DCS性能指标与工程设计规范.ppt

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1、DCS性能指标与工程设计规范,第一部分 集散控制系统性能指标,第一节 集散控制系统的可靠性 第二节 集散控制系统的易操作性 第三节 集散控制系统的可组态性 第四节 集散控制系统的其他性能指标,2,1可靠性定义（1）指机器、零件或系统，在规定工作条件下，在规定的时间内具有正常工作性能的能力。（2）狭义的可靠性指一次性使用的机器、零件或系统的使用寿命。（3）集散控制系统可靠性是指广义的可靠性。它是可修复的机器、零件或系统，在使用中不发生故障，一旦发生故障又易修复，使之具有经常使用的性能。因此，它还包含了可维修性。,第一节 集散控制系统的可靠性,一、可靠性,3,2、衡量可靠性的指标 可靠度、MTBF

2、、MTTR及故障率。（1）可靠度（Reliability）用概率来表示零件、设备和系统的可靠程度，具体定义是：指机器、零件或系统，从开始工作起，在规定的使用条件下的工作周期内，达到所规定的性能，即无故障正常状态的概率，用R（t）表示即：,第一节 集散控制系统的可靠性,4,（2）MTBF（Mean Time Between Failures）：平均无故障时间指可以修理的机器、零件或系统，相邻故障期间的正常工作时间的平均值。（正常运行时间）选择MTBF值高的产品，将给我们带来更高的竞争力。（3）MTTR（Mean Time To Repair）指设备或系统经过维修，恢复功能并投入正常运行所需要的平

3、均时间。（故障时间）,第一节 集散控制系统的可靠性,5,（4）故障率（Failure Rate）通常指瞬时故障率。它是指能工作到某个时间的机器、零件或系统，在连续单位时间内发生故障的比例，用（t）表示。又称失效率、风险率。故障率等于 t以后的单位时间内失效元件数与t时刻仍然有效的元件数之比。,第一节 集散控制系统的可靠性,6,例3-1,（1）6000台产品,每天工作10小时,工作一个月后有6台失效,MTBF是多少？（2）1000台产品,每天工作24小时,工作一个月后有0.5台失效,MTBF是多少？（3）那当1000台产品,每天工作24小时,连续工作一个月,要使其MTBF为第一种情况时的值时,需

4、使其失效低于多少台?,7,假定：寿命服从指数分布,1)6000台*10小时*30天=1800000台时，一个月内坏了6台=6/180W MTBF=180W/6=30W小时2)1000台*24小时*30天=720000台时，一个月内坏了0.5台=0.5/72W MTBF=72W/0.5=144W小时3)6/180=2.4/72 也就是说180W台时内坏了6台与72W 内坏了2.4台是等效的,答案,8,1、维修性（Maintenance）定义 指可修复的机器、零件或系统，发生故障后进行维修，使其恢复正常工作的能力。2、维修的三要素 机器、零件或系统是否被设计得容易维修；进行维修的技术人员技能；维修

5、所需的备品备件、设备。这三者之间的相互联系关系到维修的速度快慢。,第一节 集散控制系统的可靠性,二、可维修性,9,3、在集散控制系统中，采用接插板的方法使零件易于维修，通过自诊断系统的诊断及面板故障显示使对维修人员的技能要求降低，必需的备品贮备使更换变得方便，这些措施使集散控制系统的维修性大大改善。,第一节 集散控制系统的可靠性,10,4、衡量维修性的指标 常用的有维修度和平均修复时间（1）维修度（Maintenabi1ity）可修复的机器、零件或系统，在规定的条件（指维修三要素）下，在规定时间（0，）内完成维修的概率。用M（）表示。,第一节 集散控制系统的可靠性,【例3-2】某插接卡在运行中

6、发生故障25件，其修复时间分别为：18，20，21，23，24，27，30，35，37，37，38，41，42，44，45，46，48，49，51，52，55，60，62，67，72（分）。则1小时维修度可由：,11,（2）MTTR（Mean Time To Repair）平均修复时间是故障发生后，需事后维修的时间的平均值。,第一节 集散控制系统的可靠性,12,三、提高可靠性的途径,集散控制系统的可靠性是评估集散控制系统的一个重要性能指标。通常，制造厂商提供的可靠度数据都在99.99至99.9999。因此，在评估系统可靠性时，可以采用那些提高系统可靠性的措施来分析。除了系统制造时应该保证符合设

