DCS集散控制系统.ppt

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1、第2章　集散控制系统基础知识1●集散控制系统的体系结构●集散控制系统的硬件结构●集散控制系统的软件体系●集散控制系统的基本功能●数据通信技术本章主要内容22.1集散控系统的体系结构本节内容提要☞集散控制系统体系结构的特征●纵向分层●横向分散●设备分级●网络分层☞按照功能，集散控制系统设备分为四级●现场控制级●过程控制级●过程管理级●经营管理级☞与四级设备对应的四层网络●现场网络●控制网络●监控网络●管理网络3图2.1集散控制系统的体系结构现场网络控制网络监控网络管理网络41.现场控制级➢典型的现场控制级设备●各类传感器●各类变送器●各类执行器➢现场控制级设备的主要任务●完成过程

2、数据采集与处理。●直接输出操作命令、实现分散控制。●完成与上级设备的数据通信，实现网络数据库共享。52.过程控制级➢过程控制级主要设备：过程控制站、数据采集站和现场总线服务器等。➢过程控制站●产生控制作用。●可以实现反馈控制、逻辑控制、顺序控制和批量控制等功能。6➢数据采集站●接收大量的非控制过程信息；●不直接完成控制功能。➢现场总线服务器●一台安装了现场总线接口卡与DCS监控网络接口卡的计算机。➢过程控制级设备的主要功能●采集过程数据，进行数据转换与处理；●对生产过程进行监测和控制；●现场设备及I/O卡件的自诊断；●与过程管理级进行数据通信。73.过程管理级➢过程管理级的主要

3、设备：操作站、工程师站和监控计算机等。➢操作站●操作人员与DCS相互交换信息的人机接口设备；●DCS的核心显示、监视、操作和管理装置。➢工程师站●对DCS进行配置、组态、调试、维护。➢监控计算机●实现对生产过程的监督控制；●机组运行优化和性能计算，先进控制策略的实现等。8➢过程管理级设备的主要功能●对生产过程进行监测和控制；●对DCS进行配置、组态、调试、维护；●对各种设计文件进行归类和管理。●实现对生产过程的监督控制，故障检测和数据存档。94.经营管理级➢经营管理级的设备可能是厂级管理计算机，也可能是若干个生产装置的管理计算机。➢厂级管理系统的主要功能是监视企业各部门的运行情

4、况。➢管理计算机的要求是具有能够对控制系统做出高速反应的实时操作系统。10➢经营管理级设备的主要功能●监视企业各部门的运行情况；●实时监控承担全厂性能监视、运行优化、全厂负荷分配和日常运行管理等任务；●日常管理承担全厂的管理决策、计划管理、行政管理等任务。112.2集散控制系统的硬件结构本节内容提要☞控制站包括现场控制站和数据采集站等。●机柜●电源●控制计算机●其他部件☞操作站一般分为操作员站和工程师站。●操作台●微处理机系统●图形显示设备●操作键盘和鼠标●打印输出设备等☞冗余技术●冗余方式：多重化自动备用和手动备用。●冗余措施：通信网络冗余、操作站冗余、现场控制站冗余、电源冗

5、余、输入/输出模块冗余。122.2.1现场控制站☞主要设备：现场控制单元。☞主要任务：进行数据采集及处理，对被控对象实施闭环反馈控制、顺序控制和批量控制。☞用户可以根据不同的应用需求，选择配置不同的现场控制单元以构成现场控制站。●以面向连续生产的过程控制为主，顺序逻辑控制为辅，构成一个可以实现多种复杂控制方案的现场控制站;●以顺序控制、联锁控制功能为主的现场控制站；●构成对大批量过程信号进行总体信息采集的现场控制站。131.机柜现场控制站机柜中央控制室机柜间机柜间机柜组有了现场控制站，生产过程控制的安全性和可靠性都很容易得到保证14现场控制单元多层I/O卡件箱电源单元通信接口接

6、线端子板机柜正面（前面）机柜背面（后面）现场控制站机柜152.电源➢电源系统的可靠性措施●每一个现场控制站均采用双电源供电，互为冗余。●采用超级隔离变压器，将其初级、次级线圈间的屏蔽层可靠接地，以克服共模干扰的影响。●采用交流电子调压器，快速稳定供电电压。●配有不间断供电电源UPS，以保证供电的连续性。➢现场控制站内各功能模块所需直流电源一般为±5V、±15V(或±12V)、以及+24V。16➢增加直流电源系统的稳定性措施●给主机供电与给现场设备供电的电源要在电气上隔离，以减少相互间的干扰。●采用冗余的双电源方式给各功能模块供电。●一般由统一的主电源单元将交流电变为24V直流电

7、供给柜内的直流母线，然后通过DC-DC转换方式将24V直流电源变换为子电源所需的电压。●主电源一般采用1:1冗余配置，而子电源一般采用N:1冗余配置。173.控制计算机控制器电源单元I/O卡件现场总线接口卡件导轨控制计算机18➢控制计算机一般是由CPU、存储器、输入/输出通道等基本部分组成。(1)CPU●用以实现算术运算和逻辑运算。●可以执行复杂的先进控制算法，如自动整定、预测控制、模糊控制和自适应控制等。19(2)存储器●控制计算机的存储器分为RAM和ROM。●在控制计算机中ROM占有较大