自动检测仪表的设计与实施.doc

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1、天津渤海职业技术学院 电气工程系自动检测仪表的设计与实施摘要：现代工业控制系统中，自动化仪表检测技术和仪表控制系统是实现自动控制的基础。在过程自动化中要通过检测元件获取生产工艺变量，最常见变量是温度、压力、流量、物位（四大参数）。检测元件又称为敏感元件、传感器，它直接响应工艺变量，并转化成一个与之成对应关系的输出信号。这些输出信号包括位移、电压、电流、电阻、频率、气压等。随着新技术的不断涌现，特别是先进检测技术、现代传感器技术、计算机技术、网络技术和多媒体技术的出现，给传统的自动控制系统带来了新的挑战，并由此引出许多新的发展，如虚拟仪器、软测量技术、数据融合理论与方法以及最新发展的传感器网络技

2、术等。全文以典型工业过程控制系统的构成为基础，以应用自动控制理论设计过程控制系统为主线，重点介绍了自动化检测仪表、全刻度指示 PID 连续调节仪表、数字控制仪表、执行器和防爆栅、智能仪表与虚拟仪器以及自动化仪表应用实例。关键词：仪表、DCS组态、安装第一章 序言3 1-1设计背景3 1-2设计内容及规划3 1-3设计意义4第二章 自动化检测技术及部分检测仪表原理介绍4 2-1自动化检测技术简介4 2-2 PID调节规律及方法6第三章 仪表选型及一些仪表介绍12 3-1转子流量计12 3-2 FIELDVUE DVC2000系列数字式阀门控制器13 3-2 SITRANS压力变送器15第四章 D

3、CS系统简介18 4-1 霍尼韦尔DCS系统简介18 4-2 霍尼韦尔DCS软、硬件简介18 4-3 DCS系统软硬件的组态与连接20 4-4 DCS在压缩机上的应用22结论24参考文献25第一章 序言1-1设计背景半个多世纪以来，自动化仪表经历了从气动液动仪表、电动仪表、电子式模拟仪表、数字智能仪表，到计算机集散控制系统(DCS)等发展阶段，为各行各业的现代化大规模生产提供了强大的支持。近年来，随着网络通信等相关技术的快速发展，自动化仪表正处于一场意义重大的变革中，以仪表的全数字化、开放化、网络化为特征的现场总线控制系统(FCS)正在迅猛发展。 现场总线把从检测端到执行端的所有自动化仪表通过

4、数字通信方式互相连接起来，从而使控制系统网络化，十分有利于工业企业实现高层次的自动化。天津碱厂，是一个百年老厂，本人正好赶上天津碱厂的搬迁改造工程，并参与了丁辛醇项目的设计以及安装调试，并且参加了DCS系统的组件。1-2设计内容及规划在去年的一段时间里，丁辛醇项目DCS系统调试。主要是仪表控制仪表的一些问题以及所学专业的一些问题。首先，要将我们所学的仪表知识与丁辛醇现实结合起来。其次，应用我们学的东西把仪表和计算机结合起来，编程实现自动化控制。再次，确保它长周期稳定运行。在这过程中需要将现场的一些仪表以及控制室的系统协调好，是天津碱厂的丁辛醇分厂达到长周期稳定运行的目标。1-3设计意义现代工业

5、控制系统中，自动化仪表检测技术和仪表控制系统是实现自动控制的基础随着新技术的不断涌现，特别是先进检测技术、现代传感器技术、计算机技术、网络技和多媒体技术的出现，给传统的自动控制系统带来了新的挑战，并由此引出许多新的发展如虚拟仪器、软测量技术、数据融合理论与方法以及最新发展的传感器网络技术等。全文以典型工业过程控制系统的构成为基础，以应用自动控制理论设计过程控制系统为主线，重点介绍了自动化检测仪表、全刻度指示 PID 连续调节仪表、数字控制仪表、执行器和防爆栅、智能仪表与虚拟仪器以及自动化仪表应用实例。我想信，通过我们的不懈努力，一定会使我们的百年老厂天津碱厂再次创出百年奇迹。第二章 自动化检测

