【正文】 關(guān)于這方面的信息，加深了對它們的認識。 17 參考文獻 [1]常曉玲 .《電氣控制系統(tǒng)與可編程控制器》 [2]孫振強，王暉，孫玉峰 .《可編程控制原理及應(yīng)用教 程》 [3]劉國海等 .《集散控制與現(xiàn)場總線》 [4]周明 .《現(xiàn)場總線控制》 [5]王常力 .《集散型控制系統(tǒng)選型與應(yīng)用》 [6]王曉明 .《現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)在燃氣熱電廠中的應(yīng)用》 18 附錄 案例原文： DCS 在鍋爐系統(tǒng)中的應(yīng)用 文 劉 偉 (華北石油第八綜合服務(wù)處四礦站供暖隊 ) 摘要 ：隨著信息技術(shù)和控制技術(shù)的飛速發(fā)展，集散控制系統(tǒng) (DCS)已走向成熟，并廣泛應(yīng)用于能源、交通、環(huán)境 等各個領(lǐng)域。 關(guān)鍵詞：主機冗余；抗干擾；電磁干擾 一 引言 在社會經(jīng)濟高速發(fā)展的今天，企業(yè)對 產(chǎn)品的質(zhì)量要求越來越高，對安全性的重視程度也越來越高。這就要求必須進一步提高自動控制系統(tǒng)的準確性和安全性，以便滿足市場需要。鍋爐系統(tǒng)作為經(jīng)濟發(fā)展的重要保障，其正常的工作運轉(zhuǎn)有其重要意義。 二，鍋爐設(shè)備的工藝流程及 DCS 控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) ( 一 )以 6— 20 t /h 的小型鍋爐為例，其特點是蒸發(fā)量小，大多為低壓飽和蒸汽，壓力為 ～ 106 Mpa，燃燒方式為鏈條爐排 ，往往幾臺鍋爐共用一根母管供應(yīng)水，用一根母管向外汽，或供熱水取暖用。 鍋爐結(jié)構(gòu)主要由以下幾部分構(gòu)成： 汽鍋：由上下鍋桶和沸水管組成。水在管 內(nèi)受外部煙氣加熱管內(nèi)發(fā)生自然的循環(huán)流動，并逐漸汽化，產(chǎn)生飽和的蒸汽聚集在鍋筒里面；下鍋筒起著連接沸水管的作用，同時儲水和水垢。 爐膛：是使燃料充分燃燒并放出熱能的設(shè)備。燃料由燃燒火嘴進入爐內(nèi)燃燒。所需的空氣由鼓風機送入。 過熱器：是將鍋爐所產(chǎn)生的飽和的蒸汽繼續(xù)加熱為過熱蒸汽的換熱器。 ( 二 )整個鍋爐微機控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可歸結(jié)為“三點一線”式的結(jié)構(gòu)?！叭c”系指連接在網(wǎng)絡(luò)上的三種不同的類型節(jié)點。這三種不同的類型節(jié)點是： (1)面向被控過程現(xiàn)場的I/O 控制站； (2)面向操作員的操作站； (3)面向監(jiān)督管 理人員的工程師站?！耙痪€”系指系統(tǒng)的骨架計算機網(wǎng)絡(luò)。 鍋爐控制系統(tǒng)是基于 DCS 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的微機控制系統(tǒng)，它必須遵循 DCS 系統(tǒng)設(shè)置過程中 19 可靠性原理和抗干擾措施。作為工業(yè)生產(chǎn)過程自動化工具的計算機控制裝置，可靠性是最重要的指標， DCS 所固有的分散體系設(shè)置，就使 DCS 的可靠性比集中 DDC 控制方式前進了一大步 ,而鍋爐計算機控制系統(tǒng)是基于 DCS 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上開發(fā)的控制系統(tǒng) ，也必須認真考慮系統(tǒng)的可靠性和抗干擾措施。 三、 DCS 的可靠性設(shè)計 DCS 系統(tǒng)的可靠性原理： DCS 是松耦合的多處理機系統(tǒng)，它區(qū)別于共享內(nèi)存方式 的緊耦合多處理系統(tǒng)，每個子系統(tǒng)都應(yīng)具有較強的獨立處理能力。一個子系統(tǒng)故障，對系統(tǒng)其它部分不應(yīng)該有影響。 DCS的分散方式具有以下顯著的特點： 組織上的分散：這是階層式的分散結(jié)構(gòu)，管理計算機等位于階層的上層，對實時性要求較低，控制功能和現(xiàn)場 I/O 接口等位于階層的下層。 功能和地域的分散：這是水平分散，從適應(yīng)性，經(jīng)濟性考慮，控制功能和現(xiàn)場 I/O接口分散配置。 負荷分散：主要是使危險分散，使用單回路調(diào)節(jié)管或單回路的控制技術(shù)，使危險分散到單個回路。對于順序控制，簡單的按回路分散，導致相互時間上耦合變緊， 反而不能使危險分散，這時要采用與裝置對應(yīng)的功能分散。 數(shù)據(jù)庫的分散： DCS 采用分散性的數(shù)據(jù)庫，以保證危險分散。它有分割型和復制型兩種方式。對于重復性方式是指數(shù)據(jù)庫中相當一部分重復設(shè)置。為使兩個數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容經(jīng)常保持一致，必須相互交換信息主機的冗余。 