第1章信息融合系統(tǒng)概述

1、集散控制系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線集散控制系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線主講：雷建和主講：雷建和青島理工大學(xué)自動(dòng)化工程學(xué)院青島理工大學(xué)自動(dòng)化工程學(xué)院課程的地位、內(nèi)容課程的地位、內(nèi)容* * 集散控制系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線集散控制系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線是一門實(shí)用性較強(qiáng)的是一門實(shí)用性較強(qiáng)的專業(yè)課。本課程重點(diǎn)內(nèi)容為集散控制系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)總專業(yè)課。本課程重點(diǎn)內(nèi)容為集散控制系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的基本概念、特點(diǎn)和工作原理，課程中涉及線技術(shù)的基本概念、特點(diǎn)和工作原理，課程中涉及的工程概念和設(shè)計(jì)方法內(nèi)容較多，理論內(nèi)容較少。的工程概念和設(shè)計(jì)方法內(nèi)容較多，理論內(nèi)容較少。內(nèi)容主要包括：集散控制系統(tǒng)導(dǎo)論；現(xiàn)場(chǎng)控制站及內(nèi)容主要包括：集散控制系統(tǒng)導(dǎo)論；現(xiàn)場(chǎng)控制站及過程接口

2、單元；集散控制系統(tǒng)的操作站；集散控制過程接口單元；集散控制系統(tǒng)的操作站；集散控制系統(tǒng)的主要技術(shù)與應(yīng)用實(shí)例；現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的主要技術(shù)與應(yīng)用實(shí)例；現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用等。課堂教學(xué)以講課為主，重點(diǎn)講授集散控制系統(tǒng)等。課堂教學(xué)以講課為主，重點(diǎn)講授集散控制系統(tǒng)中基本部分的功能、組成、基本原理和應(yīng)用，側(cè)重中基本部分的功能、組成、基本原理和應(yīng)用，側(cè)重對(duì)實(shí)用技術(shù)的介紹。對(duì)實(shí)用技術(shù)的介紹。v控制系統(tǒng)各部分與相應(yīng)的知識(shí)領(lǐng)域的對(duì)應(yīng)關(guān)系控制系統(tǒng)各部分與相應(yīng)的知識(shí)領(lǐng)域的對(duì)應(yīng)關(guān)系第第1 1章章 概述概述1.1 1.1 集散控制系統(tǒng)的基本概念集散控制系統(tǒng)的基本概念1.2 1.2 集散控制系統(tǒng)的產(chǎn)生集散控制系統(tǒng)的產(chǎn)生1

3、.3 1.3 集散控制系統(tǒng)的發(fā)展集散控制系統(tǒng)的發(fā)展1.4 1.4 集散控制系統(tǒng)的集散控制系統(tǒng)的基基本組成本組成1.5 1.5 集散控制系統(tǒng)的特點(diǎn)集散控制系統(tǒng)的特點(diǎn)1.6 1.6 集散控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)集散控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)集散控制系統(tǒng)是以集散控制系統(tǒng)是以微處理器微處理器為基礎(chǔ)為基礎(chǔ)的的集中分散集中分散型控制系統(tǒng)。型控制系統(tǒng)。簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱DCSDCS（Distributed Control SystemDistributed Control System）。）。19751975年美國(guó)霍尼韋爾年美國(guó)霍尼韋爾( (HoneyWell)HoneyWell)公司公司第一套產(chǎn)品第一套產(chǎn)品TDC-2000至今，

4、至今，DCS產(chǎn)品幾經(jīng)更新?lián)Q代，技術(shù)性能達(dá)到日趨完善的程產(chǎn)品幾經(jīng)更新?lián)Q代，技術(shù)性能達(dá)到日趨完善的程度。度。DCS早已發(fā)展成為當(dāng)今工業(yè)控制的主流系統(tǒng)。早已發(fā)展成為當(dāng)今工業(yè)控制的主流系統(tǒng)。DCSDCS以其先進(jìn)、可靠、靈活和操作簡(jiǎn)便及其合理的價(jià)格被廣泛以其先進(jìn)、可靠、靈活和操作簡(jiǎn)便及其合理的價(jià)格被廣泛用于化工、石油、電力、冶金和造紙等工業(yè)領(lǐng)域。用于化工、石油、電力、冶金和造紙等工業(yè)領(lǐng)域。1.1 集散控制系統(tǒng)的基本概念計(jì)算機(jī)控制（系統(tǒng)）的分類v控制算法控制算法：邏輯控制、數(shù)值控制和混合控制：邏輯控制、數(shù)值控制和混合控制v控制方式控制方式：開環(huán)控制、閉環(huán)控制和監(jiān)督控制：開環(huán)控制、閉環(huán)控制和監(jiān)督控制v控制對(duì)

5、象控制對(duì)象：連續(xù)過程、離散過程和以批次為：連續(xù)過程、離散過程和以批次為 基礎(chǔ)的過程基礎(chǔ)的過程v控制規(guī)律控制規(guī)律：順序控制、常規(guī)控制（如：順序控制、常規(guī)控制（如PIDPID控控制）、高級(jí)控制（或稱先進(jìn)控制：如最優(yōu)控制）、高級(jí)控制（或稱先進(jìn)控制：如最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制、預(yù)測(cè)控制等）制、自適應(yīng)控制、預(yù)測(cè)控制等）v控制功能控制功能： （1 1）操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)）操作指導(dǎo)控制系統(tǒng) （2 2）直接數(shù)字控制系統(tǒng)（）直接數(shù)字控制系統(tǒng)（DDCDDC） （3 3）計(jì)算機(jī)監(jiān)督控制系統(tǒng)（）計(jì)算機(jī)監(jiān)督控制系統(tǒng)（SCCSCC） （4 4）集散控制系統(tǒng)（集散控制系統(tǒng)（DCSDCS） （5 5）計(jì)算機(jī)集成控制系統(tǒng)）計(jì)算機(jī)集成

6、控制系統(tǒng) （6 6）現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（FCSFCS）v系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)： （1 1）集中控制系統(tǒng)（）集中控制系統(tǒng)（Centralized Centralized Control SystemControl System，CCSCCS） （2）集散控制系統(tǒng)（集散控制系統(tǒng)（Distributed Distributed Control SystemControl System，DCSDCS）集中控制系統(tǒng)控制控制計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)基本基本控制控制過程過程1 1基本基本控制控制過程過程2 2基本基本控制控制過程過程3 3基本基本控制控制過程過程4 4基本基本控制控制過程過程5 5集中控制系

