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Process Control & Instrumentation Technology 主要内容 t过程计算机控制系统特点及构成 t直接数字控制（DDC）系统 t监督控制与数据采集（SCADA）系统 t集散控制系统（DCS）系统 tPLC-SCADA系统与DCS系统间的区别 t计算机控制系统应用举例 Process Control & Instrumentation Technology 过程计算机控制系统特点 t可靠性高； t对计算机的速度和精度要求较低； t输入、输出等外部设备较完善； t实时响应性好； t中断系统比较完善； t具有比较丰富的指令系统； t有比较完善的软件系统等 。 Process Control & Instrumentation Technology 过程计算机控制系统构成 t主机； t过程通道； t自动化仪表； t应用软件等。 Process Control & Instrumentation Technology 直接数字控制（DDC）系统 t最普遍的一种应用形式，采用计算机直接对生 产进行自动控制。最常用的是工业PC机（IPC） 。 tIPC是在PC机的基础上经过改进使之能适合恶劣工业 环境的PC机。 tIPC配有各种过程输入/出接口板和相应的工业应用 软件，具有良好的开放性、安全性、灵活性和可联 网性。 t其突出优点是：非常强的计算处理能力，标准化总 线，丰富的图形显示及多媒体功能，丰富操作系统 支持和网络支持。 Process Control & Instrumentation Technology IPC t目前IPC已进入工业控制的各个层次，包 括控制层、监控层、调度层、管理层和决 策层。 t几乎所有大型PLC应用中都以IPC作为操 作员接口。 t在大部分DCS中，IPC用作操作员站的主 机和工程师站的主机。 Process Control & Instrumentation Technology 监督控制与数据采集（SCADA）系统 t利用计算机自动调整调节器的给定值， 或可调参数值，或由第二级计算机监控第 一级DDC系统。 t特点：系统可靠性高，一旦计算机出故 障，仍能由调节器维持生产过程的正常运 行。 Process Control & Instrumentation Technology 集散控制系统（DCS）系统 tDCS的设计思想是“控制分散、管理集中” 。 t 与传统的集中式计算机控制系统相比， 控制系统的危险被分散，可靠性大大增加 。 tDCS具有良好的图形界面，方便的组态软 件，丰富的控制算法和开放的联网能力等 优点。 t成为过程控制系统，特别是大中型流程 工业企业中控制系统的主流。 Process Control & Instrumentation Technology DCS代表厂家 t80年代国内DCS的市场几乎全被国外产品占有， 代表厂家有： t美国的HONEYWELL； t日本的横河（YAKOGAWA）； t德国的SIEMENS等等。 t进入90年代，国产DCS的市场占有率不断上升， 代表性的有： t北京和利时公司； t浙大中控公司。 Process Control & Instrumentation Technology DCS的特点 t采用分级结构：通常分为三级，第一级 为过程控制，第二级为监督控制，第三级 为工厂管理； t采用局部网络通信技术； t丰富的功能软件包； t强有力的人机接口功能； t采用高可靠性技术。 Process Control & Instrumentation Technology PLC-SCADA系统与DCS系统间的区别 tPLC-SCADA系统和基于DCS的过程控制系 统从原理上区别不大： t起初，PLC是作为继电逻辑电子设备对数字 量进行控制的；DCS系统则引入了模拟量控 制。随着系统的发展，至今两者都能对数字 量和模拟量进行控制。 tDCS系统的设计是面向对象的，而PLC程序 的编码则更多是面向线性顺序控制的。 Process Control & Instrumentation Technology PLC-SCADA系统与DCS系统间的区别 t一个DCS系统是由硬件、处理器、I/O模块、运行界 面和与之相匹配的应用软件组成的一个完整系统。 PLC-SCADA则将整个系统分散成不同的部分，各个部 分之间需要进行组合和通讯。 tDCS系统只有一个全局的数据库，一旦修改了这个 数据库，它将影响整个系统的运行。PLC-SCADA系统 至少有两个不同的数据库，一个是用于PLC的，另一 个是用在SCADA应用程序中的。任何修改都将在所有 的数据库中进行。 tPLC的硬件、软件和授权与DCS系统的相比相对便宜 。 Process Control & Instrumentation Technology PLC-SCADA系统与DCS系统间的区别 tPLC能以毫秒级的速度扫描，而DCS则只能 以秒级速度扫描。 tDCS只有固定的扫描速率，而PLC的扫描速 率则是由负载多少和I/O的数量决定的。 t起初的DCS是一个很封闭的系统，换句话说 ，要实现系统与其它系统接口设计是很困难 的。SCADA系统是基于PC设计的，所以它与 其它系统的接口是通用的。 Process Control & Instrumentation Technology PLC-SCADA系统与DCS系统间的区别 tPLC-SCADA系统在PLC和SCADA进行通讯的时 候要进行很多工作。 tDCS中通讯检测、系统性能管理和系统报警 都使用标准函数，而在PLC-SCADA中这些功 能都需要使用编程来实现。 tPLC更适用于小工程，而DCS系统则适用于 大工程。现在，人们组合了PLC-SCADA和DCS 两者的优点，并把它称之为小型DCS系统， 它具有典型的DCS性能。 Process Control & Instrumentation Technology 基于PROFIBUS的PLC-SCADA系统 在磨矿过程中的应用 t磨矿过程自动控制的目标 ： t一是控制分级溢流的矿石粒度满足工艺要求 ，以利于后面的浮选作业； t二是在保证粒度满足工艺要求的前提下，尽 可能提高磨机的入磨台时（即单台设备每小 时的处理量），从而提高产量，降低能耗。 Process Control & Instrumentation Technology 磨矿过程控制特点 t数据量大而且分散 t根据低压配电室及车间信号采集点的实际布 局，需设多个站点，对系统通信联网的方便 性和可靠性要求很高。 t受控设备多并且存在紧密的联锁关系 t润滑油泵、磨机、分级机、给矿皮带、集矿 皮带和摆式给矿机等设备之间是一个典型的 以电机启/停和互锁控制为主的系统，要求控 制器应易于实现此类控制。 Process Control & Instrumentation Technology 磨矿过程控制特点 t测量和控制参数多 t要实现上述控制目标，要求实时检测矿浆粒度值、 入磨台时和多个给水点的给水量，并通过若干调节 阀和变频器实现上述参数的调节与控制。 t控制算法较复杂 t为达到良好的粒度和入磨台时控制效果，需采用除 PID控制算法外其它先进算法，如模糊控制算法，算 法的复杂性较大，这对控制器的数据处能力要求较 高。 Process Control & Instrumentation Technology 控制系统网络结构设计 t磨矿系统决定采用基于西门子PLC的 SCADA控制方案。 t选择S7300系列 PLC（315-2DP）作为主控 制器。 t每个系列各设1个主站点。 t选择ET200M模块作为远程I/O，根据每系 列的实际情况，每系列在车间设有多个远 程I/O站点。 Process Control & Instrumentation Technology 控制系统网络结构设计 Process Control & Instrumentation Technology 网络结构特点 t一根通信线就可以实现现场I/O信号和CPU之间 、CPU与上位机PC之间的连接。 t采用PLC，对系统的联锁、保护等以开关量为主 的处理极为方便。 t采用模块化编程，通过组织块（OB）、功能块 （FB）