微机控制技术王用伦课件 第13章 DCS与FCS.ppt

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1、第13章分散控制系统与现场总线控制系统学习目标:1.了解分散控制系统的基本概念、体系结构与功能特点。2.了解现场总线控制系统基本概念、体系结构与功能特点。3.认识分散控制系统与现场总线控制系统的几种典型产品。返回总目录本章主要内容引言13.1DCS体系结构13.2DCS功能特点13.3DCS产品简介13.4FCS体系结构13.5FCS功能特点13.6FCS产品简介本章小结思考题引言分散控制系统DCS是以微型计算机为基础的集散型综合控制系统。它是为满足大型工业生产的要求，从综合自动化的角度，按控制功能分散、操作管理集中的原

2、则设计。自从美国霍尼韦尔公司1975年成功推出世界上第一套DCS以来，产品几经更新换代，技术性能日趋完善。二十几年来，DCS首当其冲地成为大型工业生产过程的主流控制系统。现场总线控制系统FCS是继DCS之后出现的新一代控制系统，它代表的是一种数字化网络化到现场、控制管理到现场的发展方向。FCS将要取代DCS，或者说DCS已在吸纳FCS。总之，FCS已经成为当今世界范围内自动控制系统的热点。13.1DCS体系结构主要知识点:概述13.1.1分散过程控制级13.1.2集中操作监控级13.1.3综合信息管理级13.1.4通信网

3、络系统概述典型的DCS体系结构分为三层，如图13-1所示。第一层为分散过程控制级；第二层为集中操作监控级；第三层为综合信息管理级。层间由高速数据通路HW和局域网络LAN两级通信线路相连，级内各装置之间由本级的通信网络进行通信联系。图13-1分散控制系统体系结构13.1.1分散过程控制级分散过程控制级是DCS的基础层,它向下直接面向工业对象，其输入信号来自于生产过程现场的传感器（如热电偶、热电阻等）、变送器（如温度、压力、液位、流量等）及电气开关（输入触点）等，其输出去驱动执行器（如调节阀、电磁阀、电机等），完成生产过程的

4、数据采集、闭环调节控制、顺序控制等功能；其向上与集中操作监控级进行数据通信，接收操作站下传加载的参数和操作命令，以及将现场工作情况信息整理后向操作站报告。构成这一级的主要装置有：现场控制站，可编程控制器，智能调节器及其它测控装置。现场控制站具有多种功能——集连续控制、顺序控制、批量控制及数据采集功能为一身。（1）现场控制站的硬件构成现场控制站一般是标准的机柜式机构，柜内由电源、总线、I/O模件、处理器模件、通信模件等部分组成。一般在机柜的顶部装有风扇组件，其目的是带走机柜内部电子部件所散发出来的热量；机柜内部设若干层模件

5、安装单元，上层安装处理器模件和通信模件，中间安装I/O模件，最下边安装电源组件。机柜内还设有各种总线，如电源总线，接地总线，数据总线，地址总线，控制总线等等。现场控制站的电源不仅要为柜内提供电源，还要为现场检测器件提供外供电源，这两种电源必须互相隔离，不可共地，以免干扰信号通过电源回路耦合到I/O通道中去。1.现场控制站一个现场控制站中的系统结构如图13-2所示，包含一个或多个基本控制单元，基本控制单元是由一个完成控制或数据处理任务的处理器模件以及与其相连的若干个输入／输出模件所构成的（有点类似于IPC）。基本控制单元之

6、间，通过控制网络Cnet连接在一起，Cnet网络上的上传信息通过通信模件，送到监控网络Snet，同理Snet的下传信息，也通过通信模件和Cnet传到各个基本控制单元。在每一个基本控制单元中，处理器模件与I/O模件之间的信息交换由内部总线完成。内部总线可能是并行总线，也可能是串行总线。近年来，多采用串行总线。图13-2现场控制站的系统结构（2）现场控制站的软件功能现场控制站的主要功能有6种，即数据采集功能、DDC控制功能、顺序控制功能、信号报警功能、打印报表功能、数据通信功能。数据采集功能：对过程参数，主要是各类传感变送

7、器的模拟信号进行数据采集、变换、处理、显示、存储、趋势曲线显示、事故报警等。DDC控制功能：包括接受现场的测量信号，进而求出设定值与测量值的偏差，并对偏差进行PID控制运算，最后求出新的控制量，并将此控制量转换成相应的电流送至执行器驱动被控对象。顺序控制功能：通过来自过程状态输入输出信号和反馈控制功能等状态信号，按预先设定的顺序和条件，对控制的各阶段进行顺序控制。信号报警功能：对过程参数设置上限值和下限值，若超过上限或下限则分别进行越限报警；对非法的开关量状态进行报警；对出现的事故进行报警。信号的报警是以声音、光或C

8、RT屏幕显示颜色变化来表示。打印报表功能：定时打印报表；随机打印过程参数；事故报表的自动记录打印。数据通信功能：完成分散过程控制级与集中操作监控之间的信息交换。2．智能调节器智能调节器是一种数字化的过程控制仪表，也称可编程调节器。其外形类似于一般的盘装仪表，而其内部是由微处理器CPU、存储器RAM、ROM、模拟量