7、統(tǒng)的概念v單機(jī)系統(tǒng)單機(jī)系統(tǒng)v用一臺(tái)計(jì)算機(jī)對(duì)多個(gè)對(duì)象或設(shè)備進(jìn)行集用一臺(tái)計(jì)算機(jī)對(duì)多個(gè)對(duì)象或設(shè)備進(jìn)行集中管理和集中控制，有時(shí)成為中管理和集中控制，有時(shí)成為“群控群控”。 集散控制系統(tǒng)v以滿足現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)和日益復(fù)雜的控制對(duì)象的要以滿足現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)和日益復(fù)雜的控制對(duì)象的要求為前提，從生產(chǎn)綜合自動(dòng)化的角度出發(fā)，將微處求為前提，從生產(chǎn)綜合自動(dòng)化的角度出發(fā)，將微處理器作為核心的集中分散控制系統(tǒng)。理器作為核心的集中分散控制系統(tǒng)。v是利用控制技術(shù)（是利用控制技術(shù)（ControlControl）、計(jì)算機(jī)技術(shù)）、計(jì)算機(jī)技術(shù)（ComputerComputer）、通信技術(shù)（）、通信技術(shù)（CommunicationCo

8、mmunication）和陰極）和陰極射線管（射線管（CRTCRT）顯示技術(shù)）顯示技術(shù) 4C 4C技術(shù)，對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)技術(shù)，對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制的新型控制系行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制的新型控制系統(tǒng)。又稱分散控制系統(tǒng)（統(tǒng)。又稱分散控制系統(tǒng)（Total Distributed Control Total Distributed Control SystemSystem，TDCSTDCS） 。v主要特點(diǎn)：集中管理、分散控制主要特點(diǎn)：集中管理、分散控制。 集散控制系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)1.2 集散控制系統(tǒng)的產(chǎn)生v現(xiàn)代化工業(yè)飛速發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)過程的控制規(guī)模不斷擴(kuò)大，現(xiàn)代化工業(yè)飛速發(fā)展，

9、工業(yè)生產(chǎn)過程的控制規(guī)模不斷擴(kuò)大，復(fù)雜程度不斷提高，工藝過程不斷強(qiáng)化，對(duì)過程控制和生產(chǎn)復(fù)雜程度不斷提高，工藝過程不斷強(qiáng)化，對(duì)過程控制和生產(chǎn)管理系統(tǒng)提出越來越高的要求。管理系統(tǒng)提出越來越高的要求。v勞動(dòng)力密集型勞動(dòng)力密集型設(shè)備密集型設(shè)備密集型信息密集型信息密集型知識(shí)密集型。知識(shí)密集型。v以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)而構(gòu)成的控制、管理、決策系統(tǒng)的重要作用。以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)而構(gòu)成的控制、管理、決策系統(tǒng)的重要作用。v集散控制系統(tǒng)是繼直接作用式氣動(dòng)儀表、氣動(dòng)單元組合儀表、集散控制系統(tǒng)是繼直接作用式氣動(dòng)儀表、氣動(dòng)單元組合儀表、電動(dòng)單元組合儀表和組件組裝式儀表之后的新一代控制系統(tǒng)。電動(dòng)單元組合儀表和組件組裝式儀表之后的新一代

10、控制系統(tǒng)。v v按照年代講解集散控制系統(tǒng)的產(chǎn)生按照年代講解集散控制系統(tǒng)的產(chǎn)生v在概念上注意：在概念上注意：v（1 1）理解）理解“分散分散集中集中分散分散”的發(fā)展過程（螺旋的發(fā)展過程（螺旋上升式發(fā)展進(jìn)程）上升式發(fā)展進(jìn)程）v（2 2）其中穿插系統(tǒng)控制功能方面的分類）其中穿插系統(tǒng)控制功能方面的分類過程控制系統(tǒng)的發(fā)展史1. 301. 30年代初期：分散控制方式年代初期：分散控制方式v直接作用式氣動(dòng)控制器；直接作用式氣動(dòng)控制器；v控制裝置安裝在被控過程附近，每個(gè)回路有單獨(dú)控制器；控制裝置安裝在被控過程附近，每個(gè)回路有單獨(dú)控制器；v運(yùn)行人員分布在全廠各處；運(yùn)行人員分布在全廠各處；v適用于規(guī)模不太大、工藝

11、過程不太復(fù)雜的企業(yè)。適用于規(guī)模不太大、工藝過程不太復(fù)雜的企業(yè)。 控制分散控制分散 管理分散管理分散2. 302. 30年代末期：集中控制年代末期：集中控制v中央控制室，信息遠(yuǎn)距離傳輸問題；中央控制室，信息遠(yuǎn)距離傳輸問題；v變送器、執(zhí)行器和控制器分離：變送器、執(zhí)行器安變送器、執(zhí)行器和控制器分離：變送器、執(zhí)行器安裝在現(xiàn)場(chǎng)，控制器在中央控制室；裝在現(xiàn)場(chǎng)，控制器在中央控制室；v優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)行人員可獲得整個(gè)的生產(chǎn)信息，便于協(xié)調(diào)優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)行人員可獲得整個(gè)的生產(chǎn)信息，便于協(xié)調(diào)控制；控制；v注意：控制儀表和運(yùn)行人員地理上的集中，控制器注意：控制儀表和運(yùn)行人員地理上的集中，控制器分別完成各控制任務(wù)，故障影響不大分別完

12、成各控制任務(wù)，故障影響不大運(yùn)行管理運(yùn)行管理的集中，仍然分散控制；的集中，仍然分散控制；v采用采用氣動(dòng)單元組合儀表、電動(dòng)單元組合儀表和組件氣動(dòng)單元組合儀表、電動(dòng)單元組合儀表和組件組裝式儀表。組裝式儀表?？刂品稚⒖刂品稚?管理集中管理集中過程控制系統(tǒng)的發(fā)展史過程控制系統(tǒng)的發(fā)展史過程控制系統(tǒng)的發(fā)展史3. 503. 50年代末年代末6060年代初：集中控制方式年代初：集中控制方式 控制集中控制集中 管理集中管理集中 50 50年代末，計(jì)算機(jī)進(jìn)入過程控制領(lǐng)域，按照計(jì)算機(jī)的年代末，計(jì)算機(jī)進(jìn)入過程控制領(lǐng)域，按照計(jì)算機(jī)的功能分為以下幾個(gè)階段：功能分為以下幾個(gè)階段： （1 1）操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)）操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)

13、 （2 2）直接數(shù)字控制系統(tǒng)（）直接數(shù)字控制系統(tǒng)（DDCDDC） （3 3）計(jì)算機(jī)監(jiān)督控制系統(tǒng)（）計(jì)算機(jī)監(jiān)督控制系統(tǒng)（SCCSCC） （4 4）集散控制系統(tǒng)（集散控制系統(tǒng)（DCSDCS） （5 5）計(jì)算機(jī)集成控制系統(tǒng)）計(jì)算機(jī)集成控制系統(tǒng) （6 6）現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（FCSFCS）（1 1）操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)）操作指導(dǎo)控制系統(tǒng) v計(jì)算機(jī)的輸出不直接控制生產(chǎn)對(duì)象，只對(duì)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)的輸出不直接控制生產(chǎn)對(duì)象，只對(duì)系統(tǒng)過程參數(shù)進(jìn)行收集、加工處理，然后輸出數(shù)據(jù)；過程參數(shù)進(jìn)行收集、加工處理，然后輸出數(shù)據(jù)；操作人員根據(jù)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)定值的改變或必操作人員根據(jù)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)定值的改變或必要的操作。

