DCS智能控制系统

DCS智能控制系统（精选7篇）

DCS智能控制系统 第1篇

在发电厂传统DCS控制技术基础上, 大型火电机组城市污泥掺烧智能控制优化可采用结构化建模技术和实时数据采集技术。系统主要由数据处理模块、磨煤机阻力计算优化模块、炉膛温度场模拟优化模块、锅炉热效率计算模块、污泥掺烧配比优化控制模块。

数据处理模块主要负责实时数据的采集和处理, 为各子模块提供实时和正确的数据。数据处理模块中包含通用的火电站DCS通讯接口软件, 能够根据不同DCS系统采用不同的通讯协议从DCS数据总线上实时采集到系统所需要的各种参数。数据处理模块进行智能化数据处理和加工, 能够对DCS采集数据进行滤波和筛选, 确保采集到的数据真实有效。数据处理模块提供良好的人机接口, 将煤种和污泥的特性参数输入到系统中, 并根据系统实时运行状况对各子模型的参数进行调整和干预。数据处理模块同时具备数据二次处理的能力, 如水蒸汽参数的计算。数据处理模块高效正常运行为子模型的计算精度提供数据保障。

磨煤机阻力计算和优化模块负责磨煤机掺烧污泥时优化运行, 由于污泥含有大量水分, 易造成磨煤机堵塞, 磨煤机的差压ΔP=f (Vm, T, WC, Wa) , 差压与磨煤机的给煤量、磨煤机出口温度、污泥含水量、污泥给料量、和磨煤机风量成一定函数关系, 通过建立正确的数学模型, 并根据磨煤机的实时运行数据, 优化磨煤机运行工况和污泥给料量并避免磨煤机发生堵塞, 造成磨煤机的停运。

由于污泥含水率大热值低, 易引起着火不稳, 需要对炉膛温度和各燃烧器着火情况进行分析和控制, 炉膛温度场计算和优化模块采集各燃烧器的煤量、污泥量和各层燃烧风和辅助风的风量, 根据不同炉型建立炉膛温度场数学模型, 采用该模型根据实时运行数据对炉膛温度场进行分析, 对有可能造成着火不稳的燃烧器进行预警并减少或立即切断该燃烧器的污泥给料量, 从根本上避免锅炉由于掺烧污泥而经常发生着火不稳或者灭火的现象。

锅炉热效率计算模块主要是从经济性上进行污泥配比量的控制, 污泥具有一定的热值并且价格低廉, 适当掺烧污泥能够或得较高的经济效益, 但是由于掺烧污泥会带来锅炉效率的下降, 故存在一个经济掺烧比, 锅炉热效率计算模块采集锅炉蒸汽压力、蒸汽温度、送风量和排烟温度等参数, 实时计算出锅炉效率, 并根据污泥掺混量实时计算出最佳污泥掺烧比, 为运行人员提供运行参考, 也为火电厂在确保安全的情况下, 通过掺烧污泥获得最大效益。

掺烧量分配优化控制模块采用上述三个模块的结果, 根据最优原则并在一定安全裕度的条件下, 输出污泥的配比总量及各层磨之间配比量的分配, 污泥掺烧混合比及根据不同要求和权重最后优化出一个污泥配比量和配比控制参数送入到数据处理单元, 提交通过数据通讯软件给DCS数据总线, 直接干预污泥的配比和控制。

综上所述, 基于DCS大型火电机组城市污泥掺烧智能控制优化功能如图1所示。

参考文献

[1]魏林清.煤粉锅炉污泥掺烧技术的试验研究[J].中国资源综合利用, 2008, 8.

[2]王常力.罗安分布式控制系统 (DCS) 设计与应用实例[M].北京:电子工业出版社, 2004:8.

论集散控制系统(DCS) 第2篇

1 DCS简介

DCS是分散控制系统 (Distributed Control System) 的简称, 国内一般习惯称为集散控制系统。它是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统, 综合了计算机 (Computer) 、通讯 (Communication) 、显示 (CRT) 和控制 (Control) 等4C技术, 其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活、组态方便。DCS具有以下特点。

1.1 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, 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他功能的丧失。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。

1.2 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。

1.3 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以及它们相互间的连接关系, 从控制算法库选择适用的控制规律、从图形库调用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。

1.4 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。

1.5 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。

1.6 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, 仓库管理, 能源管理等。

2 Smart Pro工业自动化控制系统

Smart Pro继承了以往多年DCS系统开发、使用的经验, 充分融合国际信息技术、电子技术和自动控制技术的最新发展而开发的新一代现场总线控制系统 (Fieldbus Control System) 。Smart Pro保留了传统DCS的成熟技术, 采用先进的现场总线和开放标准。新一代的分布式控制系统, 既保护了对系统的传统要求, 又兼顾了未来的发展趋势, 从而保证了用户的整体利益。Smart Pro完全基于现场总线进行集成, 使系统易于扩张, 减少了集成工作量。Smart Pro基于最新的控制和信息技术, 这些新技术使Smart Pro功能强大, 规模灵活。开放的软/硬件平台早已为广大用户所熟悉, 易于用户使用并与其他软/硬件集成。而且, OPC/OLE/DCOM/Active X和Profibus DP现场总线技术, 使系统简单又能良好的与其他硬件集成。同时, 标准的TCP/IP协议使得网络构成也更简单化。

Smart Pro采用微软面向工业过程控制的对象链接和嵌入方法 (开放的标准OPC) , 确保控制系统轻松集成各种现场设备, 而不会有任何驱动程序上的困扰。OPC功能确保最大限度的集成现场数据, 从而为ERP、SCM、CRM提供更多的数据和信息, 以支持企业的决策和管理。这种高度的数据共享, 避免了以往控制系统容易出现的自动化孤岛现象。

Smart Pro不仅是对生产过程、人员、设备和资源的管理, 它还可以帮助技术人员寻找出现问题的原因和生产过程中的瓶颈。采用Smart Pro系统, 可以连接企业ERP系统 (如:和利时的HS2000ERP) 和实时信息系统Real MIS, 实现管控一体化, 从而为最终用户提供更多的产品和更好服务。Smart Pro将整个工厂的生产、销售、财务、管理以及其它部门有机地连接起来, 使企业运行节省时间, 赢得主动, 抢占先机。

Smart Pro体系结构特点:

1) 实时性:控制器CPU采用Pentium级芯片, 基于QNX嵌入式实时操作系统, 保证控制精确、实时、高效;

2) 可靠性:采用多种冗余结构 (网络、控制器、电源模件、I/O模件) , 系统安全、稳定、可靠;

3) 先进性:灵活的客户/服务器架构, 适合大规模系统的I/O、报警、报表、趋势、Time服务器。可分布式设置, 既保证了数据的一致性, 又可使负荷均担。功能丰富的HMI人机界面, 灵活强大的控制软件, 支持离线仿真和在线下载、安装;

4) 经济性:现场总线的系统设计, 有效节约整体项目投资, 降低运行维护成本。系统可以接入FF、Profibus DP、CAN等各种现场总线的仪表, 简化了系统结构和用户二次投资。TCP/IP技术使网络构成简单而且可以进行远程浏览和访问;

