统
紧急停堆系统
专设安全设施驱动系统
常规岛仪控系统
常规岛DCS控制系统
Ø数据采集与处理
¾模拟控制:
凝汽器水位控制、除氧器水位和压力控制、高低压加
热器水位控制、汽机轴封压力控制等
¾顺序控制
¾保护与联锁:
热工保护;联锁
常规岛专用仪控系统
¾汽机数字式电液控制系统（DEH）;汽机紧急跳闸系统;汽轮机监视仪表;
给水泵汽机仪控系统;凝结水精处理监控系统
¾常规仪控设备
BOP系统
功能相对独立BOP系统可以采用独立的控制系统：
PX泵房控制系统
除盐水生产和分配系统压缩空气生产和分配系统辅助蒸汽锅炉系统
海水加氯站控制系统过滤站控制系统
核岛和常规岛废液排放控制系统
工业自动化与DCS体系结构
施波
北京和利时系统工程股份公司2003.8.5
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ShiBo
2010-4-28
BeijingHollySysCo.,LtD
DCS（DistributeControlSystem）
体系结构
施波
北京和利时系统工程股份公司2003.8.5
DCS控制系统的渊源
调节器
DCS
PID回路
集成控制
电子元件
工厂自动化
逻辑控制
低费用
紧凑型
PLCs
继电器
混合控制
HybridControl
现场智能,通讯技术,
IT集成
仪表 过程控制
1970 1980 1990 2000
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ShiBo
2010-4-28
BeijingHollySysCo.,LtD
何谓DCS
-------分布式控制系统
-------集散型控制系统
集中管理，分布控制
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ShiBo
2010-4-28
BeijingHollySysCo.,LtD
控制系统的演化
50年代以前，生产规模小，检测仪表都安装在生产现场、只具备简单测控功能的基地式气动式仪表，信号只限在仪表内，不能传送给备的仪表和系统，完全封闭独立。
操作员只能到现场巡检。
随着生产规模的扩大，需要掌控更多的信息，出现了气动、电动的组合式仪表，出现了集中控制室和控制盘
数字技术的出现，进入工业仪表领域，出现了DDC。
用一台计算机取代多台仪表进行控制
，出现了集中式控制系统。
但是，限于当时的计算机技术，可靠性还较差，一旦计算机出现故障，所有的相关控制回路瘫痪，造成非正常停产
要求分散控制风险是自然而然的
60-70年代，出现数字调节器、PLC、和由多个计算机递阶构成的集中与分散相结合的集散控制系统---DCS
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ShiBo
2010-4-28
BeijingHollySysCo.,LtD
DCS的产生
•DCS：
分布式控制系统，也称集散控制系统，是利用计算机技术对生产过程进行集中监测、操作、管理和分散控制的一种控制技术。
•1975年前后，大规模集成电路由4位微处理器发展成8位，以8位CPU位核心的单板机产品进入工业应用，原来使用以中小规模集成电路制成的直接数字控制器（DDC
）的自动化仪表行业，也开始采用新的计算机技术，结合阴极射线管（CRT）、数据通信技术和控制技术，开发出了以集中显示操作、分散控制为特征的集散系统，后来逐渐统一称为分布式控制系统或集散控制系统。
•首个DCS系统是Honeywell的TDC2000。
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ShiBo
2010-4-28
BeijingHollySysCo.,LtD
四代DCS的基本特征
•第一代DCS的特征
硬件：
8位控制器CPU；I/O板为“傻板”；操作站专用软件：
专用操作系统；非图形界面
•第二代DCS的特征：
硬件：
16位控制器CPU；I/O板开始出现智能板；操作站为工作站软件：
Unix操作系统；Xwindows图形界面；图形组态
•第三代DCS的特征
硬件：
（准）32位控制器CPU；全为智能I/O板（模件）；PC机；现场总线软件：
MicrosoftWindows操作系统；LD、FBD、专用编程语言；开放接口
•第四代DCS的特征：
硬件：
智能化、小型化、现场化；网络标准化
软件：
信息化、集成化；IEC6113
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