培训资料之仪表部分

培训资料之仪表部分刖言自动化技术是当代进展迅速、应用广泛、最引人瞩目的高新技术之一，在某种程度上，能够讲自动化是现代化的同义词。

工业自动化技术，确实是在没有人直截了当参与的情形下，通过自动操纵装置或系统，对生产过程、工艺参数、技术指标、产品要求等进行自动的调剂与操纵，使之达到预定的技术指标。

自动化技术的水平，将直截了当阻碍到产品的质量、产量、成本、劳动生产率、预期生产和盈利目标的完成。

我厂煤制油工艺是世界上第一套利用原煤作为原料，在高温、高压、催化剂、临氢条件下生产石油产品的工业化大型生产装置，其所采纳的自动操纵系统具有技术先进、高精度、高可靠性、高灵活性等特点，将会确保全厂装置安全、平稳、长周期、满负荷和高质量运行，将会极大地提升企业的生产能力和经济效益。

本章将从以下几个部分着手，结合本厂实际，有代表性的讲解工业自动化的基础理论和实际应用等方面的知识。

第一节DCS、ESD及现场总线技术一、DCS系统1•概述DCS(DISTRIBUTED CONTROL SY STEM)即集散型操纵系统，是利用运算机技术对生产过程进行集中检测、操作、治理和分散操纵的一操作员站|——［打即机种新型操纵技术，是由运算机技术、信号处理技术、测量操纵技系靈网络术、通讯网络技术、CRT技术、Array-—J■ SNETIgl 图形显示技术及人机接口技术相-打印机竺尸一互渗透进展而产生的。

它实现了操纵系统的功能分散，负荷分散，1m 危险分散以及集中治理。

DCS既不同于分散的外表操纵，又不同于集中式运算机操纵系统，而是克服了二者的缺陷集中了二者的优势。

DCS采纳的是标准化、模块化和系列化的设计，由过程操纵级、操纵治理级和生产治理级组成一个以通讯网络为纽带的集中显示而操作治理、操纵相对分散的有用系统。

它具有如下特点：（1）自主性；（2）和谐性；（3）在线性与实时性；（4）高可靠性；（5）适应性、灵活性和可扩充性；（6）友好性。

各DCS厂商（以Honeywell、Emerson、、横河、ABB为代表）纷纷提升DCS系统的技术水平，并持续地丰富其内容。

总的进展趋势可体现在如下几个方面：各制造厂商都在“开放性”上下功夫，力求使自己的DCS与其他厂商的产品专门容易地联网；大力进展和完善DCS的通信功能，并将生产过程操纵系统与工厂治理系统连结在一起，形成管控一体化；高度重视系统的可靠性，在软件的设计中采纳容错技术；在操纵功能中，持续引进各种先进操纵理论，以提升系统的操纵性能，如自整定、自适应、最优、模糊操纵等；在系统规模和结构上，形成由小到大的产品，以适应不同规模的需求。

当今Honeywell公司最新推出的Experion PKS （过程知识系统）、Eme rson 公司的Plant Web （Emerson Process Management） Foxboro 公司的A2、横河公司的R3 （PRM-工厂资源治理系统）和ABB公司的In dustrial I T系统代表了目前DCS的最新技术特点。

而以和利时、浙大中控、上海新华为代表的国内DCS厂家通过10年的努力，各自推出自己的DCS系统：和利时推出MACS —Smartpro第四代DCS系统、浙大中控推出Web field（E CS）系统、新华推出XDPF-400系统。

三家主动努力，为DCS在国内工业企业的普及应用，专门是在中小型企业中的应用做出了奉献。

2. Honeywell Pks集散型操纵系统（1）简介Experion PKS系统包含了霍尼韦尔公司三十年来在过程操纵、操作治理、行业知识等方面积存的体会，采纳最先进的开放平台和网络技术，为工业企业提供一个统一的、全厂的、自过程操纵、设备和资产治理、直至生产治理、集成制造等一体化的知识系统体系结构和全系列的解决方PKS是具有最先进的DCS能力的、统一的、协作的体系结构。

它最大的特点是采纳容错以太网技术，具有先进的、鲁棒式的分布式操纵系，它提供方便的知识共享和工作流的治理，使企业人员与最先进的自动化技术结合在一起，并使企业人员也相互联系在一起。

Experion PKS 系统要紧包括:①调剂操纵和逻辑操纵一体化的C200 混合操纵器②和EPKS 系统一体化的高可靠性的故障安全操纵器FSC③多种类型的常规的、智能的输入/输出子系统和各种类型现场总线的集成④方便的基于Windows 的操作、应用环境⑤先进的HMIWeb 技术的人机界面⑥支持OPC等开放式标准，提供多种第三方操纵器的通讯接口⑦鲁棒的、高可靠性的容错以太网FTE⑧高效的分布式系统体系结构DSA⑨全系列的先进操纵、设备和专门状态治理、经营治理等集成制造解决方案（2）系统组成DCS 一样由五部份组成：操纵器、I/O 板、操作站、通讯网络、图形及编程软件。

尽管若干年往常就有人判定DCS立即被FCS （现场总线操纵系统）所取代，然而直至今日，DCS仍旧具有相当的生命力。

（3）煤液化应用煤液化项目联合操纵室UCR1-UCR5 采纳HONEYWELL PKS 系统，单元操纵室采纳SCADAP32P 操纵器。

二、ESD 系统1. 概述ESD 是英文Emergency Shutdown Device 的缩写，即紧急停车系统。

这种专用的安全爱护系统是90 年代进展起来的，以它的高可靠性和灵活性而受到一致好评。

ESD紧急停车系统按照安全独立原则要求，独立于DCS集散操纵系统，其安全级不高于DCS。

为何要独立设置ESD系统呢？因此一样安全联锁爱护功能也可由DCS 来实现。

然而关于较大规模的紧急停车系统应按照安全独立原则与DCS分开设置，如此做要紧有以下几方面缘故：（1）降低操纵功能和安全功能同时失效的概率，当爱护DCS部分故障时也可不能危及安全爱护系统。

