第七章集散系統(tǒng)教材

第七章

集散控制系統(tǒng)

§7-1集散控制系統(tǒng)的特征一、集散控制系統(tǒng)一般分類集散計算機控制系統(tǒng)又名分布式計算機控制系統(tǒng)；1、遞階控制2、典型結(jié)構(gòu)調(diào)壓鑄造系統(tǒng)：分層控制下位控制機AD采集板

DA

輸出板IO

接口板打印機RS232通訊上位采集機

AD

采集板IO

接口板壓力接口板溫度傳感器22路壓力傳感器6路輸出轉(zhuǎn)化板輸出端子板輸入端子板氣路繼電閥門13路報警信號8路氣動調(diào)節(jié)閥4路溫度調(diào)節(jié)板壓力接口板輸入端子板13路電磁閥及8路報警信號圖2TY-1型調(diào)壓鑄造計算機控制系統(tǒng)框圖ISABUSPCL-816接口板PCLD-789端子板PCL-724PCLD-782端子板PCLD-789端子板電磁閥狀態(tài)手動/自動狀態(tài)真空泵、壓力泵狀態(tài)報警信號壓力量溫度量溫度量圖5上位機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖接口板A/DISA總線PCL-816PCL-789DPCLD-782BPCL-724PCL-726PCL-880端子板開關(guān)量13路電磁閥4控制量輸出

DIDODOD/APCLD-785B6模擬量輸入圖8下位機與外圍設(shè)備連接圖人機界面模塊曲線輸入模塊工藝流程模塊串口通信模塊數(shù)據(jù)處理模塊724數(shù)字信號采集打印曲線模塊816模擬信號采集試驗報告模塊故障報警模塊

圖6測試機系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)圖登陸確認模塊曲線回顯模塊控制面板模塊兩級控制系統(tǒng)

三級結(jié)構(gòu)式的計算機控制系統(tǒng)

3、功能分層體系

集散控制系統(tǒng)各層功能

二、集散控制系統(tǒng)特點

1、系統(tǒng)的靈活性和擴展性2、系統(tǒng)具有級高的可靠性與安全性3、提高了系統(tǒng)的功能和效率4、降低了系統(tǒng)的總成本，具有很好的性能/價格比5、良好的人機界面§7-2集散控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡介

1．

日本橫河

CENTUM系統(tǒng)CENTUM—XL系統(tǒng)總線結(jié)構(gòu)

CENTUM—XL系統(tǒng)結(jié)構(gòu)關(guān)系

控制單元:控制柜現(xiàn)場控制單元冗余結(jié)構(gòu)智能調(diào)節(jié)器和可編成控制器調(diào)節(jié)器線路方框圖操作站機能

操作鍵盤設(shè)置CENTUM操作員鍵盤

工程技術(shù)站(ENGS)專用工程技術(shù)機能，包括系統(tǒng)生成、機能諸如系統(tǒng)構(gòu)成定義，各種站的機能組態(tài)、流程圖畫面組態(tài)、應(yīng)用機能、ECMP計算機程序編制工作條件，自行文件、測試支援等：系統(tǒng)維修機能諸如系統(tǒng)維護、保養(yǎng)、遠程維護保養(yǎng)、維護保養(yǎng)履歷管理等

ECMP計算機站

是實行品種管理、運算處理(數(shù)加工／最佳化運算)和上位計算機的通信接口機能以及控制系統(tǒng)固有的實時應(yīng)用機能的系統(tǒng)內(nèi)計算機

3）系統(tǒng)的最大與最小的構(gòu)成

（1）最小系統(tǒng)的構(gòu)成

（2）最大系統(tǒng)的構(gòu)成

構(gòu)成機器最多可接臺數(shù)ENGS工程技術(shù)站1臺EOPS操作站

這些機器總計最多可接32臺EFCS控制站EFCD雙重化控制站EFMS現(xiàn)場監(jiān)控站ECMP計算站ECGW通信門路單元EFGW現(xiàn)場門路單元YEWCOM900計算機2.I/ASeries系統(tǒng)

3．INFI-90系統(tǒng)

2)．INFI-90的通信結(jié)構(gòu)分四層

(1)第一層網(wǎng)絡(luò)為INFI—NET中央環(huán)，可帶載250個節(jié)點，傳輸速率為lOMb/s。(2)第二層網(wǎng)絡(luò)有兩類：①INFI-NET環(huán)，可帶載250個節(jié)，傳輸速率為lOMb/s；②INFI—90工廠環(huán)，可帶載63個節(jié)點，傳輸速率為500Kb／s．

