(集散控制系统的发展与应用.docVIP

集散控制系统 摘要：在现代工厂企业、办公大楼、商厦、酒店等环境中，中央空调系统是不可缺少的，它虽然能给人们提供一个舒适的环境，但是耗电量也相当大。因此，对中央空调系统进行节能改造，可以大幅度地节约用电，带来可观的经济效益。 空调主机、冷冻泵、冷却泵是大厦中央空调的主要组成部分，国内对空调水泵的设计选配，大多以能耗为代价采用节流调节流量，水泵的调节方法还处于比较落后的状况，造成电能找浪费。从管理角度看，目前大楼中央空调大都采用分散管理就地控制，整个系统不能统一协调，不能很好发挥整个系统协同工作的效果。本文介绍采用变频调速技术与PLC自动控制技术为核心、基于“分散控制、集中管理”思想的中央空调集散控制系统。 一、集散控制系统的体系结构 　　集散控制系统的“集”是对信息管理而言，“散”是对控制功能而言，DCS系统（Distributed Control System-DCS）既可实现分散控制，又可实现集中管理，目前层次化己成为DCS系统的特点，使之体现集中操作管理、分散控制的思想。DCS系统的层次可分成四级。 　 1.直接控制级(过程控制级)。在这一级上，过程控制级计算机直接与现场各类装置相连(如检测仪表、执行机构等)，对控制对象实施监测、连续控制和批量控制。同时它向上与第二层的计算机相连、接收上层的控制和管理信息，并向上传递控制装置的特性信息和采集到的实时数据。过程控制级是DCS系统的基础，其主要功能包括:过程数据采集、直接数字的过程控制、设备监测与系统的测试诊断和实施安全性的措施。 　 2.过程管理级。此级过程管理计算机能实现综合监视生产过程主要信息、模拟化集中显示、控制回路组态和参数修改、生产过程优化处理、运行报告、趋势图显示等。还能实现单元内的整体优化，并对下层产生命令，在这一层主要的功能有优化过程控制、自适应回路控制、实时数据进行模拟画面集中监视。 　 3.生产管理级。此级管理计算机根据产品各部件的特点、协调各单元级的参数设定，是产品的总体的协调员。 　 4.经营管理级。经营管理级居于工厂自动化系统的最高一层，它管理的范围很广。把这些功能集成到软件系统中，通过综合的产品计划，在各种变化条件下，综合多种多样的材料和能量调配，以达到最优解决这些问题。 二、系统的必要性 　 集散型计算机控制系统，实质是利用计算机技术对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的一种新的控制技术，是由计算机技术、信号处理技术、测量控制技术、通讯技术和人机接口技术相互渗透、相互发展而产生的，既不同于分散的仪表控制系统，也不同于集中式计算机控制系统，它是吸收了两者的优点，并在其基础上发展起来的一门新的系统工程技术。目前，集散型计算机控制系统已在工业各领域得到成功运用。 　 目前，大楼中央空调大都采用分散管理就地控制，整个系统不能统一协调，不能很好发挥整个系统协同工作的效果。如果采用集中控制，由于被控设备分散在大厦各个地方，中央主机到被控设备的连线较长，信号容易受到干扰产生故障，同时由于中央主机集中处理信号，如果中央主机产生故障则整个系统停止工作，可靠性较差。随着计算机技术的高速发展，采用集散型控制系统成为趋势。计算机集散控制系统就是中央主机主要进行报表处理，集中管理，被控对象由带计算机处理功能的现场控制器（主要是直接数字控制器，简称DDC）根据有关参数进行控制。各DDC和中央主机以及各DDC之间实现点对点通讯，传输数据和控制信号。集散控制系统可靠性高，当中央主机发生故障，把控制功能分散在DDC上而数据资料由中央主机集中管理的方法，加强了子系统的独立性、可靠性，并减少了中央主机的工作量，整个系统的性能得到了提高。 　 三、系统的可行性分析 　 由于电力电子技术、微电子技术和控制技术的发展，20世纪90年代变频器技术有了飞跃进步。在我国市场占有量较多的富士通、西门子、三菱、ABB等公司生产的高性能变频器大多有微机接口卡选件，可以用它将微机与变频器连接在一起，通过计算机通讯，实现上位微机程序自动驱动变频器，监视其运行状态和设定/复位其功能参数。这样就可以方便的实现计算机对多台变频器集中控制，使其按照预先的工作流程，准确有序的工作。 　 可编程控制器（PLC）是以微处理器技术为基础，综合计算机技术和自动控制技术发展起来的一种新型工业控制器，广泛应用于工业各个领域。由于采用PLC的控制系统的设备具有可靠性高，控制易于实现，系统设计灵活多样（修改方便），能在实验室内进行现场模拟调试，编程简单，易于安装，性能价格比高，有良好的抗干扰能力等特点，受到用户的欢迎。但是，PLC又无法单独构成完整的控制/管理系统，无法进行复杂的运算，无法显示各种实时图表/曲线（趋势线）和汉字，无良好的用户界面，不便于监控等缺陷，需用上位机或个人计算机（PC