现场总线控制系统的工程设计

DCS的工程设计

时扰动供电时间的影响.
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3)、各机柜的直流电源容量应按满载时考核.
4)、要考虑设置有灵敏过流、过压的保护装置.
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6、抗干扰设计干扰信号的来源：传导、静电、电磁、信号
线耦合、接地不妥和连接电势等；抗干扰的措施,常用屏蔽、滤波、接地、合理
布线及选择电缆等. DCS的接地要求：直流电阻<1欧，安全保护
词句。
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招标文件的主要内容
1、总则; 2、工作条件 (包括环境条件); 3、技术指标或规格 (包括培训); 4、附件和备件; 5、文件 (包括技术、培训、维修、操作手册及验收议定书); 6、技术服务 (包括安装、维修及售后服务); 7、订购数量; 8、交货地点及交货时间。
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2、DCS的评估方法
便于操作；不宜设置在工厂主要交通干道旁；考虑控制室和计算机的朝向。
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(2) 机房布置应有利于达到最大工作效率和系统利用率.
✓ 对经常接触的操作设备应靠近DCS操作站； ✓ 对其他操作设备应在操作员所能视及的地方； ✓ 设计合适的维护通道。 ✓ 设备安装宜采用活动方式。
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(3)、建筑要求
色或其他较暗的颜色. 流程画面的颜色宜采用冷色调,而非操作
画面的颜色可采用暖色调. 对流程画面的配色应使流程图画面简单
明确,色彩协调,前后一致,颜色数量不宜过多 ,应避免引起操作人员的视觉疲劳.
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2、过程流程图中数据的显示 1) 数据显示的位置;
尽可能靠近被检测的部位.
2) 数据显示的方式;
有数据显示、文字显示和图形显示三种.
用于分散控制、共用显示仪表、逻辑和计算机系统，通常由现场硬件通信网络和控制室操作设备所组成。

现场总线控制系统的设计与应用

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＦｉｅｌｄｂｕｓＦｏｕｎｄａｔｉｏｎＦｉｅｌｄｂｕｓ；Ｔｏｐｏｌｏｇｙ；ｓｅｇｍｅｎｔ；ＦＦ
Ｏ引吾生产过程控制在经历了自动控制、集中控制与分散
用户在任何地方都可以通过ＩＮＴＥＲＮＥＴ￣生产过程进行远程系统组态、调试和故障诊断。
控制之后，随着控制技术、计算机技术、通信技术以及网络技术的快速发展，上世纪八十年代ｍ现的基于现场总线
的控制系统在近几年内日趋完善。现场总线技术自推广以来，已经在全世界范围内应用于冶金、汽车制造、石油化
ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍａｎｄｅｌａｂｏｒａｔｅｄＦＦｓｏｍｅｏｆｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓ，ａｓｗｅｌｌａｓａｄｖａｎｔａｇｅｓａｎｄｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓｉｎｈｅｔｐｒｏｊｅｃｔ．
ｌ现场总线技术简介
现场总线是一种连接智能仪表和自动化系统间双向和多支路的数字通讯系统。它应用于过程控制的现场设备的局域网，并通过此网络建立起一种具有控制现场智能设备
能力的系统。
即现场设备都接在主干电缆上。在实际应用中这四种结构
ｄｅｓｉｇｎ，ＦＦｗｉｒｉｎｇｄｅｓｉｇｎ，Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｈｅｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｂｅｔｗｅｅｎｈｅｔｐｒｏｃｅｓｓｏｆｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｄｅｓｉｇｎａｎｄｈｅｔｓｙｓｔｅｍｓｗｉｈｔ

石油化工安全仪表专业系统设计标准规范内容

指故障修复所需要平均时间（包含诊疗，确定及等候时间）
2.19平均失效时间Mean time to failure (MTTF)
指功效单元实现要求功效失效平均时间。
2.20可用性Availability(A)
指系统能够使用工作时间概率。
2.21可靠性Reliability(R)
指系统在要求时间间隔内发生故障概率.
3.2安全仪表系统包含传感器，逻辑单元和最终实施元件;当过程达成预定条件时，安全仪表系统动作，将过程带入安全状态。
3.3依据对过程危险性分析，人员、过程、设备及环境保护要求及安全度等级要求确定安全仪表系统功效。
3.4安全仪表系统可根据安全度等级要求分为1，2，3级。安全等级越高，安全仪表系统安全功效越强。
DIN V 19250 Programmable safety system.
IEC 61131 Programmable controller.
1.4实施本标按时，尚应符合国家现行相关标准要求。
2
下列术语适适用于本规范:
2.1危险故障Dangerous Failure
指能够造成安全仪表系统处于危险或失去功效故障。
系统故障时性能递减方法：4-2-O
系统中二个控制模块各有二个CPU，同时工作又相对独立。当一个控制模块中CPU被检测出故障时，该CPU 被切除，切换到2-0工作方法；其它一个控制模块中二个CPU以1oo2D方法投入运行,若这一个控制模块中再有一个CPU被检测出故障时，系统停车。
3. 基础标准
3.1安全仪表系统独立于过程控制系统，独立完成安全保护功效。
2.2安全仪表系统 Safety InstrumentedSystem (SIS)
指能实现一个或多个安全仪表功效系统。系统包含传感器，逻辑运算器和最终实施元件。