（2）关于大型装置或旋转机械设备而言，紧急停车系统响应速度越快越好。

这有利于爱护设备，幸免事故扩大；并有利于辨论事故缘故记录。

而DCS处理大量过程监测信息，因此其响应速度难以作得专门快；（3）DCS系统是过程操纵系统，是动态的，需要人工频繁的干预，这有可能引起人为误动作；而ESD是静态的，不需要人为干预，如此设置E SD能够幸免人为误的动作。

2. TRICON ESD 系统（1）简介Tricon操纵器是一种三重化冗余（Triple Modular Redu nda nt —TMR）操纵器，它米纳“三取二”表决方式工作。

由于该操纵器是美国Triconex 公司开发的，因此也称其为Tricon操纵器。

另外，Tricon操纵器也是特指Triconex公司开发的TMR产品，以不于其它公司开发的TMR产品。

（2）系统组成Tricon三重化冗余容错操纵器是通过三重模件冗余结构（TMR）实现容错的，不论是结构的硬件故障，依旧内部或外部的瞬时故障，Tricon操纵器都能做到无差错，可不能中断操纵。

Tricon操纵器三重化结构如下图所输入表决器输出Tricon 操纵器三重化结构TRICON 系统（TMR ）的每一个数字输入/输出模件都包含三个完 全相同的相互隔离的支路。

每一个支路含有一个I/O 微处理器，并从它的相 应的主处理器上的I/O 通讯处理器接收其输出表。

（3） 煤液化应用煤液化项目的联锁爱护系统采纳的是 Triconex 公司的TMR 三重化冗余操纵系统，满足TUV6的认证要求，达到SIL3的安全等级。

三、PLC 系统1•概述PLC 英文全称是Programmable Logic Controller ，中文全称为可编程逻 辑操纵器，定义是：一种数字运算操作的电子系统，是专为在工业环境中应 用而设计的。

它采纳一类可编程的储备器，用于其内部储备程序，执行逻 辑运算、顺序操纵、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数 字或模拟式输入/输出来操纵各种类型的机械或生产过程。

可编程序操纵器是六十年代末在美国第一显现的，目的是用来取代继 电器，以执行逻辑判定、计时、计数等顺序操纵功能，故也称它为顺序操 纵器（Sequenee Controller ）。

2.系统组成可编程序操纵器硬件由五部分构成：（1）中央处理器（Ce ntral Processor Un it 简称 CPU ）; （2）电源 （Power Supply ） ； （ 3）输入组件（In puts ）；（4） 输出组件（Outputs ）; （5）编程器（Programmer ）o4输入分电路C3. PLC的要紧特点（1）可靠性；（2）丰富的I/O接口模块；（3）采纳模块化结构；（4）编程简单易学；（5）安装简单，修理方便。

4. PLC的功能（1）逻辑操纵；（2）定时操纵；（3）计数操纵；（4）步进（顺序）操纵; （5）PID操纵；（6）数据操纵；（7）通信和联网；（8）其它：PLC还有许多专门功能模块，适用于各种专门操纵的要求，如：定位操纵模块，CRT 模块。

5. PLC图例（1）差不多逻辑门符号差不多逻辑运算常用的逻辑门图形符号，如下图所示：&>111丨1丨与门（b）或门（c）非门图差不多逻辑门（2）组合逻辑运算①组合逻辑运算将差不多逻辑运算进行各种组合，能够获得与非、或非、与或非、异或、同或等组合逻辑运算。

②组合逻辑门符号与差不多逻辑运算有对应的逻辑门一样，组合逻辑运算也有相应是由差不多逻辑门的与门、或门和非门的逻辑门符号，这些符号差不多号> 1&=1L=1（a）与非门（b）或非门（c）与或非门（d）异或门合而成，见图图各种组合逻辑门6. 煤液化装置要紧应用PLC 在煤液化项目中应用较多，如泵、压缩机、透平等。

四、现场总线1. 概述现场总线（FCS）是连接现场智能设备和自动化操纵设备的双向串行、数字式、多节点通信网络，它也被称为现场底层设备操纵网络（INFRANE T）。

分布式的FCS系统比DCS系统更好地体现了“信息集中，操纵分散" 的思想。

2. 结构随着现场总线技术的显现和成熟，促使了操纵系统由集散操纵系统（D CS）向现场总线操纵系统（FCS）的过渡。

在一样的FCS系统中，遵循一定现场总线协议的现场外表能够组成操纵回路，使操纵站的部分操纵功能下移分散到各个现场外表中。

从而减轻了操纵站负担，使得操纵站能够专职于执行复杂的高层次的操纵算法。

关于简单的操纵应用，甚至能够把操纵站取消，在操纵站的位置代之以起连接现场总线作用的网桥和集线器，操作站直截了当与现场外表相连，构成分布式操纵系统。

3. 特点分布式的FCS系统比DCS系统更好地体现了“信息集中，操纵分散" 的思想。

与传统的DCS相比，FCS有其自身的特点。

FCS系统具有高度的分散性，它能够由现场设备组成自治的操纵回路。

FCS的结构比DCS简化。