自动控制技术发展趋势教学课件.ppt

集散控制系统分类 三代DCS： 1、75-80年，第一代。 8位、cisc技术、常规仪表功能。 2、80年代中－90年代前期，第二代。 16位、risc技术、实时操作和程序编译已比较完整。 3、90年代中到21世纪，第三代。 16/32位、多CPU用于控制运算、冗余切换、通信等。 国内集散控制系统 ??? 我国使用集散系统在七十年代末八十年代初，85年进入推广应用阶段。目前国内已出现浙大中自、和利时、新华这三个国内知名品牌。集散系统的应用，把我国过程控制推向一个新的水平，取得较为显著的经济效益，其发展前景是十分广阔的。 DCS使先进控制成为可能 使用DCS不能仅仅简单取代常规仪表的功能。 DCS使用应尽可能达到最优的性能价格比 DCS是实现优化、先进控制的基础，是综合自动化，TIA的基础。 先进控制技术的发展 常规（经典）控制技术: 主要是PID控制技术 目前的控制系统中仍约有90％采用的是常规PID控制技术（包括一些改进型PID控制技术） PID控制具有如下主要优点： 1. 不需要对象的模型。 2. 分析、设计和实现简单，易于被现场工程师所接受。 3. 具有较强的鲁棒性。 先进控制技术的主要内容 1）过程变量的采集与处理 2）多变量动态过程模型辨识技术 3）软测量技术,工艺计算模型 4）先进控制策略（预测控制） 5）故障检测、预报、诊断和处理 6）工程化软件及项目开发服务 流程工业——先进控制功能结构 决策层 管理层 调度层 经营决策系统 监控层 控制层 关系数据库 实时数据库 管理信息系统 生产调度系统 过程监控系统 DCS系统 生产过程 产品策略 生产计划 调度指令 优化设定 控制信息 综合自动化的关键技术 多变量预测控制 预测函数控制（PFC） 模糊控制 软测量 其它复杂控制 专用控制软件 先进过程控制软件（APC） 自动化孤岛 1 + 1 = 2 ? “自动化孤岛”连在一起 “自动化孤岛”集成在一起 DCS发展趋势 DCS的发展 分布式控制系统(Distributed Control System ———DCS) 是应用计算机技术对生产过程进行集中监测、管理和分散控制的综合性网络系统。 自1975 年美国HONEYWELL 公司推出第一套分布式控制系统( TDC - 2000) 以来,DCS 已经在工业过程控制领域中得到了广泛的应用。纵观其近三十年的发展历程,计算机(Computer) 技术、控制(Control) 技术、通信(Communication) 技术以及显示技术(CRT) 的不断进步与DCS 的更新换代息息相关。例如,局域网络技术(LAN) 的应用标志着第二代DCS 的产生;开放系统(OS) 则产生了第三代DCS。可以说,DCS 是4C 技术发展的必然产物;同时,DCS 的发展也推动了相关技术的应用与发展,如可编程序控制器( PLC) 技术、现场总线(Fieldbus) 技术、智能控制( Intelligent Cont rol )技术与过程控制软件等。这些高新技术将为DCS迈向大型化的计算机集成制造系统(CIMS) 提供有力的支持和保障。 DCS特点 DCS 是分级递阶的控制系统,集中管理和分散控制是它的主要特点。采用分级递阶的体系结构,主要是从系统工程的角度出发,通过功能分层、危险分散来提高系统的可靠性和应用的灵活性。最简单的DCS 至少在垂直方向上分为两级,即操作管理级和过程控制级。 在水平方向上各个过程控制级之间是相互协调的分级,在完成现场数据上传和接受操作管理级指令的同时,各水平级间也可进行数据交换。这种分工协作的关系能够使整个系统在优化的操作条件下运行。DCS 中的分散是在相互协调基础下的自治。 分散的含义不仅是分散控制,还包含有人员分散、地域分散、功能分散、危险分散、设备分散以及操作分散等含义。分散的最终目的是为了有效提高设备的可利用率。基于上述特点,在局域通信网络(LAN) 的支持下,一套完整的DCS 一般由监控管理级、过程控制级和现场级组成。 DCS结构 传统分散控制系统结构概述 分散控制系统DCS指的是控制与危险分散、地域安装分散，管理和显示集中。 20世纪70年代中期以完成模拟量控制的DCS推向市场，代替原来以实现PID功能为主的模拟仪表控制。首先提出DCS这种思想的是原制造仪表的厂商，当时主要应用于化工行业，后又有计算机行业从事DCS的开发。 分散系统的组成 后有人提出把控制和显示分开。一类计算机完成控制任务，另一类计算机完成显示任务。另外，一个工厂的工艺过程可以分为几个相对独立的部分，作