现场总线控制系统的工程设计

建的总线系统对相关标准具有一致性、公开性，最
大限度地支持不同生产厂家性能类似的设备之间的
全性原则不同于安全相关系统。工程化的设计方法有现场系统诊断功能的利用、正确组态以及安全连
信息交换和相互替换，从而使构筑的工厂装置成为开放互连系统，以实现控制系统的互操作性和互用
１３安全性原则．
线标准，而是根据生产工艺特点从市场上选择一种符合生产要求的现场总线产品的设计原则，并根据设计原则构建现场总线控制系统的设计方法。本文以苏丹穆格莱德油田开发项目所使用的基金会现场总线系统为例，介绍现场总线控制系统的设计原则和设计方法，为现场总线控制系统的设计提供了可
维普资讯
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第１９卷第３期
石油规划设计
２００８年５月
刘超明
中国石油天然气勘探开发公司刘超明．现场总线控制系统的工程设计．石油规划设计，２０，ｌ３）：４～４０８９络介质应冗余，集线器电源应独立，以确保系统的有效性。主站级网络冗余有３个层次：介质冗余、整体网络冗余和以太网设备冗余。介质冗余完全工作在物理介质层，与使用协议无关；设备和端口的冗余在较介质冗余更高的层次上实施，与使用协议有关。
摘要根据穆格莱德油田开发项目现场总线系统（ｉｄｕｏｔｌｙｔｍ）的设计和试运经ＦｅｂｓｎｒｓｌＣｏＳｅ验，介绍了现场总线系统的设计原则和设计方法。设计原则主要包括系统的开放性、有效性、安全性、有效性与安全性平衡以及经济适用性等原则；设计方法包含了总线系统的概念设计和详细设计，主要涉及网络设计、设备选型、系统组态及文档创建等。为同类系统的设计提供了可以借

现场总线控制系统工程设计问题考虑

采用什么样的系统结构配置需要考虑两方面问题。１系统结构形式）８系统是否分层，分为几层，车间层是否需要监控？．
ｂ系统有无从站，有多少从站及如何分布，从站设备如．何连接，现场设备是否具有总线接口，可否采用分散式Ｉ连接／Ｏ从站等。这需根据现场设备的地理分布进行分组，并确定从站数目及其功能的划分。Ｃ系统有无主站及其数量、分布和连接如何？这需根据．系统可靠性要求及工程费用情况决定。２总线类型选择）ａ根据系统是离散控制还是流程控制，以及系统控制要．求研究不同现场总线的技术特点，结合控制需要选择相应的现场总线技术。ｂ根据系统对实时性的要求以及传输距离，决定现场总．线的数据传输速率、供电方式等。ｃ确定是否需要车间级监控和监控站。．ｄ根据系统可靠性要求，结合工程经费，决定主站形式
４其他．
现场总线工程还应结合项目特点，考察各种现场总线控制系统市场占有率和价格、智能仪表及电源配套程度、技术支持和售后服务水平、系统兼容性及接口的难易程度等，进行全面分析选择。对于跨国项目，还应考虑项目所在国的经济发展水平、是否受到经济和技术制裁、工程运行维护成本等因素。
社．００２０．

现场总线控制系统设计

确定通信网络模块设备
现场总线网络与控制设计
选用现场总线技术的原因
- 时代及技术进步的要求； - 彻底分散控制，提高系统的可靠性； - 提高整个系统的智能化水平； - 大幅度节约系统成本的要求。
系统设计—前期准备
1.总线选择
(1)现场总线的类型
根据具体的情况选择相应的现场总线；考查该现场总线的先进性；调研该现场总线的市场占有率；考查该现场总线的技术和服务。
1
保证系统实时性、多任务、和多回路
分布特性。
2
保证系统设备的互联、互操作和
互换性
考虑如:网络节点数、节点的位置分布、总线速率和传输能力。
考虑如:总线设备之间遵从的协议;考虑网络的升级和设备替换。
现场总线设计原则
现场总线系统设计要保证系统运行的可靠性。在特殊的场合，总线系统要采用屏蔽、防爆、甚至要求有冗余备份。
监测节点设计
温室农作物主要受到环境中的温度、湿度、光照、二氧化碳浓度、土壤湿度和PH值等因素的影响。通过传感器对这些参数因子进行定时测量，并通过主控制器内置的模拟信号处理电路对采集到的信号进行调整处理，由通信接口传输到上位机。
通信接口部分采用具有SPI接口的独立CAN控制器MCP2510 和收发器PCA82C251，实现与CAN总线的数据通信。
(2)冗余要求
对于有冗余要求的控制系统，应选择具有冗余功能的电源、主站、从站、耦合器、光缆等设备。
(3)本质安全要求 (4)系统实时性要求
系统设计—前期准备
2.系统控制点数确定
系统控制点主要类型包括：开关量输入点、输出点和模拟量输入点、输出点。更重要的是知道每个从站的控制点数。
3.主站选择
主站有三种： ①可以插入人工控机中的现场总线主站模块； ②集成有主站功能的大中型PLC; ③集成了主站功能和商用计算机功能的一体化嵌入式超小

