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什么是DCS?

DCS(Distributed Control System),译为分布式控制系统,在国内自控领域又称为集散控制系统。它是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统,综合了计算机(Computer)、通讯(Communication)、显示(CRT)和控制(Control)等4C技术。

什么是I/O?

控制系统需要建立信号的输入和输出通道,这就是I/O,DCS中的I/O一般是模块化的,一个I/O模块上有一个或多个I/O通道,用来连接传感器和执行器(调节阀)。

常用的I/O信号一般分为:AI、PI、AO、DI和DO。

AI--模拟量输入信号

PI--脉冲量输入信号

AO--模拟量输出信号

DI--数字量输入信号

DO--数字量输出信号

什么是模拟量和数字量?

模拟量是指连续变化的信号(如4~20mA,0~5V);数字量是只有开关状态(取值为0或1)的信号。

什么是现场总线?

现场总线是应用于过程控制现场的一种数字网络,它不仅包含有过程控制信息交换,而且还包含设备管理信息的交流。通过现场总线,各种智能设备(智能变送器、调节法、分析仪和分布式I/O单元)可以方便地进行数据交换,过程控制策略可以完全在现场设备层次上实现。目前,使用较多的现场总线主要是FUNDATION fieldbus基金会现场总线(FF总线)、PROFIBUS现场总线和CANbus现场总线。应用现场总线技术可以将各种分布在控制现场的相关智能设备和I/O单元方便的连接在一起,构成控制系统。

什么是组态?

通过专用的软件定义系统的过程就是组态(configuration)。定义过程站各模块的排列位置和类型的过程叫过程站硬件组态;定义过程站控制策略和控制程序的过程叫控制策略组态;定义操作员站监控程序的过程叫操作员站组态;定义系统网络连接方式和各站地址的过程叫网络组态。

UWinTech控制工程软件平台,编程组态有实时数据库组态、控制算法组态、系统硬件配置软件组态、工程管理组态、图形画面组态、历史记录组态、报表组态、报警组态、在线组态与在线调试等。

什么是DCS的开放性?

DCS的开放性是指DCS能通过不同的接口方便地与第三方系统或设备连接,并获取其信息的性能。这种连接主要是通过网络实现的,采用通用的、开放的网络协议和标准的软件接口是DCS开放性的保障。优稳DCS系统,UWinTech/UWinTech Pro控制工程软件平台,有很好的开放性:

客户-服务器模式和Internet/Intranet浏览器技术,可伸缩性柔性结构,灵活进行系统扩展;

全方位开放设计,支持ActiveX、OPC、ODBC;提供与常用MIS数据库的直接接口;

完全实现OPC规范;提供OLE自动化服务器接口、驱动程序接口;

支持功能块图FBD/梯形图LD/顺序功能图SFC/结构化文本ST/指令表IL五种编程语言;

基于模块化的系统硬件、开放化的软件平台、专业化的应用软件,满足用户的个性需求。

什么是系统冗余?

在一些对系统可靠性要求很高的应用中,DCS的设计需要考虑热备份也就是系统冗余,这是指系统中一些关键模块或网络在设计上有一个或多个备份,当现在工作的部分出现问题时,系统可以通过特殊的软件或硬件自动切换到备份上,从而保证了系统不间断工作。通常设计的冗余方式包括:CPU冗余、网络冗余、电源冗余。在极端情况下,一些系统会考虑全系统冗余,即还包括I/O冗余。系统冗余从一方面来讲也是DCS的高可靠性的一种体现;

UW500(UWinPAS500)/UW600(UWinPAS600)集散控制系统为全硬件冗余容错,无单点故障失效,单重化、多重化硬件冗余表决,切换时间5-50ms;冗余机制如下:

电源模件热备冗余,控制模件、IO模件、控制网络、系统网络均支持硬件双重化,硬件内置表决算法,实现零切换时间;

I/O模件同时内置开关量和模拟量的输入表决算法、输出表决算法、输入输出自检和故障报告机制;

输入模块、控制模块、输出模块,可以采用单重化、双重化的各种冗余组合,灵活配置冗余方案;

高可靠IO模块,点点隔离、在线诊断、点点在线更换,故障识别到点级,进一步降低平均修复时间MTTR;

UW500(UWinPAS500)/UW600(UWinPAS600)集散控制系统的高可靠性主要体现在以下方面:

系统全硬件冗余容错;

I/O模块点点隔离、点点互隔、在线点点更换,可满足核电、紧急停车等高可靠安全领域要求;

模块、模件均配置微处理器,分布协作、自诊断自恢复、故障隔离、在线更换;

支持电压/电流/热电阻/热电偶全量程高精度通用模拟输入,自诊断自校正、免调校免维护;

电磁兼容设计,低功耗设计,无需强制散热,适应恶劣的工业环境;

多用户分级分区域安全机制;数据掉电保持,冗余校验,快速恢复,保证信息安全;

什么是I/O余量?

