集散控制系统要点.ppt

1.1 集散控制系统的基本概念 1.2 集散控制系统的体系结构 1.3 集散控制系统的特点 1.4 集散控制系统的硬件结构 1.5 集散控制系统的软件体系 1.6 集散控制系统的操作方式和显示 1.7 习题 第1章 集散型控制系统 1.1 集散控制系统的基本概念 集散型控制系统又称分布式控制系统，是计算机技术 (Computer)、通信技术(Communication)、图形显示技术 (CRT)、控制技术(Control)(简称4C技术)相融合的产物。 它是通过某种通信网络将现场控制站、操作员站、工程师 站联系起来，共同完成分级控制、集中管理的综合控制系 统。它的基本设计思想是危险分散、控制功能分散、而操 作和管理集中。美国HoneyWell公司于1975年11月成功推出了第一套DCS——TDC2000型集散控制系统。 1.2集散控制系统的体系结构1.2.1 现场级 现场级设备一般位于被控生产过程的附近。典型的现场级设备是各类传感器、变送器和执行器。它们将生产过程中的各种物理量转换为电信号，例如将4~20mA的电信号(一般变送器)或符合现场总线协议的数字信号(现场总线变送器)，送往控制站或数据采集站；或者将控制站输出的控制器信号(4~20mA的电信号或现场总线数字信号)转换成机械位移，带动调节机构，实现对生产过程的控制。 1.2.2 控制级 控制级主要由过程控制站和数据采集站构成。一般在实际应用中，把过程控制站和数据采集站集中安装在位于主控室后的电子设备室中。过程控制站接收由现场设备，如传感器、变送器来的信号，按照一定的控制策略计算出所需的控制量，并送回到现场的执行器中去。过程控制站可以同时完成连续控制、顺序控制或逻辑控制功能，也可能仅完成其中的一种控制功能。  1.2.3 监控级 监控级的主要设备有运行员操作站、工程师工作站和计算站。其中运行员操作站安装在中央控制室，工程师工作站和计算站一般安装在电子设备室。 1.2.4 管理级 管理级包含的内容比较广泛，一般来说，它可能是一个发电厂的厂级管理计算机，也可能是若干个机组的管理计算机。它所面向的使用者是厂长、经理、总工程师、值长等行政管理或运行管理人员。厂级管理系统的主要任务是监测企业各部分的运行情况，利用历史数据和实时数据预测可能发生的各种情况，从企业全局利益出发辅助企业管理人员进行决策，帮助企业实现其规划目标。 1.3集散控制系统的特点1.3.1适应性和扩展性 集散控制系统在结构上采用了常规控制系统的模块化设计方法，无论是硬件还是软件都可以根据实际应用的需要去灵活地加以组合。对于小规模的生产过程，可以只用一、两个过程控制站或数据采集站，配以简单的人机接口装置，即可以实现生产过程的直接数字控制。 模块化设计方法带来的另一个优点是系统的扩展性。集散控制系统可以随着生产过程的不断发展，逐渐扩充系统的硬件和软件，以期达到更大的控制范围和更高的控制水平。 1.3.2 控制能力 常规控制系统的控制功能是用硬件实现的，因而要改变系统的控制功能，就要改变硬件本身，或者改变硬件之间的连接关系。在集散控制系统中，控制功能主要是由软件实现的，因此它具有高度的灵活性和完善的控制能力。 1.3.3 人机联系手段 集散控制系统具有比常规控制系统更先进的人机联系手段，其中最重要的一点，就是采用了CRT图形显示和键盘操作。人机联系按照信息的流向分为“人→过程”联系和“过程→人”联系。在常规控制系统中，“人→过程”联系是通过各种操作器、定值器、开关和按钮等设备实现的，运行人员通过这些设备调整和控制生产过程；“过程→人”联系是通过各种显示仪表、记录仪表、报警装置、信号灯等设备实现的，运行人员通过它们了解生产过程的运行情况。 1.3.4 可靠性 集散控制系统的可靠性比以往任何一种控制系统的可靠性都要高，这主要反映在以下几方面： 由于系统采用模块化结构，每个过程控制站仅控制少数几个控制回路，个别回路或单元的故障不会影响全局，而且元器件的高度集成化和严格的筛选有效地保证了控制系统的可靠性。 集散控制系统广泛地采用了各种冗余技术，例如，对电源、通信系统、过程控制站等都采用了冗余技术。 1.4 集散控制系统的硬件结构 集散控制系统的硬件结构也是采用模块化的结构。因为硬件模块的选择与系统的价格较为密切（特别是对国内用户），加上硬件的配置与现场的要求联系较紧，因此硬件的基本配置在合同谈判阶段就已确定。常见的硬件配置包括下列几个方面的内容：工程师站的选择（包括机型、CRT尺寸、内存、硬盘、打印机等）；操作员站的选择（包括操作员站的个数和操作员站的配置，如CRT尺寸及是否双屏、主机型号、内存配置、磁盘容量的配置、打印机的台数和型号等）；现场控制站的配置，包括现场控制站的个数、地