集散系统基础知识2.4功能ppt课件.pptVIP

2.4集散控制系统的基本功能,本节内容提要,控制站的基本功能反馈控制逻辑控制顺序控制批量控制辅助功能,操作站的基本功能显示操作报警组态系统维护报告生成,自诊断功能离线自诊断在线自诊断显示故障代码定位故障卡件,1,1.反馈控制,2.4.1现场控制站的基本功能,反馈控制功能分布图,2,(1)输入信号处理,开关量数据预处理,模拟量近零死区处理,模拟量超量程检查,工程单位变换,模拟量变化率超差检查,3,当扰动处于近0死区之内(，)时，将进入计算机系统变量值y(t)强置为0。,模拟量近零死区处理,4,模拟量超量程检查,（1）有效数据(好数据)：在量程范围内。（2）可疑数据：超过量程但在允许范围内(超量程死区)。（3）无效数据：超过允许范围。此时有硬件故障，要报警提示。,5,工程单位变换,工程单位变换类型由数据库组态定义，包括以下三种工程单位变换类型：,线性变换非线性变换开方变换,6,工程单位变换,线性变换按照工程上下限和电量程上下限由系统自动实现。模拟量线性变换如图所示。,线性变换,线性变换公式：,7,线性变换,工程单位变换,8,非线性变换,非线性变换由组态工具中的计算公式来完成，变量的非线性变换公式，一般由用户通过组态来定义。主要的非线性变换大体包括如下内容：,工程单位变换,1.分段计算；2.流量信号温度压力非线性补偿计算；3.指数公式；4.对数公式；5.多项式计算(公式)。,9,模拟量开方变换如图所示：,其表达式为：,开方变换,工程单位变换,10,模拟量变化率超差检查,在信号的周期采集中，保留上一周期的采集值，将本周期采集值与上周期采样值比较，计算出周期变化率(工程值/s)。如果该变化率大于变化率限值，则认为变化率超差。输入信号的变化率超差，同样也可以认为是信号输入部件(变送器、I/O模块等)出现故障。,此功能用于硬件自检测,11,开关量信号是表示设备状态的信号，通常用1位的“0”和“1”表示。现场的开关量信号存在抖动成分，如图所示，在采集时需要通过系统自身的软件“消抖”。抖动时间一般为4ms15ms，软件通过延时来消除。,开关量数据预处理,12,(2)报警处理,报警类型报警限值报警优先级控制参数报警优先级参数报警链中断参数最高报警选择参数,报警优先级,13,(3)控制运算,常规PID微分先行PID积分分离开关控制时间比例式开关控制信号选择比率设定,常用算法,时间程序设定Smith预估控制多变量解耦控制一阶滞后运算超前-滞后运算其他运算等,14,(4)控制回路组态,根据控制策略的需要，将一些功能模块通过软件连接起来，构成检测回路或控制回路。,日本横河电机CENTUMCS串级控制系统回路组态图,15,(5)输出信号处理,输出开路检验输出上下限检验输出变化率限幅模拟输出开关输出脉冲宽度输出,16,2.逻辑控制,根据输入变量的状态，按逻辑关系进行的控制。在DCS中，由逻辑功能模块实现逻辑控制功能。,逻辑控制功能,与(AND)或(OR)非(NO)异或(XOR)连接(LINK),进行延时(ONDELAY)停止延时(OFFDELAY)触发器(FLIP-FLOP)脉冲(PULSE),17,3.顺序控制,顺序控制：按预定的动作顺序或逻辑，依次执行各阶段动作程序。顺序控制中可以兼用反馈控制、逻辑控制和输入/输出监视等功能。实现顺序控制的常用方法：（1）顺序表法（2）程序语言方式（3）梯形图法,18,（1）顺序表法将控制顺序按逻辑关系和时间关系预先编成顺序记录，存储于管理文件中，然后逐项执行。（2）程序语言方式通过语言编程来实现顺序控制。（3）梯形图法（梯形逻辑控制语言）由继电器逻辑电路图演变而来的一种解释执行程序的设计语言。随着DCS的发展，已出现了梯形逻辑与连续控制算法相结合的复合控制功能。,19,4.批量控制,根据工艺要求，将反馈控制与逻辑、顺序控制结合起来，使一个间歇式生产过程得到合格产品的控制。反馈控制的报警信号回路状态信号模拟信号的比较、判断、运算结果,顺序控制的条件信号,20,回路的切换参数的变更设定值的调整控制算法的变更控制方案的变更,由顺序控制转换为反馈控制的条件,21,5.辅助功能,在手动方式时，使本回路的设定值不再保持原来的值，而跟踪测量值。,(1)控制方式选择,手动(MAN)自动(AUT)串级(CAS)计算机(COMP),(2)测量值跟踪,22,(3)输出值跟踪,在手动方式时，使内存单元中PID输出值跟踪手操输出值。在自动方式时，手操器的输出值是始终跟踪控制器的自动输出值的。从手动切换到自动时，内存单元中的自动输出数值与手操输出值相等，切换是无扰动的。从自动切换到手动时，手操器的输出值与PID的输出值相等，切换是无扰动的。,23,2.4.2操作站的基本功能,操作站的基本功能分布图,24,2.4.3自诊断功能,在系统投运前，用离线诊断程序检查各部分的工作状态。系统运行中，各设备不断执行在线自诊断程序。一旦发现错误，立即切换到备用设备；同时经过通信网络在显示器上显示出故障代码，等待及时处理；故障代码可以定位到卡件板，用户只需及时更换卡件。,25,思考题与习题,2.1简述集散控制系统的体系结构？按照功能，集散控制系统设备分为哪四级？对应的网络名称分别是什么？2.2电源系统的可靠性措施？增加直流电源系统的稳定性措施？2.3操作站主要包括哪些设备?操作站的功能有哪些?2.4冗余方式有哪两种？自动备