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1、绪论,-计算机过程控制系统概述,任 佳电话短号:669498电邮:,讨论内容,过程控制系统计算机过程控制系统的实现方式集散控制系统的发展历史计算机控制系统的应用类型,过程控制系统,背景：工业生产过程：原材料转变成产品生产过程：在一定的工艺参数条件下进行的,控 制,开关量,模拟量,计算机控制系统,控制器,D/A,执行机构,被控对象,A/D,设定值,计算机,被控变量,-,传感变送,广义对象,计算机控制系统是用计算机(通常称为工业控制计算机)来实现工业过程自动控制的系统。,计算机控制系统的工作原理,(1)实时数据采集 对测量变送装置输出的信号经A/D转换后进行处理。,(2)实时控制决策 对被控变量的
2、测量值进行分析、运算和处理，并按预定的控制规律进行运算。,(3)实时控制输出 实时地输出运算后的控制信号，经D/A转换后驱动执行机构，完成控制任务。,上述过程不断重复，使被控变量稳定在设定值上。,可归纳为以下三个步骤：,什么是实时控制?,计算机控制系统的组成,2计算机控制系统中控制器的实现方式,控制计算机的几种类型,单片机工控机 PLC DCS FCS,对象规模和要求不同,PLC：可编程控制器,S7-200,PLC：Simatic S7-300,PLC的主要应用场合,PLC用于开关量逻辑控制 取代传统的继电器电路,实现逻辑控制、顺序控制,既可用于单台设备的控制,也可用于多机群控及自动化流水线。
3、如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。PLC用于运动控制 PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。一般使用专用的运动控制模块,如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块,广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。PLC用于工业过程控制 在工业生产过程当中,存在一些如温度、压力、流量、液位和速度等连续变化的量(即模拟量),PLC采用相应的A/D和D/A转换模块及各种各样的控制算法程序来处理模拟量,完成闭环控制。,PLC主要生产厂商,Siemens(西门子)公司Allen-Bradley(A-B)公司（Rockwell）Schneider(施耐德)公司Mi
4、tsubishi(三菱)公司Omrom(欧姆龙)公司,DCS系统组成,控制站CS操作员站OS、工程师站ES控制网络,OS,ES,CS,UPS,配电箱,操作员站,控制站,控制站硬件总貌,控制站CS机柜电源机笼主控卡数据转发卡I/O卡集线器Hub接线端子板,机柜,机笼,机笼,机笼,电 源,Hub1,Hub2,接线端子板,系统结构（示意图）,3集散控制系统的发展,4C技术,控制技术(Control)、计算机技术(Computer)、通信技术(Communication)、阴极射线管(CRT)图形显示技术 网络技术(Network)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
5、计算机综合控制系统。,集散控制系统产生的背景,20 世纪 60 年代初，人们开始将电子计算机用于过程控制，试图利用计算机所具有的能执行复杂运算、处理速度快、集中显示操作、易于通信、易于实现多种控制算法、易于改变控制方案、控制精度高等特点，来克服常规模拟仪表的局限性。,小型机实现模拟量的数字控制：回路控制，数据采集，运算，人机接口。缺点：可靠性差，危险集中。,根据“危险分散”的设计思想，过去由一台大型计算机完成的功能，现在可以由几十台甚至几百台微处理机来完成。各微处理机之间可以用通信网络连接起来，从而构成一个完整的系统。,1975 年 12 月，美国霍尼威尔(Honeywell)公司正式向市场推
6、出了世界上第一套集散控制系统TDC-2000（Total Distributed Control 2000）系统，成为最早提出集散控制系统设计思想的开发商。,DCS的发展脉络,1975年,TDC2000,仪表分散控制系统,仪表集中控制系统,计算机集中控制系统,计算机集散控制系统,DCS的发展轨迹,专用 通用硬件：硬盘，内存，键盘，显示器软件：监控软件，操作系统网络,系统结构（示意图）,DCS主要应用场合及主要产品,流程行业石油、化工、电力、冶金、钢铁、造纸等温度、压力、流量、液位、成份的控制,世界各国主要DCS产品,美国：Honeywell:TDC2000、TDC3000、PKS Emerso
7、n:Delta V（Westing House:WDPF）Foxboro:I/A Series ABB(Bailey):MP/200及AC800F 日本：横河(Yokogawa):CENTUM CS3000,世界各国主要DCS产品,德国：西门子Siemens：Teleperm-M,PCS7英国：欧陆：T2550,世界各国主要DCS产品,中国：上海新华：XDPS(GE Power收购)浙大中控：JX-300X、JX-300XP 和利时：MACS,主要行业应用,石化（特点：回路多）横河CS1000,CS3000Honeywell TDC3000电力（模拟量，开关量结合）Bailey西屋WDPF,发
8、展方向,现场总线技术（远程信号传输）OPC技术（互联问题）编程标准（一次学习，到处使用）,计算机控制系统的典型应用类型,计算机控制系统,综合自动化系统,数据采集系统,直接数字控制系统,现场总线控制系统,集散型控制系统,计算机控制系统的应用类型,计算机监督控制系统,根据应用特点、控制功能和系统结构，计算机控制系统主要分为六种类型,数据采集系统,计算机承担数据的采集和处理工作。,数据采集系统对生产过程各种工艺变量进行巡回检测、处理、记录以及变量的超限报警。,同时对变量进行累计和实时分析。,计算机通过过程输入通道对变量作巡回检测,直接数字控制系统（DDC）,根据变量，按照一定的控制规律进行运算,其结
9、果经过输出通道，作用到控制对象。,模拟量输入,微型计算机,模拟量输出,生产过程,数字量输入,数字量输出,显示,打印,磁盘,磁盘,采用计算机代替模拟仪表控制，只要改变程序就可以对控制对象进行控制，因此计算机可以控制几百个回路，并可以对上下限进行监视和报警。,直接数字控制系统（DDC）,计算机监督控制系统(SCC),DDC级微机完成生产过程的直接数字控制；SCC级微机进行优化分析计算，产生最优化设定值。,用数字控制仪器代替，再配以输入采样器、A/D转换器和D/A转换器、输出扫描器，便是SCC加数字控制器的SCC系统。当SCC计算机出现故障时，由数字控制器独立完成控制任务，比较安全可靠。,集散控制系
10、统,协调各控制站的工作达到过程的动态最优化,人机接口装置，完成操作、显示和监视任务,集散控制系统是分布式结构系统。,完成过程的现场控制任务,实现了地理上和功能上分散的控制，将各个分散的信息集中起来，进行集中的监视和操作。,采集非控制过程信息,现场总线控制系统,现场总线控制系统(FCS)，是新一代分布式控制结构，采用工作站-现场总线智能仪表的二层结构模式。,现场数字执行器,现场数字控制功能模块,服务器,工作站,现场数字传感器,企业综合自动化系统,以过程为中心,企业综合自动化系统结构,集成支撑系统,数据库,计算机网络,企业资源计划系统（ERP）,生产执行系统（MES）,生产过程控制系统（PCS）,课程安排,以浙江中控有限公司的JX-300X为例进行介绍硬件部分编程部分（组态）实验横河CS3000Honeywell系列产品,多种评价体系,课堂小测试实验（60）期末（40）讨论汇报形式论文形式课堂考查,小结,计算机过程控制系统的基本组成？计算机过程控制系统中控制器的实现形式？集散控制系统的基本组成？,思考题,目前国内外比较知名的DCS制造商主要有哪几家？集散控制系统的发展趋势是什么？DCS，FCS，PLC的特点及异同。,WebSite,中国工控网浙大中控企业综合自动化论坛,
