第十四章集散控制系统ppt课件

1、南通职业大学南通职业大学 电子工程系电子工程系第十四章第十四章 集散控制系统集散控制系统南通职业大学南通职业大学 电子工程系电子工程系内容提要内容提要n 概述概述n 计算机控制系统的组成计算机控制系统的组成n 计算机控制系统的特点计算机控制系统的特点n 计算机控制系统的开展过程计算机控制系统的开展过程n 集散控制系统集散控制系统n 集散控制系统的特点集散控制系统的特点n 集散控制系统的根本构成集散控制系统的根本构成n CENTUM-CS集散控制系统集散控制系统1南通职业大学南通职业大学 电子工程系电子工程系内容提要内容提要n 现场总线控制系统现场总线控制系统n 现场总线控制系统的特点现场总线控

2、制系统的特点n 现场总线国际规范化现场总线国际规范化n 主要的现场总线系统简介主要的现场总线系统简介2南通职业大学南通职业大学 电子工程系电子工程系 第一节第一节 概述概述n 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消费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机控制系统的任务过程：数据采集、控制决策、控制输出。南通职业大学南通职业大学 电子工程系电子工程系 第一节第一节 概述概述4图14-2 计算机控制系统组成框图南通职业大学南通职业大学 电子工程系电子工程系 第一节第一节 概述概述n 二、计算机控制系统的特点二、计算机控制系统的特点5 计算机采用分时

3、操作，用一台计算机可以替代许多台常规仪表，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正能够只需修正程序、重新组态即可实现。 南通职业大学南通职业大学 电子工程系电子工程系 第一节第一节 概述概述6计算机控制系统可以经过通讯网络而互通讯息，实现数据和信息共享，能使操作人员及时了解消费情况，改动消费控制和运营战略，使消费处于最优形状。计算机具有记忆和判别功能，它可以综合消费中各方面的信息，在消费发生异常情况下，及时做出判别，采取适当措施，并提供缺点缘由的准确指点，缩短系统维修和排除缺点时间，提高系统运转的平安性，提高消费效率，这是常

4、规仪表所达不到的。 南通职业大学南通职业大学 电子工程系电子工程系n 三、计算机控制系统的类型三、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计算机监视控制4递阶控制2、按系统的构造分类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系统框图系统框图SCC系统原理图系统原理图7 第一节第一节 概述概述南通职业大学南通职业大学 电子工程系电子工程系 第一节第一节 概述概述n 四、计算机控制系统的开展过程四、计算机控制系统的开展过程8 由于提供了计算机与过程安装间的接口，实现了“传感器计算机执行器三者电气信号的直接传送，计算机在配备了传感器、执行

5、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，而不改动原有的控制功能。 南通职业大学南通职业大学 电子工程系电子工程系 第一节第一节 概述概述9本质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。 计算灵敏，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算法进展改良或实现其他的控制算法。 南通职业大学南通职业大学 电子工程系电子工程系 第一节第一节 概述概述10图14-3 集中型计算机控制系统原理图南通职业大学南通职业大学 电子工程系电子工程系优越性：优越性： 从外表上看从外表上看信息集中，集中型计算机控制可以实信

6、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消费。现优化控制和优化消费。问问 题：由于当时计算机总体性能低，运算速度慢，容量小，利题：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非常统变得非常“脆弱。脆弱。 在当时，集中型计算机控制系统不仅没有给工业消费带来明在当时，集中型计算机控制系统不仅没有给工

7、业消费带来明显的益处，反而能够严重影响正常消费，因此这种危险集中的系显的益处，反而能够严重影响正常消费，因此这种危险集中的系统构造很难为消费过程所接受，曾一度堕入姿态。统构造很难为消费过程所接受，曾一度堕入姿态。11 第一节第一节 概述概述南通职业大学南通职业大学 电子工程系电子工程系 第一节第一节 概述概述123.3.集散控制系统集散控制系统 集散控制系统是随着现代大型工业消费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。 特点特点集中管理和分散控制 南通职业大学南通职业大学 电子工程系电子工程系 第一节第一节 概述概述134.4.现场总线控制系统现场总线控制系统 现场总线

8、是衔接智能现场安装和自动化系统的数字式、双向传输、多分支构造的通讯网络。 全数字式的，取消了原来DCS系统中独立的控制器，防止了反复进展AD、DA的转换。 双向数据通讯才干；把控制义务下移到智能现场设备，以实现丈量控制一体化，从而提高系统固有可靠性。 南通职业大学南通职业大学 电子工程系电子工程系传统计算机控制系统的构造表示图传统计算机控制系统的构造表示图朴素意义上的朴素意义上的 FCSFCS构造表示图构造表示图 14 第一节第一节 概述概述南通职业大学南通职业大学 电子工程系电子工程系随着局域网、随着局域网、InternetInternet、ITIT技术迅速开展，计算技术迅速开展，计算机控制