与冗余不同,I/O余量只是系统中I/O数量大于应用的要求,这种余量只是数量上的,主要目的是使系统今后有继续加入控制信号的可能。

什么是三冲量控制?

汽包水位三冲量调节系统是指汽包水位、蒸汽流量和给水流量三个信号作用于调节器上,即三个被控变量对应一个调节器。

工作原理:汽包水位作为主信号,水位变化,调节器输出发生变化,继而改变给水流量,
使水位恢复到给定值;

蒸汽流量作为前馈信号,防止“虚假水位”使调节器产生错误的动作;

给水流量作为反馈信号,使调节器在水位还未变化时就可根据前馈信号消除内扰,使调节过程稳定,起到稳定给水流量的作用。

为什么标准信号选4-20mA.DC?

首先要明确4-20mA.DC(1-5V.DC)信号制是国际电工委员会(IEC):过程控制系统用模拟信号标准。我国从DDZ-Ⅲ型电动仪表开始采用这一国际标准信号制,仪表传输信号采用4-20mA.DC,联络信号采用1-5V.DC,即采用电流传输、电压接收的信号系统。选用4-20mA.DC为标准信号原因可归结为以下三点:

1、远传信号用电流源优于电压源的原因。因为现场与控制室之间的距离较远,连接电线的电阻较大时,如果用电压源信号远传,由于电线电阻与接收仪表输入电阻的分压,将产生较大的误差,而用恒电流源信号作为远传,只要传送回路不出现分支,回路中的电流就不会随电线长短而改变,从而保证了传送的精度。

2、信号最大电流选择20MA的原因。最大电流20MA的选择是基于:安全、实用、功耗、成本的考虑。安全火花仪表只能采用低电压、低电流;综合考虑生产现场仪表之间的连接距离,所带负载等因素;还有就是功耗及成本问题,对电子元件的要求,供电功率的要求等因素。

3、信号起点电流选择4mA的原因。4-20MA变送器两线制的居多,两线制即电源、负载串联在一起,有一公共点,而现场变送器与控制室仪表之间的信号联络及供电仅用两根电线。为什么起点信号不是0MA?这是基于两点:1)变送器电路没有静态工作电流将无法工作,信号起点电流4mA.DC就是变送器的静态工作电流;2)同时仪表电气零点为4mA.DC,不与机械零点重合,这种“活零点”有利于识别断电和断线等故障。

系统首次在线组态调试时,实时数据库下装时提醒无法下装怎么回事?

当提醒实时数据库无法下装时,是由于此时的控制模件的控制程序与当前软件版本不一致导致(优稳控制模件出厂时控制程序为初始程序)下装方法:

在硬件配置软件的导航区选择欲对之进行软件升级操作的控制模件,双击“高级操作”栏,打开下装文件的对话框 ,如下图所示,点击“ 打开”,查找控制模件程序文件所在的位置(在UWinTech软件安装包内在控制程序内),找到控制模件程序文件armbin.tar.gz;

选定文件以后,点击“开始下装”按钮,则系统开始下装新的控制模件程序,当进度条到达最右侧后,点击“退出”;

下装成功以后关闭“高级操作”对话框,回到控制模件操作信息区,点击“重启”栏,并在确认对话框中点击“是”按钮,使该控制模件重新启动;

如果有多块控制模件,则需要对其它控制模件重复上面的步骤。

控制模件控制版本程序下装完成后,再对实时数据库和算法进行同时或分别下装就可以操作了;

多用户时如何在同一UWinTech/UWinTech Pro 控制工程软件平台中保障操作安全呢?