5) 易用性:智能设备管理 (DMS) 故障诊断, 精度校正, 带电插拔, 丰富的人机界面和整个系统的人性化设计;

6) 延续性:操作站采用通用软/硬件平台, 可跟随信息技术的不断提高而同步升级。

DCS尽管各有特色, 其结构却大同小异, 如图1所示, 从下到上分为过程控制层、过程监控层、生产管理层和决策管理层。

3 组态软件

组态软件一般英文简称有3种, 分别为HMI/MMI/SCADA, 对应全称为Human and Machine Interface/Man and Machine Interface/Supervisory Control and Data Acquisition, 中文翻译为:人机界面/监视控制/数据采集软件。目前组态软件发展迅猛, 已经扩展到企业信息管理系统、管理和控制一体化, 远程诊断和维护以及在互联网上的一系列的数据整合。

组态软件的功能特点:

目前看到的所有组态软件都能完成类似的功能, 比如:几乎所有运行于32位Windows平台的组态软件都采用类似资源浏览器的窗口结构, 并且对工业控制系统中的各种资源 (设备、标签量、画面等) 进行配置和编辑;都提供多种数据驱动程序;都使用脚本语言提供二次开发的功能等。但是, 从技术上说各种组态软件提供实现这些功能的方法却各不相同。从这些不同之处以及PC机技术的发展, 可以看出组态软件未来发展的方向。

3.1 数据采集

大多数组态软件都提供多种数据采集程序, 用户可以进行配置。然而, 在这种情况下, 驱动程序只能由组态软件开发商提供或者由用户按照某种组态软件的接口规范编写, 这就给用户提出了较高的要求。由OPC基金组织提出的OPC规范, 基于微软的OLE/DCOM技术, 提供了在分布式系统下软件组件交互和共享数据的完整解决方案。在支持OPC的系统中, 数据的提供者作为服务器 (Server) , 数据请求者作为客户 (Client) , 服务器和客户之间通过DCOM接口进行通信, 而无需知道对方内部实现的细节。由于COM技术是在二进制代码级实现的, 所以服务器和客户可以由不同的厂商提供。在实际应用中, 作为服务器的数据采集程序往往由硬件设备制造商随硬件提供, 可以发挥硬件的全部效能;作为客户的组态软件可以通过OPC与各厂家的驱动程序无缝连接, 这样就从根本上解决了以前采用专用格式驱动程序总是滞后于硬件更新的问题。同时, 组态软件可以作为服务器为其他的应用系统 (如MIS等) 提供数据。OPC现在已经得到了包括Interllution、Simens、GE、ABB等国外知名厂商的支持。随着支持OPC的组态软件和硬件设备的普及, 使用OPC进行数据采集必将成为组态中更加合理的选择。

3.2 组态软件的控制功能

随着以工业PC机为核心的自动控制集成系统技术的日趋完善和工程技术人员的使用组态软件水平的不断提高, 用户对组态软件的要求已不像过去那样主要侧重于画面, 而是要考虑一些实质性的应用功能, 如软件PLC, 先进的过程控制策略等。

软PLC产品是基于PC机开放结构的控制装置, 它具有硬PLC在功能、可靠性、速度、故障查找等方面的特点。利用软件技术可将标准的工业PC转换成全功能的PLC过程控制器。软PLC综合了计算机和PLC的开关量控制、模拟量控制、数学运算、数值处理、通信网络等功能, 通过一个多任务控制内核, 提供了强大的指令集、快速而准确的扫描周期、操作可靠并可连接各种I/O系统及网络的开放式结构。所以可以这样说, 软PLC提供了与硬PLC同样的功能, 同时具备了PC环境的各种优点。目前, 国际上影响比较大的产品有:法国CJ International公司的ISa GRAF软件包、PCSoft International公司的Win PLC、美国Wizdom Control Intellution公司的Paradym-31、美国Moore Process Automation Solutions公司Process Suite、美国Wonder ware Controls公司的In Control、Soft PLC公司的Soft PLC等。

4 结语

国民经济的快速发展, 各行业的技术快速进步, 迫切要求信息化、智能化在工业领域得到广泛的应用, 特别是利用工业自动化技术改造传统产业和产业结构, 是一项非常迫切的任务。

通过DCS在企业的应用, 特别是随着自动化技术的迅速发展, 大型综合的自动化控制系统日趋完善, 可编程控制器 (PLC) 、现场总线控制系统 (FCS) 等新技术越来越广泛地应用于DCS的控制层中, 使得资源得以充分利用, 能耗大大下降, 生产效率大大提高, 快速提升了企业的竞争力。达到了以信息化提高工业自动化水平的目的。同时, 随着企业广泛的应用DCS, 也进一步促进了在工业领域中的信息化发展。

摘要：DCS是分散控制系统 (Distributed Control System) 的简称。介绍了DCS的自身特点以及在DCS的基础上发展起来的SmartPro系统。它是继承了以往多年DCS系统开发、使用的经验, 充分融合国际信息技术、电子技术和自动控制技术的最新发展而开发的新一代现场总线控制系统。同时, 随着组态软件等技术的不断发展, 使得DCS系统的功能越强大, 应用越广泛, 大大提高了现代工业领域的自动化、信息化、智能化。

关键词：DCS,PC机,SmartPro,组态软件

参考文献

[1]王常力, 罗安.分布式控制系统 (DCS) 技术与应用实例[M].北京:电子工业出版社, 2004.

[2]韩兵, 于飞.现场总线控制系统应用实例[M].北京:化学工业出版社, 2006.

DCS控制系统的介绍与应用 第3篇

随着国民经济的飞速发展, 工业生产过程越来越趋向于规模化、专业化、自动化。而工业生产过程中的自动化是实现工业生产效率大幅提高、成本和劳动强度降低、生产质量得以保证的关键因素。自动化控制包含自动检测、信息处理、分析判断、操纵控制, 而控制过程中没有人或很少人参与。而近些年自动化控制的发展的非常迅速的, 如PLC、DAS、OGC、DDC、QCS、WIS、VIS、DCS等等, 其中包含集中控制和分散控制系统。而DCS控制系统因其高可靠性和开放性、灵活性等优势已经成为一种大众产品, 成为了分散控制系统的主流。

1 DCS控制系统简介

集散控制系统 (Distributed Control System) 是相对于集中式控制系统而言的一种较新型的计算机控制系统, 是利用计算机技术对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的一种全新的分布式计算机控制系统。DCS从1975年诞生以来, 经过多年的发展, 其功能不断扩大, 系统的规模、容量增加, 数字化程度逐步提高, 现已形成了数字化、信息化、集成化的分散控制系统。现代的DCS控制系统, 不仅能够攻克常规模拟仪表和集中控制存在的致命缺陷 (如控制能力单一, 一个地方出问题导致全线停车等) , 还能通过各微处理机之间的相互连接, 综合逻辑控制、顺序控制、程序控制、批量控制及配方控制, 从而实现非常复杂的控制功能。

