b,集散控制系統(tǒng)

1、重慶科技學院教案授課時間第3周2班級自動化2010授課順序第5次課課題集散控制系統(tǒng)目的要求理解DCS的基本概念掌握DCS的組成了解DCS的軟硬件特性教學內容要點DCS的基本概念（DCS,集中式控制系統(tǒng)，DCS設計思路，DCS系統(tǒng)分層結構）DCS的組成（系統(tǒng)網(wǎng)絡、現(xiàn)場I/O控制站、操作員站、工程師站）DCS的軟硬件特性（控制站硬件、操作員站硬件、工程師站硬件；運行系軟件，生成系軟件）重點難點重點：DCS的組成難點：DCS的軟硬件特性教學思路與教法設計采用投影儀進行教學.教法：采用講述法.從控制系統(tǒng)的發(fā)展過程（儀表控制、計算機控制，DDC、集中式計算機控制）引入集散控制系統(tǒng)概念.講述集散控制系統(tǒng)的

2、相關內容（基本概念、組成、軟硬件）.對本次課程的內容進行總結.第五章集散控制系統(tǒng)第一節(jié)DCS概念第二節(jié)DCS組成第三節(jié)DCS的硬、軟件第一節(jié)DCS概念DCSDDistributedControlSystem）即分布式控制系統(tǒng)，也稱為集散系統(tǒng)（TotalDistributedControlSystem）,它在集中式控制系統(tǒng)的基礎上發(fā)展、演變而來集中式控制系統(tǒng)集中式控制系統(tǒng)：將過程數(shù)據(jù)輸入輸出（PIO）、實時數(shù)據(jù)庫的管理、實時數(shù)據(jù)的處理與保存、歷史數(shù)據(jù)庫的管理、歷史數(shù)據(jù)處理與保存、人機界面的處理（MMI）,報警與日志記錄、報表直至系統(tǒng)本身的監(jiān)督管理等所有功能集中在一臺計算機中的控制系統(tǒng)集中式控制系

3、統(tǒng)的特點優(yōu)點：結構簡單，管理方便缺點：（1）任務繁重（2）軟件故障率高（3）擴充性差(4)危險性高DCS設計思路1、采用多臺計算機分工完成過程輸入輸出2、不同的計算機完成不同的功能3、用計算機網(wǎng)絡實現(xiàn)系統(tǒng)擴充升級4、各計算機相對平等獨立DCS的系統(tǒng)的分層結構集散控制系統(tǒng)的功能分層是集散控制系統(tǒng)的體系特征， 它充分反映了集散控制系統(tǒng)的分散控制、 集中管理的特點.按照功能分層的方法，集散控制系統(tǒng)可以分為現(xiàn)場控制級、過程裝置控制級、車間操作管理級、全廠優(yōu)化和調度管理級1、現(xiàn)場控制級由微處理器進入傳感器、變送器、執(zhí)行器形成.采集過程數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行轉換；輸出過程操縱命令；進行直接數(shù)字控制；完成與過程裝

4、置控制級的數(shù)據(jù)通信；對現(xiàn)場控制級的設備進行監(jiān)測與診斷.2、過程裝置控制級用過程裝置控制設備和I/O卡件組成過程裝置控制級， 通過通信網(wǎng)絡把過程信息傳送到上、 下級采集過程數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)轉換與處理，數(shù)據(jù)的監(jiān)視和存儲；實施連續(xù)、批量或順序控制的運算和輸出控制作用；數(shù)據(jù)和設備的自診斷；數(shù)據(jù)通信.3、車間操作管理級功能：數(shù)據(jù)顯示和記錄；過程操作(含組態(tài)操作、維護操作)；數(shù)據(jù)存儲和壓縮歸檔；報警、事件的診斷和處理；系統(tǒng)組態(tài)、維護和優(yōu)化處理；數(shù)據(jù)通信；報表打印和畫面硬拷貝.4、全廠優(yōu)化和調度管理級從原料到產品銷售、從訂貨、庫存到交貨、生產計劃，進行一系列的優(yōu)化協(xié)調，使成本下降、產量和質量提高.主要功能：優(yōu)