6、技术及部分检测仪表原理介绍这章主要说一下自动检测仪表的知识并将一些PID参数调节的规律。2-1自动化检测技术简介我国生产的电动单元组合仪表，到目前为止已有三代产品。它们分别为，20 世纪 60年代中期生产的以电子管和磁放大器为主要放大元件的 DDZ型仪表；20 世纪 70年代初开始生产的以晶体管作为主要放大元件的 DDZ型仪表； 以及 20世纪 80 年代初开始生产的以线性集成电路为主要放大元件、具有安全火花防爆性能的 DDZ型仪表。这里的“DDZ”是汉语拼音文字中电(Dian)、单(Dan)、组(Zu)三字的第一个字母的组合。这三代产品虽然电路形式和信号标准不同，性能指标和单元划分的方法也不

7、完全一样，但它们实现的控制功能和基本的设计思想是相同的，只要掌握其中一种，其他产品便不难分析。下面将主要对较有代表性的 DDZ型电动单元组合式仪表进行讨论。如图 2.1 所示是使用电动单元组合式仪表构成简单调节系统的例子，从中可以看到单元划分的原则和各单元的功能。图中，被调量一般是非电的工艺参数，如温度、压力等，必须经过一定的检测元件，将其变换为易于传送和显示的物理量。检测元件还常称为敏感元件、传感器、换能器、一次仪表等。被称为换能器的理由是工艺参数在检测元件上进行了能量形式的转换， 例如， 在使用热电偶测温时， 热电偶将温度(热能)转换成了电压(电能)。被称为一次仪表的理由是这些检测元件安装

8、在生产第一线，直接与工艺介质相接触，取得第一次的测量信号。由于检测元件输出的能量很小，一般不能直接驱动显示和调节仪表，必须经过放大或再一次的能量转换，才能将检测元件输出的微弱信号变换为能远距离传送的统一标准信号。图 2.1 中，起上述作用的环节就是变送单元，或称变送器，它有若干不同的类型，与相应的检测元件相配合。 图 2.1 用电动单元组合仪表构成的调节系统由变送单元输出的统一标准信号，一方面送到显示单元供记录或指示，同时送到调节单元与给定值进行比较。给定值可以由专门的给定单元取得，也可由调节单元内部取得。简单控制系统通常是指由一个测量元件、变送器、一个控制器、一个控制阀和一个对象所构成的单闭

9、环控制系统。简单控制系统的方块图简单控制系统由四个基本环节组成，即被控对象、测量变送装置、控制器和执行器。生产过程中希望借助自动控制保持恒定值（或按一定规律变化）的变量称为被控变量。人工操作虽然可以满足要求，但是，这种操作是既紧张而又频繁的。目前工业上常用的控制器主要有三种控制规律:比例控制规律P、比例积分控制规律PI和比例积分微分控制规律PD。下面介绍一些PID知识。2-2 PID调节规律及方法PID 运算电路的阶跃响应可利用传递函数通过拉氏反变换求得，微分调节作用的效果主要体现在阶跃信号输入的瞬间，而积分调节作用的效果则是随时间而增加的。若积分时间 Ti比微分时间 Td大得多，那么在阶跃信

10、号刚加入的一段时间内(t4Td/Kd)，微分将起主要作用，而积分分量很小，可以忽略不计；但随着时间的推移，积分分量越来越大，微分分量越来越小，最后微分作用可以完全忽略。这样，微分和积分可以分阶段考虑，PID 调节器的阶跃响应如图所示。从图中整个输出曲线可看成由比例项、积分项及有限制的微分项三部分相加而得的，由于微分增益 Kd 为有限值，限制了输出曲线在初始瞬间跳变的幅度；而积分增益 Ki 的有限性，则限制了积分输出的最终幅度。这样的阶跃响应表明，当调节器输入端出现偏差信号时，首先由微分和比例作用产生跳变输出，迅速作出反应；此后如果偏差仍不消失，那么随着微分作用的衰减，积分效果与时俱增，直到静差

11、消除为止。当然在实际生产过程中，偏差总是不断变化的，因此比例、积分、微分等三种作用在任何时候都是协调配合地工作的。实际应用的 PID 调节器，尽管具体电路和结构有各种各样，干扰系数有大有小，但其传递函数总可近似表示为式（2-1）的形式。这样，这类调节器的频率特性不难由此传递函数导出。 （2-1）式中，P 调节器的比例度； Ti、Td积分时间和微分时间； Ki、Kd积分增益和微分增益。 将s=j代入式(2-1)中，两边取对数且乘以 20，求其对数幅频特性（2-2）依据式(2-2)可以绘出实际的 PID 调节器的对数幅频特性，如图2-3 实线所示，它由两段斜线和三段水平线组成，四个转折频率分别为其

