分散式控制系统ppt课件.pptx

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1、分布式控制系统制作：芮正翔、董良目录1、DCS系统历史2、原理框架3、协议4、典型应用5、心得体会一、DCS系统历史第一阶段1975-1980年，在这个时期集散控制系统的技术特点表现为：1）采用微处理器为基础的控制单元，实现分散控制，有各种各样的算法，通过组态独立完成回路控制，具有自诊断功能2）采用带CRT显示器的操作站与过程单元分离，实现集中监视，集中操作3）采用较先进的冗余通信系统第二阶段1980—1985.，在这个时期集散控制系统的技术特点表现为：1）微处理器的位数提高，CRT显示器的分辨率提高2）强化的模块化系

2、统3）强化了系统信息管理，加强通信功能第三阶段1985年以后，集散系统进入第三代，其技术特点表现为：1）采用开放系统管理2）操作站采用32位微处理器3）采用实时多用户多任务的操作系统进入九十年代以后，计算机技术突飞猛进，更多新的技术被应用到了DCS之中。PLC是一种针对顺序逻辑控制发展起来的电子设备，它主要用于代替不灵活而且笨重的继电器逻辑。现场总线技术在进入九十年代中期以后发展十分迅猛，以至于有些人已做出预测：基于现场总线的FCS将取代DCS成为控制系统的主角。二、原理框架一个基本的DCS应包括至少一台现场控制站、一

3、台操作员站、一台工程师站（也可利用一台操作员站兼做工程师站）、一条系统网络四大组成部分：1、现场控制站现场控制站是DCS的核心，系统主要的控制功能由它来完成。系统的性能、可靠性等重要指标也都要依靠现场控制站保证，因此对它的设计、生产及安装都有很高的要求。现场控制站的硬件一般都采用专门的工业级计算机系统，其中除了计算机系统所必需的运算器（即主CPU）、存储器外，还包括了现场测量单元、执行单元的输入/输出设备，即过程量I/O或现场I/O。在现场控制站内部，主CPU和内存等用于数据的处理、计算和存储的部分被称为逻辑部分，而现

4、场I/O则被称为现场部分。2、操作员站操作员站主要完成人机界面的功能，一般采用桌面型通用计算机系统，如图像工作站或个人计算机等。其配置与常规的桌面系统相同，但要求有大尺寸的显示器（CRT或液晶屏）和性能好的图形处理器，有些系统还要求每台操作员站使用多屏幕，以拓宽操作员的观察范围。为了提高画面的显示速度，一般都在操作员站上配置较大的内存。3、工程师站工程师站是DCS中的一个特殊功能站，其主要作用是对DCS进行应用组态。应用组态是DCS应用过程当中必不可少的一个环节，应为DCS是一个通用的控制系统，在其上可实现各种各样的应

5、用，关键是如何定义一个具体的系统完成什么样的控制，控制的输入/输出量是什么控制回路的算法如何，在控制计算中选取什么样的参数，在系统中设置哪些人机界面来实现人对系统的管理与监控，还有诸如报警、报表及历史数据记录等各个方面功能的定义，所有这些都是组态所要完成的工作，只有完成了正确的组态，一个通用的DCS才能够成为一个针对具体控制应用的可运行系统。4、特殊功能站特殊功能站是执行特定功能的计算机，如专门记录历史数据的历史站；进行高级控制运算功能的高级计算站；进行生产管理的管理站等。服务器的主要功能是完成监督控制层的工作，如整个

6、生产装置乃至全厂的运行状态监视、对生产过程各个部分出现的异常情况的及时发现并及时处置、向更高层的生产调度和生产管理，直至企业经营等管理系统提供实时数据和执行调节控制操作等。或者简单讲，服务器就是完成监督控制，或称SCADA功能的主节点。三、DCS通信协议1.ISO/OSI与IEEE802协议标准ISO/OSI是国际标准化组织ISO（InternationalStandardsOrganization）于1981年提出的“开放系统互联参考模型OSI（OpenSystemInterconnection）”，这个模型把计算机

7、网络通信协议分成七层：即物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。（各层的定义见书中No181表6-3）用户通过应用层与网络建立联系，获取网络服务，其数据传送过程如下图所示。3.令牌环网通信协议令牌环网是IBM公司于80年代中期推出的一种环形网，以屏蔽/非屏蔽双绞线为介质，传输速率为4Mbps和16Mbps。平时，有一个称为“令牌”的特殊数据帧在网上顺序传送。某站点截获“令牌”后，方可在一定的时间发送数据；若不发送数据，则将“令牌”顺序向下传送；若收到的不是发送给自己的数据帧时，立即转发。令牌环网采用

8、的是IEEE802.5或TokenRing协议标准。由于网上只有一个“令牌”，并且只有截获“令牌”的站点才能发送数据，因此不会发生数据碰撞。4、典型应用石油化工工业DCS应用1、概述石化工业的特点是连续大生产，特别强调安全、稳定、长期、满负荷、优化的运行。随着生产装置的大型化、复杂化，过程控制在生产上占有的地位日趋重要。多年来，我