《分散型控制系统工程设计规范》HGT 20573-2012要点

前言本标准是《分散型控制系统工程设计规定》（HG/T 20573－95）的修订版。

本标准根据中华人民共和国工业和信息化部《关于印发2009年第一批工业行业标准制修订计划的通知》（工信厅科(2009)104）号文要求，由中国石油和化工勘察设计协会委托全国化工自动控制设计技术中心站组织修订。

本标准共分14章和1个附录。

本标准的主要技术内容是：标准正文包含四个方面部分内容，第一方面内容为DCS技术要求，包括DCS系统总体要求、DCS 工程设计原则、控制站/操作站/工程师站/通信系统等硬件部分选用原则、DCS应用软件与组态等；第二方面内容为DCS工程设计程序，包括DCS的基础工程设计、详细工程设计步骤及设计任务；第三方面为DCS控制室设计以及DCS供电、接地、防雷系统设计；第四方面为设计服务工作，即按需参加DCS 检验、安装、联调和投运等工作。

标准附录为DCS技术规格书编制要求，包括DCS技术要求、DCS采购、DCS验收等方面的编制要求。

本标准对原标准修订的主要内容是：1. 将原标准的“附录A DCS工程设计程序”部分经修订后编入标准正文。

2. 增加“术语定义和缩略语”、“DCS系统总体要求”、“DCS工程设计原则与职责分工”、“通信系统”四章。

3. 删除“DCS采用原则”等内容，在修改、补充原标准的基础上重新编排本标准的目次与内容。

本标准由中国石油和化工勘察设计协会提出并归口。

本标准的日常管理单位是全国化工自动控制设计技术中心站本标准的的主编单位是中国成达工程有限公司，负责具体技术内容解释。

执行过程中如有意见和建议请寄送日常管理单位和主编单位。

本标准日常管理单位：全国化工自动控制设计技术中心站通讯地址：上海市徐汇区中山南二路1089号徐汇苑大厦12层邮政编码：200030电话*************传真：************本标准主编单位：中国成达工程有限公司通讯地址：成都市天府大道中段279号成达大厦邮政编码：610041本标准主要起草人员：童秋阶李一乐罗倩曾裕玲本标准主要审查人员：孙建文方留安高欣王发兵张晋红陈鹏马恒平王同尧林洪俊于锋张同科孙旭张济航罗向东王雪梅本标准1995年首次发布，2010年第1次修订，本次为第1次修订。

现场总线控制系统设计

现场总线控制系统设计摘要：根据笔者开发项目现场总线系统的设计和试运经验,全面介绍了现场总线系统的设计原则和方法。

同时也介绍了与现场总线控制系统有关的术语和概念。

设计原则主要涉及系统的开放性、有效性、安全性、有效性与安全性平衡以及经济适用性等原则;设计方法包含了设计周期的两个部分———概念设计和详细设计。

详细设计主要涉及网络设计、设备选型、系统组态及文档创建等。

为同类系统的设计提供了可以借鉴的原则和方法。

关键词：现场总线控制系统;有效性;安全性;设计过程引言根据IEC61158标准定义:现场总线是指安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线。

具有全数字化、全分布、双向传输、自诊断、低成本、开放性、互操作性、智能化等特点,在石油、石化等领域获得了成功的应用。

目前现场总线标准尚未统一,市场上主流产品有40种之多。

现场总线控制系统的工程设计是根据生产工艺特点从市场上选择一种符合生产要求的现场总线产品并根据设计原则构建现场总线控制系统。

笔者根据多年多套现场总线控制系统的设计、安装和试运经验,以苏丹穆格来得油田开发项目所使用的基金会现场总线系统为例,介绍现场总线控制系统的设计原则和设计方法,为现场总线控制系统的设计提供可以借鉴的经验。

1现场总线控制系统设计原则1.1有效性原则有效性是回路正常运行时间占总时间的百分比,其目的是尽量减少生产过程的损失。

获得高有效性的工程实现方法有分散、诊断和冗余。

分散包括网络分散、结构分散、设备物理位置分散、控制回路分散和有限停车等。

冗余要求控制器冗余、链路设备冗余、I/O卡件冗余、通信模件冗余、连接介质冗余、变送器冗余和电源冗余等。

除此之外,还有冗余分离、备份主设备等辅助备份技术。

系统诊断是指设计中对现场总线设备丰富的状态字节和判断能力的利用,从而迅速确定过程问题、故障设备；减少平均修复时间、系统错误停车；实现备份设备间的正确切换等。