第二章集散控制系统(DCS)解说.ppt

第二章 集散控制系统（DCS）导论 2.1 DCS的系统结构和特点 2.2 DCS的发展趋势 2.3 DCS的基本组成部分 2.4 DCS的通讯系统 2.5 DCS网络通讯协议 2.6 DCS的可靠性技术  2.1 DCS的系统结构和特点 一、DCS的组成及体系结构 （一） DCS设计的基本原则 1、集中式控制系统（CCS）的特点 2、 DCS设计的基本原则 （二） DCS的发展阶段 1、第一阶段（初创期）1975-1980 2、第二阶段（成熟期）1980-1975 3、第三阶段（发展期）1985- （三） DCS的基本组成部分 1、DCS的系统网络（SNET） 2、现场I/O控制站 3、操作员站（OS） 4、工程师站（ES） （四）DCS的特点 CCS系统特点 1、CCS：将过程数据输入输出（PIO）、实时数据库的管理、实时数据的处理与保存、历史数据库的管理、历史数据处理与保存、人机界面的处理（MMI）、报警与日志记录、报表及系统本身的监督管理等所有功能集中在一台计算机的系统。 2、优点：结构简单、清晰，集中式的数据库容易管理，并容易保证数据的一致性。 3、缺点： （1）软件系统庞大，多种同时进行任务，计算机运行效率低。 （2）软件可靠性下降。70%故障由于设计不良或存在缺陷的软件造成。 （3）系统的可扩性差。 （4）危险高度集中。 DCS设计的基本原则 1、使用多台计算机共同完成所有过程量的输入、输出。 2、用不同的计算机完成不同的功能，提高每台计算机的运行效率，而且单一化的处理在软件结构上简单，提高了软件的可靠性。 3、 用计算机网络解决系统的扩充与升级问题。 4、网络中的每台计算机处于平等地位，在运行中互相之间不存在依赖关系，以保证任一计算机失效只影响本身。 DCS的关键是计算机网络技术，DCS的结构实质就是一个网络结构。 如何充分利用网络资源，如何通过网络协调DCS中各台计算机的运行，如何在多台计算机共同完成系统功能的过程中保证所处理信息的实时性、完整性和一致性，成为DCS设计的关键问题。 该阶段DCS向计算机网络控制扩展，将过程控 制、监督控制和管理调度进一步结合起来，采用 专家系统、制造自动化协议MAP标准等。 这一代产品的结构层次有了进一步发展，自下 而上一般可分为过程控制级、控制管理级、生产 管理级和经营管理级四个层次。 2.2 DCS的发展趋势 一、影响DCS发展的几个要素 （一）生产过程自动化发展趋势 1、控制自动化程度越来越高。 2、控制的综合性大大提高。 3、人工的操作和干预越来越少。 4、操作方式越来越软件化。 5、CRT的作用越来越强。 6、数字信号越来越深入现场。 7、控制系统的功能越来越向综合性发展。 8、控制算法多种多样。 （二）用户要求的不断提高 1、系统的功能 2、系统的可靠性 3、系统的易用性 4、安全性 5、信息广泛共享 6、系统的规模要求更大 7、系统容易升级 8、系统的成本降低 （三）各项应用技术的不断提高 1、计算机技术的发展与进步 2、网络技术的发展与进步 3、软件技术的发展与进步 二、DCS的进一步开放 开放：要求各个厂家的产品具有互操作性、互换性、可替代性、可扩充性 （即可增值性）和多平台支持（可移植性）。 三、DCS的智能化和进一步分散化 （一）现场总线技术介绍 1、智能化仪表：建立在微电子的发展之上，超大规模集成电路、嵌入式系 统（Embedded Systems)、CPU、存储器、A/D转换器和输入输出回路等功能集成在一块芯片上的单片机，使得将模拟信号数字化这一工作从计算机端移到了现场端，现场仪表与计算机之间传送的不是模拟信号，而是数字信号，或更确切的说是信息。 2、现场总线：为了适应智能化仪表的发展，多台智能化仪表公用一对传输线，从而产生了现场总线。现场总线简化了仪表信号线的布线工作，可机节省大量金属导线，数字信息传输方面完善的纠错技术使得信息传输的误差大大降低，同时可以利用多种传输介质完成信息传输，如双绞线、光纤、无线电波、红外线等，大大提高了在不同现场条件下信息传输的适应性。 现场总线实际上是一种计算机网络，在这个网络上的每个接点都是一个智能化仪表。但也不同于一般计算机网络，要解决信息碰撞问题。一般的现场总线规约中只包括物理层、链路层和应用层，有些现场总线具有网络层。 3、现场总线的种类 （1）HART（Highway Addressable Remote Transducer)协议：Rose