过程集中监控DCS系统

一、       系统概述

集散控制系统简称DCS，也可直译为“分散控制系统”或“分布式计算机控制系统”。它采用控制分散、操作和管理集中的基本设计思想，采用多层分级、合作自治的结构形式。其主要特征是它的集中管理和分散控制。目前DCS在电力、冶金、石化等各行各业都获得了极其广泛的应用。

系统采用分层分布式体系结构，分为三层：集控层、各厂站系统层、各厂站现地层，集控层设集控中心监控系统。

集控层的任务是对整个熔炼车间、分系统等进行集中监控。根据集控层的任务要求，集控调度计算机监控系统应具有对各子系统进行数据采集与处理、安全运行监视管理等功能，以便对整个车间进行有效的监视及管理。

现地层一般以各分系统为单元，配有PLC控制柜以及辅机控制单元等，不同的控制对象分散在车间各个位置，或是中控室。在站控层及网络层故障的情况下，现地层仍能独立完成各间隔的监测和控制功能。现地层各LCU完成各单元的任务，相互独立，一个LCU故障不会影响其他 LCU 的运行。

网络层是站控层与现地层数据传输通道通。网络层可以按不同规模的各分系统和不同的客户需求，配置成单以太网、双以太网和光纤自愈环网。网络通讯介质可采用光纤、同轴电缆或屏蔽双绞线。

远程集控中心监控系统与一般各分系统监控系统的不同之处在于，远程数据监控系统需要考虑与各分系统间的网络系统构建及各分系统之间的调度关系等问题。

本项目设计最终目的：实现熔炼系统的远程信号采集、控制与传输；利用数据报表系统为熔炼部门和生产管理层面服务；保障安全生产,方便集团公司统一管理。

二、   设计项目及依据

设计依据：

① 用户对本系统的要求；

② 对用户的现场勘测；

③ 国家有关设计规范；

④ 设备生产厂家的专业设备资料；

⑤ 长期从事同类工程设计、施工、维修所积累的专业经验。

   本方案设计严格遵循国家的各项标准和规范，具体如下：

●HG/T20507-2000《自动化仪表选型设计规定》
●HG/T20508-2000《控制室设计规定》
●HG/T20510-2000《仪表供气设计规定》
●HG/T20509-2000《仪表供电设计规定》
●HG/T20505-2000《过程测量和控制仪表的功能标志及图形符号》
●HG/T20512-2000《仪表配管配线设计规定》
●HG/T20699-2000《自控设计常用名词术语》
●HG/T21581-95《自控安装图册》
●HG/T20513-2000《仪表系统接地设计规定》
●HG/T20573-95《分散型控制系统工程设计规定》
●HG/T20511-2000《信号报警﹑安全联锁系统设计规定》

●工业电视系统工程设计规范（GBJ115-87）；

●通讯接地设计规范（GBJ79-85）；

●中华人民共和国公共安全行业标准（GA/T 74-94）；

●民用闭路监视电视系统工程技术规范（GB50198-94）

●GA/T75-94安全防范工程程序与要求。

●GA/T74-94安全防范系统通用圆形符号。

三、       设计原则

各分系统均采用全计算机监视控制方式，各站均有一套完整的上、下位机及LAN网络系统。按“方便操作,统一管理”（少人职守）能实现现地及远方（调度）计算机监控系统监控的原则进行总体设计和配置；

集控中心正常运行时，各分系统计算机监控上位机系统接受集控中心远程监视，直接作用到各 LCU，实现遥测、遥信及管理功能；

与现地各后台系统并列运行。

集控中心为高可靠、高性能地全计算机远程监视、全网络化信息交换的系统。

实现与集控中心和各主要流程控制设备监测系统之间的数据通信；

集控中心与各分系统的运行参数和信息数据传输采用点对点的通信，形成专网；

系统应高度可靠、冗余，其本身的局部故障不应影响各站计算机监控系统的正常运行，系统的MTBF、MTTR及各项可用性指标均应达到有关规程规定；

系统支持组态数据的每日报表呈现和导出功能，便于用户针对各分系统生产情况进行分析；

系统配置和设备选型在保证整个系统可靠性、设备运行的安全稳定性、实时性和实用性的前提下，在系统硬件及软件上充分考虑系统的开放性；

集控中心操作员工作站显示画面和数据格式应与各站上位机系统操作员工作站人机界面保持一致；

系统为全分布、全开放系统，既便于功能和硬件的扩充，又能充分保护应用资源和投资，分布式数据库及软件模块化、结构化设计，使系统能适应功能的增加和规模的扩充，并能自诊断；

实时性好、抗力强，界面友好，操作方便。

四、       系统结构、功能及特点

1. 1. 总体结构

系统采用全开放式分层分布结构，监控功能和实时数据均分布到各个现地控制单元中，各个现地控制单元通过交换机和光缆，构成一个环形网，并与集控中心主干网交换机相连。

集控中心的监控系统主要由下列系统组成：系统服务器、操作员工作站、工程师工作站等。生产控制网络采用1000Mbps工业级以太网设备，连接系统服务器、网关计算机、管理信息计算机等设备；采用100Mbps工业级以太网交换机。

网络应用层协议应采用国际上通用的、使用范围较广的开放标准，例如TCP/IP、IEC60870-5-104、101等，以便其他后续各分系统系统的接入。

1. 2. 系统功能

系统应能够实时、准确、有效地完成所有被控对象的安全监视和控制，并按“方便操作,统一管理”设计原则设计整个集控系统。

由集控中心主控级进行操作控制，同时，还将有运行人员通过各分系统中控室的操作员站进行监视控制，亦可在现地控制单元(LCU)上进行控制操作，从而实现既可在集控中心，又可在各分系统进行现地监视和控制。

在平稳运行一段时间后，可将各分系统的操作权限交由集控中心控制室，运行人员全部集中在集控中心值班，从而实现“方便操作,统一管理”的运行模式。正常运行时，由集控中心集控系统对各分系统进行远方实时控制、安全监视及调度管理；当由于通信故障使各分系统的监控系统与集控中心监控系统联系中断时，则可在各分系统通过移动式MMI或现地控制单元(LCU)进行控制操作。

各分系统和集控中心监控系统还可通过INTERNET接收远方调度控制。

监控系统应具有多种调控方式，以满足各分系统运行的需要。

在工程投运初期，调度调中心集控系统对各分系统的调控方式为：

调度中心通过各分系统的通信计算机，能直接控制、调度到各分系统的主要设备，单机设定值和命令可通过上位机系统发到LCU， LCU执行这些命令并返回足够的信息给上位机集控系统进行监视。

在工程运行成熟后，各分系统的上位机系统控制权将移植到集控中心，调度中心对各分系统的调控方式有两种：

1)  调控命令和流程控制主要参数设定值等可发到集控中心各分系统集控系统，由中心集控系统调控各分系统内各个主要设备。

2)  集控中心通过各分系统保留的通信计算机，仍能直接控制、调度到各分系统主要设备，参数设定值和命令可通过上位机系统发到LCU，LCU执行这些命令并返回足够的信息给上位机集控系统进行监视。

为保证控制和调节的正确、可靠，监控系统以手动优先，下层优先的方式，或者其它用户的方式选择对设备的控制权。操作步骤按 “选择－确认－执行”的方式进行，并且每一步骤都应有严格的软件校核、检错和安全闭锁逻辑功能，硬件方面也应有防误措施。