第一章集散控制系统认识与设计

集散控制系统（Distributed control system）是以微处理器为基础的对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的集中分散控制系统，简称DCS系统。该系统将若干台微机分散应用于过程控制，全部信息通过通信网络由上位管理计算机监控，实现最优化控制，整个装置继承了常规仪表分散控制和计算机集中控制的优点，克服了常规仪表功能单一，人-机联系差以及单台微型计算机控制系统危险性高度集中的缺点，既实现了在管理、操作和显示三方面集中，又实现了在功能、负荷和危险性三方面的分散。DCS系统在现代化生产过程控制中起着重要的作用。

●1.1认识集散控制系统

DCS是计算机（Computer)、通信(Communication) 、CRT显示、控制（ Control）技术（简称4C技术）发展的产物。采用危险分散、控制分散、而操作和管理集中的基本设计思想，多层分级、合作自治的结构形式，适应现代化的生产和管理要求。

●1.2集散控制系统的基础知识

集散控制系统由工程师站、操作员站、控制站、过程控制网络等组成。一般采用三层通信网络结构；最上层为信息管理网，中间层为过程控制网，底层网络为控制站内部网络。

●1.3CS2000工艺流程分析和控制方案的选择

CS2000装置的被控参数包括了流量、压力、液位和温度四大参数。具有单项调压装置、变频器等电力拖动类执行器。一个被控变量在不同的动力之路、不同执行器、不同工艺线路下，演变成多种调节回流，以利于控制、研究各种方案优劣。

第二章集散控制系统组态与运行

集散控制系统基于组态软件，通过对控制站和操作站的设置，实现对工业生产过程的控制和监视。本章主要内容涉及到控制站组态中的数据转发卡组态、I/O卡件组态、I/O点组态、常规控制方案组态；操作站组态中的数据分组分区、操作小组组态、标准操作画面组态、自定义键设置、语音报警设置、光字牌制作、流程图组态、报表组态。以及如何在组态工程中进行编译、下载、发表，并基于监控平台，实现对总貌画面、分组画面、趋势画面、流程图画面、报表画面进行监控。

●2.1系统组态总体信息设置

在系统组态中，总体信息设置是进行系统组态的前提。主要的目的是对系统总体结构的组态和操作。包括新建一个组态、用户授权、基本的组态操作和主机设置几部分内容。

●2.2控制站组态

在系统组态中，“控制站“菜单用于对系统控制站结构及控制方案进行组态。控制站组态主要有数据转发卡组态、I/O卡件组态、I/O点组态、常规控制方案组态。通过本节的学习，学生具备了系统软件上对”控制站”进行组态的能力。

●2.3操作站组态1

在系统组态中，“操作站”菜单用于对系统监控画面和监控操作进行组态。本节中，操作站组态包括了数据分组分区、操作小组组态、标准操作画面组态、自定义键设置、语音报警设置、光字牌制作、流程图组态、报表组态。

●2.4操作站组态2

实时监控软件的运行界面是操作人员监控生产过程的工作平台。在这个平台上，操作人员通过各种监控画面监视工艺对象的数据变化情况，发出各种操作指令来干预生产过程，从而保证生产系统正常运行。熟悉各种监控画面，掌握正确的操作方法，有利于及时解决生产过程中出现的问题，保证系统的稳定运行。

●2.5监控运行

实时监控软件的运行界面是操作人员监控生产过程的工作平台。在这个平台上，操作人员通过各种监控画面监视工艺对象的数据变化情况，发出各种操作指令来干预生产过程，从而保证生产系统正常运行。熟悉各种监控画面，掌握正确的操作方法，有利于及时解决生产过程中出现的问题，保证系统的稳定运行。

第三章集散控制系统安装、调试与维护

DCS系统是由系统软、硬件，操作台盘及现场仪表组成的。系统中任一环节出现问题，均会导致系统部分功能失效或引发控制系统故障，严重时会导致生产停车。因此，要把构成控制系统的所有设备看成一个整体，进行全面维护管理，具体包括系统开车投运、卡件信号测试、常见故障处理和预防维护措施。

●3.1系统开车与投用

在系统的开车和投用操作用，需要进行状态检查、清空物料、调整手阀等等一系列操作，确保设备处于完好状态的情况下，才能进行设备的上电、仪表检测以及投控制器等操作。以下为系统开车与投用的具体八个步骤

