【正文】 4～ 20mA傳輸 現(xiàn)場總線壓力變送器，以數(shù)字信號傳輸 力學(xué)傳感器的種類繁多，如電阻應(yīng)變片壓力傳感器、半導(dǎo)體應(yīng)變片壓力傳感器、壓阻式壓力傳感器、擴(kuò)散硅壓力傳感器、電感式壓力傳感器、電容式壓力傳感器、諧振式壓力傳感器及電容式加速度傳感器等 過程儀表與設(shè)備 壓力及其關(guān)聯(lián)參數(shù)測量 熱工自動化 21 三、變送器的零點調(diào)整與零點遷移 在實際測量中，為了正確選擇變送器的量程大小，提高測量準(zhǔn)確度，常常需要將測量的起點遷移到某一數(shù)值 (正值或負(fù)值 )，這就是所謂零點遷移。 零點調(diào)整和零點遷移的目的，都是使變送器輸出信號的下限值 ymin與測量信號的下限值 xmin相對應(yīng)。 過程儀表與設(shè)備 壓力及其關(guān)聯(lián)參數(shù)測量 熱工自動化 22 四、壓力變送器的四線制與二線制 變送器有兩線制和四線制之分，兩線制變送器尤多 過程儀表與設(shè)備 壓力及其關(guān)聯(lián)參數(shù)測量 熱工自動化 23 四、壓力變送器的四線制與二線制 1）四線制 過程儀表與設(shè)備 壓力及其關(guān)聯(lián)參數(shù)測量 變送器 電源裝置 接受 儀表 現(xiàn)場 控制室 電源與信號分別傳送，對電流信號的零點及元件的功耗沒有嚴(yán)格要求。 信號電流必須采用活零點電流。 要求采用低功耗集成運算放大器和設(shè)置性能良好的穩(wěn)壓、穩(wěn)流環(huán)節(jié)。 變送器 電源 裝置 接收 儀表 熱工自動化 25 五、壓力關(guān)聯(lián)參數(shù)測量 在諸類變送器中，壓力類變送器的應(yīng)用最廣泛、最普遍，壓力類變送器大體分為壓力變送器和差壓變送器。 過程儀表與設(shè)備 壓力及其關(guān)聯(lián)參數(shù)測量 熱工自動化 26 六、差壓變送器測量水位 差壓式水位計 差壓式水位計是利用水位與壓力的關(guān)系，并通過差壓變送器測量壓力來間接測量水位的，由于差壓變送器把壓差信號轉(zhuǎn)換為電信號，因此適合信號遠(yuǎn)傳，這種測量水位的方法常用來實現(xiàn)自動控制的信號。 復(fù)雜控制系統(tǒng)的控制器、輔助控制單元、變送器會有多個 熱工自動化 46 常規(guī)儀表實現(xiàn)控制系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu) 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變化，硬件設(shè)備和接線也要相應(yīng)變化，導(dǎo)致控制系統(tǒng)不同，其硬件結(jié)構(gòu)不同，也導(dǎo)致參數(shù)和硬件調(diào)試工作量大 全為模擬量傳輸，監(jiān)視操作不集中，分散在各個獨立盤裝儀表中完成 熱工自動化 47 DCS實現(xiàn)控制系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu) 硬件結(jié)構(gòu)雖較常規(guī)儀表復(fù)雜，但其基本結(jié)構(gòu)通用不變 引入數(shù)字化傳輸，監(jiān)視操作都可集中在 CRT上完成 熱工自動化 48 常規(guī)儀表與 DCS實現(xiàn)的控制系統(tǒng)比較 在系統(tǒng)集成方面： 常規(guī)儀表表現(xiàn)為硬件結(jié)構(gòu)不通用，善變，使系統(tǒng)集成復(fù)雜，無章可循 DCS表現(xiàn)為硬件結(jié)構(gòu)通用不變，系統(tǒng)變化由軟件變化對應(yīng)，使系統(tǒng)集成與變更方便靈活 在操作監(jiān)視方面： 常規(guī)儀表數(shù)據(jù)傳輸為模擬 4～ 20mA信號，使操作監(jiān)視分散化 DCS的數(shù)據(jù)傳輸在控制柜以上為數(shù)字和網(wǎng)絡(luò)信號，使操作監(jiān)視集中在 CRT完成 因此 DCS代替常規(guī)儀表實現(xiàn)過程自動化勢在必然 熱工自動化 49 DCS系統(tǒng)概述 DCS到底如何來描述呢？ 