6ES7223-1PH22-0XA8规格齐全

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 DCS控制系统
      分散控制系统DCS（DISTRIBUTED CONTROL SYSTEM）含义是控制危险分散集中显示。分散控制系统DCS是集4C（COMMUNICATION，COMPUTER，CONTROL，CRT）技术于一身的监控技术。他的特点是从上到下的树状拓扑大系统，其中通讯是其关键技术。DCS由四部份组成：I/O板、控制器、操作站、通讯网络。I/O板和控制器国际上各DCS厂家的技术水平都相差不远，如果说有些差别的话是控制器内的算法有多有少，算法的组合有些不一样，I/O板的差别在于有的有智能，有些没有，但是控制器读取所有I/O数据必须在一秒钟内完成一个循环；操作站差别比较大，主要差别是选用PC机还是选用小型机、采用UNIX还是采用NT操作系统、采用**的还是通用的监视软件,操作系统和监视软件配合比较好时可以减少死机现象；差别较大的是通讯网络，较差的是轮询方式，较好的是例外方式，其速度要相差很多。控制器I/O部件和生产过程相联接，操作站和人相联系，通讯网络把这两部分联成系统。所以操作站是DCS的重要组成部分，工程师站给控制站和操作站组态，历史站记录生产过程的历史数据。
      DCS系统的数据主要来自现场的信号和各种变量，在控制站中表现为与工位号对应的相关测量值（PV）、设定值（SV）、操作输出值（MV）及回路状态等。这些数据被采集到DCS控制站相应的存储器里，构成实时数据。其他属于与工位号有关的组态信息，如量程、工程单位、回路连接信息、顺序控制信息等，也在控制站中存储，但同时必须在操作站或工程师站中存储，而且有映像关系。中小型DCS控制站，以控制16-32回路为限、分散性较易为人们所接受。目前小型DCS所占有的市场，已逐步与PLC、FCS共享，今后小型DCS可能首先与这2种系统融合，而且“软DCS”技术将首先在小型DCS中得到发展。控制站是整个DCS的基础，它的可靠性和安全性较为重要，死机和控制失灵的现象是**不允许的，而且冗余、掉电保护、抗干扰、构成防爆系统等方面都应很有效而可靠，才能满足用户要求。多年的实践经验证明，绝大多数厂家的DCS控制站是能够胜任用户要求的。 
      DCS系统价格相对PLC系统较高，当然应从性能价格比、产品生命周期及用户根据实际生产装置的自控要求对DCS进行选型、工程费用、维修费用等方面综合考虑。更重要的是目前PLC系统、工控机系统（IPC）的价格都是以廉价著称，所以DCS厂商在这方面面临的形势很严峻，今后５年虽然DCS可以生存，但应在降、减少维修费用、发展远程诊断和维护及完善服务体系等方面多下功夫，应对以直销为主的方式进行修正，即让更多的**能参加到DCS应用的行列中来。
      DCS的发展初衷主要是解决系统中的控制回路的控制算法。70年代中期，过程工业发展很快，但由于设备大型化、工艺流程连续性要求高、要控制的工艺参数增多，而且条件苛刻，要求显示操作集中等，使已经普及的电动单元组合仪表不能完全满足要求，在此情况下，业内厂商经过市场调查，确定开发的DCS产品应以模拟量反馈控制为主，辅以开关量的顺序控制和模拟量开关量混合型的批量控制。所以今天DCS的优势仍然是实现模拟量控制，模拟量控制及其算法是DCS的核心技术。
      从目前的DCS来看，一个控制器完成几十个回路的运算和几百点的采集、再加适量的逻辑运算，经现场使用，效果是比较好的。这就产生控制器升级的问题了。有时控制器和检测元件的距离还是比较远，这就促进现场总线的发展。