集散控制系统主要包括过程级、操作级和管理级, 而任何一个集散控制系统的组成须具备以下几个要素:一台过程控制站、一台操作员站、一台工程师站、一条系统网络。

过程控制站是DCS的核心, 系统主要的控制功能由它来完成。现场控制站的硬件包含一个完整的工业计算机系统, 当然包含CPU、存储器、网络接口, 同时还包括I/O通道, 一般是模块化的I/O, 而同一个模块上可有多个I/O通道, 连接这些现场测量设备和执行设备, 其三是包含I/O单元, 即用来摆放I/O模块的单元。

操作员站较简单, 就是操作员通过工业计算机系统来完成控制过程。但应注意增加屏幕或视野来增加操作员的观察范围, 便于对全局有个系统的把握。

工程师站在DCS中可能不需要人员长期对其进行控制和操作, 但它也是DCS系统中非常重要的环节。它是对特定的DCS系统执行怎样的特定功能进行设置的一个特殊功能站, 如在控制计算中参数的设定, 对某节点是否需要人的监控和管理的选择等等, 同时还包含如报警、记录历史数据等各个方面功能的定义。

特殊功能站是用来专门执行特定功能的计算机, 是可根据用户的要求添置的为了完善控制和管理而增加的特定功能执行装置。

DCS网络包括系统网络、现场总线网络和高层管理网络。系统网络是任何一个控制系统必不可少的组成部分, 而在集散式控制系统中, 网络数据的传输尤为重要。由于DCS功能站数量繁多且功能都不同, 必须通过准确有效的数据传输, 才能实现系统总体的功能, 在数据的传输过程中必须保证其实时性、可靠性。现场总线和高层管理网络结合, 实现DCS从单纯的低层控制功能发展到了更高层次的数据采集、监督控制、生产管理等全厂范围的控制、管理系统。

2 集散控制系统的特点

集散控制系统的特点可以概括为以下六个方面:

2.1 分散性和集中性

现代的工业系统, 不但地域分散、设备分散, 其设备的功能也是分散的。因此它存在很大的分散性, 同理这种分散导致故障危险也分散, 这样反而提高了系统可靠性和安全性。

2.2 自治性和协调性

自治性便是DCS不同于集中控制系统的特点, DCS中的每台计算机都可以独立工作;DCS协调性是指系统内部的所有计算机通过网络进行通信和交流, 能够实现相互协调和制约, 以确保整个系统为了统一既定目的运行。这是与PLC、DAS、OGC控制相比最大的优势, 也是DCS得以广泛应用的原因。

2.3 灵活性和扩展性

它主要体现在DCS结构上, DCS依靠各种不同功能的模块, 可由灵活的组态构成或简单或复杂的各类控制系统。

2.4 先进性和抗干扰性

随着电子行业和单晶体生长技术发展, DCS可采用的更精密的电子元件, 更完美的加工工艺;同时, DCS采用一些列冗余技术, 关键设备如主机、通信网络、电源可使用双重化模式, 可于故障发生时自动备份、自动切换, 结合先进的故障屏蔽技术, 使其先进性和抗干扰性突出。

2.5 友好型和新颖性

与其说友好性, 不如说傻瓜性。DCS可以为操作人员提供形象直观的画面, 这些画面可以包含总貌、各节点具体情况、变化趋势、报警指示、操作指导和流程图等等, 操作极为简单直观, 与PLC等相比要具体和简洁。而这些画面可根据用户喜欢的风格进行设计, 加上一些动态的flash、视频、音频等多媒体技术, 使操作人员心情愉快、工作趣味性提高。

3 DCS的应用实例

经历了常规模拟仪表控制、计算机集中控制等模式后, DCS控制应用开始走向前台。而DCS的应用过程中应该注意一些问题:

一是投入使用前的调试过程。因DCS的分散性和集中性特点, 包含单体和联机的精心调试显得非常重要。用户应对这些网络组态文件、区域数据库、用户数据点、工艺流程画面等等进行调试;尤其是整个回路的测试非常重要。二是现场的调试, 包含连续控制程序测试、非连续性程序测试、紧急连锁调试、操作画面调试等等。

现以芬兰Metso系统为例谈谈DCS在造纸工业中的实际应用。

造纸过程是一个复杂的传质传热过程, 而整个生产线的控制对象是非常复杂且变化繁多的。首先, 纸种、厚度、大小都会有不同的参数;又如浆量和水量的影响因素有十多个之多;再如如白水浓度、纸机的速度、毛毯磨损等等, 均会造成模型结构和参数的不稳定性。而在纸张的质量控制方面更为复杂, 假定纸浆的打浆度、湿重和浓度有任何一项不合格, 造纸机都不能生产出合格的纸张。

为了解决这些复杂的问题, 这套系统利用罗布混合器使浆料在管道中混合, 由高效的稀释水控制网部流浆箱来控制纸页CD方向的均匀度, 在压榨部采用Symbelt直通式双道靴形压榨来提高纸页脱水率。纸页是存在不稳定的纸幅跳边现象的, 通过在干燥部中的上烘缸下真空辊结构加入Hi Runbox纸幅稳定器来解决。在硬压与施胶之间的第一个Paper IQPlus扫描架安装定量、水分、灰分、厚度传感器, 利用施胶机、热风箱等执行设备来调整这些变量的不稳定性。出了正常的运行控制系统如MCS、rive、VIS、WMS外, 还有品质检测的QCS、WIS, 纸机运行状态及性能检测系统、流着率分析系统、质量控制系统、断指监测系统和纸幅侦测系统等对整条生产线进行分散控制, DCS对各个控制系统进行整合, 确保了整套设备协调、稳定的运行。

4 结束语

文章仅对DCS控制系统应用进行了简要的介绍, 而在我国, DCS在石油化工、冶金、纺织行业的推广还是比较广泛的, 希望其他行业DCS的应用和DCS自身的发展能够进一步延伸。

参考文献

[1]王英.DCS控制系统在制浆造纸生产中的应用[J].轻工机械, 2006, 24 (1) :94-96.

[2]方正.国产DCS控制系统现状[J].电子仪器仪表用户, 1999 (1) :5-9.

[3]姜文革.分散型控制系统 (DCS) 技术发展趋势分析[J].自动化与仪器仪表, 2006 (4) :4-7.

