分布式控制系统(DCS)5-第一章-DCS课件

1、课前提问课前提问1 1、第二代集散系统、第二代集散系统 技术特征？技术特征？加强了全系统信息管理；引入先进的局部网络技术局部网络技术。这就要求用同样的设备，通过软件来组织大小不同的系统，通过软件来更新系统的原设计目标，通过软件来扩展系统，第一代集散系统以实现分散控制为主的话，第二代集散系统则是以实现全系统信息的管理为主。2 2、第三代集散系统技术特征、第三代集散系统技术特征局部网络采用MAP协议，或其它工业通信协议。智能向现场延伸，尚未成熟。第一章第一章DCSDCS概述概述1.2 1.2 分散控制系统的结构分散控制系统的结构 1.2.1 分散控制系统的结构 1.2.2 分散控制系统的特点 1.

2、2.3 分散控制系统的分散方式 1.2.4 分散控制系统的发展第一章第一章DCSDCS概述概述（1）DCS功能层次结构现场级现场级 过程控制级过程控制级 过程管理级过程管理级 生产管理级生产管理级 经营管理级经营管理级 市场和用户分析，订货销售统计、制造协调、合同人、市场和用户分析，订货销售统计、制造协调、合同人、财、档案财、档案 生产监视、报告，规划产品结构和规模生产监视、报告，规划产品结构和规模 过程操作，装置之间协调，优化过程控制，错误检测、过程操作，装置之间协调，优化过程控制，错误检测、 数据存档等数据存档等 数据采集、预处理、开闭环控制、设备监诊、实施安数据采集、预处理、开闭环控制、

3、设备监诊、实施安全、冗余措施全、冗余措施 连续控制、批量控制、离散控制（仪表、开关、阀门、连续控制、批量控制、离散控制（仪表、开关、阀门、执行器等）执行器等） 1.2.1 分散控制系统的结构 1）I/O板 2）控制器 3）通信网络 4）操作站（2）DCS部件组成第一章第一章DCSDCS概述概述 1.2.1 分散控制系统的结构集散控制系统通常由过程控制单元、过程接口单元、CRT显示操作站、管理计算机以及计算机网络等五部分组成，其基本结构。 第一章第一章DCSDCS概述概述（3）硬件系统结构硬件系统结构第一章第一章DCSDCS概述概述 过程控制单元：过程控制单元：亦称现场控制单元或基本控制器，可以

4、控制一个或多个回路。 过程接口单元：过程接口单元：亦称数据采集装置，是采集非控制变量，进行数据处理。 CRTCRT操作站：操作站：是集散系统的人机接口装置。一般配有高分辨力大屏幕的彩色CRT、操作者键盘、工程师键盘、打印机、硬拷贝机和大容量存贮器。 操作站操作站除了执行对过程的监控操作外，系统的组态、编程工作也在操作站上进行。为了使操作直观方便，一般都有动态流程图显示功能，操作站还可完成部分的生产管理工作，如打印班/日报表和用户自己设计的工艺报表等。 管理计算机管理计算机：习惯上称为上位机。它综合监控全系统的各单元，管理全系统的所有信息，实现全系统的最优控制和全厂的优化管理。第一章第一章DCS

5、DCS概述概述 1.2.2.1 过程控制单元和过程接口单元结构 过程控制单元和过程接口单元相当于微机化的单回路或多回路数字控制装置和微机化的检测装置，它们虽然功能不同，但它们的硬件组成基本相同。 第一章第一章DCSDCS概述概述1.2.2.2 CRT操作站CRT操作站是人和机器的联系通道。通过它可操纵生产过程，监视工厂的运行状态、组态回路、调整回路参数（如PID参数，设定值和报警值等）、检测故障和存贮过程数据。通常它由通信控制器、微处理器、CRT、键盘和有关的大容量存贮器、打印机、拷贝机等组成。1.2.2.3管理计算机除了在CRT操作站中完成主要的集中管理功能之外，以上位机为核心配以相应的外部