14、要的操作。操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)原理圖v典型的連續(xù)控制閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)基本框圖把控制器用數(shù)字調(diào)節(jié)器來代替，就可以構(gòu)成微型計(jì)算機(jī)把控制器用數(shù)字調(diào)節(jié)器來代替，就可以構(gòu)成微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)（2 2）直接數(shù)字控制系統(tǒng)（）直接數(shù)字控制系統(tǒng)（DDCDDC）vDDC(Direct Digital Control)DDC(Direct Digital Control)控制是用一臺(tái)微型控制是用一臺(tái)微型機(jī)對(duì)多個(gè)被測(cè)參數(shù)進(jìn)行巡回檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果機(jī)對(duì)多個(gè)被測(cè)參數(shù)進(jìn)行巡回檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果與設(shè)定值比較，再按照與設(shè)定值比較，再按照PIDPID規(guī)律或直接數(shù)字規(guī)律或直接數(shù)字控制運(yùn)算進(jìn)行控制運(yùn)算，然后輸出到執(zhí)行機(jī)控制

15、運(yùn)算進(jìn)行控制運(yùn)算，然后輸出到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行控制，使被控參數(shù)穩(wěn)定構(gòu)，對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行控制，使被控參數(shù)穩(wěn)定在給定值上。在給定值上。DDC數(shù)字控制系統(tǒng)原理圖管理命令DDC微型機(jī)報(bào)告人工監(jiān)管給定值測(cè)量值A(chǔ)/D多路開關(guān)檢測(cè)元件D/A反多路開關(guān)生產(chǎn)過程v6060年代初，計(jì)算機(jī)用于生產(chǎn)過程直接數(shù)字控制，造年代初，計(jì)算機(jī)用于生產(chǎn)過程直接數(shù)字控制，造價(jià)高，一臺(tái)計(jì)算機(jī)控制全廠的生產(chǎn)過程，整個(gè)系統(tǒng)價(jià)高，一臺(tái)計(jì)算機(jī)控制全廠的生產(chǎn)過程，整個(gè)系統(tǒng)控制任務(wù)的集中?？刂迫蝿?wù)的集中。v特點(diǎn)：控制集中、管理集中特點(diǎn)：控制集中、管理集中v缺點(diǎn)：受硬件水平限制，計(jì)算機(jī)可靠性低，一旦發(fā)缺點(diǎn)：受硬件水平限制，計(jì)算機(jī)可靠性低，一旦

16、發(fā)生故障，全廠生產(chǎn)癱瘓。生故障，全廠生產(chǎn)癱瘓。（3 3）計(jì)算機(jī)監(jiān)督控制系統(tǒng)（）計(jì)算機(jī)監(jiān)督控制系統(tǒng)（SCCSCC）SCCSCC由二級(jí)計(jì)算機(jī)組成由二級(jí)計(jì)算機(jī)組成第一級(jí)計(jì)算機(jī)與生產(chǎn)過程連接，并第一級(jí)計(jì)算機(jī)與生產(chǎn)過程連接，并承擔(dān)測(cè)量和控制任務(wù)，即完成承擔(dān)測(cè)量和控制任務(wù)，即完成DDCDDC控控制。制。第二級(jí)計(jì)算機(jī)是按照生產(chǎn)過程工況，第二級(jí)計(jì)算機(jī)是按照生產(chǎn)過程工況，操作條件的變更信息和數(shù)學(xué)模型進(jìn)操作條件的變更信息和數(shù)學(xué)模型進(jìn)行必要的轉(zhuǎn)換，給第一級(jí)計(jì)算機(jī)提行必要的轉(zhuǎn)換，給第一級(jí)計(jì)算機(jī)提供最佳給定值和最優(yōu)控制量等各種供最佳給定值和最優(yōu)控制量等各種控制信息。控制信息。第一級(jí)計(jì)算機(jī)和第二級(jí)計(jì)算機(jī)間的第一級(jí)計(jì)算機(jī)和

17、第二級(jí)計(jì)算機(jī)間的數(shù)據(jù)通信，一般采用串行數(shù)據(jù)鏈路數(shù)據(jù)通信，一般采用串行數(shù)據(jù)鏈路規(guī)程，傳送速率都比較低。規(guī)程，傳送速率都比較低。(4). (4). 集散控制方式集散控制方式v分析集中控制的失敗，提出了集散控制系統(tǒng)分析集中控制的失敗，提出了集散控制系統(tǒng)的概念；的概念；v把控制功能分散在不同的計(jì)算機(jī)中完成，采把控制功能分散在不同的計(jì)算機(jī)中完成，采用通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)各部分之間的聯(lián)系和協(xié)調(diào)用通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)各部分之間的聯(lián)系和協(xié)調(diào); ;v特點(diǎn)：控制分散、管理集中特點(diǎn)：控制分散、管理集中過程控制系統(tǒng)的發(fā)展史集散控制系統(tǒng)v以滿足現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)和日益復(fù)雜的控制對(duì)以滿足現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)和日益復(fù)雜的控制對(duì)象的要求為前提，從生產(chǎn)

18、綜合自動(dòng)化的角度象的要求為前提，從生產(chǎn)綜合自動(dòng)化的角度出發(fā)，將微處理器作為核心的集中分散控制出發(fā)，將微處理器作為核心的集中分散控制系統(tǒng)。它是利用控制技術(shù)（系統(tǒng)。它是利用控制技術(shù)（ControlControl）、計(jì)算）、計(jì)算機(jī)技術(shù)（機(jī)技術(shù)（ComputerComputer）、通信技術(shù)）、通信技術(shù)（CommunicationCommunication）和陰極射線管（）和陰極射線管（CRTCRT）顯）顯示技術(shù)示技術(shù)4C4C技術(shù)，對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)技術(shù)，對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制的新型控制系統(tǒng)。視、操作、管理和分散控制的新型控制系統(tǒng)。又稱分散控制系統(tǒng)（又稱分散控制系統(tǒng)（Total

19、Distributed Control Total Distributed Control SystemSystem，TDCSTDCS） 。v主要特點(diǎn)：集中管理、分散控制。主要特點(diǎn)：集中管理、分散控制。 v 控制系統(tǒng)的發(fā)展歷史v1. 301. 30年代初期：分散控制年代初期：分散控制 ( (控制分散、 管理分散) v2. 302. 30年代末期：集中控制年代末期：集中控制 ( (控制分散、管理集中) v3. 503. 50年代末年代末6060年代初：集中控制年代初：集中控制 ( (控制集中、管理集中)v 4. 704. 70年代年代: :分散控制分散控制 ( (控制分散、管理集中)總結(jié)總結(jié)：v

