厉玉鸣版化工仪表及自动化第10章计算机控制系统

1、化工仪表及自动化第十章第十章 计算机控制系统计算机控制系统 2内容提要 概述 计算机控制系统的组成 计算机控制系统的特点 计算机控制系统的发展过程 集散控制系统 集散控制系统的特点 集散控制系统的基本构成 CENTUM-CS集散控制系统3 现场总线控制系统 现场总线控制系统的特点 现场总线国际标准化 主要的现场总线系统简介4 第一节 概述 一、计算机控制系统的组成 是利用计算机实现工业生产过程的自动控制系统。 图10-1 计算机控制系统原理框图计算机控制的工作过程的：5图10-2 计算机控制系统组成框图6 第一节 概述 二、计算机控制系统的特点 计算机采用分时操作，用一台计算机可以代替许多台常

2、规仪表，在一台计算机上操作与监视很方便。 计算机控制系统，由于其所实现功能的软件化，复杂控制系统的实现或控制方案的修改可能只需修改程序、重新组态即可实现。 计算机控制系统可以通过通信网络而互通信息，实现数据和信息共享，能使操作人员及时了解生产情况，改变生产控制和经营策略，使生产处于最优状态。 计算机具有记忆和判断功能，它能够综合生产中各方面的信息，在生产发生异常情况下，及时做出判断，采取适当措施，并提供故障原因的准确指导，缩短系统维修和排除故障时间，提高系统运行的安全性，提高生产效率，这是常规仪表所达不到的。 7 第一节 概 述 三、计算机控制系统的发展过程 由于提供了计算机与过程装置间的接口

3、，实现了“传感器计算机执行器”三者电气信号的直接传递，计算机在配备了传感器、执行器以及相关的电气接口后就可以实现过程的检测、监视、控制和管理。这种用数字控制技术简单地取代模拟控制技术，而不改变原有的控制功能。 用一台计算机取代一组模拟控制器，构成闭环控制回路。 计算灵活，它不仅能实现典型的DDC控制规律，而且能方便地对传统的PID算法进行改进或实现其他的控制算法。 8 第一节 概述图10-3 集中型计算机控制系统原理图93.3.集散控制系统集散控制系统 是随着现代大型工业生产自动化的不断兴起和过程控制要求的日益复杂应运而生的综合控制系统。 特点特点集中管理和分散控制 4.4.现场总线控制系统现

4、场总线控制系统 现场总线是连接智能现场装置和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。 全数字式的，取消了原来DCS系统中独立的控制器，避免了反复进行AD、DA的转换。 双向数据通信能力；把控制任务下移到智能现场设备，以实现测量控制一体化，从而提高系统固有可靠性。 10第二节 集散控制系统 一、集散控制系统的特点 控制功能丰富 监视操作方便 信息和数据共享 系统扩展灵活 安装维护方便 系统可靠性高 11第二节 集散控制系统 二、集散控制系统的基本组成图10-4 集散控制系统基本构成图图10-5 CENTUM-CS系统外观图12第二节 集散控制系统图10-6 集散型控制系统的体系结构

5、操作站、工程师站和上位计算机构成集中管理部分；现场监测站、现场控制站构成分散控制部分；通信网络是连接集散系统各部分的纽带，是实现集中管理、分散控制的关键。 13第二节 集散控制系统 三、CENTUM-CS集散控制系统图10-7 CENTUM-CS系统构成14第二节 集散控制系统 操作站的画面有三大类：操作画面、应用画面和组态画面。 利用画面名称调出。 利用功能键调出。 利用画面选择键或操作员应用功能键调出。 利用画面展开调出。 15第二节 集散控制系统综观画面OV 趋势点画面TP 分组画面CG 流程图画面GR 报警画面AL 过程报警画面 PR操作指导信息画面OG 操作应用画面OU趋势组画面 T