5. FCS控制系统
      现场总线控制技术（FIELDBUS CONTROL SYSTEM）是较近几年发展起来的一种新兴控制系统。FCS系统的核心是总线协议，即总线标准。一种类型的总线，只要其总线协议一经确定，相关的关键技术与有关的设备也就被确定。就其总线协议的基本原理而言，各类总线都是一样的，都以解决双向串行数字化通讯传输为基本依据。但由于各种原因，各类总线的总线协议存在很大的差异。为了使现场总线满足可互操作性要求，使其成为真正的开放系统，在IEC国际标准，现场总线通讯协议模型的用户层中，就明确规定用户层具有装置描述功能。数字化通信取代4-20mA模拟信号：传统技术，现场层设备与控制器之间的连接是一对一（一个I/O点对设备的一个测控点）所谓 I/O接线方式，信号传递4-20mA（传送模拟量信息）或24VDC（传送开关量信息）信号。应用现场总线技术可用一条通信电缆将控制器与现场设备（智能化、带有通信接口）连接，使用数字化通信完成底层设备通信及控制要求。
      现场总线主要技术特点之一是要求现场设备智能化；即应用现场总线技术，要求现场设备（传感器、驱动器、执行机构等设备）是带有串行通信接口的智能化（可编程或可参数化）设备。因此，现场总线技术以计算机大规模集成电路的发展为基础。特点之二是集现场设备的远程控制、参数化及故障诊断为一体；现场总线采用计算机数字化通信技术连接智能化现场设备，因此，控制器可从现场设备获取大量丰富信息，可实现设备状态、故障、参数信息传送，可完成设备远程控制、参数化及故障诊断工作。
      基于现场总线的自动化监控系统主要优点:（1）基于现场总线的自动化监控系统增强了现场级信息集成能力。现场总线可从现场设备获取大量丰富信息，能够更好的满足工厂自动化及CIMS系统的信息集成要求。现场总线是数字化通信网络，它不单纯取代4-20mA信号，还可实现设备状态、故障、参数信息传送。系统除完成远程控制，还可完成远程参数化工作。（2）开放式、互操作性、互换性、可集成性。不同厂家产品只要使用同一总线标准，就具有互操作性、互换性，因此设备具有很好的可集成性。系统为开放式，允许其它厂商将自己专长的控制技术，如控制算法、工艺流程、配方等集成到通用系统中去，因此，市场上将有许多面向行业特点的监控系统。（3）系统可靠性高、可维护性好。基于现场总线的自动化监控系统采用总线连接方式替代一对一的I/O连线，对于大规模I/O系统来说，减少了由接线点造成的不可靠因素。同时，系统具有现场级设备的在线故障诊断、报警、记录功能，可完成现场设备的远程参数设定、修改等参数化工作，也增强了系统的可维护性。（4）节省成本：对大范围、大规模I/O的分布式系统来说，省去了大量的电缆、I/O模块及电缆敷设工程费用，降低了系统及工程成本。
      数字智能现场装置是FCS系统的硬件支撑是基础，道理很简单，FCS系统执行的是自动控制装置与现场装置之间的双向数字通信现场总线信号制。如果现场装置不遵循统一的总线协议，即相关的通讯规约，不具备数字通信功能，那么所谓双向数字通信只是一句空话，也不能称之为现场总线控制系统。再一点，现场总线的一大特点就是要增加现场一级控制功能。如果现场装置不是多功能智能化的产品，那么现场总线控制系统的特点也就不存在了，所谓简化系统、方便设计、利于维护等优越性也是虚的。对于一个控制系统，无论是采用DCS或PLC还是采用现场总线，系统需要处理的信息量至少是一样多的。实际上，采用现场总线后，可以从现场得到更多的信息。现场总线系统的信息量没有减少，甚至增加了，而传输信息的线缆却大大减少了。这就是FCS系统的一大优点。

6. PCBCS控制系统
      除上述三大控制系统以外，近来出现一种控制系统称为PCBCS，在此只简单介绍一下该系统，不与以上三个系统比较。PCBCS是将经过加固的PC机硬件与控制软件相结合，实施通常由**PLC、 DCS执行的控制功能，或者说将PLC的控制功能"封装在"软件内，运行在PC的环境中。PCBCS控制系统主要由以下三部分组成：PC机；I/O组件及其连接件；操作系统软件和应用软件。PC机将以往PLC、DCS控制系统中的操作站、控制站溶为一体，同时具备实施控制、通信及操作显示等多项功能。快速发展的计算机技术使PC机可提供一个真正开放的平台，使系统所有的功能集成于PC这个统一开放的平台上，以减少安装空间、节省电缆，将复杂的通信连接简单化，还可通过国际互联网Internet或企业内部网Intranet 得要的生产信息，实现生产过程优化。由以上三个组成部分就可以看出PCBCS系统的开放性是全面的，因此它现在的和未来的发展速度都将是非常快的，决不会象以往的PLC 、DCS控制系统那样因封闭性、专一性而造成长期发展滞后，而会随计算机技术、通信技术、I/O组件制造技术、现场总线技术及软件技术的发展与时俱进，迅速提升。

