网络与集散控制系统教案资料.doc

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1、教案课程名称网络与集散控制系统总学时数32学时使用班级测控2011-1,2,3任课学期2014/2015学年第一学期任课教师编制时间2014年9月2日内蒙古科技大学教案课程名称：网络与集散控制系统授课章节§1-1集散控制系统的体系结构目的要求掌握集散控制系统的概念及其体系结构重点难点集散控制系统的体系结构一、概念集散控制系统是一种操作显示集中、控制功能分散、采用分级分层体系结构、局部网络通信的计算机综合控制系统。从总体结构上看，DCS是由工作站和通信网络两大部分组成的，系统利用通信网络将各工作站连接起来，实现集中监视、操作、信息管理和分散控制。二、DCS的体系结构如图1-1第

2、1次第1页内蒙古科技大学教案图1-1集散控制系统的体系结构第1次第2页内蒙古科技大学教案1.现场控制级现场控制级设备直接与生产过程相连，是DCS的基础。典型的现场控制级设备是各类传感器、变送器和执行器。归纳起来，现场控制级设备的任务主要有以下几个方面。一是完成过程数据采集与处理。二是直接输出操作命令、实现分散控制。三是完成与上级设备的数据通信，实现网络数据库共享。四是完成对现场控制级智能设备的监测、诊断和组态等。2.过程控制级过程控制级主要由过程控制站、数据采集站和现场总线接口等构成。过程控制站接收现场控制级设备送来的信号，按照预定的控制规律进行运算，并将运算结果作为控制信号

3、，送回到现场的执行器中去。过程控制站可以同时实现反馈控制、逻辑控制或顺序控制等功能。3.过程管理级过程管理级的主要设备有操作站、工程师站和监控计算机等。（1）操作站是操作人员与DCS相互交换信息的人机接口设备，是DCS的核心显示、操作和管理装置。（2）工程师站是为了控制工程师对DCS进行配置、组态、调试、维护所设置的工作站。工程师站的另一个作用是对各种设计文件进行归类和管理，形成各种设计、组态文件，如各种图样、表格等。（3）监控计算机的主要任务是实现对生产过程的监督控制，如机组运行优化和性能计算，先进控制策略的实现等。4.经营管理级经营管理级是全厂自动化系统的最高一层。只有大

4、规模的集散控制系统才具备这一级。第1次第3页内蒙古科技大学教案三、集散控制系统特点1．功能分层体系2.容错能力强3.通信功能强4.功能齐全5.扩张方便、组态灵活6.节约成本增加效益课堂教学小结：第1次第4页内蒙古科技大学教案课程名称：网络与集散控制系统授课章节§1-2集散控制系统网络与通信目的要求掌握集散控制系统的网络结构重点难点集散控制系统的网络结构及通信原理一、集散控制系统网络结构与四层结构相对应的四层局部网络分别是现场网络(FieldNetwork，Fnet)、控制网络(ControlNetwork，Cnet)、监控网络(SupervisionNetwork，Snet)

5、和管理网络(ManagementNetwork，Mnet)。图1-2集散控制系统网络结构第2次第1页内蒙古科技大学教案1.现场网络(FieldNetwork，Fnet)现场网络与各类现场传感器、变送器和执行器相连，以实现对生产过程的监测与控制。同时与过程控制级的计算机相连，接收上层的管理信息，传递装置的实时数据。现场网络的信息传递有三种方式，一种是传统的模拟信号(如4～20mADC或者其他类型的模拟量信号)传输方式，第二种是全数字信号（现场总线信号）传输方式；第三种是混合信号（如在4～20mADC模拟量信号上，叠加调制后的数字量信号）传输方式。现场信息以现场总线为基础的全数字

6、传输是今后的发展方向。2.控制网络(ControlNetwork，Cnet)（1）位于现场控制站内部（2）Profibus-DP现场总线（3）采用带屏蔽的双绞线连接（4）完成数据输入/输出传输和从站设备诊断信息的传递。3.监控网络(SupervisionNetwork，Snet)在DCS的监控网络上可以挂接现场总线服务器(FieldbusServer，FS)，实现DCS网络与现场总线的集成。4.管理网络(ManagementNetwork，Mnet)提供上层计算机系统通过以太网访问底层的数据。这一层采用符合公共标准传输控制协议的TCP/IP协议的以太网。第2次第2页内蒙古科技

7、大学教案二、集散控制系统网络通信通信系统是DCS的主干，决定着系统的基本特性。通信系统引入局部网络技术后，促进了DCS的更新换代，增强了全系统的功能。1.数据通信原理数据通信是计算机或其他数字装置与通信介质相结合，实现对数据信息的传输、转换、存储和处理的通信技术。在DCS中，各单元之间的数据信息传输就是通过数据通信系统完成的。（1）数据通信系统的组成图1-3数据通信系统的组成（2）.通信类型（3）.传输方式（4）.串行传输与并行传输（5）.基带传输与宽带传输（6）.异步传输与同步传输（7）.传输速率（8