DCS控制系统可靠性探究 第4篇

1 DCS可靠性的影响因素

1.1 DCS软件因素对可靠性的影响

软件的可靠性最初仅仅被认为是软件的准确性。如果软件能够准确无误地完成所要求的功能, 人们就认为软件是可靠的。但是在设备的日常工作中这个条件一般是很难能够得到满足的, 通过相关的统计发现在首次编写一款软件时, 平均每2000条指令就会出现一个错误, 对于DCS软件而言同样存在着相关的问题。系统的编写和工作过程中不可避免的会出现一些错误。另外, DCS相关的软件在实际的运行中存在一些隐患, 主要有:第一, 控制模块输出功能出现故障;第二, 控制器程序在线安装功能不健全;第三, 不能很好地保存历史数据;第四, 功能模块功能异常等。这些隐患均可对DCS系统的可靠性造成不同程度的影响。

我国对DCS系统的研制周期比较长并且相关升级的周期较长, 同时能够适应不同环境下的新技术研究能力相对较弱。以上几个缺点导致我国的DCS控制体统的软件研制能力普遍较弱, 与欧美等国的系统相比存在着一定的弱势。

另外, DCS系统主要采用的是串联方式, 导致相关数据的传输方面极度不协调, 对工程的设计以及相关软件控制系统的研发造成了很大的影响。

1.2 DCS硬件对可靠性的影响

如果DCS系统的硬件存在着很大的问题, 将直接导致整个执行操纵机构无法按安全运行, 造成机组的停运或者是跳闸等故障。相关的研究表明温度、湿度和电磁干扰是影响硬件安全运行的主要问题。温度对集成电路和电子元件具有较为明显的影响, 每当室内温度升高, 其可靠性就会变差。处于低湿环境下, 计算机容易产生静电, 如果静电在2k V以上时, 则不利于计算机的正常工作。为了减少电磁干扰的影响, 在安装电缆时, 需要将强、弱电缆分层排放。

2 提高DCS控制系统可靠性的措施

在DCS控制系统中, 采用了许多提高可靠性的技术措施。这些技术措施是建立在以下四种基本思想上的:一是要使系统本身不易发生故障, 即所谓的故障预防;二是在系统发生故障时尽可能减少故障所造成的影响, 即所谓的故障保安和故障弱化;三是当系统发生故障时, 能够让系统继续运行, 即所谓的故障容许;四是当系统发生故障时, 可以在不停止系统运行的情况下进行维修, 即所谓的在线维修。基于这四种基本思想, 分散控制系统中采用了各种各样的可靠性措施。因此, 提高DCS系统的可靠性是极为必要的, 具体措施有以下几条:

2.1 严格进行质量管理和提高系统硬件水平

硬件是系统正常工作的物质基础, 也是影响系统可靠性的关键所在。因此, 提高硬件的平均故障间隔时间MTBF是提高系统可靠性的重要措施。为了实现这一点, 分散控制系统的制造厂家采取了许多措施。例如对元器件的降额使用、对元器件进行严格的筛选和老化、充分考虑到参数变化的影响等等。

2.2 确保系统故障时处于安全状态

DCS控制系统在运行过程中会出现一些故障, 但是DCS系统在工作时会不断的对相关的故障进行实时的检测。如果在线检测系统发现相关的故障, 应当及时将相关的故障设备和系统隔离防止故障范围的扩大。DCS系统在检测到故障时会发出相应的报警信号, 此时运维人员应当根据相关故障信息分析事故原因同时提出相关的解决措施。另外, 在进行在现场操作清除相应的故障时不要轻易的重启CPU, 防止对系统造成二次故障伤害。如果需要对CPU进行复位时, 需要先将系统模拟量的输出信号进行复位, 此时可以手动对变频器或者是相关的执行器进行相关的切换, 当系统恢复正常后将正常的信号输入到各个执行器中。应该始终注意强化DCS系统的运行与检修管理工作, 从而保证DCS的正常运行。

2.3 定期的对系统进行维护

DCS系统在日常的运行中会产生一定的数据冗余或者是数据缓存, 这些数据经过长期的积累后会对系统的安全运行造成一定的影响因此要定期的对系统进行维护。在进行相关的系统维护时要注意一下几点内容:

1) 定期对DCS系统电源进行检查, 对于冗余电源系统要定期进行切换实验工作。同时对UPS电源进行定期的切换检查, 对电池按照要求进行定期放电充电。

2) 在系统的维修过程中要逐个将DCS系统的DPU和相关的人机接口进行复位, 从而达到消除计算机累加结果造成的错误。

3) 定期的检测各种连线直接的接头和网络接头是否牢固, 同时要检查控制柜里面的端子是否能够可靠的连接;经常定期的检查控制单元和I/O模块等模块是否能够安全有效的运行。

4) 建议对DCS系统和其他系统的接口之间加装一定的防火墙系统, 并且及时的更新相关的病毒数据库, 及时安装新的操作系统, 从而达到提高系统可靠性的目的。

2.4 工作人员及时将DCS应用中存在的问题向厂家反馈

厂家工作人员在实际的工作过程中, 如若发现DCS在应用中存在一些问题, 应及时向本厂相关负责人汇报。然后该负责人应就厂中DCS应用中存在的问题及时向厂领导层反馈。厂家相关部门则根据DCS中存在的问题, 从软硬件等方面逐渐完善DCS系统, 从而增强DCS软硬件的可靠性, 并使其性能满足现实的需要。

3 结语

DCS控制系统在现代工业中的应用越来越广泛, 关于DCS控制系统可靠性的研究具有重要的意义。综上所述, 本文通过对影响DCS可靠性的因素进行分析, 发现相关方面还有很多的工作需要处理。本文对影响DCS系统可靠性的种种因素做了认真的研究, 同时提出了诸多的有效措施, 希望相关的解决措施能够得到合适的应用, 从而真正的提高DCS的可靠性。

摘要：随着社会科技的不断进步, 我国的工业现代化水平不断提高。为了提高工厂的生产效率, 现阶段我国很多企业都采用了DCS分散控制系统。DCS控制系统的可靠性对工厂正常生产具有重要的意义, 本文对影响DCS可靠性的因素做了分析并且提出了提高DCS可靠性的相关措施。

关键词：DCS系统,可靠性,措施

参考文献

[1]李兵, 韩晓霞.浅谈提高DCS控制系统可靠性的措施, 2010.

[2]董兴虑.浅谈DCS控制系统的可靠性.矿业工程, 2009.

[3]张骥, 郭艳敏, 钱军.分散控制系统供电和接地系统的设计与应用[J].能源研究与利用, 2011.

[4]秦利彬.论DCS控制系统可靠性的提高.中国新技术新产品, 2011.

基于DCS水泥配料控制系统应用 第5篇

水泥配料自动控制技术是当前水泥生产领域常用的生产技术。 但是随着生产要求的提高, 微机配料控制系统逐渐产生一些问题:

①传统配料控制方式, 流程繁琐, 故障多发。

②以模拟信号为主的传送及控制方式, 作业精度低。在配料控制中, 控制信号经由D/A设备转换成模拟信号传输至现场。 但是A/D设备与现场之间的传输距离有的只有十几米, 有的则长达数百米, 信号在传输过程中可能受干扰, 也可能出现信号衰减的情况。

③配料控制软硬件技术落后, 控制功能少, 且不可扩展, 无法满足应用要求。 单片机依然是目前配料控制系统中的最主要的应用软件, 大多数软件是基于DOS环境、采用汇编语言或其它编程语言设计而成, 因此只能满足DOS环境下的应用要求, 转换运行环境后难以稳定运行。