7、计要求外，通常可以从可靠性设计和维修性两方面进行分析。,第一节 集散控制系统的可靠性,13,1可靠性设计的准则 2提高集散控制系统硬件可靠性措施 3提高集散控制系统软件可靠性措施,第一节 集散控制系统的可靠性,14,1可靠性设计的准则,在可靠性设计时，遵循下列准则：有效地利用以前的经验；尽可能减少零件件数，尤其是故障率高的零件数；采用标准化的产品；检查、调试和互换容易实现；零件互换性好；可靠性特殊设计方法，例如，冗余设计、安全装置设计、及安全设计、可靠性预测等。,可靠性设计是完全新型的一种设计。采用了可靠性设计，就能设计出在使用过程中不易发生故障、即使发生故障也容易修复的产品。,15,2提高集

8、散控制系统硬件可靠性的措施,（1）冗余结构设计（2）不易发生故障的硬件设计（3）迅速排除故障的硬件设计,16,（1）冗余结构设计,冗余结构设计可以保证系统运行时不受故障的影响。按冗余部件、装置或系统的工作状态，可分为工作冗余（热后备）和后备冗余（冷后备）两类。按冗余度的不同，可分为双重化冗余和多重化（n：1）冗余。,17,设计冗余结构的范围应与系统的可靠性要求、自动化水平及经济性一起考虑。为了便于多级操作，实现分散控制、集中管理的目标，在集散系统的应用时，越是处于下层的部件、装置或系统越需要冗余，而且冗余度也越高。供电系统冗余、过程装置的冗余（分为装置冗余和CPU插板冗余两类）、通信系统冗余、

9、操作站冗余。,（1）冗余结构设计,18,（2）不易发生故障的硬件设计,为了提高使用寿命，可从下述几方面考虑硬件的设计和系统的选型。1）运动部件：由于电子元器件的使用寿命比机械运动部件的使用寿命长。因此，运动部件的寿命就成为衡量系统可靠性的指标。例如，集散控制系统的组态和编程数据可以放在内存，也可以存放在硬盘。由于硬磁盘存在机械运动部件，因此，选用的集散控制系统应采用内存储器存取，以提高可靠性。例如，鼠标的检测有光线直接反射和经球面反射的，由于球面的运动易引起故障，因此，可选用直接反射式的鼠标。,19,2）接插卡件：接插卡件在集散控制系统组成中占很大比重。它的可靠性会直接影响全系统的正常运行。接

10、插卡件的可靠性设计包括卡件本身的设计以及卡件和卡件座的接触部件设计。集散控制系统中的接插卡件是在计算机控制的自动化流水线上生产的，采用了先进的制造工艺，例如波峰焊接、多层印刷板、镀金处理等。还采用了可靠性测试和检验，提高了接插卡件的可靠性。卡件和卡件座的接触部位的设计既要有可靠性、又要有维修性的要求，通常采用插接、压接、螺丝固定、插脚和插座接触部位镀金等措施。,（2）不易发生故障的硬件设计,20,3）元器件：包括机械与电子元器件。选用名牌工厂生产的高性能、规格化、系列化的元器件，如大规模集成电路、超大规模集成电路、微处理器芯片、耐磨损传动器件等。4）电路优化设计：采用大规模和超大规模的集成电路

11、芯片，尽可能减少焊接点。,（2）不易发生故障的硬件设计,21,（3）迅速排除故障硬件设计,1)自诊断：集散控制系统中的自诊断功能通常由硬件和软件共同完成。硬件的设计是使系统发生故障时引起标志位的变化，并激励相应故障显示发光二极管。软件的设计是对检测值与故障限值进行比较，并据此发出信号。一个性能良好的集散控制系统应具有很强的自诊断功能，它能够对各种接插卡件进行诊断，并显示故障。,22,2)硬件设计：易检修、更换、不易发生故障的硬件设计包括机械部件和电子线路的设计。通常，对需要常检修和更换的部件采用接插卡件的机械设计。在电子线路设计方面，采用各卡件自成系统，它的插入和拔出不影响其他卡件的运行，保险

12、丝安装部件易于更换等措施。3)专用诊断、检修设备：为了便于诊断和检修，大多数集散控制系统制造厂商还制造了专用设备，用于在线和离线检查和修理，有些设备还可以进行仿真运行。,（3）迅速排除故障硬件设计,23,4)售后服务和备品备件：通常，集散控制系统制造和销售商会给买方提供一定的人员培训。但为了使集散控制系统能正常运行，及时得到售后维修、升级及备品备件的服务，在国内设有相应产品维修中心是十分必要的。,（3）迅速排除故障硬件设计,24,3提高集散控制系统软件可靠性的措施,（1）分散结构设计 如把整体设计分为控制器模件、历史数据模件、打印模件、报警事件模件等子系统的软件设计。（2）容错技术 在软件设计