12、相应的相频特性可用自控理论求得， 也可由最小相位系统的幅特性与相特性的关系推出，如图 2-3 中曲线 （） 所示。该图还用虚线作出了式(3-6)表示的“理想”PID 运算装置的对数幅频特性和相频特性。图2-3 PID调节器的对数幅频特性由图 2-3 可知，作为通用型串联校正装置的 PID 调节器加入控制系统后，依靠积分作用，可使系统闭环传递函数在低频段的增益大大提高，从而把调节静差减小到接近于零。在高频段，依靠微分作用，可在系统截止频率附近增加正相移，改善系统的稳定性，并展宽频带，提高调节动作的快速性。在使用中，根据不同的控制对象，可方便地通过修改 PID参数，满足绝大多数控制系统的要求。由于

13、使用方便，概念清晰，PID 调节器在工业生产中获得极为广泛的应用。1、在P调节中，调节器的输出信号与偏差信号成比例，即 式中称为比例增益(视情况可设置为正或负)。需要注意的是，上式中的调节器输出实际上是对其起始值的增量。因此，当偏差为零因而时，并不意味着调节器没有输出，它只说明此时有。的大小是可以通过调整调节器的工作点加以改变的。在过程控制中习惯用增益的倒数表示调节器输入与输出之间的比例关系：中称为比例带。具有重要的物理意义。如果直接代表调节阀开度的变化量，那么从式(2-4)可以看出，就代表使调节阀开度改变100即从全关到全开时所需要的被调量的变化范围。只有当被调量处在这个范围以内，调节阀的开

14、度(变化)才与偏差成比例。超出这个“比例带”以外，调节阀已处于全关或全开的状态，此时调节器的输入与输出已不再保持比例关系，而调节器至少也暂时失去其控制作用了。比例调节的显著特点就是有差调节，调节器动作快，对干扰能及时和有很强的抑制作用。调节器的比例增益（或比例带）的选择有其两重性。比例带越大，调节器的动作幅度越小，调节过程越稳定，但被调量的动态偏差增大；反之，比例带越小，调节器的动作幅度越大，调节过程易出现振荡，稳定性降低。比例调节的残差随着比例带的加大而加大。从这一方面考虑，人们希望尽量减小比例带。然而，减小比例带就等于加大调节系统的开环增益，其后果是导致系统激烈振荡甚至不稳定。稳定性是任何

15、闭环控制系统的首要要求，比例带的设置必须保证系统具有一定的稳定裕度。此时，如果残差过大， 图2-4则需通过其它的途径解决。对于典型的工业过程，对于调节过程的影响如图2-4所示。很大意味着调节阀的动作幅度很小，因此被调量的变化比较平稳，甚至可以没有超调，但残差很大，调节时间也很长。减小就加大了调节阀的动作幅度，引起被调量来回波动，但系统仍可能是稳定的，残差相应减小。具有一个临界值，此时系统处于稳定边界的情况，进一步减小系统就不稳定了。的临界值，可以通过试验测定出来；如果被调对象的数学模型已知，则不难根据控制理论计算出来。对于比例调节过程的影响。由于P调节器只是一个简单的比例环节，因此不难理解的大

16、小只取决于被控对象的动态特性。根据乃氏稳定准则可知，在稳定边界上有 即 其中为广义被控对象在临界频率下的增益。P调节器的相角为零，因此被控对象在临界频率下必须提供-180相角，由此可以计算出临界频率。2、积分调节(I调节)在I调节中，调节器的输出信号的变化速度与偏差信号成正比，即 或式中称为积分速度，可视情况取正值或负值。上式表明，调节器的输出与偏差信号的积分成正比。 图2-5积分速度对于调节过程的影响 图2-6 P与I调节过程的比较I调节的特点是能消除静态偏差。因为被调量存在偏差，调节作用便随时间不断的加强直至偏差为零。在被调量偏差消除后，由于积分规律的特点，执行机构将停留在新的与负荷变化相