20、 控制系統(tǒng)的發(fā)展歷史經(jīng)歷了由控制分散、控制系統(tǒng)的發(fā)展歷史經(jīng)歷了由控制分散、 管理分散管理分散控制分散、管理集中控制分散、管理集中控制集中、控制集中、管理集中管理集中控制分散、管理集中的過程。控制分散、管理集中的過程。v 今天的集散控制系統(tǒng)已經(jīng)不是過去的模擬控今天的集散控制系統(tǒng)已經(jīng)不是過去的模擬控制系統(tǒng)，而是計(jì)算機(jī)技術(shù)的數(shù)字控制系統(tǒng)；制系統(tǒng)，而是計(jì)算機(jī)技術(shù)的數(shù)字控制系統(tǒng)；今天的集中手段不僅依靠指示儀表、記錄儀今天的集中手段不僅依靠指示儀表、記錄儀表和操作開關(guān)，而是采用先進(jìn)的表和操作開關(guān)，而是采用先進(jìn)的CRTCRT顯示設(shè)顯示設(shè)備、打印機(jī)和鍵盤。備、打印機(jī)和鍵盤。1.3 集散控制系統(tǒng)的發(fā)展（四個(gè)歷史

21、階段）1. 1. 第一階段（初創(chuàng)期）（第一階段（初創(chuàng)期）（1975198019751980年）年）v19751975年首先由美國(guó)年首先由美國(guó)HoneywellHoneywell公司推出的。公司推出的。v以分散的控制設(shè)備來適應(yīng)分散的過程對(duì)象，并將以分散的控制設(shè)備來適應(yīng)分散的過程對(duì)象，并將它們通過數(shù)據(jù)高速公路與基于它們通過數(shù)據(jù)高速公路與基于CRTCRT的操作站相連的操作站相連接，互相協(xié)調(diào)，一起實(shí)施實(shí)時(shí)工業(yè)過程的控制和接，互相協(xié)調(diào)，一起實(shí)施實(shí)時(shí)工業(yè)過程的控制和監(jiān)視，達(dá)到掌握全局的目的。監(jiān)視，達(dá)到掌握全局的目的。v實(shí)現(xiàn)了控制系統(tǒng)的功能分散、負(fù)荷分散，從而危實(shí)現(xiàn)了控制系統(tǒng)的功能分散、負(fù)荷分散，從而危險(xiǎn)也

22、分散。險(xiǎn)也分散。五大部分組成五大部分組成: :v1 1現(xiàn)場(chǎng)控制站現(xiàn)場(chǎng)控制站( (過程控制單元過程控制單元) )v2 2現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)站現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)站( (數(shù)據(jù)采集裝置數(shù)據(jù)采集裝置) ) v3 3CRTCRT操作站操作站v4 4數(shù)據(jù)公路數(shù)據(jù)公路v5 5監(jiān)控計(jì)算機(jī)監(jiān)控計(jì)算機(jī)vDCSDCS的雛形；的雛形；v基本特點(diǎn)：集中管理、分散控制；融入基本特點(diǎn)：集中管理、分散控制；融入4C4C技術(shù)，數(shù)技術(shù)，數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)為初級(jí)局域網(wǎng)。據(jù)通信系統(tǒng)為初級(jí)局域網(wǎng)。v第一代典型產(chǎn)品（公司）：第一代典型產(chǎn)品（公司）： Honeywell公司的公司的TDC2000 Foxboro公司的公司的SPECTRUM 橫河公司的橫河公司的CEN

23、TEM 西門子西門子(Siemens)公司的公司的TELEPERM M2. 第二階段（成熟期）（第二階段（成熟期）（19801985年）年）v系統(tǒng)硬件和軟件技術(shù)的不斷更新，體現(xiàn)在：系統(tǒng)功能系統(tǒng)硬件和軟件技術(shù)的不斷更新，體現(xiàn)在：系統(tǒng)功能得到擴(kuò)大或增強(qiáng)；操作管理及監(jiān)督范圍的擴(kuò)大，提高得到擴(kuò)大或增強(qiáng)；操作管理及監(jiān)督范圍的擴(kuò)大，提高了綜合管理信息的能力；顯示屏分辨率及色彩的提高；了綜合管理信息的能力；顯示屏分辨率及色彩的提高；多個(gè)處理器技術(shù)和冗余技術(shù)應(yīng)用發(fā)展。特別是在數(shù)據(jù)多個(gè)處理器技術(shù)和冗余技術(shù)應(yīng)用發(fā)展。特別是在數(shù)據(jù)通信方面采用了局域網(wǎng)。通信方面采用了局域網(wǎng)。v基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)由六部分組成：局部網(wǎng)絡(luò)、

24、多功能現(xiàn)場(chǎng)控制由六部分組成：局部網(wǎng)絡(luò)、多功能現(xiàn)場(chǎng)控制站、增強(qiáng)型操作站、主計(jì)算機(jī)、網(wǎng)間連接器站、增強(qiáng)型操作站、主計(jì)算機(jī)、網(wǎng)間連接器( (網(wǎng)關(guān)網(wǎng)關(guān)) )和和系統(tǒng)管理站等。系統(tǒng)管理站等。v功能功能：過程控制、數(shù)據(jù)采集、順序控制和批量控制過程控制、數(shù)據(jù)采集、順序控制和批量控制等等 。v第二代典型產(chǎn)品（公司）：第二代典型產(chǎn)品（公司）： Honeywell公司的公司的TDC3000 西屋公司的西屋公司的WDPF ABB公司的公司的MASTER3.3.第三階段（擴(kuò)展期）（第三階段（擴(kuò)展期）（19851985年以后）年以后）v開放開放系統(tǒng)是第三代系統(tǒng)的主要特征。系統(tǒng)是第三代系統(tǒng)的主要特征。v系統(tǒng)的通信功能增強(qiáng)

25、，通信標(biāo)準(zhǔn)符合系統(tǒng)的通信功能增強(qiáng)，通信標(biāo)準(zhǔn)符合ISOISO的的OSIOSI開放系統(tǒng)互連開放系統(tǒng)互連的參考模型，各不同制造廠家的產(chǎn)品可以進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。的參考模型，各不同制造廠家的產(chǎn)品可以進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。 v向上能與向上能與MAPMAP（Manufacture Automation ProtocolManufacture Automation Protocol）和和EthernetEthernet接口，或通過網(wǎng)間連接器與其他網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系。接口，或通過網(wǎng)間連接器與其他網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系。v向下支持現(xiàn)場(chǎng)總線，使過程控制或車間的智能變送器、執(zhí)行向下支持現(xiàn)場(chǎng)總線，使過程控制或車間的智能變送器、執(zhí)行器和本地控制器間實(shí)現(xiàn)可靠

