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重庆科技学院教案 授课时间 第3周2 班级 自动化2010 授课顺序 第5 次课 课 题 集散控制系统 目 的 要 求 理解DCS的基本概念 掌握DCS的组成 了解DCS的软硬件特性 教 学 内 容 要 点 DCS的基本概念 （DCS，集中式控制系统，DCS设计思路，DCS系统分层结构） DCS的组成（系统网络、现场I/O控制站、操作员站、工程师站） DCS的软硬件特性（控制站硬件、操作员站硬件、工程师站硬件；运行系软件，生成系软件） 重 点 难 点 重点： DCS的组成 难点： DCS的软硬件特性 教 学 思 路 与 教 法 设 计 采用投影仪进行教学。 教法：采用讲述法。 从控制系统的发展过程（仪表控制、计算机控制，DDC、集中式计算机控制）引入集散控制系统概念。 讲述集散控制系统的相关内容（基本概念、组成、软硬件）。 对本次课程的内容进行总结。 第五章 集散控制系统 第一节 DCS概念 第二节 DCS组成 第三节 DCS的硬、软件 第一节 DCS概念 DCS（Distributed Control System）即分布式控制系统，也称为集散系统（Total Distributed Control System），它在集中式控制系统的基础上发展、演变而来。 集中式控制系统 集中式控制系统：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、报表直至系统本身的监督管理等所有功能集中在一台计算机中的控制系统。 集中式控制系统的特点 优点：结构简单，管理方便 缺点： （1）任务繁重 （2）软件故障率高 （3）扩充性差 （4）危险性高 DCS设计思路 1、采用多台计算机分工完成过程输入输出 2、不同的计算机完成不同的功能 3、用计算机网络实现系统扩充升级 4、各计算机相对平等独立 DCS的系统的分层结构 集散控制系统的功能分层是集散控制系统的体系特征，它充分反映了集散控制系统的分散控制、集中管理的特点。 按照功能分层的方法，集散控制系统可以分为现场控制级、过程装置控制级、车间操作管理级、全厂优化和调度管理级 1、现场控制级 由微处理器进入传感器、变送器、执行器形成。 ⑴采集过程数据，对数据进行转换； ⑵输出过程操纵命令； ⑶进行直接数字控制； ⑷完成与过程装置控制级的数据通信； ⑸对现场控制级的设备进行监测与诊断。 2、过程装置控制级 用过程装置控制设备和I/O卡件组成过程装置控制级，通过通信网络把过程信息传送到上、下级。 ⑴采集过程数据，进行数据转换与处理， ⑵数据的监视和存储； ⑶实施连续、批量或顺序控制的运算和输出控制作用； ⑷数据和设备的自诊断； ⑸数据通信。 3、车间操作管理级 功能： ⑴数据显示和记录； ⑵过程操作（含组态操作、维护操作）； ⑶数据存储和压缩归档； ⑷报警、事件的诊断和处理； ⑸系统组态、维护和优化处理； ⑹数据通信； ⑺报表打印和画面硬拷贝。 4、全厂优化和调度管理级 从原料到产品销售、从订货、库存到交货、生产计划，进行一系列的优化协调，使成本下降、产量和质量提高。 主要功能： ⑴优化控制； ⑵协调和调度各车间生产计划和各部门的关系； ⑶主要数据的显示、存储和打印， ⑷数据通信。 第二节 DCS的组成 “三点一线” 一线：计算机网络 三点： 现场I/O控制站 操作站 工程师站 一、DCS的系统网络 要求：具有实时性，在确定的时限内完成信息传送。 拓扑结构： 不采用星型结构以降低危险性； 控制网采用令牌方式解决介质复用问题。 管理网采用CSMA/CD方式提高效率。 二、现场I/O控制站 现场I/O控制站是完成对过程现场I/O处理，并实现直接数字控制（DDC）的网络节点。 三个功能： 1、采集现场过程数据（压力、流量等），完成AD转换、积分、线性化、 2、将采集数据通过网络传递到其他站点，接收操作员站和工程师站的命令 3、实现局部自动控制 对现场控制站的要求 1、能为测量元件提供电源（常用24V） 2、输入输出应有隔离保护电路 3、重要控制输出，需要断电保护，上电跟随 4、可靠性高 5、可独立运行 三、操作员站 DCS的操作员站是处理一切与运行操作有关的人机界面（HMI）功能的网络节点。 主要功能：为系统的运行操作人员提供人机界面，使操作员可以及时了解现场运行状态、运行参数的当前值、异常情况等。 操作员站显示的画面及功能 1、生产过程模拟流程图 2、报警窗口 3、重要数据常驻显示 4、实时