集散型控制系统(免费).ppt

集散型控制系统,集散控制系统的概念集散控制系统的发展历史集散控制系统的现状集散控制系统的发展趋势集散控制系统的特点集散控制系统的组成集散控制系统的工作原理国产化DCS的发展目标,集散控制系统的概念,集散控制系统（DistributedControlSystem简称DCS）也叫分布控制系统。它是利用计算机技术对生产过程进行集中监测、操作、管理和分散控制的一种新型控制技术。是由计算机技术、信号处理技术、测量控制技术、通讯网络技术、CRT技术、图形显示技术及人机接口技术相互渗透发展而产生的。它是相对于集中式控制系统而言的一种新型计算机控制系统，是在集中式控制系统的基础上发展、演变而来的。在系统功能方面，集散控制系统（DCS）和集中式控制系统的区别不大，但在系统功能的实现方法上却完全不同。,1975年Honeywell公司推出的TDC2000集散控制系统是一个具有许多微处理器的分级控制系统,以分散的控制设备来适应分散的过程对象,并将它们通过数据高速公路与基于CRT的操作站相连接,互相协调,一起实施实时工业过程的控制和监测,实现了控制系统的功能分散,负荷分散从而危险性也分散。在此期间世界各国相继推出了自己的第一代DCS。,集散控制系统的发展历史,第二代产品在原来产品的基础上,进一步提高了可靠性,新开发的多功能过程控制站、增强型操作站、光纤通信等更完善了DCS。其基本结构由六部分组成,即局域网络、多功能现场控制站、增强型操作站、主计算机、网络连接器和系统管理站等。第二代产品的特点是采用模块化、标准化设计,数据通信向标准化迁移,板级模块化,单元结构化,使之具有更强适应性和可扩充性。控制功能更加完善,它能实现过程控制、数据采集、顺序控制和批量控制功能。,集散控制系统的发展历史,第三代产品开发了高一层次的信息管理系统。其共同特点是:实现了开放式的系统通信,向上能与MAP和Ethernet接口,或者通过网间连接器与其它网络联系,构成复合管理系统;向下支持现场总线,它使得过程控制或车间的智能变送器、执行器和本地控制器之间实现可靠的实时数据通信。过程控制组态采用CAD方法,使其更直观方便,实现自整定功能。,集散控制系统的发展历史,集散控制系统的现状,当今DCS向综合化、开放化发展。工厂自动化要求各种设备(计算机、DCS、单回路调节器、PLC等)之间的通信能力加强,以便构成大系统。,网络结构图,PCS3100系统网络结构图,集散控制系统的发展趋势,总的发展趋势可体现在如下几个方面:各制造厂商都在“开放性”上下功夫,力求使自己的DCS与其他厂商的产品很容易地联网;大力发展和完善DCS的通信功能,并将生产过程控制系统与工厂管理系统联结在一起,形成管控一体的产品;高度重视系统的可靠性,在软件的设计中采用容错技术;在控制功能中,不断引进各种先进控制理论,以提高系统的控制性能,如自整定、自适应、最优、模糊控制等;在系统规模和结构上,形成由小到大的产品,以适应不同规模的需求。,集散控制系统的特点,分散控制系统（DCS）是采用标准化、模块化和系列化的设计，具有以下特点：自主性协调性在线性与实时性高可靠性适应性、灵活性和可扩充性友好性,集散控制系统的组成,分散过程控制级（DDC）计算机监督控制级（SCC）生产管理级（MIC）至其他局域网综合信息管理级局部网络（LAN）集中操作监控级通信联络分散过程控制级,集散控制系统的工作原理,如上图，分散过程控制级是DCS的基础，用于直接控制生产过程。它由各工作站组成，每一工作站分别完成数据采集、顺序控制或某一被控制量的闭环控制等。分散过程控制级收集的数据供监控级调用，各工作站接受监控级发送的信息，并依次而工作，因此局部的故障不会影响整个系统的工作，从而避免了集中控制系统中“危险集中”缺点。监控级的任务是对生产过程进行监视与操作。监控级根据生产管理级的技术要求，确定分散过程控制级的最优给定量。监控级能全面地反映各工作站的情况，提供充分的信息，因此本级的操作人员可以据此直接干预系统的运行。管理级则是整个系统的中枢，它根据监控级提供的信息及生产任务的要求，编制全面反映整个系统工作情况的报表，审核控制方案，选择数据模型，制订最优控制策略，并对下一级下达命令。,集散控制系统的功能,发电厂集散控制系统功能覆盖发电厂机、炉、电、辅机及电气的DAS、FSSS、MCS（BMS）、SCS、DEH、ECS。,国产化DCS的发展目标,国产DCS的研制生产主要有两种模式，一种是中外合作方式，主要是作外商的代理或进行产品的售后服务；另一种是依靠自己的力量，吸收国外先进技术独立自主地研制开发集散控制系统。国产化DCS今后的发展目标是在计算机技术、通讯网络技术、信号处理技术、过程控制技术以及人机界面工程技术等方面达到或超过国外DCS90年代中期水平，研制生产出新一代DCS，进一步推动DCS的国产化进程，在工业控制领域广泛适用，形成产业规模。要进一步完成的主要内容包括:,国产化DCS的发展目标,网络通讯技术：新的通讯技术（FDDI、快速以太网等），无线通讯技术。人机界面工程技术：DCS中引入多媒体技术，包括大显示屏、摄录像、语言处理。使用先进的软件平台设计操作站和工程师站人机界面软件。控制技术：引入或设计自适应、预估、最优、模糊控制等技术.系统软件：发展或选用更新型有效的实时多任务操作系统、网络操作系统和网络数据库。可靠性：提高电子元器件的集成度,采用定制IC、集成电源、工业级CPU卡件,发展现有的容错技术。产品系列化：形成小型集中式系统,小、中、大型集散控制系统，以及管理控制一体化系统的系列化；开发现场安装的智能化仪表及现场总线通讯技术。,现场总线控制系统,简化的CIMS网络体系结构,传统的现场级与车间级自动化监控及信息集成系统,缺点：,信息集成能力不强：控制器获取信息量有限，大量的数据如设备参数、故障及故障纪录等数据很难得到。底层数据不全、信息集成能力不强，不能完全满足CIMS系统对底层数据的要求。系统不开放、可集成性差、专业性不强：不同厂家产品之间缺乏互操作性、互换性，因此可集成性差。这种系统很少留出接口，允许其它厂商将自己专长的控制技术，如控制算法、工艺流程、配方等集成到通用系统中去。可靠性不易保证：对于大范围的分布式系统，大量的I/O电缆及敷设施工，不仅增加成本，也增加了系统的不可靠性。可维护性不高：由于现场级设备信息不全，现场级设备的在线故障诊断、报警、记录功能不强。另一方面也很难完成现场设备的远程参数设定、修改等参数化功能，影响了系统的可维护性。,现场总线控制系统,现场总线（Fieldbus）的概念,现场总线是安装在生产过程区域的现场设备/仪表与控制室内的自动控制装置/系统之间的一种串行、数字式、多点通信的数据总线。现场总线是以单个分散的、数字化、智能化的测量和控制设备作为网络节点，用总线相连接，实现相互交换信息，共同完成自动控制功能的网络系统与控制系统。,现场总线的分类,基金会现场总线（FF）:主要用于过程自动化、楼宇自动化PROFIBUS:有全球最多的供货厂商数；国际化、开放式、不依赖于设备生