DCS工程设计技术.pdf

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。 7.1 DCS 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，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 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