下圖以一個水位信號調(diào)節(jié)的案例，簡單地說明 DCS系統(tǒng)在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用過程，在此基礎(chǔ)上完成對 DCS的描述。 DCS控制系統(tǒng)是在最基本的計算機(jī)控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。為了便于把名稱寫入規(guī)程、規(guī)定，統(tǒng)一稱為分散控制系統(tǒng) (簡稱 DCS)。這是由 DCS產(chǎn)品廠家按三點一線生產(chǎn)出的標(biāo)準(zhǔn)通用的 DCS產(chǎn)品 ? 以計算機(jī)儀表或設(shè)備 +工控 PC機(jī) +第三方軟件形成的個性化為基礎(chǔ)的分散控制系統(tǒng)； 這是按照 DCS的三點一線經(jīng) DIY形成的具有個性化的 DCS產(chǎn)品，由用戶自我形成，對用戶的技術(shù)開發(fā)素質(zhì)要求較高。 ? 以現(xiàn)場總線技術(shù)為基礎(chǔ)的分散控制系統(tǒng) 這是標(biāo)準(zhǔn) DCS產(chǎn)品的發(fā)展技術(shù)，也是未來的方向 ? 電廠信息監(jiān)控管理為基礎(chǔ)的分散控制系統(tǒng) 這是標(biāo)準(zhǔn) DCS產(chǎn)品的擴(kuò)展技術(shù)，它可把生產(chǎn)數(shù)據(jù)到管理層 本課程主要介紹 DCS產(chǎn)品廠家生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化的 DCS產(chǎn)品類型和結(jié)構(gòu) 熱工自動化 61 DCS的產(chǎn)生順應(yīng)生產(chǎn)規(guī)模與自動化控制水平發(fā)展的需要 ? 生產(chǎn)規(guī)模的大型化、復(fù)雜化對自動化水平的要求更高 ? 對生產(chǎn)過程自動化控制的危險性必須要進(jìn)一步分散 ? 對生產(chǎn)過程的操作監(jiān)視方式要求進(jìn)一步集中化 這迫使控制儀表和設(shè)備要改型換代 4C技術(shù)的出現(xiàn)為改型換代提供了技術(shù)依托 C計算機(jī)（ puter） C通訊（ munication） C控制（ control） CCRT顯示 DCS是 4C技術(shù)綜合發(fā)展的產(chǎn)物 DCS產(chǎn)生的技術(shù)背景 熱工自動化 62 管理和操作監(jiān)視 集中 ，控制和危險 分散 所謂“集中”： 是將全部信息集中到集控室，使操作人員將運行的操作與監(jiān)視顯示集中起來，從而實現(xiàn)集中管理。這種位置上和功能上的分散同時意味著整個系統(tǒng)的危險性分散。 DCS系統(tǒng)最本質(zhì)的功能是通過DCS的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)來體現(xiàn)的 熱工自動化 65 DCS的結(jié)構(gòu)體系 功能作用： 過程控制站或現(xiàn)場控制站（ PCU或 DPU）：現(xiàn)場過程控制站是最基層 (直接控制級 )的自動化設(shè)備，它接受來自現(xiàn)場的各種 檢測 儀表 (如各種傳感器和變送器 )傳送的過程信號，對過程信號進(jìn)行實時的數(shù)據(jù)采集、噪聲濾除、補償運算、非線性校正、標(biāo)度變換等處理，并可按要求進(jìn)行累積量的計算、上下限報警以及測量值和報警值向通信網(wǎng)絡(luò)的傳輸?，F(xiàn)場過程控制站可根據(jù)過程控制的要求進(jìn)行 控制運算 ，輸出驅(qū)動現(xiàn)場執(zhí)行機(jī)構(gòu)的各種控制信號，實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的直接數(shù)字控制，滿足生產(chǎn)過程中連續(xù)控制、邏輯控制、順序控制等的需要。