UWinTech/UWinTech Pro控制工程软件平台采用多用户分级分区域安全机制;

安全区功能在工程中使用广泛,在控制系统中一般包含多个控制过程,同时也有多个用户操作该控制系统。为了方便、安全地管理控制系统中的不同控制过程,UWinTech引入了安全区的概念。将需要授权的控制过程的对象设置安全区,同时给操作这些对象的用户分别设置安全区,例如工程要求A工人只能操作车间A的对象和数据,B工人只能操作车间B的对象和数据,UWinTech中的处理是:将车间A的所有对象和数据的安全区设置为包含在A工人的操作安全区内,将车间B的所有对象和数据的安全区设置为包含在B工人的操作安全区内,其中A工人和B工人的安全区不相同。

为了更方便、更安全地控制系统的不同控制过程,UWinTech引入了功能区的概念。给不同操作员赋予不同的功能权限,没有权限的功能模块,该操作员无法进行任何操作,保证了操作的安全性。

UWinTech/UWinTech Pro 控制工程软件平台中实时数据库分控制站实时数据库和操作站实时数据库,它们的作用是什么?

UWinTech/UWinTech Pro控制工程软件平台,实时数据库编辑器分为控制站实时数据库和操作站实时数据库;控制站实时数据库,运行与控制站-下位机上面,用于控制算法;操作站实时数据库,运行于操作站-上位机上面,用于连接第三方设备或者作为画面运行的中间记录点;

UWinTech/UWinTech Pro 控制工程软件平台中有几千甚至上万条记录点时,如何快捷查询记录点?

在实时数据库中查询记录点时,可点击菜单栏按钮“ ”,或点击“记录点/查询”则会弹出添加记录点查询窗口,可以根据查询窗口中的任意一个条件来查询,也可以根据多个条件组合查询。

在算法编辑器中查询记录点时,可点击“查找/查找变量连接”则会弹出选择变量的窗口,点击“ ”,在“全控制站单记录实时属性选择”中找到要查找的记录点,点击“确定”,在算法编辑器的下面查找栏既可以看到该记录点被哪些算法引脚引用;

在离线状态下,如何进行调试仿真?

离线状态,即脱离现场DCS系统网络的状态;若正在在线调试,需要离线仿真验证新增程序正确与否,则需先断开网络再进行离线仿真;方法:

程序仿真支持单周期仿真和连续仿真;

在仿真前必须先编译,若在程序更改后,未作编译而直接仿真,则程序不做任何操作,用户必须先编译程序才能进行仿真;

点击按钮“ ”或“编译仿真/单周期仿真”进行单周期仿真;点击“”或“编译仿真/连续仿真”;

UW500(UWinPAS500)/UW600(UWinPAS600)控制站内部为什么存在两组独立的开关电源?

UW500(UWinPAS500)/UW600(UWinPAS600)控制站内均存在两组独立的开关电源,分别是用来给系统内部供电和对外部供电的;

对系统内部供电的称为系统电源,对外部供电的称为外配电源;系统电源主要是供给DCS系统内的CPU及功能模件工作消耗,UW500/UW600端子座上系统电源接线端子用V1+、V1-/V2+、V2-表示;外配电源主要是供给继电器、大信号模件中给一次仪表配电、数字量输入模件外部查询电压等,UW500/UW600端子座上外配电源接线端子用P24+,P24-表示;

设定两组独立电源是把系统内部模件供电与外部相关供电分开,一是方便故障排查,二是减少系统干扰,三是UW500(UWinPAS500)/UW600(UWinPAS600)控制系统内部模件均已做防反接或短路措施,但是对于外部设备,接线是由现场人员完成的,自由度错误率较大,所以在外配电源输出侧,我们均已增加防护措施(每路增加保险丝),减少维护项。

UW500(UWinPAS500)/UW600(UWinPAS600)集散控制系统中,AO为什么只有单点模块,而没有集成模件?

AO模块强调的是输出控制的安全性、可靠性,所以要求AO模块都是点点隔离、点点互隔。集成的AO模件如果存在一个通道故障,那么就会影响整个集成模件的其他AO通道,这就影响了AO模块的安全性和可靠性。 而且UW500系统的AO模块还支持点点在线更换,这样的话在系统运行过程中更换一个AO模块就不会影响到其他AO通道的输出运行。

控制网络CNet为什么需要用终端匹配电器,它有什么作用呢?