④系统只能在DOS运行环境中独立工作, 不能与其它系统连接。 因此, 笔者在鑫疆特克斯水泥厂基于DCS运行环境设计研发水泥配料控制系统, 在不影响水泥配料质量的前提下, 优化了系统的操作、维护等功能, 力求以最低的能耗使系统运行效益最大化, 改进劳动生产效率, 不断提高配料控制质量。

鑫疆特克斯水泥厂DCS自动化控制系统由上海盈至科技有限责任公司承担, 有笔者参与设计实施的。 该系统的总体设计指导思想是技术先进、运行稳定、成本更少、效益更高、环保经济。

新的配料系统至少应具备五项功能:1) 优化作业环境, 降低作业强度, 提高生产效率。 2) 具有手动、自动配料两种功能。 3) 具有设备起停功能。 4) 具有监控功能。 5) 具有监控功能。

1 应用意义

水泥的生产环境比较恶劣, 灰尘多, 电网分组多, 电压波动大, 生产流水线较长, 过程不易控制, 因此配料系统不仅要精度高, 而且必须具备抗干扰能力, 操作起来应该更稳定可靠。 但是当前我国水泥行业的生产现状是:基础设备简陋、自动化程度低, 配料精度低、装料混乱无序, 系统还存在设计缺陷, 这都会对水泥的质量及性能产生一定的影响。 随着计算机技术和自动化生产理念的普及, 计算机配料控制系统的应用领域从建筑行业逐渐辐射到医药、水泥、化工等诸多生产领域。 这是因为普通配料控制系统可以根据产量、配比等生产要求, 通过提前设定配比、流量等生产参数进行配料控制, 以实现生产自动化, 通过优化管理系统达到节本降耗的目的。

国内外研究动态及发展趋势:

1.1 中国发展现状

目前, 我国水泥工业自动化水平可分为以下几种情况:

我国在上世纪八十年代初期全面引入水泥生产线, 水泥厂通过PLC控制马达, 采用小型机配合大型仪表控制盘集中控制水泥生产过程, 以实现水泥自动化生产目标。在生产过程中, 集中控制系统能够巡回检测工艺参数, 通过CRT显示工艺流程及参数配置, 使计算机系统配合X一荧光分析仪控制生料配料, 通过提高设备运转率来加快作业进度, 从而全面实现水泥生产过程自动化。

从上世纪九十年代开始, 我国大多数水泥厂已全套引进DCS集散控制系统, 集马达控制与过程控制于一体, 中控设计集中控制, 在一定程度上提高了水泥配料自动化水平。 计算机自动配料系统节省了水泥生产时间, 大大提高了生产效率, 并且充分发挥了人力资源在生产控制中的技术优势。 这代表了九十年代全球水泥生产领域的先进水平, 对我国水泥生产具有指导意义。

在八十年代, 江西、鲁南的水泥厂引进了新型干法窑水泥生产线。 该生产线通过DCS系统来操控配料设备, 靠常规仪表监测配料过程, 这在当时的水泥生产领域掀起了一场技术革命。 到了九十年代, 我国在以仪表盘、模拟盘、操作台为主的传统控制系统的基础上自主研发了一套新型干法水泥生产线。 该生产线用DCS集散控制系统替代传统控制系统中的仪表和继电器联锁系统, 利用计算机软件和数控系统实现模拟调节, 再通过大屏幕彩色CRT进行集中管理和分散控制。 该生产线日产量达千吨以上, 不仅提高了生产效率, 而且使水泥自动化生产水平又上了一个台阶。新型干法窑水泥生产线的自动化技术和装备经过调整和改进, 日产能力超过千吨, 它在生产领域中的应用能够提高我国水泥自动化生产水平, 拉近我国与世界先进水平之间的差距。

新型干法窑水泥生产线大规模应用在大中型水泥厂生产系统之后, 一批中小型水泥厂为了适应市场形势, 也开始引入先进的技术设备, 纷纷踏入自动化生产的行列。以DCS/PLC控制系统为主的回转窑生产线, 通过DCS/PLC监控设备及工艺参数, 日产量可达300~1000 吨。

1.2 国外发展现状

从20 世纪80 年代开始, 国际水泥工业将当前比较先进的预分解技术引入水泥生产系统, 不仅实现了水泥自动配料, 提高了产品质量和产量, 而且环保、经济, 达到了市场要求。 今后, 以节能降耗、环保经济、高精度、高质量、高产量为代表的自动化生产线将成为市场的必然选择。企业必须树立清洁生产的理念, 改进技术设备, 才能实现可持续发展。

PLC控制在水泥现代化生产过程控制中的应用范围己经从生产的主工艺流程线扩展到了整个水泥生产线的过程控制, 使传统水泥厂所需的生产管理人员的数量急剧减少, 在提高产品的质量、数量、设备运转率和生产效率的同时降低了能耗和劳动强度, 企业获得了较好的经济效益。 随着计算机控制技术的发展, DCS系统将在水泥工业的过程控制和管理系统中得到进一步的广泛应用。

1.3 发展趋势

早期我国各行业主要依靠继电器控制动力设备的起停和联锁联动, 用仪表盘监控工艺流程。近年来, 不断增长的市场需求倒逼着水泥生产企业不断改进技术、 装备, 计算机配料系统在水泥生产中的应用越来越广泛, 使得配料精度越来越高, 所需配料时间逐渐缩短, 产品质量更加有保障。中小型水泥生产厂家目前所用的配料设备仍以单片机配料控制系统为主。基于单片机的配料控制系统电路设计简单, 运行状态稳定, 性价比比较高。随着市场经济体制的逐步完善, 工业生产规模持续扩张, 计算机控制系统在工业领域的应用已成为必然趋势。与以仪表盘为主的生产控制技术相比, 采用计算机系统控制工业生产过程, 产品精度更高, 小板结构, 功能灵活, 组态灵活, 是生产系统模块化、集约化、标准化的必然趋势, 也是现代工业的重要标志。计算机自动配料系统是计算机系统与工业生产融合的一个成功尝试。 在集中控制生产过程时, 计算机系统不仅要实时采集和显示系统参数和工艺参数, 还必须提供数据存储、自动编制和打印报表等功能, 以便为优化、调整工艺参数提供可靠依据。

对比单片机配料系统和工控机集中式配料系统后发现, 工控机配料系统构造简单, 以人机交互为主的操作界面更简洁美观, 运行维护难度较小。但是, 配料现场与工控室之间相距较远, 模拟信号强弱不一, 要使系统稳定运行, 必须设置屏蔽保护措施。 另外, 主控室对测控电路的灵活性和通用性有严格的要求, 但是就目前来看, 系统不仅无法达到这一要求, 而且始终维持着高成本的运行模式, 整体风险较大, 如果计算机突发故障, 其危害可能波及整个控制系统, 甚至拖延生产进度。