5、化控制；協(xié)調和調度各車間生產計劃和各部門的關系；主要數(shù)據(jù)的顯示、存儲和打印，數(shù)據(jù)通信.第二節(jié)DCS的組成一線：計算機網(wǎng)絡二r八、現(xiàn)場I/O控制站操作站工程師站一、DCS的系統(tǒng)網(wǎng)絡要求：具有實時性，在確定白時限內完成信息傳送拓撲結構：不采用星型結構以降低危險性；控制網(wǎng)采用令牌方式解決介質復用問題.管理網(wǎng)采用CSMA/CD方式提高效率.二、現(xiàn)場I/O控制站現(xiàn)場I/O控制站是完成對過程現(xiàn)場I/O處理，并實現(xiàn)直接數(shù)字控制(DDC)的網(wǎng)絡節(jié)點.三個功能：1、采集現(xiàn)場過程數(shù)據(jù)(壓力、流量等)，完成AD轉換、積分、線性化、2、將采集數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡傳遞到其他站點，接收操作員站和工程師站的命令3、實現(xiàn)局部自動控制

6、對現(xiàn)場控制站的要求1、能為測量元件提供電源(常用24V)2、輸入輸出應有隔離保護電路3、重要控制輸出，需要斷電保護，上電跟隨4、可靠性高5、可獨立運行三、操作員站DCS的操作員站是處理一切與運行操作有關的人機界面(HMI)功能的網(wǎng)絡節(jié)點.主要功能：為系統(tǒng)的運行操作人員提供人機界面，使操作員可以及時了解現(xiàn)場運行狀態(tài)、運行參數(shù)的當前值、異常情況等.操作員站顯示的畫面及功能1、生產過程模擬流程圖2、報警窗口3、重要數(shù)據(jù)常駐顯示4、實時趨勢5、檢測控制儀表模擬顯示6、多窗口顯示7、畫面切換方式靈活8、聲音報警、報表、歷史趨勢四、工程師站工程師站是對DCS進行離線的配置、組態(tài)工作和在線的系統(tǒng)監(jiān)督、控制、

7、維護的網(wǎng)絡節(jié)點功能：對DCS組態(tài)配置，監(jiān)視各節(jié)點運行，對系統(tǒng)進行調整1、組態(tài)功能(1)硬件配置組態(tài)：控制站站號，I/O配置(2)數(shù)據(jù)庫組態(tài)：實時數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫各個點的量程、報警、線性化等(3)控制回路組態(tài)：控制算法、周期、參數(shù)(4)邏輯控制組態(tài)(5)控制算法語言組態(tài)(6)操作員畫面生成1、組態(tài)功能(7)報表組態(tài)：文字，數(shù)據(jù)，打印時間、條件(8)組態(tài)數(shù)據(jù)編譯下載(9)操作安全保護，口令，權限2、系統(tǒng)監(jiān)控功能對DCS的運行狀態(tài)進行監(jiān)視：現(xiàn)場控制站、操作員站、網(wǎng)絡通信狀態(tài).上下限設定值修改、控制參數(shù)修改、檢測控制點的操作第三節(jié)DCS的硬、軟件一、DCS的硬件1、現(xiàn)場I/O控制站的硬件過程量I/O

8、設備，DI、DO、AI、AO,PI,POAI:010V,5V,420mA,熱電阻，熱電偶.信號調理：將各種信號預處理為同一類型、幅值的信號要求隔離保護，為現(xiàn)場設備提供電源.2、操作員站的硬件由工業(yè)微型計算機、工業(yè)鍵盤、軌跡球、大屏幕CRT、打印機、操作控制臺組成.3、工程師站的硬件可用普通微型計算機即可.也可由操作員站兼作工程師站.二、DCS的軟件分為兩部分：1、現(xiàn)場在線運行軟件，稱運行系軟件2、為生成運行系軟件而離線運行的軟件，稱開發(fā)系軟件運行系軟件是建立在實時操作系統(tǒng)之上的應用軟件.實時操作系統(tǒng)：專門用于實時控制的操作系統(tǒng)主要運行在現(xiàn)場I/O控制站和操作員站上.現(xiàn)場I/O控制站軟件：實時數(shù)據(jù)采集軟件網(wǎng)絡數(shù)據(jù)雙向傳輸軟件回路控制、順序控制軟件圖形顯示、數(shù)據(jù)刷新、報警、趨勢、歷史數(shù)據(jù)、報表、報警、操作安全保護開發(fā)系軟件運行于工程師站.功能：1、硬件配置組態(tài)：定義DCS中各種站的數(shù)量及其標識、參數(shù).2、數(shù)據(jù)庫生成：定義各個數(shù)據(jù)庫點.3、歷史庫生成：定義需保留的各個數(shù)據(jù)點及保存方法4、引用生成：定義有數(shù)據(jù)交換的各站，以建立通信連接5、控制回路組態(tài)：定義各個控制回路，包括算法、流程、原始數(shù)據(jù)和結果輸出等6、梯形圖組態(tài)：定義順序控制或批控制的控制順序和流