第一讲4 现场总线及集散控制系统2011.pptVIP

集散控制与现场总线控制系统 1.集散控制系统 DCS (distributed control system，集散控制系统) 是随着现代大型工业生产自动化的兴起和过程控制要求的日益复杂应用而产生的综合控制系统。 集散控制系统是目前应用广泛的控制系统，在化工、电力、冶金等能源重工业生产中占有非常重要的地位，对提高工业生产自动化水平和劳动生产力水平起到了不可替代的作用。 集散控制系统是1970’s发展起来的数字控制系统。它是计算机技术、控制技术、通信技术和CRT显示技术相结合的产物。 主要的集散控制系统产品 美国Honeywell公司的TDC3000 美国Fischer Porter 公司的DCI系统 美国Fisher公司的PROVOX-HDL集散控制系统 德国Siemens公司的TELEPERM M系统 日本横河公司（YOKOGAWA）的CENTUM系统 国产的新华分散控制系统（XDPS） 1.1 集散控制系统的组成 1.1.1现场控制装置 安装在被控对象附近，用于实现模拟控制、逻辑控制和数据采集任务的装置称为现场控制装置，即现场控制器。 它以微处理器为基础，由CPU、ROM、RAM、时钟等基本部件组成。 现场控制器有与现场过程的接口，直接检测现场信号；实现控制算法，输出驱动执行机构。一台现场控制器完成少量的任务，实现了功能与地理位置的分散。它是集散控制系统的核心部件。 1.1.2 人机接口装置 完成人－机接口功能的操作接口。在现场控制器附近，有简单的操作接口，在中央控制室，有以CRT为基础的控制台，还可以添加一些辅助设备，如打印机、磁盘驱动器等。 主要功能是实现过程的模拟量和数字量检测、诊断与控制；完成控制程序的输入设定，结果输出等任务。实现对整个工艺过程及工厂组态和运行状态的监视与操作等人机交互功能。 1.1.3 通信网络 分散控制系统由若干按功能或处理量为单位的子系统，在物理上和功能上相结合起来的。各子系统之间及子系统与上位机之间都需要进行信息交换。信息的数据通过通信系统完成。 计算机网络将现场控制器与操作接口装置连接成一个完整系统的，还可以与上位计算机进行通信。 1.1.4 通用计算机接口 上位计算机完成最优化控制与部分管理功能。将上位计算机与现场控制器通过专用接口连接，实现通用计算机与现场控制器、人机接口的信息交换，可以完成更高层次的管理与控制。 现场控制器可以独立于上位计算机工作。 1.1.5 系统软件 需要软件的支持，集散控制系统才能够完成设定的功能。与硬件相对应，主要包括三部分： 主控制计算机部分 即操作系统，是集散控制系统应用软件运行的平台，是实时操作系统。 通信网络部分 包括计算机的通信接口，控制设备的通信接口，网络适配器和通信线路等。 工业控制与生产过程的控制设备部分 现场控制器有各种不同的形式，各公司的产品配置与组成也是各具特色。对应的软件主要有两类：高级语言编制控制程序；梯形逻辑图和选择功能码或功能顺序表编制控制程序 1.2 集散控制系统的特点 集散控制系统的发展十分迅速，是由于它优点明确，在工业过程自动化控制中被广泛地应用。它连接方便，显示灵活，显示内容多，软连接方式提供了更改方便等优点。与计算机集中控制相比，它又具有危险分散、功能分散、操作管理集中等优点。集散控制系统不仅用于生产过程的控制，还能通过集成管理实现全厂或全公司的综合自动化，甚至通过互联网进行信息交流。 集散控制系统有以下主要特点 1.2.1 递阶控制结构 考虑到系统的功能分散、危险分散，提高可靠性、灵活性，减少设备的复杂性与投资成本，控制系统在垂直方向和水平方向都是分级的。 各分级之间各自有自己的分工范围，它们相互协调，协调由上一级完成。分散过程控制装置是自治的系统，它采集生产过程的各种数据，按控制要求输出有关信号，送执行机构完成控制操作。它们之间相互协调地工作，使整个系统能够在优化的操作条件下运行。 1.2.2 微机智能技术 集散控制系统采用了以微处理器为基础的“智能技术”，构成集散控制系统的现场控制器、过程输入输出端口、显示操作站和数据通信装置等都采用了微处理器。它们都具有存储、逻辑判断和数据运算功能，可以实现自适应、自诊断、自检测等智能化功能。 除采用了高度集成的各种芯片与外设，集散控制系统同时具有丰富的功能软件，包括运算控制模块及控制程序软件包、过程监视软件包和显示、检索、报表打印等程序软件。 1.2.3 数据通信网络 为了各分级之间能够协调地工作，形成一个整体，集散控制系统的各级之间通过通信网络连接，所以通信是系统正常工作的关键。 集散控制系统的数据通信网络是一种局域网络，它传递信息是以引起物质、能量的运动为最终目的，