13、中的容错技术是指在软件设计时，对误操作不予响应的技术。（3）标准化 采用标准化软件可以提高软件运行的可靠性。,25,第二节 集散控制系统的易操作性,集散控制系统的操作包括生产过程操作、组态和编程操作以及维护和修理操作。易操作性包括:操作透明度:集散控制系统提供的操作信息量和更新速度等；易操作性:方便地达到所需的操作要求，不易发生误操作；容错技术:发生误操作时不影响正常运行；安全性:进入相应操作环境的安全许可措施。,26,一、操作透明度,操作透明度（Operating Transparency)指生产过程的操作信息量是否清晰地为操作员所接受和理解，并被应用于生产过程的操作中去的能力。为了增强操作

14、员的实感，在集散控制系统的设计中普遍建立了与模拟仪表面板相类似的面板或组显示画面，建立了与模拟记录仪表相类似的趋势显示画面，建立了报警和警告（事件）的一览报表等。此外，对于二位式的开关信号，如阀门、泵、马达的启停，开关、信号灯的开、关等采用颜色变化或者充满与否的软件设计。对于物位、温度的变化采用具有动感的升降画面和颜色变化等。,27,与操作透明度有关的性能,提供的系统画面，包括用户画面、概貌画面、组画面、趋势画面等的数量；每幅画面中动态更新的数据点的数量；更新的速率；画面切换的速率所采用的CPU、内存、CRT分辨率,28,二、易操作性,定义：易操作性指集散控制系统所提供的操作环境容易为操作员接

15、受，并根据所提供的信息对生产全过程进行操作。内容：1操作环境,29,操作员的操作环境是操作员的工作场所，它应使操作员能舒服地工作。操作数据、状态等信息易于辨认；报警或事件发生的信息能引起操作员注意；开关和操作便于操作，使操作员最快地达到所需要的操作要求。,1、从操作员到CRT中心的视线应尽可能地与CRT平面垂直，而CRT或显示画面的顶部应在水平视线或视线下；2、操作员的座椅，它的高度、后仰角和转盘调整；3、CRT虽然可以显示多种颜色，但不易引起视力疲劳的颜色应是琥珀色、绿色等 4、报警和紧急故障的状态显示应该醒目，红色及闪烁是常常采用的。事故处理的操作应位于显著的部位。,30,根据宜人学的研究

16、，在设计和系统组态时应注意下列几点：,二、易操作性-操作环境,31,二、易操作性-操作功能,（1）显示功能 CRT的显示画面可分为过程操作画面和维修、组态画面。不同的集散系统制造厂商提供了不同的切换画面的方法：,2操作功能 集散控制系统的操作功能主要是通过操作站实施，从易操作性来分析操作功能的实施，其判别的准则是如何获取所需要的信息，即经过多少项操作步骤来达到能提供所需信息的画面，以及如何对过程实施操作。,切换画面的方法,常用的几种方法如下：按压位于键盘或CRT屏旁的经定义的固定键调用画面；按压位于键盘的经定义的动态键切换画面；通过菜单、下拉菜单和光标移动及确认的操作调用画面；通过画面编号的输

17、入调用画面；通过页面切换键和画面返回键切换画面；通过触摸屏幕上已组态的动态键来切换画面；通过画面目录、光标定位确认调用画面；通过光标移动使调用的画面滚动显示等。,32,（2）过程监视功能 生产过程的平稳操作，要求操作人员对全过程的被控变量有全面的监视，这些被控变量可以是需要控制的，也可以是需要监视的过程变量。此外，设备的开停等信息也需要操作员了解和掌握。为此，集散控制系统中都建立了概貌显示画面。,33,二、易操作性-操作功能,（3）操作功能 操作分为过程操作、组态操作和维修操作。过程操作的主要内容：控制回路的操作和控制点的操作。1)控制回路的操作包括控制方式、设定值、手动输出值、报警限值、控制

18、器作用方式、调整参数等操作。2)控制点的操作包括对具有通断功能设备开停、正反转、控制方式、联锁状态、报警限值操作。,34,二、易操作性-操作功能,从易操作性的观点对过程操作功能进行评价，可以从专用键的多少、动态键能否使用、参数调整是否方便等方面进行考虑。一个具有良好的易操作性的集散系统，它常常配备了专用的操作键区。组态操作是为系统、回路、报警、趋势等组态时进行的操作。组态操作有离线和在线之分。离线组态有利于和安装时间同步进行，可缩短总投产时间。在线修改可不影响正常生产的运行，而进行回路结构等的改动。对于已运转的系统需要技术改造时特别有用。,35,二、易操作性-操作功能,早期的集散控制系统，它的