7. 系统比较

（1） DCS系统是个大系统，其闭环控制功能强。PLC系统适合中型及小型

系统，其逻辑控制功能强。FCS适合各种控制系统，但必须有数字智能化的现场装置为前提，才能显示其智能化的优势。

（2） DCS系统一次性投资较大，PLC系统投资相对要小。FCS系统要求一次仪表智能化程度高，一次仪表投资要大些。

（3） DCS系统是封闭式系统，各公司产品基本不兼容，事后扩容难度较大。

PLC系统可以通过网络扩充同型号PLC单元，而且它可以作为DCS、FCS系统的处理现场I/O。FCS系统是开放式系统，用户可以选择不同厂商、不同品牌的各种设备连入现场总线，达到较佳的系统集成。

（4） DCS、PLC系统的信息全都是二进制或模拟信号形成的，必须有D/A与A/D转换。FCS系统是全数字化，采用数字信号传递，就免去了D/A与A/D变换，高集成化高性能，使精度可以从±0.5%提高到±0.1%。

（5） FCS系统可以将PID闭环控制功能装入变送器或执行器中，缩短了控制周期，目前可以从DCS的每秒2~5次，提高到FCS的每秒10~20次，从而改善调节性能。

（6） DCS、PLC可以控制和监视工艺全过程，对自身进行诊断、维护和组态。但是，由于其I/O信号采用传统的模拟量信号，因此，它无法在DCS工程师站上对现场仪表（含变送器、执行器等）进行远方诊断、维护和组态。FCS采用全数字化技术，数字智能现场装置发送多变量信息，而不仅仅是单变量信息，并且还具备检测信息差错的功能。FCS采用的是双向数字通信现场总线信号制。因此，它可以对现场装置（含变送器、执行机构等）进行远方诊断、维护和组态。FCS的这点优越性是DCS、PLC无法比拟的。

（7） FCS由于信息处理现场化，与DCS、PLC相比可以省去相当数量的隔离器、端子柜、I/O终端、I/O卡件、I/O文件及I/O柜，同时也节省了I/O装置及装置室的空间与占地面积。FCS可以减少大量电缆与敷设电缆用的桥架等，同时也节省了设计、安装和维护费用。但它是以数字智能现场装置为前提的。
      目前的DCS与新型的PLC，由于多年的开发研究，在各自保留自身原有的特点外，又相互补充，形成新的系统，现在的DCS已不是当初的DCS，同样如此，新型的PLC也不是开发初期的PLC。我们能够说是DCS取代了PLC或者说是PLC取代了DCS，显然都是不合适的。目前PLC系统由于网络技术的发展，也可以组成大型的DCS系统。而DCS为适应市场需要，也在开发小型的DCS系统。FCS是由DCS以及PLC发展而来，它保留了DCS的特点，或者说FCS吸收了DCS多年开发研究以及现场实践的经验，当然也包括教训。随着FCS技术的发展，FCS在不远的将来是有可能占据控制系统的主流。
      随着各种技术的不断发展，几个系统相互融合组成更先进的控制系统网络。在DCS中可以利用PLC作为控制的底层，完成基本的控制任务。其实多台PLC也可以组成控制网络，从其构成形式及分散危险的方面理解，可以被称其为DCS控制系统。作为FCS系统也同样共存与其它系统当中使用，远距离数据采集和连接智能化就地设备利用FCS系统更会使整个控制系统锦上添花。而PCBCS控制系统也正在悄悄兴起，从性能和技术支持来看也具有很强的发展势头。