它的主要功能是為系統(tǒng)設(shè)計工程師提供各種軟件設(shè)計工具，使工程師利用它們來組合、調(diào)用 DCS的各種資源，完成 DCS系統(tǒng)的組態(tài)。是連接智能化現(xiàn)場設(shè)備和自動化系統(tǒng)的數(shù)字式、雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)。 智能變送器 智能執(zhí)行器 智能控制器 模擬儀表接口 現(xiàn) 場 總 線 現(xiàn)場 熱工自動化 73 DCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系的擴(kuò)展 — 擴(kuò)展 FCS FCS系統(tǒng)與 DCS的物理連接 : 通過現(xiàn)場控制站的 FCS模塊實現(xiàn)連接 直接與 DCS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接 FCS與 DCS的軟件連接： 組態(tài)軟件 通訊協(xié)議軟件 熱工自動化 74 DCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系的擴(kuò)展 — 擴(kuò)展 FCS 現(xiàn)場總線的應(yīng)用前景 現(xiàn)場總線能大大簡化 DCS系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，而在功能上又不遜于 DCS，因此 FCS系統(tǒng)替代 DCS系統(tǒng)而成為控制系統(tǒng)的主流只是時間的問題，目前 FCS由于受制于智能化儀表的發(fā)展和標(biāo)準(zhǔn)的不統(tǒng)一制約，它僅僅是結(jié)合在 DCS里使用，成為一種專用的 FCS系統(tǒng)。他使過程控制設(shè)備發(fā)展為 三大控制系統(tǒng)并存，未來趨勢為 FCS 集散控制（ DCS） 可編程控制（ PLC） 現(xiàn)場總線控制（ FCS） 工業(yè)以太網(wǎng)（在 DCS\PLC\FCS基礎(chǔ)上形成）， DCS\PLC在底層沿襲傳統(tǒng)的模擬信號傳輸制，我們稱之為傳統(tǒng)控制系統(tǒng)，而 FCS真正把數(shù)字化信號傳輸帶給現(xiàn)場底層 熱工自動化 77 思考題 簡述 DCS的結(jié)構(gòu)，并分別說明各結(jié)構(gòu)的功能 一般為什么把過程控制站布置在專門的電子室中 FCS系統(tǒng)與 DCS在信號傳遞的最大區(qū)別 PLC的結(jié)構(gòu)組成如何，它的組態(tài)方法有那些 熱工自動化 78 現(xiàn)場工藝過程一般按照功能劃分為若干個子功能區(qū)域，每個功能區(qū)域有許多參數(shù)需要控制，這些參數(shù)控制由 DCS中的過程控制單元完成，由于 DCS是計算機(jī)控制裝置，所以過程控制單元是通過軟件來組成各工藝參數(shù)的控制系統(tǒng)，從而形成 DCS應(yīng)用系統(tǒng)。 為了保證 RB的負(fù)荷返回速度，除了設(shè)置速率外，還可考慮把 RB回路放在負(fù)荷控制回路中實現(xiàn)，避免參與PID運算而影響負(fù)荷返回，具體把“ 1”信號引入負(fù)荷控制回路的輸出中，并經(jīng)小選。這些故障由一些不明原因造成，如輸煤管道或燃燒器堵塞、風(fēng)機(jī)擋板卡澀、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)故障等，這類故障屬設(shè)備工作異常情況，即 II類故障，它常會導(dǎo)致燃料量（ FE）、空氣量（ AE）、給水量（ AWE）這三個機(jī)組運行關(guān)鍵參數(shù)的偏差增大（負(fù)方向或正方向增大）。 