6、G 系统维护画面SM表10-1 CENTUMCS系统10种监视画面名称注： 表示页面号16第二节 集散控制系统 控制方式的调整 DCS控制系统一般有几种控制方式，在操作过程中，可以调整。调出要进行操作的控制系统对应的仪表图，根据仪表图下的软键号调整对应控制键上的手动、自动按键。 改变阀位输出值（MV）仅在手动方式时能操作。 改变设定值（SV）在自动方式下操作同；图10-8 控制方式更改确认窗口17 数据录入a.按压ITEM数据类型键来确定更改数据类型。但在流程图上利用光标调出字符输入区时例外。b.按压DATA更改后的数字。c.输入错误可用BS键进行修改。d.数据输入后或控制方式更改后，按确认键

7、数据真正进入内部仪表。最后用CL键关闭录入窗口。 CENTUM-CS系统的操作站主要有种类型的画面用于系统的监视和操作，它们分别是、及。 18第二节 集散控制系统l 仪表图是系统显示的主要内容，也是操作的关键。l 仪表图没有单独的显示画面，但在大部分显示画面中都可调出。l 仪表图显示由工位号说明、工程单位、数字显示、方式状态显示、模拟显示和工位号几部分组成。 19图10-9 主要的仪表图（一）20图10-9 主要的仪表图（二）21作用作用:把反馈控制系统、顺序控制系统、各种操作画面定义在一个个显示块中，以便了解过程系统的综合概貌。若发生报警时，可用声光通知操作人员进行确认。利用光标的操作，也可

8、以从综观画面转移到其他画面上。 图10-10 综观显示画面22第二节 集散控制系统图10-11 分组显示画面23第二节 集散控制系统一个工位号反馈控制的内部仪表或顺序控制的顺序元素的各种设定参数、控制参数、点调整趋势图和仪表图。包括工位号标记、工位号、工位号说明、该工位号的设定及控制参数、调整趋势图和仪表图。 图10-12 调整画面24第二节 集散控制系统 实时趋势实时趋势、历史趋势历史趋势和批量趋势批量趋势三种。 实时趋势用于记录控制系统的过渡过程曲线，可以进行PID参数的整定； 历史趋势用于记录控制系统的运行状况，以备检查，或将其数据存入硬盘及软盘； 批量趋势用于记录批量过程的数据。 25

9、第二节 集散控制系统图10-13 趋势组画面26第二节 集散控制系统 趋势点画面显示趋势组画面中某一个数据项，显示两组趋势图：包含所有采样点的总体趋势图总体趋势图和放大的详细趋详细趋势图势图。 趋势点画面与趋势组画面相似。 流程图画面流程图画面可以用图形、颜色和数据，将设备和控制系统图案化，以满足用户监视和操作的要求。 在主显示区显示的内容是用户自己编制的工艺设备、控制系统的显示图案以及仪表图。 27第二节 集散控制系统图10-14 显示画面格式28第二节 集散控制系统 报警画面报警画面按报警发生的顺序，依次在主显示区显示20个报警信息。 每个报警信息按序号，工位号标记，报警发生的月、日、分、

10、秒，工位号，工位号说明，报警状态这一顺序进行显示。 29图10-15 报警概要画面30第三节 现场总线控制系统 一、现场总线控制系统的特点图10-16 传统计算机控制系统结构示意图 这种传输方式一方面要使用大量的信号线缆； 另一方面模拟信号的传输和抗干扰能力低。 31 现场总线控制系统FCS是在DCS系统的基础上发展而成的，它继承了DCS的分布式特点，但在各功能子系统之间，尤其是在现场设备和仪表之间的连接上，采用了开放式的现场网络，从而使系统现场设备的连接形式发生了根本的改变，具有自己所特有的性能和特征。 现场总线采用数字信号传输取代模拟信号传输。现场总线允许在一条通信线上挂多个现场设备，而不需要AD、DA等IO组件， 32图10-17 现场总线控制系统结构示意图 全数字化通信 开放型的互联网络 互操作性与互用性 系统的全分散式 现场设备的智能化 第三节 现场总线控制系统33 节省硬件数量和投资 节省安装费用 节省维护费用 用户具有高度的系统集成主动权 提高系统的准确性与可靠性 对现场环境的适应性 第三节 现场总线控制系统34 二、现场总线国际标准化图10-18 IEC61158采用的8种类型 的8种类型是平等的。 其中Type2Type8需要对Type1提供接口，