第0章 绪论.ppt

1、1,集散控制系统,2,课程介绍,课程类型：专业限选课 学 时 数：32 考核方式：闭卷考试 要 求：掌握集散控制系统的基本组成、工作原理、设计实现以及组态方法。 先修课程：模拟电子技术、微机原理与接口技术、自动控制原理,3,教材：刘翠玲，集散控制系统，北京大学出版社。 参考教材： 何衍庆，集散控制系统原理及应用，化学工业出版社， 王树青，集散计算机控制系统DCS，浙江大学出版社。 推荐网站: 中国工控网http:/ 自动化网http:/ 工控论坛,4,绪 论,0.1 什么是集散控制系统 0.2 集散系统的产生背景和发展历程 0.3 集散控制系统的基本组成 0.4 集散控制系统的特点 0.5 集

2、散控制系统展望,5, 集散控制系统是 20 世纪 70 年代中期发展起来的，以微处理器为基础的、实行集中管理、分散控制的计算机控制系统。 由于该系统在发展初期以实行分散控制为主，因此又称为分散型控制系统或分布式控制系统(Distributed Control System，DCS)，简称为集散系统或DCS。,0.1 什么是集散控制系统,6,7,JX-300XP,8,0.2 集散控制系统产生背景、发展历程,基地 仪表 控制,室内 远传 控制,直接数字控制 DDC,四代集散控制系统 （局域网） （开放性） （信息与 集成）,9,4C技术,10, 代表产品主要有美国Honeywell公司的TDC20

3、00，Bailey 公司的Network90，Foxboro公司的Spectrum，日本横河公司的Centum等,第一阶段（1975年1980年）,11, 主要代表产品有Honeywell公司的TDC3000，日本横河公司的Centum A,B,D。,第二阶段（1980年1985年）,12, DCS向计算机网络控制扩展，将直接控制、监督控制和生产管理进一步结合起来，并且加强断续系统功能，采用专家系统和OSI为基础的制造自动化协议MAP标准。 典型产品有Honeywell公司的TDCS3000，日本横河公司的Centum-XL，Bailey的INFI-90等。,第三阶段（1985年1990年）,

4、13, DCS以管控一体化出现，在硬件上采用了开放的工作站，采用了Client/Server的结构，在网络结构上增加了工厂信息网，并可与互联网联网，在软件上采用UNIX和X-Windows的图形用户界面，系统的软件更丰富。 典型产品有Honeywell公司的TPS控制系统，日本横河公司的Centum-CS控制系统，Foxboro公司的I/A S50/51系统等。,第四阶段（1990年以后）,14,0.3 DCS系统的基本组成,图1 集散控制系统的基本组成,统称操作管理装置,也称PCU过程控制单元,也称PIU过程接口单元,也称通信网络,15,(1)操作站(OS),操作站是操作人员对生产过程进行显

5、示、监视、操作控制和管理的主要设备。操作站提供了良好的人机交互界面，用以实现集中监视、操作和信息管理等功能。在有的小DCS中，操作站兼有工程师站的功能，在操作站上也可以进行系统组态和维护的部分或全部工作。,16,(2)工程师站(ES),工程师站用于对DCS进行离线的组态工作和在线的系统监督、控制与维护。工程师能够借助于组态软件对系统进行离线组态，并在DCS在线运行时，可以实时地监视通信网络上各工作站的运行情况。,17,(3)管理/监控计算机(MC)，上位机,监控计算机通过网络收集系统中各单元的数据信息，根据数学模型和优化控制指标进行后台计算、优化控制等，它还用于全系统信息的综合管理。,18,(

6、4)现场控制站FCS（过程控制单元PCU）,现场控制站可控制多个回路，具有极强的运算和控制功能，能够自主地完成回路控制任务，实现反馈控制、逻辑控制、顺序控制和批量控制等功能。,现场控制站通过现场仪表直接与生产过程相连接，采集过程控制变量，并进行转换和运算等处理，产生控制信号以驱动现场的执行机构，实现对生产过程的控制。,19,现场控制站机柜,20,(5)数据采集站DAS（过程接口单元PIU）,数据采集站通过现场仪表直接与生产过程相连接，对过程非控制变量进行数据采集和预处理，并对实时数据进一步加工。 为操作站提供数据，实现对过程的监视和信息存储；为控制回路的运算提供辅助数据和信息。,21,(6)通

7、信系统 CS(数据高速通道DH),通信系统连接DCS的操作员站、工程师站、监控计算机、现场控制站、数据采集站等部分，传递各工作站之间的数据、指令及其他信息，使整个系统协调一致地工作，从而实现数据和信息资源的共享。,22, 综上所述，操作站、工程师站和监控计算机构成了DCS的人机接口，用以完成集中监视、操作、组态和信息综合管理等任务。 数据采集站和现场控制站构成DCS的过程接口，用以完成数据采集与处理和分散控制任务。 通信系统是连接DCS各部分的纽带，是实现集中管理、分散控制目标的关键。,23,集散控制系统与常规模拟仪表及集中型计算机控制系统相比，具有十分显著的特点。,0.4集散控制系统的特点,

8、分散性和集中性、 自治性和协调性、 灵活性和扩展性、 先进性和继承性、 可靠性和适应性、 友好性和新颖性。,24,(1)分散性和集中性, DCS的基本特点：集中管理，分散控制。, DCS的集中性是指集中监视、集中操作和集中管理。体现在DCS的通信网络和分布式数据库。, DCS的分散性是指分散控制，还有地域分散、设备分散、功能分散和危险分散，体现在DCS的硬件积木化和软件模块化。,25,(2)自治性和协调性, DCS的自治性是指系统中的各台计算机均可独 立地工作。,DCS的协调性是指系统中的各台计算机用通信网 络互联在一起，相互传送信息，相互协调工作，以实现系统的总体功能。,26,(3)灵活性和

9、扩展性,DCS硬件采用积木式结构， DCS软件采用模块式结构。 用户可根据工程对象要求，灵活方便地扩大或缩小系统的规模。,27,(4)先进性和继承性, DCS综合了“4C”(计算机、控制、通信和屏幕显示)技术，随着这“4C”技术的发展而发展。 当出现新型 DCS 时，老 DCS 作为新 DCS 的一个子系统继续工作，新、老 DCS 之间还可互相传递信息。,28,(5)可靠性和适应性,系统所有硬件都采用双重化冗余,为提高软件的可靠性，采用程序分段与模块化设计、积木式结构。, DCS采用高性能的电子元器件、先进的生产工艺 和各项抗干扰技术，可使 DCS能够适应恶劣的工 作环境。,29,冗 余,JX-300X典型的通信网络,双重冗余结构的SCnet II网络,30,SCnet 网络双重化冗余结构示意图,31,(6)友好型和新颖性,实用而简捷的人机会话系统，CRT彩色高分辨率交互图形显示，复合窗口技术，画面日趋丰富；,提供的组态软件包括系统组态、过程控制组态、画面组态、报表组态，是DCS的关键部分。,32,33,34,35,36, DCSFCS 1、新一代DCS都包含了各种形式的现场总线接口，可以支持多种标准的现场总线仪表和执行机构等， 2、DCS 产品还改变了相对集中的控制站结构，取而代之的是进一步分散的导轨式或现场安装的 I/O 模块。 新型DCS的典型代表有Hone