工業(yè)控制系統(tǒng)概述ppt課件

1、工業(yè)控制系統(tǒng)概述2004.71;.2工業(yè)過(guò)程的類型w流程工業(yè)（Process Industry）8連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程8產(chǎn)品論“斤”賣8如：化肥w制造業(yè)（Manufacturing Industry）8離散制造過(guò)程8產(chǎn)品論“個(gè)數(shù)”賣8如：螺絲釘3工業(yè)控制的分類w過(guò)程控制（Process Control）8控制流程工業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程8一條生產(chǎn)線只生產(chǎn)一種產(chǎn)品8主要控制手段是PID8現(xiàn)在流行叫Process Automation（過(guò)程自動(dòng)化）w離散控制（Discrete Control）8控制制造業(yè)的加工過(guò)程8主要手段是順序與邏輯控制8現(xiàn)在流行叫Factory Automation（工廠自動(dòng)化）w批量控制（B

2、atch Control）8同一生產(chǎn)線上的間歇性、多品種生產(chǎn)過(guò)程，半連續(xù)過(guò)程。8既有順序與邏輯控制，也有連續(xù)過(guò)程控制8每種產(chǎn)品有自己的“配方”8主要是食品和制藥行業(yè)4連續(xù)控制：流程工業(yè)5離散控制：制造業(yè)6批量過(guò)程：制藥行業(yè)7工業(yè)控制的分類outputcontroller+-plant statedisplaycontrol variable(analog)set-pointplantmeasurementplant statesequenceron/offplantdisplay過(guò)程控制：閉環(huán)的特征closed-loop control / regulationkeywords: feedba

3、ck, analog variables, continuous processes, process control 離散控制：開環(huán)的特征open-loop control / commandkeywords: sequential / combinatorial, binary variables, discrete processes,batch control, manufacturingoutputerror(deviation)binary%process valuemeasurementclock8大部分工廠都是混合過(guò)程工廠w啤酒廠：8發(fā)酵是 連續(xù)過(guò)程（Process Contr

4、ol）8裝瓶灌封是 離散過(guò)程（Discrete Control）Automotive ManufacturingElectronicsMachineryTextilesPharmaceuticalsFine ChemicalFood & BeverageMetals & MiningWater & WastePulp & PaperPetrochemicalsOil & GasElectrical Powerdiscretecontinuous9工業(yè)控制系統(tǒng)分類w分布式控制系統(tǒng)（Distributed Control System：DCS）8屬于過(guò)程控制

5、系統(tǒng)（Process Control）8適用于流程工業(yè)（Process Industry）w可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller：PLC）8屬于離散控制系統(tǒng)（Discrete Control）8適用于制造業(yè)（Manufacturing Industry）批量過(guò)程有對(duì)應(yīng)的控制系統(tǒng)嗎？10工業(yè)控制：幾個(gè)重要的階段w模擬監(jiān)測(cè)儀表手動(dòng)控制（1930以前）w模擬單回路反饋控制器（1930以后）81945年美國(guó)人Bode，奠定了控制理論的基礎(chǔ)。w監(jiān)督控制（SCADA：Supervisory Control and Data Aquisition）8計(jì)算機(jī)開始用于過(guò)程

6、控制，主要是監(jiān)視功能（1950s）w設(shè)定值控制（SPC：Set Point Control）8由計(jì)算機(jī)計(jì)算出給定值，輸出給模擬調(diào)節(jié)器（1960s）w直接數(shù)字控制（DDC：Direct Digital Control）8模擬PID電路變成了數(shù)字PID（1960s）w可編程控制器（PLC：Programmable Logic Controller）8Dick Morley博士，1968年，Modicon公司，084系列w分布式控制系統(tǒng)（DCS：Distributed Control System）8分布式控制器，集中CRT監(jiān)視（1975年，Honeywell：TDC2000）w現(xiàn)場(chǎng)總線儀表（Fie

7、ldbus Instrument）8用數(shù)字信號(hào)儀表取代420mA模擬儀表（1990s）“間接數(shù)字控制”呢？11信息化工廠的層次生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)（生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)（MES）監(jiān)視與人機(jī)接口監(jiān)視與人機(jī)接口(SCADA)單元控制單元控制回路控制回路控制傳感器、變送器、執(zhí)行器傳感器、變送器、執(zhí)行器被控主設(shè)備被控主設(shè)備企業(yè)管理（企業(yè)管理（ERP）DCS12信息化工廠的層次MES單元控制回路控制輸入輸出傳感器、變送器、執(zhí)行器AV控制室操作接口control room被控主設(shè)備工作流與生產(chǎn)執(zhí)行過(guò)程控制SCADA =Supervisory ControlAnd Data AcquisitionTERP企業(yè)管理13現(xiàn)場(chǎng)設(shè)

8、備：傳感器、變送器、執(zhí)行器14控制器與輸入輸出15控制室人機(jī)接口：模擬時(shí)代16控制室人機(jī)接口：數(shù)字時(shí)代17各層次系統(tǒng)的相應(yīng)時(shí)間PlanningLevelExecutionLevelControlLevelSupervisoryLevelms Seconds Hours Days Weeks Month YearsERP(Enterprise Resource Planning)DCS MES(Manufacturing Execution System)PLC(Programmable Logic Controller)(Distributed Control System)(Supervis

9、ory Control and Data Acquisition)SCADA18DCS的基本體系結(jié)構(gòu)19DCS組成wIO模塊8模入（AI）、模出（AO）、開入（DI）、開出（DO）、脈入（PI）。w主控制器（Main Control Unit：MCU）8執(zhí)行控制運(yùn)算w控制網(wǎng)絡(luò)（Control Network）8將主控制器與IO模塊連接起來(lái)w系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（System Network）8將主控制器、操作員站、工程師站和系統(tǒng)服務(wù)器連接w操作員站（Operator Station）8操作工用計(jì)算機(jī)w工程師站（Engineer Station）8組態(tài)（configuration）工程師用計(jì)算機(jī)w系統(tǒng)服務(wù)器

10、（System Server）8集中存儲(chǔ)組態(tài)或歷史數(shù)據(jù)信息什么是“組態(tài)”？20組態(tài)（Configuration）w設(shè)備組態(tài)：確定系統(tǒng)中的硬件設(shè)備w圖形組態(tài)：設(shè)計(jì)操作員站畫面w控制算法組態(tài)：設(shè)計(jì)控制算法w其它組態(tài)：趨勢(shì)、報(bào)表、報(bào)警21圖形組態(tài)22控制算法組態(tài)：IEC61131-3五種語(yǔ)言Structured Text (ST)VAR CONSTANT X : REAL := 53.8 ;Z : REAL; END_VARVAR aFB, bFB : FB_type; END_VARbFB(A:=1, B:=OK);Z := X - INT_TO_REAL (bFB.OUT1);IF Z57.0

11、THEN aFB(A:=0, B:=“ERR”);ELSE aFB(A:=1, B:=“Z is OK”);END_IFLadder Diagram (LD)AUTOMAN_ONACTCALC1CALCIN1IN2OUTPUMPFunction Block Diagram (FBD)CALC1CALCIN1IN2OUTPUMPAUTOMAN_ONACT=1DIVDOVInstruction List (IL)A: LD %IX1 (* PUSH BUTTON *) ANDN %MX5 (* NOT INHIBITED *) ST %QX2 (* FAN ON *)Sequential Flow Chart (SFC)START STEPT1T2D1_READYD2_READYSTEP AACTION D1ND ACTION D2STEP BD3_READYD4_READYACTION D3ND ACTION D4T323一個(gè)專業(yè)的儀控工程師（I&C Profe