17、适应的位置上3。单纯的积分调节作用也有它的缺点，积分调节作用比比例调节作用迟缓，在改善静态品质的同时恶化了动态品质，使过度过程的振荡加剧，造成系统不稳定。 积分速度对于调节过程有一定的影响。当采用I调节时，控制系统的开环增益与积分速度成正比。因此，增大积分速度将会降低控制系统的稳定程度，直到最后出现发散的振荡过程，积分速度对调节过程的影响如图2-5所示。这从直观上也是不难理解的，因为愈大，则调节阀的动作愈快，就愈容易引起和加剧振荡。但与此同时，振荡频率将愈来愈高，而最大动态偏差则愈来愈小。被调量最后都没有残差，这是I调节的特点。对于同一被控对象若分别采用P调节和I调节，并调整到相同的衰减率，则

18、它们在负荷扰动下的调节过程如图2-6中曲线P和I所示。它们清楚地显示出两种调节规律的不同特点。3、比例积分调节(PI调节)PI调节就是综合P、I两种调节的优点，利用P调节快速抵消干扰的影响，同时利用I调节消除残差。它的调节规律为或 式中为比例带，可视情况取正值或负值； 图2-7为积分时间。和是PI调节器的两个重要参图2-7是PI调节器的阶跃，响应它是由比例动作和积分动作两部分组成的。在施加阶跃输入的瞬间，调节器立即输出一个幅值为的阶跃，然后以固定速度。变化。当时，调节器的总输出为。这样，就可以根据图2-4确定和的数值。还可以注意到，当时，输出的积分部分正好等于比例部分。由此可见，可以衡量积分部

19、分在总输出中所占的比重：愈小，积分部分所占的比重愈大。图为PI调节器的阶跃响应 。比例积分调节器兼有比例调节作用和积分调节作用的特点，由比例作用保证调节过程的稳定性，增大值，可以削弱振荡倾向，但过大，将削弱调节作用，使调节过程的时间拖长；增大值使比例作用相对增强，也能削弱振荡倾向，但不宜过大，因为过大，调节作用的积分成分将过小，调节过程时间将很长。具有积分作用的调节器，只要被调量与设定值之间有偏差，其输出就会不停的变化。如果由于某种原因，被调量偏差一时无法消除，然而调节器还是要试图校正这个偏差，结果经过一段时间后，调节器输出将进入深度饱和状态，这种现象称为积分饱和。进入深度饱和的调节器，要等被

20、调量偏差反向以后才慢慢从饱和状态中退出来，重新恢复控制作用。微分调节器的输出与被调量或其偏差对于时间的导数成正比，即微分调节作用是超前的调节作用，又利于克服动态偏差。但是，当调节过程结束后，执行机构的位置最后总是回复到原来的数值。单纯按上述规律动作的调节器是不能工作的。这是因为实际的调节器都有一定的失灵区，如果被控对象的流入、流出量只相差很少以致被调量只以调节器不能察觉的速度缓慢变化时，调节器并不会动作。但是经过相当长时间以后，被调量偏差却可以积累到相当大的数字而得不到校正。这种情况当然是不能容许的。因此微分调节只能起辅助的调节作用，它可以与其它调节动作结合成PD和PID调节动作。4、比例微分

21、调节规律PD调节器的动作规律是或 式中，为比例带，可视情况取正值或负值；为微分时间。按照上式，PD调节器的传递函数应为 但严格式动作的调节器在物理上是不能实现的。工业上实际采用的PD调节器的传递函数是式中称为微分增益。工业调节器的微分增益一般在510范围内。与上式相对应的单位阶跃响应为 图给出了相应的响应曲线。式中共有、等三个参数，它们都可以从图2-8中的阶跃响应确定出来。图2-81-比例调节； 2-积分调节； 3-比例积分调节4-比例微分调节； 5-比例积分微分调节在一个自动控制系统投运时，控制器的参数必须整定，才能获得满意的控制质量。同时，在生产进行的过程中，如果工艺操作条件改变，或负荷有

22、很大变化，被控对象的特性就要改变，因此，控制器的参数必须重新整定。随着生产规模的扩大,模拟控制盘越来越长,这给集中监视和操作带来困难;而计算机采用分时操作,用一台计算机可以代替许多台常规仪表,在一台计算机上操作与监视则方便了许多。计算机控制系统,由于其所实现功能的软件化,复杂控制系统的实现或控制方案的修改可能只需修改程序、重新组态即可实现。第三章 仪表选型及一些仪表介绍仪表的选型对工艺的影响很大。工艺的状况也会有所不同，并要根据介质和工艺条件的不同，需要选择不同类型的仪表。有一些工艺介质粘稠，如果测量液位或是流量则必须选择仪表安装状况要求较低的仪表。以免影响测量，尤其是在化工企业单位，要求会更