19、组态操作接近于机器码或助记符，采用组态字，并列写组态表，然后输入系统。这是由于组态工作通常由制造厂商完成，用户较少介入的结果，用户对组态工作的难易程度不够关心。随着用户对组态工作的介入，组态软件的编制采用了高级程序语言，如对控制组态，只要对所需的控制模块（或称控制算法、组态元素等）送入有关数据即可。这些数据包括系统数据、模块数据、连接数据等。,36,二、易操作性-操作功能,为了方便组态，对于大量的数据采用系统默认值，以减少输入的工作量。对于不少调整参数采用通过操作站、手握式编程器进行调整。由于采用这些措施，从组态操作的硬件来看，应该尽可能多地包含操作用键钮，以利于组态。从软件来看，应该有灵活的

20、组态软件，减少输入工作量；有清晰的提示，使组态操作人员易于掌握，便于操作。,37,二、易操作性-操作功能,3容错技术 这里所说的容错技术和为提高可靠性所采用的容错技术有所区别。后者主要是指系统中某部分发生故障时，系统仍能正常运行或降级运行。而前者则指系统运行中由于误操作时，系统仍能正常运行。它通过下列措施实现。,38,二、易操作性容错技术,（1）多重确认 对于重要的操作步骤，采用双重或多重的确认方法是防止误操作影响的有效方法。例如，为防止误操作，常常对不同的操作环境设置有通行证作用的口令（Password）。输入正确的口令，才能进入相应的操作环境。为了防止口令失密，也可加入具有密钥的硬件开关。

21、又如，对于口令的更改，必须采用输入两次相同新口令的双重确认方法。,39,二、易操作性容错技术,（2）硬件保护 在安装接线和调试时，或者由于误操作，把高电平的电源线引入输入接线板时，如果没有硬件保护，就会引起输入单元甚至过程控制装置的损坏。因此，绝大多数集散控制系统都在信号输入部分设置硬件保护电路，如二极管、双金属热电流保护器、保险丝等，防止由于误操作影响系统运行。此外，对于可能引起误动作的各类电磁干扰也采取硬件和软件的保护、滤波措施。,40,二、易操作性容错技术,（3）不予响应 在软件编制时，为防止操作影响生产运行，常采用不予响应的方法。对误操作，如按动与操作无关的键时，不发生操作指令或者在显

22、示的警告区提示和发出警告声响。（4）分工管理 对于多台操作站运行的场合，给予各操作站不同的分工范围，每台操作站只对所管辖的生产过程可以实施过程操作，对非管辖的部分只具有过程监视和显示功能。,41,二、易操作性容错技术,（5）数据保护 采用存取控制和数据变换的方法，防止采用非法手段存取和更改数据。由于集散控制系统通过通信网络进行数据传送，因此，对传送数据应予保护。存取控制是用存取矩阵的方法，控制用户对共享数据库数据的存取，防止非法窃取或更改数据。数据变换则用变换方法，把数据进行变换，使合法用户才能读取数据。,42,二、易操作性容错技术,4安全性 集散控制系统的安全性是指防止非法操作、非法存取所采

23、取的防护措施。与计算机、微处理器对安全性的防护措施类似，集散控制系统的防护措施最常用的有下述几种：（1）用户识别和确认（2）通信网络的安全性,43,二、易操作性安全性,第三节 集散控制系统的可组态性,集散控制系统的可组态性与集散控制系统本身所具有的组态语言、高级控制算法的特点；采用的共享数据库的性能；系统程序、应用程序和运算速度等有关，它与组态人员技能也有关。对于已给的控制系统结构，所选的集散控制系统能否实施这样的结构；当控制方式，方案变化时，该系统能否按需要的方式过渡，这些都是可组态性应考虑的问题。,44,第四节 集散控制系统的其他性能指标,一、可扩展性 二、实时性 三、环境适应性 四、经济

24、性,45,第二部分 集散控制系统工程设计规范,一、DCS的工程设计二、DCS的安装、调试与验收,一、DCS的工程设计,工程设计可以分为：方案论证、方案设计、工程设计。,1.1 方案论证阶段,即可行性研究设计。主要任务：（1）明确具体项目的规模、成立条件和可行性；（2）确定项目的主要工艺、主要设备和项目投资数额。,1.2 方案设计阶段,1.DCS的基本任务（1）DCS的控制范围 设备的形式、作用、复杂程度决定了该设备是否适用于DCS去控制。以下设备宜采用DCS控制：a.工作规律性强的设备；b.重复性大的设备；c.在主生产线上的设备；d.属于机组工艺系统中的设备。,（2）DCS的控制深度,几乎任何

25、一台主要设备是部分的由DCS控制，这就牵扯到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，从而造价越高。,（3）DCS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；（2）辅助设备的数量；（3）DCS的分散程度。,2.DCS的方案设计,（1）硬件设计,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。a.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。b.确定DCS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

