一种化工原理实验用DCS控制系统

一种化工原理实验用dcs控制系统
技术领域
1.本实用新型涉及化工原理实验技术领域，尤其是涉及一种化工原理实验用dcs控制系统。


背景技术：

2.dcs就是分布式控制系统的简称，其还被称之为集散控制系统。dcs控制系统有着实时的监测功能，其中包括硬件设备的运行情况、模拟量以及系统的整体状态等等。能够帮助管理人员更好地集中掌握各个化工原理实验设备的运行情况，并且进行监测，对现场操作人员的误操作以及漏操作等等不良情况进行记录并及时调整。
3.对于化工原理实验而言，每一项实验都需要学生去掌握，而管理员需要在过程中时刻观察设备运行情况，以保证实验顺利进行。特别是在各类设备不集中的时候，管理员同时监测多套设备就显得尤为困难。


技术实现要素：

4.实用新型目的：为了克服背景技术的不足，本实用新型公开了一种化工原理实验用dcs控制系统，该系统通过对化工原理实验装置的温度、压力、流量、液位等参数的显示和控制，从而实现对化工原理实验装置的远程监测、控制。
5.技术方案：本实用新型所述的化工原理实验用dcs控制系统，包括化工原理实验设备，包括现场检测仪表与化工原理实验设备连接；还包括多个i/o单元，所述i/o单元包括多个i/o卡件和冗余数据转发卡，所述i/o卡件连接现场检测仪表和化工原理实验设备进行信号的采集与输出，所述冗余数据转发卡连接i/o卡件；还包括冗余主控制卡，所述冗余主控制卡连接冗余数据转发卡，并通过通信网络连接工程师站，实现工程师站对化工原理实验设备的监测控制。
6.进一步的，所述现场检测仪表包括温度检测仪表、压力检测仪表、流量检测仪表、液位检测仪表。
7.进一步的，所述i/o卡件包括xp313电流信号输入卡、xp314电压信号输入卡、xp316电阻信号输入卡、xp363开关量输入卡、xp335脉冲量信号输入卡、xp322电流信号输出卡、xp362开关量输出卡。
8.进一步的，所述冗余数据转发卡为xp233，在冗余主控制卡和i/o卡件之间实现信息交换。
9.进一步的，所述冗余主控制卡为xp243x。
10.进一步的，所述通信网络分为四层，第一层网络是信息管理网；第二层网络是过程信息网；第三层网络是过程控制网，称为scnet ii；第四层网络是控制站内部i/o控制总线，称为sbus。
11.有益效果：与现有技术相比，本实用新型的优点为：在dcs的作用下，可以将各类设备集中监测，从而大大提高了管理员的监测效率；同时可以将dcs控制系统的概念切实地融
入到教学当中，大大提高教学效率。
附图说明
12.图1为本实用新型控制系统结构图。
具体实施方式
13.下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案作进一步的说明。
14.如图1所示的化工原理实验用dcs控制系统，包括化工原理实验设备1，包括现场检测仪表2与化工原理实验设备1连接，所述现场检测仪表2包括温度检测仪表、压力检测仪表、流量检测仪表、液位检测仪表，通过220v转24v电源将工业四大参数转化为dcs控制系统中i/o卡件能够识别的各类信号。
15.还包括多个i/o单元3，冗余主控制卡4，工程师站5。
16.所述i/o单元3包括多个i/o卡件301和冗余数据转发卡302，所述i/o卡件301包括xp313电流信号输入卡、xp314电压信号输入卡、xp316电阻信号输入卡、xp363开关量输入卡、xp335脉冲量信号输入卡、xp322电流信号输出卡、xp362开关量输出卡。所述i/o卡件301连接现场检测仪表2和化工原理实验设备1进行信号的采集与输出，所述冗余数据转发卡302连接i/o卡件301。对于ai信号，现场控制柜以及dcs操作员站上能够同步显示；而对于ao信号，需要通过信号转换开关，对现场控制信号以及dcs控制的输出信号进行选择，将现场执行机构的控制信号分为两路连接，由现场控制仪表控制或者由dcs操作员进行控制。i/o卡件具有自诊断功能，可在采样、信号处理的同时进行自检。如果卡件为冗余状态，一旦自检到故障，工作卡会主动将工作权交给备用卡，以保证信号的正确采样。
17.所述冗余数据转发卡302为xp233，所述冗余主控制卡4为xp243x，数据传输至dcs系统的i/o卡件上，通过数据转发卡xp233与主控制卡xp243x进行信息交换。数据转发卡可以通过拨码拓展多个机笼，联接更多的i/o信号。xp233具有wdt看门狗复位功能，在卡件收到干扰而造成软件混乱时，能够自动复位cpu，使得系统恢复正常运行。当卡件配置冗余时，在运行过程中，如果工作卡出现故障，可自动无扰动切换到备用卡，并可实现硬件故障情况下的软件切换和软件死机情况下的硬件切换，确保系统安全可靠地运行。
18.所述冗余主控制卡4连接冗余数据转发卡302，并通过通信网络连接工程师站5，实现工程师站5对化工原理实验设备1的监测控制。主控制卡xp243x通过数据转发卡实现与i/o卡件的信息交换，利用信号输入卡周期性地采集现场实时过程信息，在主控卡内执行综合运算处理后，通过控制卡输出控制信号给执行机构，执行相应动作。利用这种控制方式，通过通信网络的联接，工程师站5可以实现对化工原理设备中单个或者多个信号的传输与控制。
19.所述通信网络分为四层，第一层网络是信息管理网；第二层网络是过程信息网；第三层网络是过程控制网，称为scnet ii；第四层网络是控制站内部i/o控制总线，称为sbus。
20.对于现场多套分散的化工原理实验设备，通过所述dcs系统中的i/o卡件，将设备中分散的各类ai、ao信号，集中传输至数据转发卡，与主控制卡进行信息交换，通过通信网络实现工程师站（操作员站）对现场多套设备的分散信号进行集中监测控制，大大提高了管理员的监测效率。