鉴于此, 根据微处理器技术、网络技术、通信技术的发展情况, 提出了两级微机配料控制方式。 它是由一台主机和一台从机组成, 两个部分通过网络联结起来, 主机不参与被控对象的直接控制, 而是将控制任务交给从机完成。即每台配料秤可视为一个独立的生产单元, 用单片机就地对一台秤实施控制。从机与主机 (工业控制计算机) 相连, 从而组成两级微机配料系统。 这不仅大大简化线路结构, 便于系统制造与安装维护, 显著提高系统的性能价格比和组成灵活性, 同时使配料系统整体故障风险分散, 数据管理与过程控制分离, 人机接口更加完善, 满足了企业管理人员远离控制现场实时监视整个配料系统作情况的需求, 进一步提高了配料系统的可靠性。

此外, 目前, 配料系统常用的计量控制设备主要有4种:调速电子皮带秤;悬臂式电子皮带秤加上电磁振动给料机;失重秤:料斗秤。其中电子皮带秤是皮带输送机输送固体散状物料过程中对物料进行连续自动称重的一种计量设备, 它可以在不中断物料流的情况下测量出皮带输送机上通过物料的瞬时流量和累积流量。

但由于水泥厂物料特别是原料配料站物料的特殊性, 导致计量和控制效果不理想。 对此, 需要利用PLC实现电子皮带称控制器功能从而达到其计量精度和控制要求。

物料水分较大会结成一块块的大小不一的形状。下料时, 就会形成一股一股的物料;皮带上有时有物料, 有时没有, 有时又很多, 有时又很少, 极大地影响了电子皮带秤流量的稳定控制。 因此, 我们要想办法保证皮带上料层的稳定。 其一是在皮带上在增加挡料板, 把高料层的尖峰部分削掉, 填充到较薄的料层上;其二是适当控制板式喂料机的速度, 在下料斗内形成较高的料层 ( 一般的料层厚度要高于出料口) , 这样物料卸出到皮带上就会形成较为平整的物料。但是也要注意板式喂料机的速度, 如果太快, 物料就会堵在下料斗, 甚至会溢出下料斗。实际使用中, 电子皮带秤的流量控制会出现另一种特殊情况, 物料在皮带上有时会形成很厚的料层, 电子皮带秤为满足流量的要求, 速度被调整的很慢, 有时会超过变频器要求的最低运行频率。 如果变频器参数没有设置好, 那么电子皮带秤就会因为变频器的故障而停机, 影响正常的生产。这种情况下, 设置适当的最低输出频率, 就可避免此类问题。

2 水泥配料系统的组成

水泥配料自动化生产线有工控计算机、PLC可编程控制器、自动化生产线及报警故障定位电路组成。

2.1 水泥配料系统的控制原理

配料工序对物料的重量、配比、精度和误差都有严格的要求。配料控制系统是一个典型的比值熟料流量作为主流量, 其它料流则作为副流量。 主流量控制回路保证值为目标平稳变化, 副流量控制回路按某一设定比值跟踪主流量的变化。 成分的变化, 配比也要变化, 故要求配设定。 此外, 执行机构具有非线性特征, 且环节之间物料传输不及时, 因此, 建议使用以PI控制为主的控制器。

物料在传送过程中, 称量段上的物料重量通过皮带秤量拖辊载台作用于称重传感器, 称重传感器将重量参数转换为电信号传输至控制器, 经过放大、滤波、A/D转换成数字信号。装在从动轮上的测速传感器把皮带运行的速度信号转换成脉冲信号送入控制器, 经过一系列运算转换成数字信号。 控制器根据输入的信号进行运算, 从而得出物料的瞬时流量和累计质量值, 并输送到上层控制系统 ( 如DCS) 中显示。 同时, 控制器根据接收到的上层控制系统设定的流量信号, 控制电机的速度实现物料流量的稳定控制, 其中控制器是保证电子皮带秤正常工作的核心部件, 负责信号的处理、物料流量的计算、物料流量的控制等主要功能。

2.2 水泥配料系统的控制方案

配料控制系统主要有采用的是下面三种方案:

2.2.1 上位机+扩展板

在上位机上安装A/D板, I/O板。 先是用A/D板对配料系统中的传感器输出信号进行数据采样、A/D转换, 在通过I/O板控制系统中的继电器。 如图2。

这种方案结构简单、控制原理简单易懂, 但控制的核心是上位机, 软件设计的时候对抗干扰因素要求高, 本身出问题, 系统就瘫痪, 风险集中, 一般不用。

2.2.2 上位机+单片机

用这种方案是把信号放大器、I/O模块、电源模块和单片机系统结合在一起, 构成配料控制器。 如图3。

这种方案采用的是两级控制。 单片机完成控制功能, 上位机完成管理功能。简化结构, 便于制造安装维护。提高系统的灵活性和性价比, 分散故障风险。管理与控制分离, 完善了人际接口, 管理人员可以远离现场, 实现实时监控。提高配料系统可靠性。

2.2.3 上位机+DCS

利用DCS进行数据采集, A/D转换, 以及与上位机的通信。 在上位机上实现管理操作。 如图4。

这种方案采用的也是两级控制。DCS系统完成控制功能, 上位机完成管理功能。 DCS系统是专门为工业现场设计的, 结构更为合理, 并采取一系列的抗干扰措施, 提高了系统的抗干扰能力和可靠性。DCS系统本身具有较强的自诊断功能, 故障修复时间短。相对比较下来, 本课题更适合选用上位机+DCS的二级控制方案。

2.3 水泥配料计算的方法

在水泥厂配料系统设计中, 各种原料和燃料的配合比例应根据水泥的品质、原料和燃料的品质、具体生产工艺条件, 通过配料的计算而确定。设计一个合理的配料方案, 应根据所生产水泥的品种和质量要求, 原料资源的可能性以及具体生产工艺条件进行综合考虑, 具体问题具体分析, 以达到保证水泥质量、提高产量、降低成本和设备长期安全运行的目的。因此配料方案设计是水泥生产过程中的一个十分重要的环节。

配料的计算方法则是方案的核心。一般使用的配料方法有许多种, 如:尝试拼凑法、递减试凑法、代数法、矿物组成法、图解法和最小二乘法等。 其中应用广泛的是尝试拼凑法, 这一方法的原则是先假定原料配合比, 计算孰料率值机矿物质组成, 若计算结果不符合要求, 则调整原料的配比, 再进行计算, 重复至符合要求为止。

3 现场硬件控制系统

在硬件设计上, 在满足功能要求的前提下, 要力求系统的结构简洁合理, 以降低成本和提高体统的可靠性, 又可以满足用户在以后系统扩展上的需要。硬件主要是传感器与仪表的选择、可编程控制器的选择、上位工控计算机的选择等。

3.1 现场控制设备的组成

根据控制要求, 现场设备由:AC800F控制器、I 模块、电源、皮带电机、压力变送器、温度变送器、定料给料机等。

全能综合型开放控制系统 ( Industrial IT) 是ABB集团自动化总部推出的一种具世界领先水平的全能综合型开放控制系统, 该系统融传统的DCS和PLC优点于一体并支持多种国际现场总线标准。 它既具备DCS的复杂模拟回路调节能力、友好的人机界面 ( HMI) 及方便的工程软件, 又同时具有与高档PLC指标相当的高速逻辑和顺序控制性能。系统既可连接常规I/O, 又可连接Profibus、FF、CAN、Modbus等各种现场总线设备。 系统具备高度的灵活性和极好的扩展性, 无论是小型生产装置的控制, 还是超大规模的全厂一体化控制, 甚至对于现场设备维护管理和跨厂的生产管理控制应用, Industrial IT系统都能应对自如。