26、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。

27、(5)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，良好的初步设计能保持今后详细设计的一致性，这对于系统今后的使用非常重要。这里只指出一些最基本的内容：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。(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)人机接口其他功能的初步设计。,1.3 工程设计阶段,系统的方案设计完成后，有关自动化系统的基本原则随之确定。但针对DCS 还需进行工程化设计(或称DCS 的详细设计)，才能使

28、DCS 与被控过程融为一体，实现自动化系统设计的目标。,1.DCS 工程化设计与实施步骤,一个 DCS项目从开始到结束可以分成：招标前准备、选型与合同、系统工程化设计与生成、现场安装与调试、运行与维护五个阶段，为了对DCS 的工程化设计和实施过程有一个清晰认识，先给出一个DCS项目实施步骤及每一步所完成文件的清单，列出每一阶段要完成的工作。,招标前的准备阶段要完成的工作(用户/设计院)(1)确定项目人员。(2)确定系统所用的设计方法。(3)制定技术规范书。(4)编制招标书。(5)招标。,2)选型与合同阶段要完成的工作(用户/设计院)(1)应用评标原则分析各厂家的投标书。(2)厂家书面澄清疑点。

29、(3)确定中标厂家。(4)与厂家进行商务及技术谈判。(5)签订合同书与技术协议。,3)系统工程化设计与生成阶段要完成的工作(1)进行联络会，确定项目进度及交换技术资料，提供设计依据和要求，形成系统设计、系统出厂测试与验收大纲、用户培训计划。(2)用户培训。(3)系统硬件装配和应用软件组态。(4)软件下装、联调与考机。(5)出厂测试与检验。(6)系统包装、发货与运输。,4)现场安装与调试阶段要完成的工作(1)开箱验货和检查。(2)设备就位、安装。(3)现场接线。(4)现场加电、调试。(5)现场考机。(6)现场测试与验收。(7)整理各种有关的技术文档。(8)现场操作工上岗培训。,5)维护与运行阶段

30、要完成的工作(1)正常运行的周期性检查。(2)故障维修。(3)装置大修检修。(4)改进升级。,2.DCS 厂家和用户方协作完成工程设计,准备工作DCS厂家在合同谈判结束后需要指定项目经理、成立项目组。合同签订之后，项目经理以及项目组成员要仔细地逐条分析合同和技术协议的每一条款，考虑并确定每一条款的具体执行方法，对有开发内容的条款更应引起足够的重视，计算出工时并落实开发人员。同时，项目组还要拟定项目管理计划，包括：(1)技术联络会的具体时间，每次联络会准备落实和解决的问题。(2)相关各方的资料交接时间。(3)项目实施具体的工期计划(包括设计、组态、检验、出厂、安装、调试及验收等阶段)。(4)项目

31、相关各单位人员的具体分工和责任。(5)用户培训计划：时间、地点、培训内容等。(6)应用工程软件组态计划。(7)硬件说明书提交时间等等。,在开始阶段，用户方的准备工作要远大于供货厂家的准备工作。确定工程项目经理和成立项目组，人员分工。项目组详细了解合同及技术协议。(2)准备第一次联络会所需的技术文件。在合同书中一般都规定了双方在何时向对方提供何种技术资料。在 合同签订后，乙方(供货厂家)最急需的就是用户的测点清单，这 是硬件配置的基础。用户方应尽快准备以下资料。系统工艺流程框图及其说明，DCS 系统为控制工艺流程服务，DCS 设计者必须对工艺要有一个大致的了解。系统控制功能要求，主要的控制内容，

32、列出主要的控制回路，说 明采取的主要控制策略。详细列出各回路框图，并附以说明。控制及采集测点清单。控制及采集测点清单就是DCS实 时数据最基本和最重要的部分。,以上资料是系统配置及应用软件组态的原始数据资料，用户准备得越准确、越详细，DCS项目实施的工作就越顺利，返工越少。第一次联络会的时间应尽可能早，因为第一次联络会是确定功能实现与配置说明的确认会议。各种原始文件要求是清楚、准确，尽量采用国家和国际标准。,2)工程设计联络会,第一次联络会尽可能安排在DCS 供货厂家进行。对于大型DCS项目，往往要开23 次联络会。,设计联络会要完成以下工作：DCS 厂家系统介绍。介绍所采用 DCS 的大体结