8. 结语
      根据控制系统的特点及电厂改造的具体情况，改造机组增加脱硫、脱硝装置时，控制系统的设计选型应该考虑如下一些情况。从目前控制系统的实用观点来看，应该可以选择PLC控制系统。该系统造价远比DCS低，并且改造中的脱硫及脱硝系统一般控制点数在500点左右，适合选用PLC系统。另外系统中模拟量控制较少，开关量逻辑控制较多，所以选用PLC为控制系统更能发挥其特长。FCS系统是比较先进的控制系统，随着一次智能化仪表的发展和普及，FCS将是未来控制系统的主流。由于目前现场条件的限制在改造机组中选用FCS系统还不能发挥其优势。当然如果现场要求控制系统先进，一次仪表大多采用智能化仪表，选用FCS控制系统是较为理想的。该系统可以通过网络技术使数据能够方便地上传给主系统DCS，实现集中监视。在改造系统中也可以采用DCS系统，其控制系统的稳定可靠是经过长期明的，主要是价格昂贵，由于DCS很强大的控制功能在改造系统中没有多少用武之地，造成资源浪费。目前小型DCS系统发展很快，除可以选择PLC系统外也可以考虑选用小型DCS系统。由于PCBCS系统刚刚起步，其可靠性还要进一步验证，可能是未来控制系统的发展趋势。具体的选型设计当中还要根据用户的实际情况，综合各种因素选择针对改造机组及用户认可的控制系统。

水电厂(站)技术供水系统是各种机电运行设备主要如水轮发电机组、水冷变压器等的辅助设备。技术供水的主要任务是为了运行设备的冷却和润滑，供水对象如发电机冷却器或发电机内冷用水、推力轴承冷却器、上或下导轴承冷却器、水导轴承冷却和润滑用水、水冷变等，有时也用作如高水头水电站主阀的操作能源。技术供水由水源、管道和控制器件等组成，根据用水设备的技术要求，应能保证一定水量、水压和水质。技术供水系统是保证水电厂(站)安全、经济运行不可缺少的组成部分。

某大型水力发电厂采用水泵直接供水方式，设备配置方式为单元供水，每台机组都设一套供水系统，有四台供水泵，三台工作，一台冗余，工作水泵随水轮发电主机组的开停而开停。考虑到㈠水电厂(站)环境及未运行水力发电机组温度较低；㈡水轮发电机组启动过程中①无定子绕组损耗、②无铁损耗、③无高次谐波附加损耗；㈢水轮发电机未投励前无励磁损耗；㈣技术供水系统水泵用异步电动机起动电流很大，不宜多台同时起动；㈤水轮发电机组启动时间与产生热量递增关系，及供水水泵用异步电动机起动时间等问题。决定水轮发电机组启动时技术供水系统水泵电动机n1#、n2#、n3#按顺序依次起动，时间间隔取90秒。下面首先给出S7-200PLC输入输出信号分配表如下，然后利用S7-200移位寄存器指令来编写顺序控制程序。
主程序·OB1·
LD I0.0
= Q0.0
LD SM0.1
XORB VB20，VB20
LD I0.0
S M0.0，1
LD M0.0
CALL SBR_0
LD SM0.0
MOVW AIW0，VW0
MOVW constant，VW2
*I +0.75，VW2
LDW≤ VW0，VW2
= Q0.4
LD I0.1
R M0.0，1
R V20.0，4
R Q0.1，4
= Q0.5

子程序·SBR_0·
LDN T37
TON 37，+900
LD I0.0
EU
O T37
SHRB M0.0，V20.0，4
LD V20.0
S Q0.1，1
LD V20.1
S Q0.2，1
LD V20.2
S Q0.3，1
LD V20.3
CRET
最后对此程序作一简要说明：水轮发电机组获得开机指令后，使控制技术供水系统用S7-200PLC的I0.0置1，Q0.0=1打开冷却供水总管阀门。在PLC**个扫描周期内进行初始化，VB20清零，把模拟中间继电器的内部标志位存储器M0.0置1，之后调用子程序SBR_0，起动90秒定时器，移位寄存器每90秒移位一次，**次移位后，V20.0=1，Q0.1=1，**台水泵电动机组起动；第二次移位后，V20.1=1，Q0.2=1，第二台水泵电动机组起动；第三次移位后，V20.2=1，Q0.3=1，第三台水泵电动机组起动；第四次移位后，V20.3=1，返回主程序，把技术供水总管水流量实际值从AIW0传送至存储单元VW0，再传送供水总管水流量额定值至VW2并取其0.75倍，若供水水流量实际值不足额定值的0.75倍，Q0.4=1，第四台备用水泵电动机组起动（注意要定期轮换担负备用任务，保证一年中各泵总工时大致相等）。收到水轮发电机组停机复归信号后，M0.0复位，V20.0、V20.1、V20.2、V20.3复位，Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4复位，供水水泵全停，冷却供水总管阀门关闭。