十四章集散控制系统.ppt
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1、4/27/2019 10:49 PM,第十四章 集散控制系统,4/27/2019 10:49 PM,内容提要,概述 计算机控制系统的组成 计算机控制系统的特点 计算机控制系统的发展过程 集散控制系统 集散控制系统的特点 集散控制系统的基本构成 CENTUM-CS集散控制系统,1,4/27/2019 10:49 PM,内容提要,现场总线控制系统 现场总线控制系统的特点 现场总线国际标准化 主要的现场总线系统简介,2,4/27/2019 10:49 PM,第一节 概述,一、计算机控制系统的组成,3,计算机控制系统是利用计算机实现工业生产过程的自动控制系统。,图14-1 计算机控制系统原理框图,计算
2、机控制系统的工作过程: 数据采集、控制决策、控制输出。,4/27/2019 10:49 PM,第一节 概述,4,图14-2 计算机控制系统组成框图,4/27/2019 10:49 PM,第一节 概述,二、计算机控制系统的特点,5, 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很方便。 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。,4/27/2019 10:49 PM,第一节 概述,6,计算机控制系统可以通过通信网络而互通信息,实现数据和信息共享,能使操作人员及时了解生产情况,改变生产控制和经
3、营策略,使生产处于最优状态。 计算机具有记忆和判断功能,它能够综合生产中各方面的信息,在生产发生异常情况下,及时做出判断,采取适当措施,并提供故障原因的准确指导,缩短系统维修和排除故障时间,提高系统运行的安全性,提高生产效率,这是常规仪表所达不到的。,4/27/2019 10:49 PM,三、计算机控制系统的类型,1、按系统的功能分类 (1)顺序控制和数值控制 (2)直接数字控制 (3)计算机监督控制 (4)递阶控制,2、按系统的结构分类 (1)单机控制系统 (2)多级计算机控制系统 (3)多级分布式计算机 控制系统,DDC系统框图,SCC系统原理图,7,第一节 概述,4/27/2019 10
4、:49 PM,第一节 概述,四、计算机控制系统的发展过程,8,1.直接数字控制(DDC),由于提供了计算机与过程装置间的接口,实现了“传感器计算机执行器”三者电气信号的直接传递,计算机在配备了传感器、执行器以及相关的电气接口后就可以实现过程的检测、监视、控制和管理。 这种用数字控制技术简单地取代模拟控制技术,而不改变原有的控制功能。,4/27/2019 10:49 PM,第一节 概述,9,本质,用一台计算机取代一组模拟控制器,构成闭环控制回路。,优点,计算灵活,它不仅能实现典型的DDC控制规律,而且能方便地对传统的PID算法进行改进或实现其他的控制算法。,4/27/2019 10:49 PM,
5、第一节 概述,10,2.集中型计算机控制系统,图14-3 集中型计算机控制系统原理图,4/27/2019 10:49 PM,优越性: 从表面上看信息集中,集中型计算机控制可以实现先进控制、联锁控制等各种更复杂控制功能;便于实现优化控制和优化生产。,问 题:由于当时计算机总体性能低,运算速度慢,容量小,利用一台计算机控制成很多个回路容易出现负荷过载,而且控制的集中也直接导致危险的集中,高度的集中使系统变得十分“脆弱”。,在当时,集中型计算机控制系统不仅没有给工业生产带来明显的好处,反而可能严重影响正常生产,因此这种危险集中的系统结构很难为生产过程所接受,曾一度陷入困境。,11,第一节 概述,4/
6、27/2019 10:49 PM,第一节 概述,12,3.集散控制系统,集散控制系统是随着现代大型工业生产自动化的不断兴起和过程控制要求的日益复杂应运而生的综合控制系统。,特点,集中管理和分散控制,4/27/2019 10:49 PM,第一节 概述,13,4.现场总线控制系统,现场总线是连接智能现场装置和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。,本质,全数字式的,取消了原来DCS系统中独立的控制器,避免了反复进行AD、DA的转换。,特点,双向数据通信能力; 把控制任务下移到智能现场设备,以实现测量控制一体化,从而提高系统固有可靠性。,4/27/2019 10:49 PM,14,第一
7、节 概述,4/27/2019 10:49 PM,计算机控制系统的发展特征,随着局域网、Internet、IT技术迅速发展,计算机控制系统向集成化、网络化、智能化、信息化发展成为一种趋势,15,第一节 概述,4/27/2019 10:49 PM,概述,集散控制系统DCS是随着现代大型工业生产自动化的不断兴起和过程控制要求的日益复杂应运而生的综合控制系统。 Distributed Control SystemDCS DCS可直译为“分布式控制系统” “集散控制系统”是按中国人习惯理解而称谓的。 DCS的主要特征是它的集中管理和分散控制 它采用危险分散、控制分散,而操作和管理集中的基本设计思想,多层
8、分级、合作自治的结构形式 DCS在电力、冶金、石油、化工、制药等各种领域都得到了极其广泛的应用。,第二节 集散控制系统,16,4/27/2019 10:49 PM,特征,经营管理级,生产管理级,控制管理级,过程控制级,根本:管理集中和控制分散,具体表现在: 分级递阶结构,现场仪表,各种检测仪表、执行器,DCS必不可少的两级,17,第二节 集散控制系统,4/27/2019 10:49 PM,向开放式系统发展 智能变送器、远程I/O和现场总线的发展,进一步使现场测控功能下移分散 DCS、PLC、PCCS相互渗透融合,形成数字化、模块化、网络化的分布式控制系统 现场总线集成于DCS系统是现阶段控制网
9、络的发展趋势 现场总线于DCS系统I/O总线上的集成 现场总线于DCS系统网络层的集成 现场总线通过网关与DCS系统并行集成,发展趋势,18,第二节 集散控制系统,4/27/2019 10:49 PM,DCS的层次结构中,最低级是与生产过程直接相连的过程控制级。 在不同的DCS中,过程控制级所采用的装置结构形式大致相同,但名称各异,如过程控制单元、现场控制站、过程监测站、基本控制器、过程接口单元等,在这里,我们统称现场控制单元FCU(或控制站)。 过程管理级由工程师站、操作员站、管理计算机和显示装置组成直接完成对过程控制级的集中监视和管理,通常称为操作站。 DCS的生产管理级、经营管理级是由功
10、能强大的计算机来实现,没有更多的硬件构成,这里不作阐述。,一、集散控制系统的基本组成,DCS的硬件系统,20,第二节 集散控制系统,4/27/2019 10:49 PM,21,第二节 集散控制系统,4/27/2019 10:49 PM,DCS的软件系统,22,第二节 集散控制系统,4/27/2019 10:49 PM,23,图14-6 集散型控制系统的体系结构,操作站、工程师站和上位计算机构成集中管理部分;现场监测站、现场控制站构成分散控制部分;通信网络是连接集散系统各部分的纽带,是实现集中管理、分散控制的关键。,小结,第二节 集散控制系统,4/27/2019 10:49 PM,第二节 集散控
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