33、构、硬件配置、应用软件组态及其他软件内容。(2)用户介绍。将该系统的工艺流程、控制要求及其他要求详细介绍。(3)确认控制及采集测点清单。将其按控制功能和地理位置的要求分配到各控制站。检查完之后，双方负责人在该文件上签字确认。(4)确认控制方案及控制框图。，双方仔细审核各个控制回路(包括顺序控制逻辑回路)的结构、算法及执行周期的要求，结合测点清单，将各回路分配到相应的控制站，审核每个I/O 站的计算负荷。检查无误后，双方负责人在控制方案及控制框图文件上签字确认。,(5)流程显示及操作画面要求确认。用户整理出对显示画面和操作画面的要求。双方针对该内容进行审核，最后由双方负责人签字确认。(6)各种报

34、表要求确认。根据DCS 的功能、用户的工艺和生产管理要求，整理出生产记录及统计报表的要求，包括：表的种类、数量及打印方式(定时、随机)；每幅报表的格式和内容。双方对该内容进行审核，最后由双方负责人签字确认。(7)其他控制或通信功能的确认。如果系统中还涉及其他功能开发，如先进控制、与管理系统实现数据交换等，也需要在联络会上进行初步方案确认，并签字。(8)确认项目管理流程。根据上述几项确认的内容，双方项目组可以仔细核算出双方的工作量，然后制定详细的项目管理流程和项目计划任务书，以周(大项目)或天(中小项目)为单位。,3)设计联络会后形成的一致性文件,DCS 厂家得到了各种设计用的原始数据，接下来可

35、以完成几个设计文件，作为后续工作的基础。(1)概述。概述简要地说明此项目的背景情况、工作内容、工程目标。(2)整理系统数据库测点清单。此清单是在用户设计院提供的控制及采集测点清单的基础上，通过在联络会与用户项目组认真地分析控制回路的分配，负荷分配后，确定各控制及采集测点在各站的分配并将其分配到各模块/板和通道，由此，也就从根本上确定了各控制站的物理结构。,(3)系统硬件配置说明书设计。该项设计包括下面三项内容的设计。系统配置图在此部分详细地画出DCS 的结构框图和系统状态图，详细描述系统的基本结构，说明系统主要设备的布置方式和连接方式。各站详细配置表。包括工程师站、操作员站、网关及服务器等站配

36、置表。工期要求。工期要求明确标明项目的工期计划，特别是硬件成套完成日期。有了各站的硬件配置表和硬件配图，DCS 厂家装配部门就可以根据硬件配置表进行硬件成套工作。(4)系统控制方案设计。通过联络会以及用户设计方提供的设计图纸，DCS 厂家技术人员已经掌握了项目的设计信息，可以开始进行系统控制方案的详细设计，生成系统控制方案说明，作为软件组态的依据和系统方案调试的依据。,(5)操作盘/台、机柜平面布置图设计。根据厂家DCS的各部件尺寸及用户操作车间及控制室的要求，画出系统各部分的平面布置图，以供用户设计人员进行具体机房设计。操作盘/台、机柜平面布置图要标明各站具体和详细的安装尺寸(单机安装和机柜

37、)及标有尺寸的主体投影图，以及各站主要设备的质量。(6)DCS 环境要求。在此节明确标明DCS 的各项环境指标以示重视。电源要求及分配图。电源要求及分配图应详细列出各站及整个系统的电源容量要求，如果用户提供UPS 电源，则要详细列出各UPS容量及接线方法。系统接地图。根据 DCS 的要求，系统接地图应详细说明各站、各种接地要求并用图示方法标明各种接地的连接方法，以上两条非常重要。其他环境要求。此处列出其他的环境要求，如温度、湿度、振动等。(7)采用标准。列出整个DCS 及应用系统设计中所采用的国家标准和国际标准。最后由双方项目组人员签字确认。,4)DCS 厂家做完整的工程设计,(1)硬件设计，

38、包括操作站、现场控制站的数量、I/O模块的型号、数量等。(2)软件设计，包括控制层组态、监控软件组态等。(3)现场施工计划，包括人力分配、调试计划等。,已经明确了 DCS 的控制要求、测点清单等，具体设计工作DCS厂家应能够完成。如果在设计过程中遇到不明确的地方，可以将问题集中起来，再联系召开技术联络会，和用户商讨共同解决。,二、DCS的安装、调试与验收,2.1 安装、调试,DCS 厂家准备好硬件(操作站、现场控制站等)和组态好软件后，就可以发货到用户进行现场安装调试工作，系统设备的现场就位与安装工作。,1.安装前的检查工作,在 DCS 安装就位之前，先要做下列检查：(1)DCS 室位置是否合