3.1.1 DCS控制系统的任务与控制方式

在水泥配料系统中, 有不少的开关量。 模拟量需要进行控制和检测, 例如每台秤的启动、停止、秤的本地/远程控制选择和运行状态。 另外DCS配备的模拟量模块也可以检测每台秤流量等模拟量。 同时现场过程控制器AF800F通过自身配备的通信端口可以与上位机进行数据通信, 以便将有关数据传输给上位机。 其控制方式为计算机、手动控制方式, 可以进行计算机远方手动控制, 也可以在控制室内通过键盘或鼠标控制设备的启/停。

3.1.2 现场控制器 ( AC800F)

现场控制站PS是由基于开放的国际标准Field Bus (现场总线技术) 的AC800F工业控制器及可选的I/O站组成, 它是一种特殊的过程控制站, 它内嵌了现场总线通讯接口, 为用户使用现场总线技术提供了很灵活的选择, 现场过程仪表可直接经由现场总线与控制器进行数字通讯, 从而节省电缆和施工费用, 同时现场信号也能通过本地或远程安装的I/O站 ( 如ABB的S800 及S900) 与控制器连接。

系统允许不同类型的现场总线在同一现场控制器中混合使用并同时运行。每个现场控制器允许插入4 块的现场总线接口卡件 ( 卡件类型可以不同) , 每个卡件连接1 条现场总线以采集来自总线的过程数据和诊断信息, 接口卡件更换容易且即插即用 ( Plug & Play) 。 现场控制器通过系统网络Digi Net S ( Industrial Ethernet) 与其它控制站、操作站、及工程师站进行通讯。

3.2 系统的软件

CBF ( Control Build F) 软件进行组态、调试和诊断, 尽可能的使系统具有更强的通用性及可移植性, 与其他控制系统可有很方便的实现集成。软件设计主要包括可编程控制器的程序设计和上位工控计算机的操作监控软件Digi Vis, Digi Vis的功能包括图形显示、数据监视、系统状态显示、趋势归档、记录、过程及系统报警、报表、操作指导、下达控制指令、系统诊断等。 Digi Vis具有中文版, 更加便于国内用户使用。

3.2.1 可编程控制器的程序设计

程序流程主要包括接收由上位机传来的配方数据, 根据各输入信号的状态及仪表数据来控制配料的进程, 并对各种异常状态做出相应报警和处理。

3.2.2 现场设备的控制流程

虽然现场皮带称、磨机、空压机、变频器的台数较多, 但其控制流程是一样的, 所以现就只针对其中一个皮带称的控制流程进行阐述, 其他控制流程只是重复同样的步骤。 因此在这里就介绍其中一个皮带称的控制流程。

4 采用DCS水泥配料控制系统后产生的效果

采用本系统后相比其它两种方法减少了系统的各个控制与检测环节, 降低了成本, 大大提高了工作效率同时减轻工人的劳动强度, 与此同时高智能集成化DCS控制系统还大大提高了控制精度, 缩短了调试的周期, 系统采用如图5 所示整体式总貌水泥配料控制画面, 操作简便易学易懂。

本系统在鑫疆特克斯水泥厂运行三个月以来, 产量较高日平均产量超出设计的额定产量7%, 产品合格率达到98.9%, 系统尤为稳定没有出现过一次系统故障, 设备正常运行率达到100%, 整体能耗降低了23%、完全达到了预期的控制要求。

5 结论

基于DCS的客房控制系统设计 第6篇

在当前酒店业的激烈竞争中, 酒店客房的舒适度和亲切度已成为评价酒店对客人吸引力的重要标准, 因此各大酒店除了通过硬件升级和服务管理水平的提升来提高酒店的舒适度和亲切度外, 更迫切需要把先进的信息和控制技术引入酒店客房来进一步体现酒店对客人的人性化、个性化服务。

随着智能建筑和楼宇自动化的飞速发展, 出现了由单片机做主控制器的客房控制系统, 它给客人提供了高品质的生活环境[1～3]。与普通客房相比, 其不仅具有传统的居住功能, 提供舒适、安全、高品位、宜人的环境生活, 而且将原来的被动静止结构转变为具有能动智慧的工具, 提供全方位的信息交换功能, 帮助客人与外部保持信息交流畅通, 优化人们的生活方式, 帮助人们有效的安排时间, 增强客房生活的安全性, 并实现有效的节能管理。因此, 客房控制系统获得了越来越广泛的应用。

客房控制系统代表着一种新的、科学的控制管理方式, 它是计算机网络化在客房管理上的技术应用, 是将客房内的专用电器通过智能化设计与计算机网络运行, 实现对客房状态、服务请求的实时监控。

1.1 DCS集散控制系统

分布式控制系统 (Distributed control systems简称DCS) 。它的特征是“集中管理分散控制”即用分布在现场被控设备处的微型计算机控制装置 (DDC) 完成被控设备的实时检测和控制任务, 克服了计算机集中控制带来的危险性高度集中的不足和常规仪表控制功能单一的局限性。

1.2 客房控制系统

宾馆客房监控功能包括客房内所有灯光和电气设备的监控, 其自动化水平是一家酒店现代化程度的重要标志。目前国内绝大多数宾馆的客房监控自动化水平都不高, 如灯光调光系统依赖电位器旋动功能等机械式控制结构, 不但完全是手工控制, 而且使用寿命短, 稳定性差;在高星级的酒店中普遍采用了微电脑多功能床头控制器, 弥补了上述不足, 然而控制的自动化程度依然不高, 如:勿扰、清洁房间等房态信息仅是简单地显示在门锁上。与传统客房相比, 现代客房在室内装备上已经有了很大的改进, 主要体现了智能、舒适、高效、节能和便利的特点。

1.3 蓝牙技术的发展

自从1998年提出蓝牙技术以来, 蓝牙技术的发展异常迅速。蓝牙 (Bluetooth) 作为一种新的短距离无线通信技术标准, 受到全世界越来越多工业界生产厂家和研究机构的广泛关注。蓝牙是取代数据电缆的短距离无线通信技术, 可以支持物体与物体之间的通信, 工作频段是全球开放的2.4GHz频段, 可以同时进行数据和语音传输, 传输速率可达到10Mb/s, 使得在其范围内的各种信息化设备都能实现无缝资源共享。目前蓝牙技术1.0的标准还只能传输1Mb/s的语音和数据, 但是2003年推出的蓝牙技术2.0标准的传输速率可达到12Mb/s, 它还将采用智能跳频技术可以与1.0的标准兼容。

2 系统设计

系统执行部分由AT89C51单片机、PTR2000无线传输模块、调压电路、过零检测电路、晶闸管触发电路、键盘组成。系统控制部分由PTR2000和PC机组成。当单片机给PTR2000模块输送信号, PTR2000收到信号后发射给监控总台的PC机上, 信号经处理后输送给PC机, 前台就可以监控知道客房的各种情况。

