dcs 的工程设计技术

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1、第7章DCS的工程设计技术与应用实例集散控制系统在具体应用时，必须对系统进行适应性的设计和开发，这种设计和开发是与被控对象密切相关的，任何一套DCS，不论其设计如何先进，性能如何优越，如果没有很好的工程设计和应用开发，都不可能达到理想的控制效果，甚至会出现这样或那样的问题或故障。本章将对集散控制系统的工程设计技术进行讲解。7.1DCS的工程设计一个工程设计可分为方案论证、方案设计、工程设计3个阶段。7.1.1方案论证方案论证也就是可行性研究设计(或简称可研设计)的主要任务是明确具体项目的规模、成立条件和可行性；确定项目的主要工艺、主要设备和项目投资具体数额。对于DCS的建设，可

2、行性研究设计是必须进行的第一步工作，它涉及到经济发展、投资、效益、环境、技术路线等大的方面的问题。由于这步工作与具体技术内容关系不大，因此这里不再详细描述。7.1.2方案设计1.DCS的基本任务方案设计的开始阶段，首先要明确DCS的基本任务，包括以下几方面：1)DCS的控制范围DCS是通过对各主要设备的控制来控制工艺过程。设备的形式、作用、复杂程度，决定了该设备是否适合于用DCS去控制。有些设备，如运料车，就不能由DCS控制，DCS只能监视料库的料位；而另一些设备，如送风机，就可由DCS完全控制其起动、停止，改变负荷。那么，在全厂的设备中，哪些由DCS控制，哪些不由DCS控制，

3、要在总体设计中提出要求。考虑的原则有很多方面，如资金、人员、重要性等，从控制上讲，以下设备宜采用DCS控制。(1)工作规律性强的设备。(2)重复性大的设备。(3)在主生产线上的设备。(4)属于机组工艺系统中的设备，包括公用系统。DCS通过对这些设备的控制实现对工艺过程的总体控制。除此以外，工艺线上的很多独立的阀门、电动机等设备也往往是DCS的控制对象。第7章DCS的工程设计技术与应用实例·217·2)DCS的控制深度几乎任何一台主要设备是部分地由DCS控制。DCS有时可以控制这些设备的起停和运行过程中的调节，但不能控制一些间歇性的辅助操作，如有些刮板门等。而对有的设备，DCS只

4、能监视其运行状态，不能控制，这些就是DCS的控制深度问题。DCS的控制深度越深，就要求设备的机械与电气化程度越高，从而设备的造价越高。在总体设计中，要决定DCS控制与监视的深度，使后续设计是可实现的。3)DCS的控制方式这里的控制方式是指运行DCS的方式，要确定以下内容。(1)人机接口的数量，根据工艺过程的复杂程度和自动化水平决定人机接口的数量。(2)辅助设备的数量，包括工程师站、打印机等。(3)DCS的分散程度，它对今后DCS的选择有重要的意义。2.DCS的方案设计1)硬件设计硬件初步设计的结果应可以基本确定工程对DCS硬件的要求及DCS对相关接口的要求，主要是对现场接口和通

5、信接口的要求。(1)确定系统I/O点。根据控制范围及控制对象决定I/O点的数量、类型和分布。(2)确定DCS硬件。这里的硬件主要是指DCS对外部接口的硬件，根据I/O点的要求决定DCS的I/O卡；根据控制任务确定DCS控制器的数量与等级；根据工艺过程的分布确定DCS控制柜的数量与分布，同时确定DCS的网络系统；根据运行方式的要求，确定人机接口设备、工程师站及辅助设备；根据与其他设备的接口要求，确定DCS与其他设备的通信接口的数量与形式。2)软件设计软件设计的结果使工程师将来可以在此基础上编写用户控制程序，需要做以下工作。(1)根据顺序控制要求设计逻辑框图或写出控制说明，这些要求

6、用于组态的指导。(2)根据调节系统要求设计调节系统框图，它描述的是控制回路的调节量、被调量、扰动量、连锁原则等信息。(3)根据工艺要求提出连锁保护的要求。(4)针对应控制的设备，提出控制要求，如启、停、开、关的条件与注意事项。(5)做出典型的组态用于说明通用功能的实现方式，如单回路调节、多选一的选择逻辑、设备驱动控制、顺序控制等，这些逻辑与方案规定了今后详细设计的基本模式。(6)规定报警、归档等方面的原则。3.人机接口的设计人机接口的初步设计规定了今后设计的风格，这一点在人机接口设计方面表现得非常明显，如颜色的约定、字体的形式、报警的原则等。良好的初步设计能保持今后详细设计的一

7、致性，这对于系统今后的使用非常重要，人机接口的初步设计内容与DCS的人机接口形式有关，这里所指出的只是一些最基本的内容。(1)画面的类型与结构，这些画面包括工艺流程画面、过程控制画面(如趋势图、面板图等)、系统监控画面等，结构是指它们的范围和它们之间的调用关系，确定针对每个功能·217··218·集散控制系统需要有多少幅画面，要用什么类型的画面完成控制与监视任务。(2)画面形式的约定，约定画面的颜色、字体、布局等方面的内容。(3)报警、记录、归档等功能的设计原则，定义典型的设计方法。(4)人