技术特征：
1.一种化工原理实验用dcs控制系统，包括化工原理实验设备（1），其特征在于：包括现场检测仪表（2）与化工原理实验设备（1）连接；还包括多个i/o单元（3），所述i/o单元（3）包括多个i/o卡件（301）和冗余数据转发卡（302），所述i/o卡件（301）连接现场检测仪表（2）和化工原理实验设备（1）进行信号的采集与输出，所述冗余数据转发卡（302）连接i/o卡件（301）；还包括冗余主控制卡（4），所述冗余主控制卡（4）连接冗余数据转发卡（302），并通过通信网络连接工程师站（5），实现工程师站（5）对化工原理实验设备（1）的监测控制。2.根据权利要求1所述的化工原理实验用dcs控制系统，其特征在于：所述现场检测仪表（2）包括温度检测仪表、压力检测仪表、流量检测仪表、液位检测仪表。3.根据权利要求1所述的化工原理实验用dcs控制系统，其特征在于：所述i/o卡件（301）包括xp313电流信号输入卡、xp314电压信号输入卡、xp316电阻信号输入卡、xp363开关量输入卡、xp335脉冲量信号输入卡、xp322电流信号输出卡、xp362开关量输出卡。4.根据权利要求1所述的化工原理实验用dcs控制系统，其特征在于：所述冗余数据转发卡（302）为xp233，在冗余主控制卡（4）和i/o卡件（301）之间实现信息交换。5.根据权利要求1所述的化工原理实验用dcs控制系统，其特征在于：所述冗余主控制卡（4）为xp243x。6.根据权利要求1所述的化工原理实验用dcs控制系统，其特征在于：所述通信网络分为四层，第一层网络是信息管理网；第二层网络是过程信息网；第三层网络是过程控制网，称为scnet ii；第四层网络是控制站内部i/o控制总线，称为sbus。

技术总结
本实用新型公开了一种化工原理实验用DCS控制系统，包括化工原理实验设备，包括现场检测仪表与化工原理实验设备连接；还包括多个I/O单元，所述I/O单元包括多个I/O卡件和冗余数据转发卡，所述I/O卡件连接现场检测仪表和化工原理实验设备进行信号的采集与输出，所述冗余数据转发卡连接I/O卡件；还包括冗余主控制卡，所述冗余主控制卡连接冗余数据转发卡，并通过通信网络连接工程师站，实现工程师站对化工原理实验设备的监测控制。在DCS的作用下，可以将各类设备集中监测，从而大大提高了管理员的监测效率；同时可以将DCS控制系统的概念切实地融入到教学当中，大大提高教学效率。大大提高教学效率。大大提高教学效率。


技术研发人员：韩莹 石国军 王伟 吴燕玲
受保护的技术使用者：扬州大学
技术研发日：2023.03.01
技术公布日：2023/7/23