26、的實(shí)時(shí)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信。器和本地控制器間實(shí)現(xiàn)可靠的實(shí)時(shí)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信。v此外，系統(tǒng)的軟件和控制功能也有所增強(qiáng)。此外，系統(tǒng)的軟件和控制功能也有所增強(qiáng)。v美國(guó)美國(guó)FoxboroFoxboro公司在公司在19871987年推出的年推出的I/ASI/AS系統(tǒng)標(biāo)志著集散控制系系統(tǒng)標(biāo)志著集散控制系統(tǒng)進(jìn)入了第三代。統(tǒng)進(jìn)入了第三代。 v其他代表產(chǎn)品其他代表產(chǎn)品: : Honeywell Honeywell公司的帶有公司的帶有UCDUCD網(wǎng)的網(wǎng)的TDC3000TDC3000 橫河公司帶有橫河公司帶有SV-NETSV-NET網(wǎng)的網(wǎng)的CENTUM-XLCENTUM-XL4. 第四階段（網(wǎng)絡(luò)開放期）（第四階段（網(wǎng)絡(luò)開放期）

27、（1990年以后）年以后）v管控一體化，硬件上采用了開放式的工作站，管控一體化，硬件上采用了開放式的工作站，采用了客戶機(jī)采用了客戶機(jī)/ /服務(wù)器的結(jié)構(gòu)；服務(wù)器的結(jié)構(gòu)；v開放性、可操作性、互相聯(lián)系、共享資源及運(yùn)開放性、可操作性、互相聯(lián)系、共享資源及運(yùn)行第三方軟件等已成為各制造廠家生產(chǎn)集散控行第三方軟件等已成為各制造廠家生產(chǎn)集散控制系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)；制系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)；v軟件上則采用軟件上則采用UNIXUNIX系統(tǒng)和系統(tǒng)和X-WindowsX-Windows的圖形界面，的圖形界面，系統(tǒng)的軟件更豐富。系統(tǒng)的軟件更豐富。v計(jì)算機(jī)集成制造計(jì)算機(jī)集成制造(CIMS)(CIMS)系統(tǒng)得到了應(yīng)用。系統(tǒng)得到了應(yīng)用。v第四代

28、代表產(chǎn)品：第四代代表產(chǎn)品： HoneywellHoneywell公司的公司的TPSTPS控制系統(tǒng)控制系統(tǒng) 橫河公司的橫河公司的CENTUM-CSCENTUM-CS Foxboro Foxboro公司的公司的I/AS50/51I/AS50/51控制系統(tǒng)控制系統(tǒng) ABBABB公司公司AdvantAdvant系列系列OCSOCS開放控制系統(tǒng)開放控制系統(tǒng)1.4 集散控制系統(tǒng)的基本組成v集散控制系統(tǒng)大多采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的設(shè)計(jì)方式，從集散控制系統(tǒng)大多采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的設(shè)計(jì)方式，從它們的基本結(jié)構(gòu)來看，具有相同的特性，都是由過程控它們的基本結(jié)構(gòu)來看，具有相同的特性，都是由過程控制級(jí)、控制管理級(jí)和生產(chǎn)管理級(jí)

29、所組成的一個(gè)以通訊網(wǎng)制級(jí)、控制管理級(jí)和生產(chǎn)管理級(jí)所組成的一個(gè)以通訊網(wǎng)絡(luò)為橋梁的集中顯示操作，控制相對(duì)分散的多級(jí)計(jì)算機(jī)絡(luò)為橋梁的集中顯示操作，控制相對(duì)分散的多級(jí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)?？傮w上，集散控制系統(tǒng)由四大基本部分網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)?？傮w上，集散控制系統(tǒng)由四大基本部分組成。組成。 1. 1.分散過程控制裝置分散過程控制裝置 2. 2.控制器控制器 3. 3.人機(jī)界面人機(jī)界面 4. 4.通信網(wǎng)絡(luò)通信網(wǎng)絡(luò)1.5 集散控制系統(tǒng)的特點(diǎn)v先進(jìn)的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和分級(jí)分散的體系結(jié)構(gòu)先進(jìn)的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和分級(jí)分散的體系結(jié)構(gòu) 1. 1.強(qiáng)大的控制能力強(qiáng)大的控制能力 2. 2.友好的人機(jī)聯(lián)系手段友好的人機(jī)聯(lián)系手段 3.

30、3.適應(yīng)性和擴(kuò)展性適應(yīng)性和擴(kuò)展性 4. 4.可靠性高可靠性高 5. 5.可維修性可維修性 6. 6.安裝費(fèi)用安裝費(fèi)用 7.7.開放的通信網(wǎng)絡(luò)開放的通信網(wǎng)絡(luò)（1 1）強(qiáng)大的控制能力強(qiáng)大的控制能力v控制功能由控制功能由軟件軟件來實(shí)現(xiàn)，具有高度的靈活性和來實(shí)現(xiàn)，具有高度的靈活性和完善的控制能力。完善的控制能力。v實(shí)現(xiàn)常規(guī)算法、復(fù)雜的優(yōu)化控制算法、邏輯推實(shí)現(xiàn)常規(guī)算法、復(fù)雜的優(yōu)化控制算法、邏輯推理和邏輯判斷。理和邏輯判斷。v保持?jǐn)?shù)字控制的全部?jī)?yōu)點(diǎn)，解決了集中控制可保持?jǐn)?shù)字控制的全部?jī)?yōu)點(diǎn)，解決了集中控制可靠性低的問題?？啃缘偷膯栴}。（2 2）友好的人機(jī)聯(lián)系手段友好的人機(jī)聯(lián)系手段v人機(jī)聯(lián)系信息流向：人機(jī)聯(lián)系

31、信息流向：“人人過程過程”聯(lián)系和聯(lián)系和“過程過程人人”聯(lián)系聯(lián)系v更先進(jìn)的人機(jī)聯(lián)系手段：更先進(jìn)的人機(jī)聯(lián)系手段：CRTCRT圖形顯示和鍵盤操圖形顯示和鍵盤操作作v “過程過程人人” ” ：信息直接顯示在：信息直接顯示在CRTCRT屏幕屏幕v “人人過程過程” ” ：通過鍵盤輸入各種操作指令：通過鍵盤輸入各種操作指令v人機(jī)聯(lián)系手段雙向集中：一致性，防止誤操作人機(jī)聯(lián)系手段雙向集中：一致性，防止誤操作常規(guī)控制系統(tǒng)的人機(jī)聯(lián)系常規(guī)控制系統(tǒng)的人機(jī)聯(lián)系v“人人過程過程”：操作器、定值器、開關(guān)、按鈕；：操作器、定值器、開關(guān)、按鈕；運(yùn)行人員通過這些設(shè)備調(diào)整和控制生產(chǎn)過程。運(yùn)行人員通過這些設(shè)備調(diào)整和控制生產(chǎn)過程。v“