39、适，空间是否充足，地面是否结实，能否承担机器设备的质量，安装固定装置与DCS 设备是否配套，走线槽是否合理。(2)电源供电系统是否符合要求。(3)接地措施是否符合要求。(4)控制室环境是否符合要求。,2.安装就位,将 DCS 的各设备(操作员站、工程师站、服务器、通信站及现场控制站等)分别就位，在就位过程中要仔细阅读厂家提供的操作站、机柜平面布置图。,操作台的安装步骤(1)依照安装尺寸在控制室地板上安装固定好地脚螺栓。(2)将操作员站机柜底座与地脚螺栓连接机架紧固。(3)将显示器装入操作台的保护罩内，并旋紧橡胶绝缘层保护罩后面的固定螺钉。(4)将操作员站的主机放入操作台下方的机柜中。(5)将打

40、印机、标准键盘、轨迹球和专用操作键盘置于操作台上。(6)将操作员站主机、打印机、标准键盘、轨迹球和专用操作键盘之间的线连好。,2)现场控制柜安装步骤(1)按照控制室的布局将地脚螺栓安装固定在地板上。(2)将现场控制柜底座与地脚螺栓连接紧固。若各现场控制柜为密集安装，应去掉中间柜的两边侧板。(3)核实各站的供电接线端子和电源分配盘是否正确，按要求接电源。(4)将各操作站、工程师站、服务器及通信站等外设单元按要求接上电源线。(5)检查控制站内各内部电源的开关是否均处于“关”位置，将各内部电源(如果需要接)接上。(6)仔细检查上述各电源，地线是否连接正确。,3.上电检查,系统安装就位后，连接好电源和

41、接地以及系统的网络线，就可以先进行上电检查，注意此时先不要接控制线，使各I/O处于空载状态。此时检查:(1)各设备(操作员站、工程师站、服务器、通信站及现场控制站等)是否上电工作正常，指示灯指示是否正确。(2)网络工作是否正常，软件能否正常运行。(3)如果和出厂调试结果一致，就可以断电进行下面的工作，发现问题要及早修复。,4.系统信号电缆敷设与端子接线,1)现场信号电缆分类,现场信号大致分为模拟量信号、开关量信号与数据通信信号。,2)电缆敷设要求,(1)计算机的输入输出信号电缆应敷设在带盖的电缆槽中，电缆槽道及盖板应保证良好接地。(2)单根信号电缆应穿在钢制电缆管中敷设，电缆管要保证良好接地。

42、(3)电缆屏蔽层宜选用铜网屏蔽或铝箔屏蔽。屏蔽接地的原则为一端接地，屏蔽接地有两种方式。在传输模拟信号、脉冲频率信号时，若信号源没有接地，屏蔽电缆应在控制室一侧接。当信号源本身接地时，如接地热电偶、pH 计电极等，屏蔽电缆应在现场信号源一侧接地。,(4)仪表信号电缆与动力电缆交叉敷设时，宜成直角；平行敷设时，若动力电缆有屏蔽层，两者之间的距离应注150mm；若动力电缆无屏蔽层，两者之间的最小允许距离见下表:,(5)多芯电缆或一根管内穿多根导线时，应留有备用芯线，备用芯数不得少于工作芯数的10%15%。,3)端子接线,系统信号的端子接线工作，由现场施工方根据设计院提供的端子接线图进行。,(1)接

43、线方法。信号电缆通过现场控制柜底端地板下的进线孔进入现场控制柜。将信号电缆从下至上走线，分别连至相应的过程I/O 模块的端子，要求信号电缆走线整齐美观并绑扎固定。,(2)接线步骤。在真正进行接线之前，接线人员一定要仔细地阅读系统控制采集测点清单和信号端子接线图，仔细确认每一信号的类型(AI、AO、DI、DO)，传感器或变送器的类型、开关量的通断及负载的性质，仔细对照各机柜及机柜内各模块/板的位置，确认各接线端子的位置，然后开始按下列步骤接线和检查：确认各控制站的电源及模块/板电源已断开。确认各现场信号线均处于断电状态。确认各端子上的开关均处于断开状态。按照信号端子接线图要求以及相关规范的要求，

44、接好所有的现场信号线。,仔细检查现场接线的正确性，包括以下内容。(a)对照信号端子接线图和各信号线上的标签，检查信号线的正确性(包括有无错位、正负极是否正确、连接是否紧固等)。(b)在与计算机I/O 断开的条件下，对各现场信号的现场仪表加电，在计算机接线端子上核实所接信号的电气正确性，对于模拟信号，要测出仪表输出最小、最大时的端子测量值，对于开关量信号，要测出“关”、“开”两种状态时，端子上的电压读数。并做好测试记录。,在接线工作中，除了一定要保证各信号的正确性之外，还要注意尽量合理的布线，防止柜外走线、槽内走线不规则、混乱的情况，而且机柜内的走线要工整、美观，每对端子的紧固力度大小合适。,5