BI/BD閉鎖邏輯由參數(shù)偏差的大小和方向來產(chǎn)生 BI/BD限制回路實現(xiàn)結(jié)合在最大 /最小限制回路中完成 熱工自動化 87 DCS應(yīng)用系統(tǒng) MCS主控系統(tǒng) 負(fù)荷指令閉鎖增減（ BI/BD） BI/BD值的產(chǎn)生方法：直接通過最大最小負(fù)荷限制回路實現(xiàn) 熱工自動化 88 DCS應(yīng)用系統(tǒng) MCS主控系統(tǒng) 負(fù)荷指令迫升迫降（ RU/RD） RU/RD與 BI/BD都是針對單元機(jī)組發(fā)生 II類故障時的負(fù)荷限制， RU/RD是處理 II類故障時的進(jìn)一步限制手段，當(dāng)單元機(jī)組發(fā)生 II類故障時，首先由 BI/BD限制，當(dāng)無法使參數(shù)恢復(fù)正常時，則進(jìn)一步采用 RU/RD限制。 （靠邏輯回路來聯(lián)鎖） 由于 RU/RD限制針對的故障處理類型與 BI/BD相同，因此 BI/BD與RU/RD必須配合使用。 RU/RD邏輯由參數(shù)偏差的大小和方向來產(chǎn)生，并且考慮與 BI/BD邏輯的閉鎖 熱工自動化 89 DCS應(yīng)用系統(tǒng) MCS主控系統(tǒng) 負(fù)荷指令迫升迫降（ RU/RD） 實現(xiàn)方法：需依賴最大 /最小限制回路實現(xiàn)，即 R送到小值選擇器， P送到大值選擇器 當(dāng)發(fā)生 RD時， 113信號為 0， TRACK1不發(fā)生作用， R為積分器 1的輸出，在 RD指令發(fā)出時， FE、 AE、 AWE中至少有一個參數(shù)偏差變大越限，且該參數(shù)的實際值比該負(fù)荷下要求的參數(shù)定值小很多，經(jīng)大選選擇其一作為 d，因此偏差 d（定值 實際值）為正值， d作用于積分器 1的反向端（負(fù)信號），積分器 1按設(shè)定的積分速率從 N0 （ R的原值）下降 . 同理分析 RU，在 RU發(fā)出時， FE、 AE、AWE中至少有一個參數(shù)偏差變?。ㄘ?fù)方向變大，因是定值 實際值）越限，且該參數(shù)的實際值比該負(fù)荷下要求的參數(shù)定值大很多，經(jīng)小選后得到的 u為負(fù)值，作用于積分器 2的反向端。 熱工自動化 91 MCS控制系統(tǒng) 主控系統(tǒng) ?負(fù)荷控制回路 一、負(fù)荷控制回路的組成 負(fù)荷控制回路主要由鍋爐主控制器與汽機(jī)主控制器及控制方式切換器和機(jī)爐主站組成。 汽機(jī)主站 在負(fù)荷控制回路中單獨設(shè)置 熱工自動化 93 MCS控制系統(tǒng) 主控系統(tǒng) 二、負(fù)荷控制回路的作用 鍋爐主控制器與汽機(jī)主控制器是 MCS系統(tǒng)的核心，主要完成對單元機(jī)組的壓力（ PT）和功率（ NT）調(diào)節(jié)，以產(chǎn)生鍋爐和汽機(jī)的主控指令MB和 MT，并通過鍋爐和汽機(jī)的子控制回路實施 MCS控制。 熱工自動化 94 MCS控制系統(tǒng) 主控系統(tǒng) 三、負(fù)荷控制回路的功能 機(jī)爐主控制器通過切換器的配合實現(xiàn)負(fù)荷控制方案（或稱負(fù)荷控制策略）的選擇切換以實現(xiàn)不同的負(fù)荷控制方式 在不同的負(fù)荷控制運行方式下，通過機(jī)爐主控制器完成 MCS主控系統(tǒng)的調(diào)節(jié)運算，產(chǎn)生 MB和 MT 通過壓力設(shè)定回路實現(xiàn)單元機(jī)組定壓 /滑壓運行方式的選擇切換 熱工自動化 95 MCS控制系統(tǒng) 主控系統(tǒng) 負(fù)荷控制的基本方案（原則性控制方案） 單元機(jī)組負(fù)荷控制的基本方案有以下幾種： 手動方式（ BASE） 鍋爐跟隨方式（ BF） 汽機(jī)跟隨方式（ TF） 機(jī)爐協(xié)調(diào)方式（ COORD） 實際應(yīng)用的負(fù)荷控制方案都是在基本的負(fù)荷控制方案基礎(chǔ)上經(jīng)過各種信號的處理所形成的可實際應(yīng)用的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。 該負(fù)荷控制方案很顯然不屬于機(jī)爐協(xié)調(diào)控制方案