9、系统向集成化、网络化、智能化、信息化机控制系统向集成化、网络化、智能化、信息化开展成为一种趋势开展成为一种趋势 系统构造向网络化、网络扁平化方向开展系统构造向网络化、网络扁平化方向开展 系统功能向综合化方向开展系统功能向综合化方向开展 系统设备向多样化方向开展系统设备向多样化方向开展 15 第一节第一节 概述概述南通职业大学南通职业大学 电子工程系电子工程系集散控制系统集散控制系统DCSDCS是随着现代大型工业消费自动化的不断兴起和是随着现代大型工业消费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。过程控制要求的日益复杂应运而生的综合控制系统。Distributed Cont

10、rol SystemDCSDistributed Control SystemDCSDCSDCS可直译为可直译为“分布式控制系统分布式控制系统“集散控制系统是按中国人习惯了解而称谓的。集散控制系统是按中国人习惯了解而称谓的。DCSDCS的主要特征是它的集中管理和分散控制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根本设计思想，它采用危险分散、控制分散，而操作和管理集中的根本设计思想，多层分级、协作自治的构造方式多层分级、协作自治的构造方式DCSDCS在电力、冶金、石油、化工、制药等各种领域都得到了极其在电力、冶金、石油、化工、制药等各种领域都得到了极其广泛的运

11、用。广泛的运用。 第二节第二节 集散控制系统集散控制系统16南通职业大学南通职业大学 电子工程系电子工程系运营管理级运营管理级消费管理级消费管理级控制管理级控制管理级过程控制级过程控制级详细表如今：分级递阶构造现场仪表，各种检测仪表、执行器现场仪表，各种检测仪表、执行器17第二节第二节 集散控制系统集散控制系统南通职业大学南通职业大学 电子工程系电子工程系向开放式系统开展向开放式系统开展智能变送器、远程智能变送器、远程I/O和现场总线的开展，进一步使现场测控和现场总线的开展，进一步使现场测控功能下移分散功能下移分散DCS、PLC、PCCS相互浸透交融，构成数字化、模块化、网相互浸透交融，构成数

12、字化、模块化、网络化的分布式控制系统络化的分布式控制系统现场总线集成于现场总线集成于DCS系统是现阶段控制网络的开展趋势系统是现阶段控制网络的开展趋势 现场总线于现场总线于DCS系统系统I/O总线上的集成总线上的集成 现场总线于现场总线于DCS系统网络层的集成系统网络层的集成 现场总线经过网关与现场总线经过网关与DCS系统并行集成系统并行集成 18第二节第二节 集散控制系统集散控制系统南通职业大学南通职业大学 电子工程系电子工程系n 一、集散控制系统的根本组成20第二节第二节 集散控制系统集散控制系统南通职业大学南通职业大学 电子工程系电子工程系21图14-4 集散控制系统根本构成图图14-5

13、 CENTUM-CS系统外观图第二节第二节 集散控制系统集散控制系统南通职业大学南通职业大学 电子工程系电子工程系22第二节第二节 集散控制系统集散控制系统南通职业大学南通职业大学 电子工程系电子工程系23图14-6 集散型控制系统的体系构造 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；通讯网络是衔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。 第二节第二节 集散控制系统集散控制系统南通职业大学南通职业大学 电子工程系电子工程系第二节第二节 集散控制系统集散控制系统n 二、集散控制系统的特点二、集散控制系统的特点19 控制功能丰富 监视操作方

14、便 信息和数据共享 系统扩展灵敏 安装维护方便 系统可靠性高 南通职业大学南通职业大学 电子工程系电子工程系第二节第二节 集散控制系统集散控制系统n 三、CENTUM-CS集散控制系统24图14-7 CENTUM-CS系统构成南通职业大学南通职业大学 电子工程系电子工程系第二节第二节 集散控制系统集散控制系统25 操作站的画面有三大类：操作画面、运用画面和组态画面。 利用画面称号调出。 利用功能键调出。 利用画面选择键或操作员运用功能键调出。 利用画面展开调出。 南通职业大学南通职业大学 电子工程系电子工程系第二节第二节 集散控制系统集散控制系统26综观画面综观画面OV 趋势点画面趋势点画面T

15、P 分组画面分组画面CG 流程图画面流程图画面GR 报警画面报警画面AL 过程报警画面过程报警画面 PR操作指导信操作指导信息画面息画面OG 操作应用画面操作应用画面OU趋势组画面趋势组画面TG 系统维护画面系统维护画面SM表14-1 CENTUMCS系统10种监视画面称号注： 表示页面号南通职业大学南通职业大学 电子工程系电子工程系第二节第二节 集散控制系统集散控制系统27 控制方式的调整 DCS控制系统普通有几种控制方式，在操作过程中，可以调整。调出要进展操作的控制系统对应的仪表图，根据仪表图下的软键号调整对应控制键上的手动、自动按键。 图14-8 控制方式更改确认窗口南通职业大学南通职业