23、加严厉。有一些工艺要求测量精度很高，那么则需要选择精密的测量仪表。这些都必须建立在对工艺熟练掌握的前提下，并要经过理论知识的学习。经过理论知识的学习，下面我简单介绍一些仪表的原理及结构3-1转子流量计1、转子流量计的结构示意： 紧固卡 高温型加长部件 垫片 紧固螺钉 垫圈 定位销2、原理：它也是利用了浮子原理。当液体流过是产生浮力，拖动筒中的转子旋转，再根据磁感应的原理，感应指针的变化来达到测量的目的。3、接线：如图所示此类仪表属于DDZ-仪表，经过安全栅等，能给控制室安全稳定的信号。优点：转子流量计原理简单，经济实用，操作比较容易，并且安装方便。但是它受工艺介质的影响，它不能安装在工艺介质比

24、较粘稠的管线上，容易发生“卡死”现象，但从性价比来讲，还是比较优越。3-2 FIELDVUE DVC2000系列数字式阀门控制器1、费希尔数字阀门的结构示意：2、基本设置和校验：DVC2000 系列数字式阀门控制器可使用本地操作界面。该界面包含一个液晶显示屏（LCD），四个按钮和一个阀位变送器设置开关。该界面支持七种语言，包括英语、法语、德语、意大利语、西班牙语、汉语和日语。可以按照Basic Setup（基本设置）一章中的介绍设定语言类型。该仪器需要在不低于8.5 V 电压和3.5 mA 电流下运行该本地界面。在执行某些程序时需要超过20 mA 的电流。并且要注意的是在接触接线端子和按钮时，

25、必须采取正确的静电释放保护措施。没有采取适当的保护措施可能会引起阀门的不当移动，造成阀门/ 执行机构的不稳定。第一次在执行机构上安装DVC2000系列数字式阀门控制器时，快速设置程序会自动地对仪表进行校验和整定。校验时，阀门将运动至全行程。为避免由于压力或过程流体释放引起的人员伤害与财产损失，对工艺过程应采取一些临时的控制措施。改变整定参数会引起阀门/ 执行机构的不稳定。如果使用了可选的限位开关，必须通过快速设置程序来为限位开关电路提供电源。3、优点：抗干扰性强设置、操作比较容易，而且学做人的范围比较宽泛，对工艺介质的要求不是很高，所以比较实用。输入特性函数的默认值是LINEAR（线性）。还可

26、以选择 QUICK OPEN（快开）、 EQUAL%（等百分比）、或CUSTOM（自定义）函数。但是自定义函数的初始设置是线性函数，可用基于HART的主机进行自定义函数的重新设置。自定义函数的设置可以选择，但是不能用本地界面修改曲线。Transmitter 设定了阀门行程和阀位变送器输出信号的关系。CLOSED（关闭），变送器会在阀门关闭时发送4mA。如果选择了OPEN（阀开），变送器会在阀门全开时发送4mA。所以说费希尔阀应用比较广泛，尤其是在化工行业。3-2 SITRANS压力变送器1、结构及概述：7MF433 系列 SITRANS P - DS III压力/差压变送器，此型仪表用于非腐蚀

27、性和腐蚀性气体，蒸汽和液体的压力测量。允许测量范围 1kPa（0.01 bar）到40Mpa（400 bar）。2、电路原理：传感器产生的信号被信号放大器（2）放大后，经模 数转换器（3）转换成数字信号。在微处理器中，经线性和温度校正后，再经数 模转换器（5）转换成直流4-20mA 输出信号。一个二极管电路（10）提供反向极性保护，外部指示（电压降0.5v）也可以连接到这个电路上。涉及测量元件的电子数据和变送器功能参数数据被存贮在两个EEPROM 中（6）。你可以通过 3 个输入调整键（8）直接在测量点对变送器进行参数调整，可以在数字显示（9）中读取测量结果、故障信息和工作方式。也可以通过HA

