仪表选用及DCS组态

　　本书以一个具体流程装置对象的检测、控制与仿真工程项目为例，从工程项目实施执行的角度，依据该装置的检测与控制要求，讲述了仪表的选用、控制系统方案设计、DCS系统配置、DCS系统组态、以及项目的调试与投运。并针对该对象装置进行了建模与仿真，做到了虚实结合。 本书以工程项目实施的工作过程，按工作任务对内容进行分解序化，将知识点融于项目实施的过程中。以加强实践能力培养为原则，力求还原实际过程控制工程项目实施的真实工作过程。对于对象装置中没有涉及而实际工业生产过程中又经常用到的仪表和过程控制系统也做了介绍。 本书所选控制对象装置的I/O点数适中，所用DCS为自动化行业国内一流的和利时公司HOLLiAS MACS-K系统硬件与MACS V6版本软件，用于教学、培训或工程控制技术人员的学习，初学者比较容易上手。 本书有配套的电子教案，可在化学工业出版社的官方网站上免费下载。 本书可作为高等院校自动化及其相关专业“教·学·做”一体化的教科书、教学参考书或毕业设计指导用书，也可作为广大科技工作者和工程技术人员的参考用书。

　　武平丽，黄河水利职业技术学院，副教授/高工，1991.7毕业于南京化工学院生产过程自动化专业，在1991.7至2005.6之间先后在开封东大化工（集团）有限公司计量处、扩建办、河南省石化系统生产自控工程中心、开封市化工设计室、开封市化工研究所工作。主要从事化工项目自控专业设计、安装、调试及维护。主持完成的项目有微机生产调度系统、5000吨/年氯乙酸、2万吨/年离子膜法烧碱、2000吨/年气相法氯化亚砜、300万立方米变压吸附法制纯H2等项目。主要完成的可研项目有《2万吨/年自然循环法离子膜烧碱可行性研究报告》、《1万吨/年氯磺酸可行性研究报告》和《1万吨/年氯乙酸可行性研究报告》等。 2005.6至今，在黄河水利职业技术学院从事教学与科研工作。主要教授《电路》、《集散控制系统》、《过程控制与自动化仪表》、《自动化专业英语》等课程。 发表的论文有：《电容式物位开关在氯碱工业中的应用》、《烧碱密度的在线检测》、《DCS对树脂塔的程序控制》、《PH值的在线检测与控制》、《现场总线技术在DCS中的应用》、《MACS-V在盐化工中的应用》等。

绪论
0.1对象装置简介1
0.2过程检测技术基础3
0.2.1检测仪表的组成与结构形式4
0.2.2检测仪表的测量误差4
0.2.3检测仪表的性能指标5
0.3过程控制技术基础6
0.3.1过程控制系统的分类7
0.3.2过程自动检测系统7
0.3.3过程自动控制系统8
0.3.4控制系统的过渡过程和品质指标10
0.3.5对象特性12
0.4传递函数与方块图14
0.4.1传递函数14
0.4.2方块图15

第1章仪表的选用
1.1温度仪表的选用18
1.1.1测温仪表分类与性能特点18
1.1.2双金属温度计20
1.1.3热电阻21
1.1.4热电偶24
1.1.5测温仪表的选用原则27
1.1.6测温仪表选型示例28
1.1.7测温元件及仪表的安装29
1.2压力仪表的选用31
1.2.1压力的概念、单位及表示方法31
1.2.2压力检测的主要方法33
1.2.3弹簧管压力表34
1.2.4智能压力变送器35
1.2.5现场总线压力变送器39
1.2.6压力仪表的选用原则41
1.2.7压力仪表选型示例43
1.2.8压力仪表的安装44
1.3流量仪表的选用47
1.3.1流量检测概述47
1.3.2流量仪表的分类48
1.3.3差压流量计48
1.3.4电磁流量计53
1.3.5涡轮流量计56
1.3.6流量仪表选型示例58
1.4物位仪表的选用59
1.4.1物位检测概述59
1.4.2物位仪表的分类60
1.4.3差压式液位变送器61
1.4.4浮球式液位计62
1.4.5电容式物位计63
1.4.6超声波物位计65
1.4.7物位仪表选型示例66
1.4.8物位仪表的安装68
1.5分析仪表的选用70
1.5.1分析仪表的基本知识70
1.5.2水质浊度计71
1.5.3工业酸度计72
1.5.4工业电导仪72
1.5.5分析仪表的选型73
1.5.6分析仪表选型示例73
1.6执行器的选用74
1.6.1执行器基础知识74
1.6.2气动调节阀76
1.6.3电动调节阀76
1.6.4调节阀的流量特性77
1.6.5执行器的附件79
1.6.6调节阀的选择80
1.6.7调节阀选型示例82
1.6.8调节阀的安装和维护83