3 调光软件设计

系统调光电路采用双向可控硅, 利用它的“过零自动关闭”特性, AT89C51只需在每个交流信号的1/2周期 (10ms) 内控制可控硅打开的时刻, 由于交流电过零点时可控硅自动关断, 即间接控制了灯光的亮度。上电时, 首先调用调光程序, 再根据P3.2输入的交流同步信号, 确定调光脉冲的发送时间, 当交流信号过零时调用调光程序, 当交流信号再次过零时, 双向可控硅自动关闭, 再次调用调光程序。这样便控制了双向可控硅的导通时间, 从而达到调光的目的。

在工频条件下, 触发角α和工频电源周期T有如下关系:

由上式可知, 只要知道触发角就可以算出定时时间Tα, 采用定时计数器来完成对控制角的定时。AT89C51单片机有两个定时计数器, 可由程序选择作为定时器用或作为计数器, 定时时间或计数值由程序设定。定时器0、定时器1都工作在方式1, 定时时间可由下式计算:

其中Tcy=1μS因为采用的是12MHz的晶振, x是计数值。由此可计算出定时初值。

方式1是16位的定时器, 其最大的定时角度为:

为使可靠触发, 触发脉冲宽度为15度, 那么每一个周期的第一个脉冲上升沿所对应的时间, 其下降沿时间。当单片机查询到房灯开或关按键按下且有过零脉冲信号发生负跳变时, 开启定时器T1、T0。当单片机查询到TF0为1时, 置位P2.7。当单片机查询到TF1为1时, 对P2.7清零, 这样就形成了一个15°的脉冲。如要实现调光, 只需改变下一个脉冲的延时时间, 即改变定时器T0、T1的初值。每次先把定时初值写入工作寄存器中, 在把其送入定时器, 通过改变工作寄存器的值, 得到不同的延时时间, 也就改变了触发角。

4 结语

基于DCS的客房控制系统的设计采用双向晶闸管, 即可控硅作为输出功率控制部件, 通过可控硅调压来实现交流调功。通常可控硅实现交流调功, 触发有两种方法, 即移相触发和过零触发。移相触发是通过改变电压调节导通角来实现调压, 但改变电压波形。过零触发不改变电压的波形而只改变电压全波通过的次数。由于移相触发方式使电压波形发生改变, 常常对电网造成强烈的冲击, 不规整的脉冲也会引起电网波形的畸变, 同时产生干扰。而过零触发没有改变电压的波形, 不具有上述缺点。

摘要：无线通讯技术的发展实现了在控制方面的最新技术的发展和利用, 本设计利用单片机及其外围电路完成客房控制系统的设计就是基于DCS (集散控制系统) 对无线通讯技术的充分利用。

关键词：无线通讯,集散控制系统,过零检测,电平转换

参考文献

[1]靳达, 等.单片机应用系统开发实例导航[M].北京:人民邮电出版社, 2003.

[2]曹俊, 汪滨琦.用PTR2000实现单片机与PC机之间的无线数据通信[J].微型计算机应用, 2002, 23 (2) :117～120.

热电联产DCS冗余控制系统改造 第7篇

1 原DCS冗余控制系统存在问题及改进措施

整个热电联产DCS控制系统设计时要求采用冗余技术保证系统安全稳定运行。每个过程控制站通过安装两套配置相同的AC800F控制器实现冗余配置, 一个运行为主模式, 一个运行为热备模式;每个AC800F控制器采用一个专用以太网模件实现冗余连接及同步功能, 控制器能实现无扰动切换, 控制功能及控制参数切换后保持不变, 同时故障控制器可以独立更换, 更换后的新控制器可以实现自动程序装载及自动同步功能;每个AC800F控制器使用FI830F通信模件作为Profi Bus Master通信单元与Profi Bus DP现场总线设备接口, FI830F单元也为冗余配置, 并保证主控制器上FI830F单元有故障时, 自动无扰切换到冗余AC800F控制器上的FI830F单元运行;每个AC800F控制器通过使用RLM01实现Profi Bus通信介质冗余, 保证通信的主干线为双总线结构, 实现Profi Bus Master设备的冗余。项目投运后, 我们对整个控制系统进行了认真分析和研究, 发现整个控制系统的冗余性能存在一定问题, 每个过程站是冗余配置, 但是交换机和操作站不是冗余配置, 我们发现在不增加费用的情况下, 通过技术手段对控制系统电源和通迅线路进行改造, 可以使整个系统成为冗余配置, 从而使整个DCS控制系统的运行更加安全可靠。

1.1 DCS冗余系统通迅线路存在的问题及改进措施

DCS冗余控制系统原来的上位机、交换机和过程站的通讯线路连接示意图如图1所示。由图1可以看出, 交换机之间没有形成真正的冗余, 如果1#交换机出现故障, 将无法监控1#炉过程站和2#炉过程站, 如果2#交换机出现故障, 将无法监控3#炉过程站、1#汽机过程站和2#汽机过程站, 为此应将两个交换机与过程站的连接均匀分开, 使每台交换机和过程站都进行连接构成冗余配置, 这样即使一台交换机出现问题, 上位机也能通过另一台交换机连接到所有的过程站。同时由于值长站能监控操作所有过程站, 汽机班长站能监控操作所有汽机过程站, 锅炉班长站能监控操作所有锅炉过程站, 将他们和单台锅炉、单台汽机操作站分开, 分别连接到两台交换机上构成相对冗余配置。改造后的通讯线路如图2所示。

1.2 DCS冗余控制系统供电线路存在的问题及改进措施

DCS冗余控制系统过程站的电源是冗余配置, 但是操作员站和交换机的供电电源不是冗余配置, 操作员站和交换机原来的电源配置示意图如图3所示。由图3可以看出, DCS冗余控制系统所有操作员站和交换机的电源全部由1#锅炉UPS供电, 一旦供电系统故障将造成对整个DCS控制系统不能进行监控, 风险较大。应将两个交换机分开电源供电, 同时操作员站也应分成两部分进行供电, 改造后的电源线路示意图如图4所示。这样整个监控系统分别由1#炉U P S (带双路电源切换) 和2#炉U P S (带双路电源切换) 供电, 防止部分线路停电或电源波动后不能对工况进行监控, 大大提高了控制系统运行的稳定。

2 改造效果

通过对热电联产DCS冗余控制系统电源和通讯线路进行改造, 使热电联产DCS控制系统抗风险能力大大提高, 系统的运行更加安全可靠, 能更加有力的保证全公司生产订单的完成和发电降本增效稳定性的提高。同时通过这次改造使我们也增长了知识, 开拓了思路, 掌握了减低全局风险的方法, 为今后举一反三打下了基础, 为保证公司稳定生产提高了技术防范措施。

摘要：本文对热电联产DCS冗余控制系统进行了介绍, 并指出了系统存在的缺陷及改进措施, 经改造后, 系统运行更加安全稳定可靠。