28、RT 调制解调器（7），按照HART 协议进行参数调整。压力 Pe 由测量元件（2）的取压接口（3）引入表内，经密封膜片（4）和内充液（5）传递到硅压力传感器（6），导致膜片变形。粘贴在膜片上的四个电桥电路中的压敏电阻值随膜片的变形而变化，电阻值的变化使电桥输出电压和输入压力成比值关系。测量范围6.3Mpa（63bar）的变送器以大气压作为测量压力的参考压力，测量范围16Mpa（160bar）的以绝对真空作为参考压力。差压经过密封膜片（7）和内充液传递给硅压力传感器（5），当压力超过测量极限时，过载保护膜片（6）产生变形，直到使一侧的密封膜片贴到测量元件（4）的内壁上，以保护硅压力传感器，避免

29、被过压损坏。粘贴在测量膜片上的四个电桥电路中的压电电阻随压力变化改变电阻值，使电桥输出电压和差成比值关系变化。做为一个独立的仪表，选用适当的电源后就可以作为很多复杂控制系统（如 IMATIC S7）的组成部分使用。所有基本设定值可以通过仪表自身配备的三个输入调整键直接设定。采用HART 协议，变送器可实现完全的通信（在线参数调整）通过 HART 接口可任意实现与以下设备的通信：西门子三型仪表可以与DCS系统通讯。第四章：DCS系统简介在这里我们用的是霍尼韦尔DCS的中控系统EPKS4-1 霍尼韦尔DCS系统简介与任何一种新兴技术一样，Experion系统也催生了一系列的新词汇、以及为一些旧词汇

30、加入了新的意义，以便说明该系统的独特特性。 在大多数情况下，这些词汇将形式和内容与功能清楚地联系在一起，这样，您就可以直观地了解其含义。 本节将对Control Builder的相关词汇的一些基础概念进行介绍。Experion系统也催生了一系列的新词汇、以及为一些旧词汇加入了新的意义，以便说明该系统的独特特性。Experion拥有一个面向对象的系统环境，这是Experion的特点之一。 这就是说，Experion建立在对象链接和嵌入（OLE）技术的基础上；该技术可以对多个子系统间的各种功能进行分区。 Control Builder是Experion功能的核心。 其中包含有多个对象的库；操作人员

31、可以以图形的方式、很容易地对这些对象库进行配置，以便对通信驱动器、控制数据处理器和输入/输出接口的一般控制操作进行模拟，并进行监控。从而实现对各种操作进行控制。用户通过“过程窗口（window-on-the-process）”，以及控制器功能的配置。 通常可以提供不同级别的访问，以便查看和修改与过程有关的参数，例如：过程变量（PV）、设定点（SP）、输出（OP）、细调常数，以及警报条件，此外，操作人员可以对控制器的配置数据库中的条目进行查查看；但是如果需要进行更改，则一般会受到键盘锁（keylock）或密码的限制。4-2 霍尼韦尔DCS软、硬件简介在对Experion的相关概念进行复习之前，我

32、们首先快速地复习一下单环控制器的操作，以此作为一个参考点。 一个单环控制器一般包含以下的过程控制相关的功能，以一种形式或另一种形式存在，如下图：控制数据处理器通向/来自现场装置输入/输出接口通信驱动器人机界面下面中对这些功能进行了简要介绍功能描述人机界面用户的“过程窗口（window-on-the-process）”，以及控制器功能的配置。 通常可以提供不同级别的访问，以便查看和修改与过程有关的参数，例如：过程变量（PV）设定点（SP）输出（OP）细调常数，以及警报条件此外，操作人员可以对控制器的配置数据库中的条目进行查查看；但是如果需要进行更改，则一般会受到键盘锁（keylock）或密码的限

33、制。通信驱动器通信驱动器的功能相当于一个转换器（translator），对在人机界面和控制数据处理或功能之间流动的数据进行处理。 通信处理器能够将信号转换为正确的显示数据或控制动作。控制数据处理器控制数据处理器对控制器的工作特性进行定义，这些特定一般作为控制器的配置数据库被存储在内存中。输入/输出接口输入/输出接口将通向控制数据处理器的所有模拟和数字输入/输出连接起来，以便与现场装置进行通信。 输入/输出接口可以对信号进行各种形式的转换、对输入和输出进行调节，以便供处理器或现场装置使用。如果我们必须要使用一个词汇来对Experion的Control Builder的应用程序进行总结，这个词汇是

