《检测与控制技术》课件第1章.ppt

2）分级控制系统分级或多级微机监控系统（MultilevelMicrocomputerSupervisoryControlSystem）是一个综合的多机系统。由一台或几台微机构成系统的某一级，整个系统根据需要可分为几级，级与级之间通过通信传递信息。图1-7所示的系统就属于分级控制系统。最常见的分级控制系统包含直接测控级和过程监督级两级，如图1-8所示。图1-8分级控制系统的结构框图过程监督级处在系统的上级，实现整个系统的监督控制与管理，通常又称为上位机。从监督控制的角度看，它的主要任务是：根据历史数据和当前生产情况进行优化控制或优化生产操作指导，向直接测控级微机提供各种控制信息，如最优设定值或最优控制量等。从管理角度看，它的主要任务是：为生产决策者提供有关信息；根据生产计划制定调度方案；实现各设备之间的协调，使设备处于最佳运行状态；进行有关性能指标计算；完成数据的组织与管理，显示和打印各种生产数据报表与图形；进行险情预测预报，记录和统计已经发生的事故。直接测控级位于生产现场或设备附近，实现生产过程或设备的直接测量与控制。其主要任务是：数据采集、数据预处理、开环或闭环控制、故障报警和处理、接收和执行上位机的命令、向上位机传送实时信息等。3）分布式控制系统分布式控制系统（DistributedControlSystem，DCS）又称为分散式控制系统或集散控制系统，其基本思想是集中管理，分散控制。分布式控制系统一般由四个层次组成，如图1-9所示。图1-9分布式控制系统的结构框图每一层有一台或多台微机，同一层的微机以及不同层的微机之间通过网络进行通信，相互协调，构成一个严密的整体。每层的功能如下：(1)第一层，直接测控层。该层可能有多台微机或可编程序控制器(PLC)或专用控制器分布于生产现场，完成对现场设备的监测与控制。(2)第二层，过程优化层。该层主要由监控微机、操作站和工程师站组成。其任务是直接监视直接测控层中各站点的所有信息，集中显示，集中操作，并完成各控制回路的组态、参数的设定、修改及优化控制等。(3)第三层，生产管理层。该层上的微机称为管理微机，其任务是针对车间和工厂的生产向决策者提供各种信息，以便决策者制定生产计划、调度和管理方案。(4)第四层，经营决策层。该层的计算机都是大、中型计算机，具有很强的数据处理和科学计算能力。一般与财物、人事、档案、仓库、经营等办公自动化系统和Internet相连，其任务是负责全厂或全公司的总体协调、计划管理和市场营销。4）现场总线控制系统现场总线控制系统（FieldbusControlSystem，FCS）是发展于20世纪70年代，成熟于20世纪90年代的新一代工业测控技术。根据FF（FieldbusFoundation）定义，现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络，是计算机技术、通信技术和自动控制技术高度结合与集成的产物。现场总线控制系统将组成测控系统的各种传感器、执行器和控制器用现场总线连接起来，通过网络上的信息传输完成各设备的协调，实现自动化控制。它是一个开放式的互联网络，其结构框图如图1-10所示。图1-10现场总线控制系统的结构框图与传统测控系统相比，现场总线控制系统有两个显著特点。一是信号传输实现了全数字化，避免了传统测控系统中模拟信号传输方式所产生的信号衰减、精度下降和易受干扰等缺点，提高了信号传输的精度与可靠性；二是实现了控制的彻底分散，把测控功能分散到现场设备和仪表中，使现场设备和仪表变为具有综合功能的智能设备和智能仪表，经过统一组态，可以构成各种所需的测控系统，使系统的性能大为提高。1.3微机测控系统的发展概况及趋势1.微机测控技术的发展历程（1）过程控制技术由分立设备发展到共享设备经历了四个阶段。首先是20世纪40年代至50年代初的人工控制（基地式仪表控制）阶段，在这个阶段，工业规模小，设备陈旧，必要的调节主要依靠最简单的测量仪表并由人工操作；其次是20世纪50年代的模拟仪表控制系统（电动单元组合式仪表控制系统），1956年，国家制定了12年科技发展规划，使得自动化仪表与装置产业从此产生、发展并成熟。到20世纪50年代末，研制生产的传感器、变送器、记录仪、调节器、执行器等基本上可以显示过程状态并完成对工艺流程的调节；第三个阶段是20世纪60年代的计算机集中控制系统，这时可利用一台计算机控制数十以至上百个回路，部分取代了传统的控制室仪表，但是因当时电子器件与计算机本身的可靠性较差，计算机的参与使得控制集中了，“危险”也随之被集中；第四个阶段是20世纪70年代中期的分散式控制系统，由