●3.2信号测试

DCS与现场仪表以及执行器的信号精确传输，是实现现场参数检测以及实现现场控制的核心途径，信号传输过程中，会受到外界干扰，或者自身连接等因素的影响，因此需要进行信号的测试，确保信号传输过程的精确和有效。现场信号一般包括输入的4-20mA信号、热电阻信号灯，输出信号一般为4-20mA信号。

●3.3常见故障诊断

DCS故障可导致DCS系统宕机或者部分DCS功能失效，如控制回路无法实现控制功能或者检测信号偏差超出正常范围等，这时必须及时对故障进行诊断和处理。DCS故障的处理需要从故障原理进行分析，设计并实施处理方案。本节内容就从故障处理原则以及典型故障演示进行讲解。

●3.4DCS预防维护

DCS 系统运行过程中，应做好日常维护，在工艺生产允许前提下，每年至少应进行一次预防性的维护，以掌握系统运行状态，消除故障隐患。预防维护内容包括卡件检查、通信网络维护、供电检查和接地检查等。

●3.5DCS故障维护

在DCS过程控制中，经常需要对系统进行运行诊断，希望能及时发现故障并进行处理。这就要求确保所有卡件设置正确。掌握DCS回路实际接线情况，以便定位故障点，快速排除故障，确保控制系统正常运行。

第四章Honeywell扩展训练项目

Experion Plant Crusie过程知识系统是 Honeywell 最新一代的过程自动化系统，它将人员与过程控制、经营和资产管理融合在一起。系统中必不可少的设备包括有服务器、操作站、控制器和网络。他们在系统中各自扮演者不同的角色，起着不同的作用，分工协调，相互配合，形成一个完整的控制系统。

●4.1Honeywell DCS体系结构

PlantCruise系统网络可由四层网络构成。分别为过程控制层、监控操作层、先进控制应用层及企业管理层。FTE网络是PlantCruise系统中的主干通讯网络，服务器、操作站和控制器都连接在FTE网络上。它可以保证系统通讯的高效率。FTE在FTE节点和FTE节点之间提供了四条路径，

●4.2硬件组成及结构

C300控制器在PlantCruise系统内负责完成运算和控制策略，它上端通过防火墙连接到FTE网络上，下端通过I/O LINK电缆连接输入输出卡件，每个C300控制器有2对I/O LINK接口，每对接口最多可连接40块（对）IO卡件，2对I/O LINK接口最多可连接64块（对）IO卡件。操作站直接与控制器通讯。

●4.3系统组态及监控运行

Control Builder软件是PlantCruise系统里用来定义控制器和I/O卡件、组态和调试过程控制回路的一个工具软件。 Quick Builder软件，用于组态操作站、打印机以及第三方控制器。 Enterprise Module Builder对Asset（资产），和Alarm Group（报警组）进行规划。HMIWeb Display Builder，绘制工艺流程图画面，并可显示现场动态参数，可对现场设备和回路进行操作。

第五章西门子PCS7过程控制系统

PCS7系统英文全称是Process Control System过程控制系统，是西门子的产品，叫做SIMATIC PCS７系统。

●5.1认识PCS过程控制系统

PCS7系统主要包括包括三个层级，分别为生产现场、自动化站、操作员站和工程师站。SIMATIC Manager是PCS7系统的中心应用程序，也是组态项目所需的所有其他应用程序的接口。

●5.2PCS7的数据采集与输出

DCS为了完成控制任务，必须与生产过程或各种外部设备之间交换信息。模拟量输入（AI）设备的端子接线，变送器安装在现场，其工作电源从控制室送来，而输出信号传送到控制室。模拟量输出（AO）设备的端子接线，流程工业的生产现场多为易燃易爆场合，在AO信号通道上串入输出安全栅，将限制进入危险场所设备电能量，保证安全。开关量输入（DI）设备的端子接线，每路干结点信号采用两根导线接到DI 的一对正、负端子上。开关量输出（DO）设备的端子接线，开关量输出信号是弱电信号，要控制现场设备的开/关、启/停，一般是通过中间继电器，由中间继电器驱动现场设备。

●5.3PCS7监控系统的创建

Wincc是西门子最经典的过程监视系统，在实训室Smpt-1000设备上，PCS7系统运行过程中，通过wincc画面，来实时监控现场设置SMPT-1000的生产过程。通过监控画面，可以看到现场仪表阀门的情况，进行监视和控制。