6、设备则构成一个工厂级管理系统。上位机的管理站，不象CRT操作站那样直接挂到数据高速通路上，而是通过上位机的数据库与数据高速通路相连，配置更加灵活。1.2.2.4数据传输通道数据传输通道又称数据高速公路、计算机高速通信总线、计算机网络介质等。它一般由通信电缆和数据传输管理指挥装置组成1.3 1.3 分散控制系统的分散方式分散控制系统的分散方式 系统的分散包含了三层意思：系统的分散包含了三层意思： 功能分散：功能分散：将一个主系统的控制功能分解成若干子系统控制功能来完成。 物理分散：物理分散：整个系统控制功能由许多不同的物理实体（硬件）分散实现。 地理分散：地理分散：基本控制单元安放在就地。第一章

7、第一章DCSDCS概述概述第一章第一章DCSDCS概述概述基地式仪表时期：属功能分散+物理分散+地理分散。DDZ-I、II、III型：功能分散+物理分散+地理集中；组件组装式：功能分散+物理分散+地理集中；计算机集中控制式：功能集中+物理集中+地理集中；计算机与模拟仪表混合：功能分散、物理分散、地理集中型。第一、二代DCS：功能分散+物理分散+地理集中；第三代DCS：功能分散+物理分散+地理适度分散或彻底分散 集散系统的发展目标集散系统的发展目标 ： 应是过程控制单元按地理位置分散于现场，控制一个或数个回路，即：将中央控制室中的控制功能移植到传感器和执行器附近的现场去。各控制单元的信息通过通信

8、系统集中到中央操作站，实现全系统的综合管理。第一章第一章DCSDCS概述概述分散控制的内涵包括：分散控制的内涵包括： 分散智能（DI: Distributed Intelligence） 分散显示（DD: Distributed Display） 分散数据库（DDB: Distributed Data Base） 分散通信功能（DC: Distributed Communication） 分散供电（DP: Distributed Power） 分散负荷第一章第一章DCSDCS概述概述第一章第一章DCSDCS概述概述（1 1）自律性极强）自律性极强所谓自律性是指单元功能齐全，可靠性极高，是一个自

9、治的小系统。（2 2）控制功能完善）控制功能完善现代集散系统的控制单元具有连续、离散、批量控制功能，可以实现高级控制。所谓高级控制，国际上有一种看法，认为高级控制是： 串级调节系统 前馈反馈复合调节系统 Smith预估器 自适应控制系统 多变量解耦系统目前，集散系统的PCU算法功能模块大大增强，有的高达1000种，基本上都可以实现上述五种控制功能。 1.4 DCS1.4 DCS的特点的特点 第一章第一章DCSDCS概述概述（3 3）窗口功能丰富）窗口功能丰富指其CRT操作站人机接口的功能。CRT分辨率已到16001200以上通过多媒体技术、图形图象技术可将系统数据恰当地呈现在操作人员面前实现全

10、系统管理操作采用密封键盘（目前有取消键盘的倾向），触摸屏幕，鼠标、轨迹球。采用多CRT结构，有高速处理器和专用图形协处理器，适应管理要求。（4 4）网络通信技术先进）网络通信技术先进 都采用了工业局部网络技术进行通信；信道传输率多在510Mbps，甚至更高，响应时间仅数百微秒；误码率低于10-8,一般可达10-10。采用了光纤传输媒质，使通信的安全性大大提高。通信协议也在向标准化方向前进，与MAP兼容已是一种发展潮流。 （5 5）管理能力强）管理能力强实现所谓“4A”目标：过程监督、节能控制、安全监督、环境监视及生产计划管理等等生产过程自动化(PA：Production Automation)；实现加工、装配、检查、挑选、仓库搬运控制，设备诊断，工程过程和产品质量管理工厂自动化 (FA：Factory Automation)；实验室自动化 (LA：Laboratory Automation)；办公室业务自动化(OA: Office Automation)。（6 6）系统可靠性高）系统可靠性高有效率高达999999MTBF达几十年至上百年。系统中广泛采用了冗余技术、容错技术。各