控制系統(tǒng)中電子元氣件隨時都有發(fā)生故障的可能，但是可以設(shè)法使系統(tǒng)中的元件即便故障也不會影響系統(tǒng)的運行，這就是冗余機構(gòu)的目的，目前已成為產(chǎn)品設(shè)計的標準。 一般說來，主機冗余實現(xiàn)的原理是 (以雙機為例 )，通過硬件電路，軟件判斷使雙機保持同步運行，無論何時兩機均處于統(tǒng)一 環(huán)境，其中一臺為主機，另一臺為從機。這種方法牽涉到復雜硬件電路，仲裁機構(gòu)同步運行的問題，投資十分龐大中小型用戶難以承擔。 在鍋爐設(shè)計中，可以擺脫硬件的復雜控制，通過軟件對網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的判斷即可實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中采樣主機一旦故障就退出網(wǎng)絡(luò)，其它主機中一臺馬上替換它采樣的功能。系統(tǒng)在運行時程序定期檢測輸入信號，一旦發(fā)現(xiàn)超過一定次數(shù)的信號不變，及斷定主機故障，這時程序自動把另一臺的從機升級為主機，替代系統(tǒng)采樣，并發(fā)出主機故障報警。 四、 DCS 系統(tǒng)的抗干擾措施 系統(tǒng)生產(chǎn)過程中，各種設(shè)備復雜，各種等級的電纜較多。常常會出現(xiàn) 干擾現(xiàn)象，產(chǎn)生 20 干擾的原因主要有電磁感應(yīng)、靜電感應(yīng)、雷擊等 。接地電位的不同，感應(yīng)負載也不同，由此給電源、信號線、接地線、 I/0 設(shè)備以及計算機帶來干擾，如果 DCS 系統(tǒng)抗干擾問題解決不好，系統(tǒng)就無法正常運行。 (一 )電源系統(tǒng)的干擾及應(yīng)采取的措施 在供電回路中采用隔離變壓器使 DCS 系統(tǒng)接地與動力強電系統(tǒng)獨立開來，由于強電接地點與 DCS 系統(tǒng)接地點所處的電位不一定相等，易產(chǎn)生共模電源干擾，所以從抗共模干擾角度來看 DCS 接地系統(tǒng)應(yīng)為獨立接地系統(tǒng)采用電源低通濾波器系統(tǒng)能有效地消除電網(wǎng)一 L 存在地高次諧波，采用 UPS 電源可 作為 DCS 系統(tǒng)的備用電源，以免計算機系統(tǒng)數(shù)據(jù)丟失或控制系統(tǒng)失靈引起的事故發(fā)生，而且還可以防止生產(chǎn)現(xiàn)場的紋波和尖峰干擾，以及斷電影響 。 DCS 供電系統(tǒng)一般接在負荷變化較小的電網(wǎng)上，以避免供電負荷的波動。采用上述措施后，可以抵抗來自電源系統(tǒng)的各種干擾，保證控制系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的工作。 (二 ) 電磁干擾及應(yīng)采取的措施 電磁感應(yīng)產(chǎn)生的電磁場干擾，會造成變速器不能正常工作，也會造成顯示器畫面擺動，色斑顏色純度變化，甚至破壞計算機內(nèi)存存儲的內(nèi)容，造成 DCS 系統(tǒng)癱瘓不能運行。解決電磁干擾的措施是： DCS 系統(tǒng)設(shè)備應(yīng)遠離產(chǎn)生磁場 的設(shè)備，要與磁場相隔離。一般 DCS 系統(tǒng)的輸入輸出轉(zhuǎn)換組件、通訊組件、控制站微處理器組件等要安裝在帶通風裝置的鐵皮柜內(nèi)，鐵皮柜的屏蔽作用增強了控制系統(tǒng)的抗干擾能力。 (三 )信號線的傳送干擾及應(yīng)采取的措施 DCS 控制系統(tǒng)的控制對象是工業(yè)生產(chǎn)中的溫度、壓力、流量等參數(shù)，這些參數(shù)的檢測都是通過熱電阻、熱電偶、變速器等轉(zhuǎn)換后進入 DCS 系統(tǒng)的，為了防止在線路傳輸過程中產(chǎn)生干擾，一般用屏蔽電纜并應(yīng)遠離大功率變壓器等感性負載。 (四 )防止靜電干擾的措施 DCS 系統(tǒng)接地是消除靜電、電子噪音等干擾最有效的措施。對于不同的設(shè)備應(yīng) 采用不同的接地方式：微機接地的電線必須單獨接地，接地電阻應(yīng)小于 4 歐姆，微機接地點應(yīng)離開電器線 5M 以上，接地點一般應(yīng)采用角鋼埋在深 2～ 3M 的地下，角鋼周圍加降阻劑。微機柜，主機箱、通道箱、報警盒的外殼都應(yīng)與機柜及計算機地線進 行可靠連接，連接電阻不應(yīng)大于 歐姆。信號轉(zhuǎn)接板上的地線須用 以上的導線并聯(lián)統(tǒng)一接到計算機地上。各變送器、執(zhí)行器、熱電阻等儀表和檢測單元的信號均采用屏蔽線。屏蔽線的屏蔽金屬網(wǎng)在儀表或檢測單元一端不可與它們的外殼等相連而接地，只允許在微機柜內(nèi)用一根裸露的銅線將所有的屏蔽層金屬網(wǎng)統(tǒng) 一焊好接計算機地；熱電偶，熱電阻輸出信號端不可按地； 21 傳感器部分也不可按地。只允許微機控制柜一端的屏蔽線金屬網(wǎng)接計算機地，不可兩端都接地。電纜橋架與電器的地線相接，但不可與計算機相接。更不允許與電器地相接，又與計算機相接。