45、.系统设备上电所完成工作与步骤,上电前的检查工作(1)由现场进入现场控制站机柜的各类信号线、信号屏蔽地线、保护地线及电源线是否连接好。(2)现场控制站机柜内各电源单元、主控单元及过程I/O 模块是否安装牢固。(3)现场控制站机柜内各单元间的连接电缆是否连接完好。(4)现场控制站与服务器的通信电缆是否连接完好。(5)服务器与操作员站主机是否连接完好。(6)操作员站专用键盘与主机是否连接完好。,(7)操作员站鼠标或轨迹球与主机是否连接完好。(8)操作员站主机、监视器是否连接完好。(9)现场控制柜内的所有开关是否断开。(10)现场控制柜、服务器、操作员站、工程师站、通信站 主机、打印机、显示器及集线

46、器的电源是否断开。(11)检查各操作站主机、CRT 及打印机等外设的电源开关 是否处于“关”位置。(12)检查控制站内的各电源开关是否处于“关”位置。,2)系统上电步骤(1)打开各站的供电总开关，然后逐个打开各设备的电源，对各个设备加电，检查是否正常。(2)依次接通服务器、操作员站、工程师站、通信站主机和显示器电源，打开现场控制站总电源空气开关，依次将各I/O 站电源开关接通。,6.系统调试,包括系统的所有功能调试，控制回路的调试、控制算法的整定及各种接口的调试，还涉及到相关各方的配合与协调工作。制定一个现场调试计划，其中列出所有要调试的内容、调试方法及调试的步骤和每一步的负责人等。,DCS

47、现场调试主要内容DCS系统应该完成如下主要的现场调试调试工作。(1)检查操作员站、工程师站、I/O控制站的地址设置。(2)将系统设备逐一上电，确认无误。不能不确认就一起将所有电源开关合上。(3)检查设备运行状况，有无异常。如有不正常，要检查和分析原因，并排除。(4)对计算机进行设置，直到在操作员站上看见每个设备都运行正常。(5)静态调试，校对信号，检查算法，根据用户现场提出的要求修改算法、检查和修改流程画面及操作画面。(6)在静态调试的基础上，进行动态调试，发现不正确的情况进行及时修改并记录。(7)运行相对稳定后，对自动控制系统进行PID 参数整定，将各回路投入自动运行，达到系统的自动控制要求

48、。(8)对系统进行收尾完善工作。,2)现场信号与数据组态正确性的调试,现场调试的第一步工作应该是，确认所有的输入、输出信号的接线与实时数据的组态是否一一对应。要检查线路上有无故障，特别是有无高压干扰，此阶段调试工作有两个目的：一是检查现场信号的信号源是否准确；二是检查实时库的组态(包括各种转换关系的设置、地址的分配等)是否正确，并将测试结果记录于信号测试记录表中。测试方法和步骤如下：将操作员站的系统信号测试画面调出，逐一对各I/O站的所有模块涉及的各种信号进行测试。在进行模出和开出信号测试与调试时，注意，同样使用操作站测试画面，用人机会话的方式输入(或修改)输出的值，用测试仪表测试出端子两端的

49、值，同时，测量执行机构的动作(要在现场允许执行机构动作的前提下)。对于冗余输入/输出信号的测试，还要测量模块/板切换时，输入/输出信号是否有扰动，如果发现信号有扰动应该及时处理。,3)控制回路的调试与算法整定,DCS现场调试工作中难度最大的工作是控制回路的调试和算法的整定，是DCS 现场实施的关键和难点，直接关系到现场的运行效果。先检查整个系统的所有控制组态(包括控制算法和各参数)，检查这些控制算法和参数的设置与现场相比是否合理。利用DCS 提供的控制调节画面，一般能显示出控制参数值和备用回路的输入、输出及反馈值，对每个回路进行调试、整定。,(1)控制回路的调试与算法整定过程准备工作,人员准备

50、。参数整定的基本原则：装置在运行时，自动回路的投入应保证各工段的平稳运行，主要参数不能出现较大的波动，其他辅助设备的压力、液位、温度等参数也不能出现影响装置正常运行的过大波动。同现场负责装置运行人员的配合工作：在进行此项工作时，应先向用户运行人员明确投入自动过程的工作内容，需要运行人员如何配合，有何影响及出现意外情况应如何处理。调试结束后应通知运行人员，并将调试结果记录在联系单中。,(2)DCS 控制回路调试过程中具体工作和需要注意事项。,所有自动回路的组态在出厂前都应经过严格测试。控制回路的调试一定要保证生产过程的安全，调试要稳定地、循序渐进地进行。控制回路调试过程中，如果达不到控制的结果，