34、功能块（Function Block）。 本质上，一个功能块是一个可执行的软件对象；这个对象可以执行一个特定的任何。 Control Builder带有功能块的库，通过这些库，您可以以图形的形式构建您的过程所需的确切的控制操作。 一共有三种主要类型的块，下表中列出了这三种块。块类型描述Control Builder中的范例块的名称容器一个容器块可以“包含”其他的组件块。 在Control Builder中，其显示为一个图表，其他组件被放置在其中。控制模块（CM）顺序控制模块（SCM）组件一种模块，这种模块仅以组件或容器块的形式存在。 其显示为一个普通的、经过命名的块，带有可配置的参数，位于Co

35、ntrol Builder中的一个容器块的内部。 请注意：一个组件块可能同样被称为一个基本功能块，或仅仅被成为一个基本块。PID（Control Builder中的CM和SCM库中所列出的所有块，当然，不包括CM和SCM。）自立式（或独立式）一个可以独立存在的块。 这种块既不是其他块的一个容器，也不是一个容器块的一个组件。 在Control Builder的菜单区域中，这种块显示为一个图标。TC-IAH061（输入/输出模块（IOM）中所列出的所有块，以及Control Builder中的导轨输入/输出和脉冲输入库中的所有相关块。）CPM CEE RM在本文件中，我们将“功能块”用作一个一般性

36、的词汇，用于表示上文中列出的所有三种类型的块。 当您开始使用Control Builder应用程序以后，您将会很容易地将各个功能块的类型和其用于表示这些功能块的图形标志联系起来。注意的是HANDLER块为组件类型块，尽管其确实包含有STEP和TRANSITION功能块。 在CEE内部，它们被当作SCM块的组件（而不是容器类型快）实现。与其他的计算机应用程序相类似，Control Builder使用了一个独特的命名方案，以便与对Experion系统的信息进行识别。在这种情况下，标签名称PIDA是控制模块的独立名称CM724或CM725的一个依赖名称，以便被系统识别。4-3 DCS系统软硬件的组态

37、与连接DCS系统软硬件的组态与连接需要建立系统的框架和流程，把软件和硬件统一起来然后建立统一的通道及组态。当您开始使用Control Builder应用程序以后，您将会很容易地将各个功能块的类型和其用于表示这些功能块的图形标志联系起来。下面是丁辛醇分厂的一些回路控制图。这是1#羰基合成反应个的DCS控制系统的电脑人机界面的反映图。在这个图中，霍尼韦尔的DCS控制系统控制着整个羰基合成反应的过程变量。例如图中的R101罐的变送TIC-080304它反映了R101罐的温度，经过DCS控制系统。根据工艺操作具体要求，来实现温度的控制。当R101温度过高时，变送器根据要求，经过计算，使得所控制的阀打开

38、，增加流量，使液体循环来达到降低温度的作用。这是消防喷淋系统在DCS系统显示画面。在整个生产过程中，几乎全部都是用集散控制系统，实现了点对点的实时控制。可以在与同一个服务器建立网络连接的多个C300控制处理器模块（CPM）中的CEE之间实现点对点通信。也可以将点对点功能作为两个CPM之间的一组连接进行视觉化。 这样，位于不同的控制执行环境（CEE）中的多个功能块就可以通过用户配置的参数连接来分享数据。 控制数据访问（CDA）服务将会负责对所有的连接进行维护。对于属于容错以太网（FTE）或以太网中的同一个系统服务器的多个应用控制环境（ACE）监督控制器，也可以在它们之间实现点对点通信。 通过一个

39、通向ControlNet监督网络的可选连接，ACE监督控制器可以与多个C300 CPM中的CEE实现点对点连接。 以下的示意图中显示了可能的点对点通信拓扑。 其中显示了以太网中的多个ACE监督控制器之间的点对点、ControlNet监督网络中的C300过程控制器和ACE监督控制器之间的点对点、以及监督网络中的多个C300过程控制器之间的点对点。4-4 DCS在压缩机上的应用在学习中，主要是仪表的控制系统，还有SIMENS S7300 PLC的应用。先简单的介绍DCS中的一些知识。DCS控制系统是集散控制系统的缩写。及疏散控制系统可以更好的处理日常出现的问题，并且它的操作界面更适合控制人员的使用