基于CAN现场总线的机制来决定的。在长线信号传输时,一般为了避免信号的反射和回波,需要在接收端接入终端匹配电阻。其终端匹配电阻值取决于电缆的阻抗特性,与电缆的长度无关。RS-485/RS-422一般采用双绞线(屏蔽或非屏蔽)连接,终端电阻一般介于100至140Ω之间,典型值为120Ω。在实际配置时,在电缆的两个终端节点上,即最近端和最远端,各接入一个终端电阻,而处于中间部分的节点则不能接入终端电阻,否则将导致通讯出错。

UW5131/UW6131 Modbus通讯模件配套端子座的每个COM接口可以带多少设备,整个模件又可以带多少设备?整个模件的寄存器规模是多少?单个控制站最多可以带多少块Modbus通讯模件?

UW5131/UW6131 Modbus通讯模件配套端子座的每个COM接口可以带32个设备,整个模件最多可以带32个设备,之所以要做成4个COM口是为了能够同时与不同通讯参数的设备通讯。一个Modbus通讯模件能够通讯的寄存器规模是:AI(输入寄存器)1024个;AO(保持寄存器)512个;DI(输入线圈)1024个;DO(保持线圈)1024个。

单个控制站最多可以带8块Modbus通讯模件。但是单控制站内CPU的总带载量不变(即该8块通讯模件占CPU带载功能模件中的其中8块I/O模件)。

热电偶信号的冷端温度点在哪里?怎样实现冷端温度补偿?

UW5271/UW6271模拟量输入输出端子座、UW5272/UW6272双重化模拟量输入端子座的接线端子组右下方都有一个小的温度测点,测量冷端温度,从而获得更准确的冷端温度,避免因环境温度差而形成的测量温度差。由于每个模件都有自己独立的冷端温度,所以在使用热电偶时模件自己本身就实现了冷端温度的补偿,所以不需要再在软件上来考虑冷端温度补偿问题。

热电阻信号怎么实现冗余?

热电阻信号有两种方式实现冗余。第一种就是现场在安装PT100时选用双支PT100,两个PT100信号分别接到两个UW5214/UW6214或者UW5231/UW6231的单重底座端子的相应通道上。第二种是将热电阻信号通过变送器转换成4~20mA信号,之后用UW5212/UW5212或者UW5231/UW6231配合相应底座来实现热电阻温度信号的冗余输入;两种方式在软件上的处理方法都是一样的,第一种方式为工业现场较为普遍的方式。

UW5231/UW6231 16路模拟量混合输入输出模件能不能只插几个模块,不插满整个模件?如果不用插满,那对模件有没有影响?能不能通过软件修改I/O通道类型?

UW5231/UW6231 16路模拟量混合输入输出模件中的混合是指这个模件中可以同时插入UW5261模拟量输入模块和UW5266模拟量输出模块,同时也可以插入UW5264脉冲量输入模块,模件可以只插几个模块,不要求必须插满整个模件,没有插模块的通道,可用模块挡板掩盖防尘及增强美观,对模件的正常运行也没有影响。

其中某个通道的通道类型是输出(AO)还是输入(AI)是由硬件来决定的,不能通过软件上修改来实现,软件上只能修改通道采样的信号类型。

UW5261/UW6261 为什么叫通用模拟量输入模块?

UW5261/UW6261不仅支持电流信号、电压信号,同时也支持热电阻和热电偶信号,涵盖了95%以上的模拟量输入信号种类,以及99%以上的常用模拟量信号,同一个通道可以通过软件配置来轻松实现这些信号类型之间的切换。

UW5311/UW6311 数字量输入模件除了能够输入干触点信号外,还能够实现直流24V或者交流220V直接接入吗?

UW5311/UW6311数字量输入模件配合不同的底座可以实现不同的数字量信号输入。UW5311/UW6311配合UW5371数字量输入端子座,可以实现32路数字量(干触点)输入;UW5311/UW6311配合UW5374/UW6374数字量电平信号输入端子座,可以实现32路直流24V数字量电平信号输入;

UW5311/UW6311配合UW5376/UW6376继电器隔离输入端子座,可以实现16路交流220V数字量电平信号输入。

CNET通讯连接电缆与普通链接电缆有什么区别,能够换成普通的针对针DB9连接线吗?

UW5531 CNET通讯连接电缆是按照工业现场所需要的技术要求定制的屏蔽双绞线,而一般市面上的普通针对针DB9连接线无法满足此要求,从而会引起一系列的问题,所以不能替换。