32、過程過程人人”：各種顯示儀表、記錄儀表、報(bào)：各種顯示儀表、記錄儀表、報(bào)警裝置、信號(hào)等等設(shè)備；運(yùn)行人員通過它們了警裝置、信號(hào)等等設(shè)備；運(yùn)行人員通過它們了解生產(chǎn)過程的運(yùn)行情況。解生產(chǎn)過程的運(yùn)行情況。v人機(jī)聯(lián)系設(shè)備安裝在控制盤或操作臺(tái)上，迅速人機(jī)聯(lián)系設(shè)備安裝在控制盤或操作臺(tái)上，迅速準(zhǔn)確地找到需要操作和監(jiān)視的對(duì)象比較困難，準(zhǔn)確地找到需要操作和監(jiān)視的對(duì)象比較困難，容易出錯(cuò)。容易出錯(cuò)。（3）適應(yīng)性和擴(kuò)展性v分布式控制系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上采用了常規(guī)系統(tǒng)的分布式控制系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上采用了常規(guī)系統(tǒng)的模模塊化塊化設(shè)計(jì)方法。設(shè)計(jì)方法。v硬件、軟件都可根據(jù)需要硬件、軟件都可根據(jù)需要靈活組合靈活組合，以適應(yīng)生，以適應(yīng)生產(chǎn)規(guī)模的大小

33、。產(chǎn)規(guī)模的大小。v隨生產(chǎn)過程的發(fā)展，隨生產(chǎn)過程的發(fā)展，擴(kuò)充擴(kuò)充硬件和軟件。硬件和軟件。v特征：遞進(jìn)性和整體性。特征：遞進(jìn)性和整體性。（4 4）可靠性高可靠性高v 器件高度集成，可靠性高；模塊化結(jié)構(gòu)，每器件高度集成，可靠性高；模塊化結(jié)構(gòu)，每個(gè)過程控制站只控制少數(shù)幾路控制回路，個(gè)別個(gè)過程控制站只控制少數(shù)幾路控制回路，個(gè)別回路或單元故障不影響全局?；芈坊騿卧收喜挥绊懭?。v 在電源、通信、過程控制站等處廣泛采用冗在電源、通信、過程控制站等處廣泛采用冗余技術(shù)，為可靠性創(chuàng)造條件。余技術(shù)，為可靠性創(chuàng)造條件。v 軟件模塊化組態(tài)方法形成各種控制方案，取軟件模塊化組態(tài)方法形成各種控制方案，取消常規(guī)系統(tǒng)中模件之

34、間的連線，減少故障。消常規(guī)系統(tǒng)中模件之間的連線，減少故障。（5 5）可維修性可維修性v可維修性反映系統(tǒng)發(fā)生故障后對(duì)其進(jìn)行維修的難易程度?？删S修性反映系統(tǒng)發(fā)生故障后對(duì)其進(jìn)行維修的難易程度。v常規(guī)系統(tǒng)常規(guī)系統(tǒng)可維修性差：部件種類繁多、穩(wěn)定性較差、缺少必可維修性差：部件種類繁多、穩(wěn)定性較差、缺少必要自診斷功能。要自診斷功能。v集中式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)集中式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)可維修性要好些，但系統(tǒng)龐大、關(guān)聯(lián)可維修性要好些，但系統(tǒng)龐大、關(guān)聯(lián)密切的硬、軟件系統(tǒng)需要較高技術(shù)水平的維修人員。密切的硬、軟件系統(tǒng)需要較高技術(shù)水平的維修人員。v分布式控制系統(tǒng)分布式控制系統(tǒng)的可維修性有明顯優(yōu)勢(shì)：的可維修性有明顯優(yōu)勢(shì)： 少數(shù)統(tǒng)

35、一設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)模件，硬件簡(jiǎn)單；少數(shù)統(tǒng)一設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)模件，硬件簡(jiǎn)單； 控制任務(wù)由多個(gè)處理器分別完成，只擔(dān)負(fù)少量控制任務(wù)，控制任務(wù)由多個(gè)處理器分別完成，只擔(dān)負(fù)少量控制任務(wù)，分散故障風(fēng)險(xiǎn)；分散故障風(fēng)險(xiǎn)； 較完善的在線診斷技術(shù)，故障定位準(zhǔn)確；較完善的在線診斷技術(shù)，故障定位準(zhǔn)確； 通過各種人機(jī)接口設(shè)備，運(yùn)行員和工程師能迅速發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)通過各種人機(jī)接口設(shè)備，運(yùn)行員和工程師能迅速發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)故障的性質(zhì)和地點(diǎn)。故障的性質(zhì)和地點(diǎn)。（6 6）安裝費(fèi)用安裝費(fèi)用v安裝費(fèi)用：電纜、導(dǎo)線的安裝敷設(shè)費(fèi)用和控制安裝費(fèi)用：電纜、導(dǎo)線的安裝敷設(shè)費(fèi)用和控制室、電子設(shè)備室的建筑費(fèi)用。室、電子設(shè)備室的建筑費(fèi)用。v常規(guī)控制系統(tǒng)常規(guī)控制系統(tǒng)安裝費(fèi)用比

36、較高：安裝費(fèi)用比較高： * * 由變送器、傳感器和執(zhí)行器到控制系統(tǒng)機(jī)柜之間由變送器、傳感器和執(zhí)行器到控制系統(tǒng)機(jī)柜之間需要很長(zhǎng)的電纜；需要很長(zhǎng)的電纜； * * 各種模件之間通過導(dǎo)線連接組成不同的控制方案；各種模件之間通過導(dǎo)線連接組成不同的控制方案； * * 各種機(jī)柜和控制盤、臺(tái)占相當(dāng)大的建筑空間。各種機(jī)柜和控制盤、臺(tái)占相當(dāng)大的建筑空間。v分布式控制系統(tǒng)分布式控制系統(tǒng)安裝費(fèi)用少：安裝費(fèi)用少： * * 控制方案主要靠軟件功能塊實(shí)現(xiàn)；控制方案主要靠軟件功能塊實(shí)現(xiàn)； * * 過程控制站分散在被控過程附近，大大減少變送過程控制站分散在被控過程附近，大大減少變送器、傳感器和執(zhí)行器到控制系統(tǒng)機(jī)柜之間的連接電器

37、、傳感器和執(zhí)行器到控制系統(tǒng)機(jī)柜之間的連接電纜，減少中央控制室的占地面積。纜，減少中央控制室的占地面積。 * * 工作量：工作量：30%-50%30%-50%；控制室面積：；控制室面積：60%60%（7 7）開放的通信網(wǎng)絡(luò)開放的通信網(wǎng)絡(luò) DCS采用局部區(qū)域網(wǎng)絡(luò)采用局部區(qū)域網(wǎng)絡(luò) (Local Area Network，LAN) 把各工作站連接起來，實(shí)現(xiàn)把各工作站連接起來，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、指令及其他信息的傳輸，數(shù)據(jù)、指令及其他信息的傳輸，使整個(gè)系統(tǒng)使整個(gè)系統(tǒng)信息信息、資源、資源共享。系統(tǒng)通信采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)通共享。系統(tǒng)通信采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議信協(xié)議，便于系統(tǒng)間的互連便于系統(tǒng)間的互連，提高了系統(tǒng)的提高了系統(tǒng)的開