16、大学 电子工程系电子工程系第二节第二节 集散控制系统集散控制系统28 改动阀位输出值MV仅在手动方式时能操作。 改动设定值SV在自动方式下操作同； 数据录入a.按压ITEM数据类型键来确定更改数据类型。但在流程图上利用光标调出字符输入区时例外。b.按压DATA更改后的数字。c.输入错误可用BS键进展修正。d.数据输入后或控制方式更改后，按确认键数据真正进入内部仪表。最后用CL键封锁录入窗口。南通职业大学南通职业大学 电子工程系电子工程系第二节第二节 集散控制系统集散控制系统29 CENTUM-CS系统的操作站主要有种类型的画面用于系统的监视和操作，它们分别是综观画面、分组画面、调整画面、报警画

17、面、操作指点信息画面、流程图画面、趋势画面、用户屏幕及信息屏幕。 南通职业大学南通职业大学 电子工程系电子工程系第二节第二节 集散控制系统集散控制系统l 仪表图是系统显示的主要内容，也是操作的关键。l 仪表图没有单独的显示画面，但在大部分显示画面中都可调出。l 仪表图显示由工位号阐明、工程单位、数字显示、方式形状显示、模拟显示和工位号几部分组成。 30南通职业大学南通职业大学 电子工程系电子工程系第二节第二节 集散控制系统集散控制系统31图14-9 主要的仪表图一南通职业大学南通职业大学 电子工程系电子工程系第二节第二节 集散控制系统集散控制系统32图14-9 主要的仪表图二南通职业大学南通职

18、业大学 电子工程系电子工程系第二节第二节 集散控制系统集散控制系统33作用作用 把反响控制系统、顺序控制系统、各种操作画面定义在一个个显示块中，以便了解过程系统的综合概貌。假设发生报警时，可用声光通知操作人员进展确认。利用光标的操作，也可以从综观画面转移到其他画面上。 南通职业大学南通职业大学 电子工程系电子工程系第二节第二节 集散控制系统集散控制系统34图14-10 综观显示画面南通职业大学南通职业大学 电子工程系电子工程系第二节第二节 集散控制系统集散控制系统35图14-11 分组显示画面南通职业大学南通职业大学 电子工程系电子工程系第二节第二节 集散控制系统集散控制系统36南通职业大学南

19、通职业大学 电子工程系电子工程系第二节第二节 集散控制系统集散控制系统37图14-12 调整画面南通职业大学南通职业大学 电子工程系电子工程系第二节第二节 集散控制系统集散控制系统38南通职业大学南通职业大学 电子工程系电子工程系第二节第二节 集散控制系统集散控制系统39图14-13 趋势组画面南通职业大学南通职业大学 电子工程系电子工程系第二节第二节 集散控制系统集散控制系统40 趋势点画面显示趋势组画面中某一个数据项，显示两组趋势图：包含一切采样点的总体趋势图和放大的详细趋势图。 趋势点画面与趋势组画面类似。 南通职业大学南通职业大学 电子工程系电子工程系第二节第二节 集散控制系统集散控制

20、系统41 流程图画面可以用图形、颜色和数据，将设备和控制系统图案化，以满足用户监视和操作的要求。 在主显示区显示的内容是用户本人编制的工艺设备、控制系统的显示图案以及仪表图。 南通职业大学南通职业大学 电子工程系电子工程系第二节第二节 集散控制系统集散控制系统42图14-14 显示画面格式南通职业大学南通职业大学 电子工程系电子工程系第二节第二节 集散控制系统集散控制系统43 报警画面按报警发生的顺序，依次在主显示区显示20个报警信息。 每个报警信息按序号，工位号标志，报警发生的月、日、分、秒，工位号，工位号阐明，报警形状这一顺序进展显示。 南通职业大学南通职业大学 电子工程系电子工程系第二节第二节 集散控制系统集散控制系统44图14-15 报警概要画面南通职业大学南通职业大学 电子工程系电子工程系第三节第三节 现场总线控制系统现场总线控制系统n 一、现场总线控制系统的特点45图14-16 传统计算机控制系统构造表示图 这种传输方式一方面要运用大量的信号线缆； 另一方面模拟信号的传输和抗干扰才干低。 南通职业大学南通职业大学 电子工程系电子工程系第三节第三节 现场总线控制系统现场总线控制系统46 现场总线控制系统FCS是在DCS系统的根底上开展而成的，它承继了DCS的分布式特点，但在各功能子系统之间，尤其是在现场设备和仪表之间的衔接上，采用了开放式的现场网络，