(3)第三層網(wǎng)絡(luò)為總線結(jié)構(gòu)，名稱為控制公路(ControlWay)．通信介質(zhì)為經(jīng)過腐蝕的印刷電路板，可帶載32個站(智能模件)，傳輸速率為1Mb／s，采用無指揮器的自由競爭協(xié)議。(4)第四層網(wǎng)絡(luò)為總線結(jié)構(gòu)，名稱為受控總線(SlaveBus)，通信介質(zhì)為經(jīng)過腐蝕的印刷電路板．他是一個并行總線，主要支持智能化模件的I／O通道．每個智能模件可帶載64個I／O于模件，傳輸速率為500Kb／s。4．MOD300集散型控制系統(tǒng)

MOD300是由美國ABBTAYLOR公司設(shè)計、制造的集散型控制系統(tǒng)，它是在MOD3，MOD30的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的

MOD300是一個開放系統(tǒng)，經(jīng)接口可以方便地和PLC與其它計算機通信，因而可以實現(xiàn)高級控制，并為企業(yè)管理信息系統(tǒng)提供信息，進而使企業(yè)建成計算機綜合管理信息系統(tǒng)。

．通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

§7-3組態(tài)軟件

工藝流程畫面

工藝圖解：分組回路顯示單回路顯示：

參數(shù)顯示報表生成技術(shù)

大多數(shù)的DCS都支持兩類報表:一類是周期性的報表生成和打印，另一類是觸發(fā)性列表功能。1）周期性的報表：分鐘報表；時報表；日報表；月報表觸發(fā)性列表：其依賴于某些用戶指點的條件滿足后的打印。

控制回路的組態(tài)

控制回路的組態(tài)方法：

（1）填表法：實現(xiàn)控制算法組態(tài)和功能參數(shù)的設(shè)定；（2）圖形法：用圖形（有方塊圖和簡單的聯(lián)線）將回路結(jié)構(gòu)和算法名稱表示出來，而利用開窗戶的方式輸入各算法的內(nèi)容。

§7-4集散型控制系統(tǒng)的工程化設(shè)計一、集散型控制系統(tǒng)的工程化設(shè)計二、集散系統(tǒng)的評估三、集散型控制系統(tǒng)應(yīng)用工程的實施方法一、集散型控制系統(tǒng)的工程化設(shè)計1、方案論證；

（1）制定系統(tǒng)功能規(guī)范；

（2）配置系統(tǒng)；

（3）評價及選型；2、方案設(shè)計；3、合作談判；4、工程設(shè)計集散控制系統(tǒng)功能規(guī)范：1）系統(tǒng)功能：

信號處理功能：模擬量、狀態(tài)量、脈沖量等（確定點數(shù)）；

顯示功能：CRT、LCD、模擬屏、投影等等；（確定站點）

操作功能：鍵盤、觸摸屏、鼠標、語音等；

報警功能：報警分級、方式、打印、處理等；

輸入輸出功能：打印、數(shù)據(jù)備份等；

管理功能：冗余功能：

對外通訊功能；

可擴展性：

集散控制系統(tǒng)功能規(guī)范：2）配置系統(tǒng)：

根據(jù)幾種由廠家提供的集散控制系統(tǒng)，針對性的作硬件配置；

列配置點表：

確定操作站點數(shù)；

確定現(xiàn)場監(jiān)控站；

確定I/o卡件等；

列出幾種配置方案：二、集散系統(tǒng)的評估：評估準則（1）系統(tǒng)運行不受故障影響準則；（2）系統(tǒng)不易發(fā)生故障的準則；（3）迅速排除故障的準則；（4）可靠性與經(jīng)濟性折中的準則。評估的內(nèi)容：

1、技術(shù)性能評估：（1）現(xiàn)場控制站的評估：結(jié)構(gòu)分散性；現(xiàn)場適應(yīng)性；I/O結(jié)構(gòu)；信號的功能評估的內(nèi)容：（2）人機接口的評估

操作站：a、操作站的自主性；b、操作站的硬件；C、操作站的性能；工程站：具備操作站的功能外：a、離線/在線組態(tài)；

b、是否有專家系統(tǒng)、優(yōu)化控制等控制策略；評估的內(nèi)容：（3）通信系統(tǒng)評價

a、線路成本；b、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與布局；c、網(wǎng)絡(luò)控制方式；d、節(jié)點之間允許的最大長度；e、數(shù)據(jù)校驗方法；f、網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率；g、實時性、冗余性和可靠性；評估的內(nèi)容：（4）軟件設(shè)計：

多任務(wù)操作系統(tǒng)；

組態(tài)及控制軟件；

作圖軟件；

數(shù)據(jù)庫管理軟件；

報表生成軟件；

系統(tǒng)維護軟件；評估的內(nèi)容：2、使用性能評價：（1）技術(shù)延續(xù)性和可借鑒性；（2）系統(tǒng)的柔性評價；（3）制造廠家的評價；（4）售后服務(wù)的評價；（5）可維護性評價；評估的內(nèi)容：3、可靠性評價

平均無故障時間（MTTF）；

平均故障間隔時間（MTBF）；平均修復(fù)時間（MTTR