38、放性。開放性。1.6 1.6 集散控制系統(tǒng)的集散控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)發(fā)展趨勢(shì) v集散控制系統(tǒng)將向集散控制系統(tǒng)將向兩個(gè)方向兩個(gè)方向發(fā)展：發(fā)展：v一個(gè)方向是向上發(fā)展，即向一個(gè)方向是向上發(fā)展，即向CIMSCIMS計(jì)算機(jī)集成計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)、制造系統(tǒng)、CIPSCIPS計(jì)算機(jī)集成過程系統(tǒng)發(fā)展；計(jì)算機(jī)集成過程系統(tǒng)發(fā)展；v另一個(gè)方向是向下發(fā)展，即向另一個(gè)方向是向下發(fā)展，即向FCSFCS（Fieldbus Fieldbus Control SystemControl System）現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)發(fā)展。）現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)發(fā)展。（1 1）CIMSCIMS的概念及由來的概念及由來v CIMSCIMS即計(jì)算機(jī)集成制

39、造系統(tǒng)，是基于即計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，是基于19731973年美年美國(guó)國(guó)Joseph HarringtonJoseph Harrington博士在其博士論文博士在其博士論文Computer Intergrated ManufacturingComputer Intergrated Manufacturing中中首次提出的首次提出的CIMCIM（Computer Intergrated Computer Intergrated ManufacturingManufacturing計(jì)算機(jī)集成制造）的概念而計(jì)算機(jī)集成制造）的概念而構(gòu)成的一種現(xiàn)代制造系統(tǒng)。構(gòu)成的一種現(xiàn)代制造系統(tǒng)。vCIMCIM概念包括兩

40、個(gè)基本觀點(diǎn)概念包括兩個(gè)基本觀點(diǎn)： * * 企業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，即從市場(chǎng)分析、產(chǎn)品設(shè)企業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，即從市場(chǎng)分析、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工制造、經(jīng)營(yíng)管理到售后服務(wù)的全部生計(jì)、加工制造、經(jīng)營(yíng)管理到售后服務(wù)的全部生產(chǎn)活動(dòng)，彼此是緊密聯(lián)系的，是一個(gè)不可分割產(chǎn)活動(dòng)，彼此是緊密聯(lián)系的，是一個(gè)不可分割的整體，應(yīng)該在企業(yè)整體框架下統(tǒng)一考慮各環(huán)的整體，應(yīng)該在企業(yè)整體框架下統(tǒng)一考慮各環(huán)節(jié)的生產(chǎn)活動(dòng)；節(jié)的生產(chǎn)活動(dòng)； * * 整個(gè)生產(chǎn)過程實(shí)質(zhì)上是一個(gè)數(shù)據(jù)采集、傳遞和整個(gè)生產(chǎn)過程實(shí)質(zhì)上是一個(gè)數(shù)據(jù)采集、傳遞和加工處理的過程，最終形成的產(chǎn)品可以看作是加工處理的過程，最終形成的產(chǎn)品可以看作是“數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)”的物質(zhì)表現(xiàn)。的物質(zhì)表現(xiàn)。v這

41、一概念具有很強(qiáng)的超前意識(shí)，正確地指出了這一概念具有很強(qiáng)的超前意識(shí)，正確地指出了在未來的計(jì)算機(jī)時(shí)代企業(yè)運(yùn)行管理的最佳模式。在未來的計(jì)算機(jī)時(shí)代企業(yè)運(yùn)行管理的最佳模式。 vCIMSCIMS：以計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，綜合生產(chǎn)過程中信息流、以計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，綜合生產(chǎn)過程中信息流、資金流和物資流的運(yùn)動(dòng)，集市場(chǎng)研究、生產(chǎn)決策、經(jīng)資金流和物資流的運(yùn)動(dòng)，集市場(chǎng)研究、生產(chǎn)決策、經(jīng)營(yíng)管理、設(shè)計(jì)制造與銷售服務(wù)等功能為一體，使企業(yè)營(yíng)管理、設(shè)計(jì)制造與銷售服務(wù)等功能為一體，使企業(yè)走向高度集成化、自動(dòng)化和智能化的生產(chǎn)技術(shù)與組織走向高度集成化、自動(dòng)化和智能化的生產(chǎn)技術(shù)與組織方式。它將方式。它將CAD/CAMCAD/CAM、PDM

42、PDM、ERP/MISERP/MIS等企業(yè)所涉及到等企業(yè)所涉及到的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理業(yè)務(wù)融為一體，組成企業(yè)先進(jìn)的的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理業(yè)務(wù)融為一體，組成企業(yè)先進(jìn)的生產(chǎn)和管理模式。生產(chǎn)和管理模式。v在國(guó)內(nèi)，原國(guó)家科委組織了一些高校等機(jī)構(gòu)專門對(duì)在國(guó)內(nèi)，原國(guó)家科委組織了一些高校等機(jī)構(gòu)專門對(duì)CIMSCIMS進(jìn)行研究和推廣，成立了國(guó)家進(jìn)行研究和推廣，成立了國(guó)家863/CIMS863/CIMS主題專家主題專家組，還有相應(yīng)的一個(gè)龐大的系統(tǒng)組織配合專家組的工組，還有相應(yīng)的一個(gè)龐大的系統(tǒng)組織配合專家組的工作。在過去的十多年里，該主題取得了較為顯著的成作。在過去的十多年里，該主題取得了較為顯著的成績(jī)，并且提出了績(jī)，并且

43、提出了 現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)現(xiàn)代集成制造系統(tǒng) 的概念。的概念。（2 2）CIPSCIPS的概念的概念 vCIPSCIPS（Computer Integrated Producing Computer Integrated Producing SystemSystem，計(jì)算機(jī)集成生產(chǎn)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)集成生產(chǎn)系統(tǒng)）：是企業(yè)在當(dāng)）：是企業(yè)在當(dāng)前實(shí)施的人工集成信息的生產(chǎn)系統(tǒng)。前實(shí)施的人工集成信息的生產(chǎn)系統(tǒng)。CIPSCIPS屬于屬于一種類型的控制論系統(tǒng)，即工業(yè)生產(chǎn)控制論系一種類型的控制論系統(tǒng)，即工業(yè)生產(chǎn)控制論系統(tǒng)。統(tǒng)。v主要硬件系統(tǒng)除原生產(chǎn)系統(tǒng)中的基礎(chǔ)自控裝置，主要硬件系統(tǒng)除原生產(chǎn)系統(tǒng)中的基礎(chǔ)自控裝置，如如DCS