第2章控制系统方案设计
2.1自控工程识图87
2.1.1自控工程设计中常用图形符号87
2.1.2字母代号89
2.1.3仪表位号90
2.1.4控制符号图表示方法示例91
2.1.5简单控制系统符号图识图92
2.1.6管道及仪表流程图的识图92
2.2简单控制系统设计93
2.2.1简单控制系统的组成93
2.2.2系统被控变量与操纵变量的选择94
2.2.3执行器的选择95
2.2.4控制规律的选取95
2.2.5水箱液位控制系统设计96
2.3串级控制系统设计98
2.3.1串级控制系统的结构98
2.3.2串级控制系统的特点及应用范围99
2.3.3串级控制系统主、副变量的选择102
2.3.4主、副控制器控制规律的选择103
2.3.5主、副控制器正反作用的确定104
2.3.6锅炉液位与流量串级控制系统设计105
2.4比值控制系统设计106
2.4.1比值控制系统概述106
2.4.2常见的比值控制方案106
2.4.3比值控制系统的实施方案108
2.4.4燃料与空气比值控制系统设计109
2.5前馈控制系统设计110
2.5.1前馈控制的基本概念110
2.5.2前馈控制的特点和局限性111
2.5.3前馈控制系统的几种结构形式112
2.5.4前馈控制系统的选用113
2.5.5前馈控制系统的设计114

第3章DCS系统配置
3.1DCS系统概述116
3.1.1DCS系统定义116
3.1.2DCS系统结构与功能117
3.1.3国内常见DCS现状117
3.1.4和利时一体化过程解决方案118
3.1.5设备管理系统（HAMS）122
3.2MACS-K系统介绍124
3.2.1系统网络结构组成124
3.2.2系统网、控制网节点功能说明125
3.2.3项目与域126
3.2.4信息安全129
3.2.5MACS-K系统的时钟同步132
3.3DCS系统硬件配置133
3.3.1硬件配置的冗余技术与原则133
3.3.2现场控制站组成135
3.3.3现场控制站硬件配置141
3.3.4操作站及网络设备的配置146
3.3.5系统配置总图155
3.4DCS系统软件配置156
3.4.1软件配置的基本要求156
3.4.2系统软件配置清单156

第4章DCS系统组态
4.1DCS系统组态概述158
4.1.1DCS系统组态的含义158
4.1.2MACS系统软件组成及安装159
4.1.3HOLLiAS MACS V6.5系统组态步骤162
4.1.4组态输入文件162
4.1.5系统的硬件配置166
4.2新建工程167
4.2.1设置工程基本信息167
4.2.2添加操作站168
4.2.3添加控制站168
4.2.4操作站用户组态168
4.2.5历史站组态168
4.2.6工程备份与恢复169
4.2.7项目管理170
4.2.8工程管理171
4.3控制站I/O组态174
4.3.1控制站硬件配置组态174
4.3.2I/O测点组态175
4.3.3第三方DP/PA设备配置177
4.4控制逻辑组态180
4.4.1POU介绍180
4.4.2CFC语言应用与流量积算181
4.4.3CFC语言应用与PID控制182
4.4.4CFC语言应用与顺序控制185
4.4.5PA仪表的数据转换逻辑186
4.4.6工程编译和下装188
4.5图形组态188
4.5.1图形组态概述188
4.5.2添加静态图形190
4.5.3添加动态图形190
4.6报警组态192
4.6.1报警声音配置192
4.6.2报警发声设置193
4.7报表组态194
4.7.1报表组态步骤194
4.7.2报表打印组态196

第5章建模与仿真
5.1仿真概述198
5.1.1仿真基本概念198
5.1.2模型及建模199
5.1.3仿真的应用200
5.2仿真软件200
5.2.1软件组成200
5.2.2功能说明201
5.2.3软件使用204
5.3建模与仿真过程典型应用案例209
5.3.1仿真的基本步骤209
5.3.2建立系统模型209
5.4仿真工程实例224
5.4.1二阶水箱仿真系统224
5.4.2反应釜仿真工程225

第6章调试与投运
6.1DCS系统调试227
6.1.1调试的一般步骤227
6.1.2系统接地230
6.2系统投运234
6.2.1系统投运概述234
6.2.2PID基本原理介绍235
6.2.3PID参数整定方法236
6.2.4自动调节系统的质量指标240

参考文献