40、，简单、方便、快捷。可编程控制器(PLC)西门子S7-300H 是压缩机控制单元的核心。PLC记录所有的测量点，计算出需要的反应和顺序，然后必要地运行执行器。特别是报警和停车的测量的极限被连续约束。设备监视系统（Bently Nevada) 观察涡轮压缩机所有的振动和轴向径向位移。伍德505涡轮控制器控制涡轮的速度和开始停止顺序。伍德505的速度设定点能被转换到自动切换到手控，同时在手控模式下能巧妙地处理增加或减少按钮。所有数据通过Modbus RTU通信接口被连续不断的传送到集散控制系统。在实习的过程中在透平压缩机上有SIMENS S7300 PLC的应用。实现了压缩机的自动控制。整个控制系

41、统符合下列功能： 1、冗余的控制系统2、压缩机的性能控制3、喘振保护和防喘振控制旁路阀4、压缩机的启停顺序控制5、涡轮转速控制和涡轮超速保护6、像润滑油系统的辅助驱动控制7、通过设备的ESD系统安全停车8、机器监控通过加油的管理、轴承温度的管理、防喘振的保护、轴向的振动和位移管理、蒸汽涡轮机的管理9、手控或自控模式下的控制器的操作 HMI和操作原理。在压缩机的开始阶段 当达到开车条件后（待机指标灯稳定）开始序列被开启，通过操作员在集散控制系统或LCP按下启动按钮。涡轮机以自动按序列启动。涡轮自动开始序列被控制通过伍德505涡轮控制器。在加速度阶段压缩机运行控制灯闪光直到达到控制范围，然后灯一直

42、亮着。在启动时期PLC锁上控制器并且振动检测系统将要被激活来确定启动。辅助油泵在达到预定的涡轮速度等级时运行开关自动闭合，如果压力降低到报警值以下或低于预定的涡轮转速时，运行开关自动闭合。在压缩机运行时，辅助润滑油泵应该能够在任一时刻自动开启，从而防止机器的损坏。当完成开启程序后辅助润滑油泵被停止，控制器被开启并且振动值和控制步骤能够达到正常工作状态。压缩机的工作期间，它的控制连续不断地检查所有工艺测量值，它们中是否有报警和错误限制。所有测量点在操作员控制板上显示，并且通过串行通信连续的传送到DCS控制系统。喘振的保护：万一有任何故障，通过压缩机的气流太低，存在喘振振动的危险，它能够毁坏压缩机

43、。喘振振动通过测量压缩机释放的压力被查出，从而引起压缩机停车。停车条件调整的描述在调整参数部分。放喘振控制：控制器按照PID控制器运行：入口流量作为实际值、一个计算的设定点、旁路阀操作旁路阀实际值设定值关结论在网络应用飞速发展的今天，无论是工业还是人们的生活，全离不开科学技术的发展。随着经济水平的不断攀升。工业自动化也是发展的必要趋势，相信在未来的工业生产中一定会采用更高的生产方式，使用更少的资源，真正的实现可持续发展。我现在还在实习阶段，工作、学习上还有很多不足，需要以后不断的改进。自己的知识结构还没有完整，需要更多的磨练，我相信我会秉着母校的校训，继续努力，本分、务实的继续努力的工作。在平

44、时工作中，紧跟时代的步伐，加强理论知识方面的学习。在此还要特别感谢我的指导教师闫昆老师。在闫老师的指导下，使我无论在学习上，还是生活上，都有很大的提高。闫老师给了我很大的帮助和支持，我在这里无比的感激。我一定会努力的钻研专业和文化，不辜负老师对我的期望。我现在的工作和学习还让家人和老师们操心，我一定会努力工作学习，找到自己的缺点及不足，努力的改正。用实际行动来报答老师及家人的期望。限于学生的水平和能力，本文难免会存在不足或不妥之处，衷心希望老师批评指正。 参考文献1、自动化仪表 齐志才 刘红丽 中国林业出版社 北京大学出版社 2006.82、金属管H250C4技术手册 KROHNE 2005年 3、费希尔DVC2000 系列数字式阀门控制器 技术手册 2005 年 4、7MF433 系列 SITRANS P - DS III压力/差压变送器 2005年5、Experion Control Builder组件原理 霍尼韦尔公司（Honeywell International Inc.）300.1版 2006年5月5日发布6、张毅. 自动检测技术及仪表控制系统. 北京：化学工业出版社 2005.7、周航慈智能仪器原理与设计北京：北京航空航天大学出版社 20058、压缩机维修手册 周国良 化学工业出版社 2010年生产过程自动化082班 郭丽珍