44、DCS，PLCPLC等外，還有計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架及服務(wù)等外，還有計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架及服務(wù)器，網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等。器，網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等。v軟件系統(tǒng)除各相關(guān)的系統(tǒng)軟件及數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)外，軟件系統(tǒng)除各相關(guān)的系統(tǒng)軟件及數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)外，應(yīng)用軟件開發(fā)是應(yīng)用軟件開發(fā)是CIPSCIPS的主體，它包括三大類：的主體，它包括三大類： 1 1）管理信息系統(tǒng)類：生產(chǎn)計(jì)劃管理，營(yíng)銷合同）管理信息系統(tǒng)類：生產(chǎn)計(jì)劃管理，營(yíng)銷合同管理，生產(chǎn)調(diào)度管理，物資及庫(kù)存管理，產(chǎn)品管理，生產(chǎn)調(diào)度管理，物資及庫(kù)存管理，產(chǎn)品質(zhì)量保證體系，廠務(wù)管理、人事財(cái)務(wù)管理等等；質(zhì)量保證體系，廠務(wù)管理、人事財(cái)務(wù)管理等等； 2 2）信息存貯、綜合統(tǒng)計(jì)類：市場(chǎng)信息管理，包）信息存貯

45、、綜合統(tǒng)計(jì)類：市場(chǎng)信息管理，包括原、材、燃料，產(chǎn)品的國(guó)內(nèi)外價(jià)格信息，工括原、材、燃料，產(chǎn)品的國(guó)內(nèi)外價(jià)格信息，工程數(shù)據(jù)庫(kù)，生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)庫(kù)，質(zhì)量數(shù)據(jù)庫(kù)；程數(shù)據(jù)庫(kù)，生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)庫(kù)，質(zhì)量數(shù)據(jù)庫(kù)； 3 3）生產(chǎn)過程優(yōu)化及管理決策類：企業(yè)系統(tǒng)物料）生產(chǎn)過程優(yōu)化及管理決策類：企業(yè)系統(tǒng)物料平衡模型，企業(yè)能量平衡模型，企業(yè)投入產(chǎn)出平衡模型，企業(yè)能量平衡模型，企業(yè)投入產(chǎn)出動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)模型，企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行和管理優(yōu)化系統(tǒng)。動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)模型，企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行和管理優(yōu)化系統(tǒng)。（3 3）現(xiàn)場(chǎng)總線的概念現(xiàn)場(chǎng)總線的概念v現(xiàn)場(chǎng)總線現(xiàn)場(chǎng)總線(IEC)(IEC)定義：安裝在制造或過程區(qū)域定義：安裝在制造或過程區(qū)域的現(xiàn)場(chǎng)裝置與控制室內(nèi)的自動(dòng)控制裝置

46、之間的現(xiàn)場(chǎng)裝置與控制室內(nèi)的自動(dòng)控制裝置之間的的數(shù)字式、串行、多點(diǎn)通信的數(shù)據(jù)總線數(shù)字式、串行、多點(diǎn)通信的數(shù)據(jù)總線。 v現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（Fieldbus Control Fieldbus Control SystemSystem：FCSFCS）是采用現(xiàn)場(chǎng)總線作為通信系統(tǒng)是采用現(xiàn)場(chǎng)總線作為通信系統(tǒng)的分布式控制系統(tǒng)。的分布式控制系統(tǒng)。 現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了真正的分散控制現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了真正的分散控制 v現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)使控制得到最終的分散?，F(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)使控制得到最終的分散。v在在FCSFCS中各種現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備有足夠的自主性，它們彼中各種現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備有足夠的自主性，它們彼此之間互相

47、通信，完全可以把各種控制功能分此之間互相通信，完全可以把各種控制功能分散到各種現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中，實(shí)現(xiàn)真正的分散控制。散到各種現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中，實(shí)現(xiàn)真正的分散控制。vDCSDCS系統(tǒng)中原有的操作管理站發(fā)揮上位機(jī)的功能，系統(tǒng)中原有的操作管理站發(fā)揮上位機(jī)的功能，執(zhí)行對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的優(yōu)化、信息管理和調(diào)度工作。執(zhí)行對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的優(yōu)化、信息管理和調(diào)度工作。 FCS必將推動(dòng)必將推動(dòng)DCS的變革。新一代的變革。新一代DCS都包都包含了各種形式的現(xiàn)場(chǎng)總線接口含了各種形式的現(xiàn)場(chǎng)總線接口，可以支持多種可以支持多種標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場(chǎng)總線儀表標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場(chǎng)總線儀表和和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等執(zhí)行機(jī)構(gòu)等，此外此外，DCS 產(chǎn)品還改變了相對(duì)集中的控制站結(jié)構(gòu)產(chǎn)品還改變

48、了相對(duì)集中的控制站結(jié)構(gòu)，取而代之的是進(jìn)一步分散的導(dǎo)軌式或現(xiàn)場(chǎng)安裝取而代之的是進(jìn)一步分散的導(dǎo)軌式或現(xiàn)場(chǎng)安裝的的 I/O 模塊模塊。DCS 將吸收將吸收 FCS 的長(zhǎng)處的長(zhǎng)處，不斷不斷發(fā) 展 和發(fā) 展 和 完 善 。 新 型完 善 。 新 型 D C S 的 典 型 代 表 有的 典 型 代 表 有Homywell 公司推出的新一代過程知識(shí)系統(tǒng)公司推出的新一代過程知識(shí)系統(tǒng)Experion PKS、Emerson 公司推出的公司推出的 Delta V系統(tǒng)、中控系統(tǒng)、中控科技科技自動(dòng)化有限公司推出的自動(dòng)化有限公司推出的 Web Field ECS-100系統(tǒng)系統(tǒng)等等。 我國(guó)使用我國(guó)使用DCS是在是在2

49、0 世紀(jì)世紀(jì)70 年代末、年代末、80 年年代初。當(dāng)時(shí)國(guó)家為了滿足國(guó)內(nèi)新建項(xiàng)目和老廠代初。當(dāng)時(shí)國(guó)家為了滿足國(guó)內(nèi)新建項(xiàng)目和老廠技術(shù)改造的需要，從國(guó)外引進(jìn)的技術(shù)改造的需要，從國(guó)外引進(jìn)的DCS多達(dá)幾百多達(dá)幾百套，主要用于化工、石化、煉油、冶金、電力、套，主要用于化工、石化、煉油、冶金、電力、輕工等工業(yè)過程控制，取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)輕工等工業(yè)過程控制，取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，堅(jiān)持自力更生、自主開發(fā)與引進(jìn)效益。同時(shí)，堅(jiān)持自力更生、自主開發(fā)與引進(jìn)技術(shù)相結(jié)合的方針，把引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)與對(duì)技術(shù)相結(jié)合的方針，把引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)與對(duì)其及時(shí)消化、吸收與創(chuàng)新，作為發(fā)展我國(guó)科學(xué)其及時(shí)消化、吸收與創(chuàng)新，作為發(fā)展我國(guó)科學(xué)