控制仪表与计算机控制装置 教学课件 作者 周泽魁 主编第08章.ppt

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1、第八章集散控制系统18.1.1DCS的基本概念集散控制系统DCS是随着现代大型工业生产自动化的不断兴起和过程控制要求的日益复杂应运而生的综合控制系统。DistributedControlSystem——DCSDCS可直译为“分布式控制系统”“集散控制系统”是按中国人习惯理解而称谓的。DCS的主要特征是它的集中管理和分散控制它采用危险分散、控制分散，而操作和管理集中的基本设计思想，多层分级、合作自治的结构形式DCS在电力、冶金、石油、化工、制药等各种领域都得到了极其广泛的应用。28.1.2DCS的特点经营管理级生产管理级控制管理级过程控制级根本：管理集中和控制分散具体表现在：（1）分

2、级递阶结构3(1)分级递阶结构通常分为：直接控制级、过程管理级、生产管理级、经营管理级各级从“上级”获取指示，从“下级”获取信息，产生对“下级”的控制。直接控制经营管理生产管理过程管理连续过程间歇过程离散过程经营管理级居于工厂自动化系统的最高一层，负责全厂广泛的工程、经济、商务、人事以及其它的工作。如：市场分析、销售和生产计划······过程管理级主要功能包括回路组态、优化控制、性能监视、故障监测、记录、报警……生产管理主要完成生产规划，生产监视，根据用户订单、库存、能耗约束、能耗需求等指标进行生产调度。在许多DCS中，这级就充当最高管理层。直接控制级主要功能包括现场数据采集、过程

3、监视、故障诊断，控制输出、安全性能和冗余性能的实施……在很多情况下，功能层次和物理层次不一定完全相同，常常将2个或多个功能层上的任务或部分任务压缩到一个物理层次上去实现，这使DCS得以大大简化。4(2)采用微机智能技术DCS采用了以微处理器为基础的“智能技术”，成为计算机应用最完善、最丰富的领域。DCS的现场控制单元、过程输入输出接口、数据通信装置等均采用微处理器，可以实现自适应、自诊断和自检测等“智能”。5(3)采用局部网络通信技术DCS的数据通信网络采用工业局部网络技术进行通信，传输实时控制信息，进行全系统信息综合管理，并对分散的现场控制单元、人机接口进行控制和操作管理。大多采

4、用光纤传输媒质，通信的可靠性和安全性大为提高。通信协议已开始向标准化前进，如采用IEEE802.3、IEEE802.4、IEEE802.5和MAP3.0等。6(4)丰富的功能软件包DCS具有丰富的功能软件包，它能提供控制运算、过程监视、组态、报表打印和信息检索等功能。7(5)采用高可靠性技术高可靠性是DCS发展的生命，当今大多数DCS的MTBF达10万小时以上，MTTR一般只有5min左右。硬件工艺、冗余、容错是提高可靠性的主要措施。在硬件设计上，各级人机接口、控制单元、过程接口、电源、通信接口、内部通信总线和系统通信网络等均可采用冗余化配置在软件设计上，则广泛采用了容错技术、故障

5、的智能化自检和自诊断等技术，以提高系统的整体可靠性。88.1.3DCS的发展趋势客观的评价：随着计算机技术的发展及其在工业控制系统中的应用，DCS表现出十分优越的性能，将工业过程自动化提高到一个新的水平。好的一面：传统DCS基于模拟仪表，模拟仪表的单一功能使得：过程监控站仍是集中的；（半分散）现场信号的检测、传输与控制还是保留了与常规仪表相同的方式，即以4～20mA模拟方式传输。存在的问题是：精度低、动态补偿能力差、无自诊断功能；同时由于各DCS开发商生产自己的专用平台，使得：不同厂商的DCS之间不兼容、互操作性差不好的一面：问题1问题2问题398.1.3DCS的发展趋势向开放式系

6、统发展(针对问题3)智能变送器、远程I/O和现场总线的发展，进一步使现场测控功能下移分散(针对问题1)DCS、PLC、PCCS相互渗透融合，形成数字化、模块化、网络化的分布式控制系统现场总线集成于DCS系统是现阶段控制网络的发展趋势①现场总线于DCS系统I/O总线上的集成②现场总线于DCS系统网络层的集成③现场总线通过网关与DCS系统并行集成108.1.3DCS的发展趋势总而言之：未来的DCS将采用智能化仪表和现场总线技术，从而彻底实现分散控制，并可节约大量的布线费用，提高系统的易展性。OPC标准的出现从根本上解决了控制系统的共享问题，使系统的集成更加方便，从而导致控制系统价格的下

7、降。基于PC机的解决方案将使控制系统更具有开放性。Internet技术在控制系统中的应用，将使操作界面更加友好、数据访问更加方便，并且WindowNT将成为控制系统的优秀平台。总之，DCS通过不断采用新技术将向标准化、开放化、通用化的方向发展。118.2DCS的硬件体系结构128.2.1概述DCS的层次结构中，最低级是与生产过程直接相连的过程控制级。在不同的DCS中，过程控制级所采用的装置结构形式大致相同，但名称各异，如过程控制单元、现场控制站、过程监测站、基本控制器