分散控制系统的控制站

1、计算机控制系统 第二章 过程通道沈阳工程学院动力系 崔长春第一节第一节 分散控制系统概述分散控制系统概述第二节第二节 典型分散控制系统简介典型分散控制系统简介第三节第三节 分散控制系统的过程控制站分散控制系统的过程控制站第四节第四节 分散控制系统的操作员站分散控制系统的操作员站第五节第五节 分散控制系统的工程师员站分散控制系统的工程师员站第六章 分散控制系统计算机控制系统 第二章 过程通道沈阳工程学院动力系 崔长春第六章第六章 分散控制系统分散控制系统DCS是以微处理器为基础，全面融合4C技术的现代控制系统计算机技术 Computer测量控制技术 Control通信网络技术 Communica

2、tion人机接口技术 CRT主要特征分散控制：控制任务由不同的计算机控制装置来完成； 集中管理：对生产过程进行集中监视、操作和管理。计算机控制系统 第二章 过程通道沈阳工程学院动力系 崔长春第一节 分散控制系统概述一、分散控制系统的发展历程一、分散控制系统的发展历程年代年代代表系统代表系统控制站控制站操作站操作站通信网络通信网络第一代第一代1975-19801975-1980HoneywellHoneywell的的TDC-2000TDC-2000， BailyBaily的的N-90 N-90 等等只能实现连续控制只能实现连续控制管理、显示和管理、显示和操作功能集中操作功能集中初级工业控制局部初

3、级工业控制局部网络，系统专用的网络，系统专用的通信协议通信协议第二代第二代1980-19851980-1985HoneywellHoneywell的的TDC-3000TDC-3000， BailyBaily的的N-90N-90等等能实现连续控制、能实现连续控制、顺顺序控制、批量控制功序控制、批量控制功能，兼有数据采集、能，兼有数据采集、事件顺序记录事件顺序记录SOESOE能力能力 管理、显示和管理、显示和操作功能分散操作功能分散工业局域网络，多工业局域网络，多采用生产厂家自己采用生产厂家自己的通信协议的通信协议第三代第三代1985-19901985-1990HoneywellHoneywell

4、的的TDCS-3000TDCS-3000BaileyBailey的的INFI-90 INFI-90 等等如上如上如上如上通信协议国际化，通信协议国际化，使用现场总线技术使用现场总线技术第四代第四代1990-1990-HoneywellHoneywell的的ExperiExperi OnPKSOnPKSABBABB的的Industrial ITIndustrial IT等等信息化（信息化（InformationInformation）：信息管理平台）：信息管理平台集成化（集成化（IntegrationIntegration）：功能和产品的集成）：功能和产品的集成计算机控制系统 第二章 过程通道沈

5、阳工程学院动力系 崔长春二、分散控制系统在我国的发展和应用分散控制系统在我国的发展和应用由大型进口设备成套中引入国外的DCS西门子西门子 TelepermXPTelepermXPABB Bailey SymphonyABB Bailey Symphony、OvationOvation、Foxboro IFoxboro IA SeriesA Series日立日立 HIACS-5000MHIACS-5000M国内已有多家生产DCS的厂家: 北京和利时系统工程股份有限公司的北京和利时系统工程股份有限公司的HSl000HSl000和和HS2000HS2000上海新华控制工程有限公司的上海新华控制工程有

6、限公司的XDPSXDPS国电智深国电智深EDPF NT PLUSEDPF NT PLUS浙大中控的浙大中控的SuperconJXSuperconJX重庆自动化仪表所和上海自动化仪表所开发的重庆自动化仪表所和上海自动化仪表所开发的DJK-7500DJK-7500北京航天测控公司的友力北京航天测控公司的友力-2000-2000计算机控制系统 第二章 过程通道沈阳工程学院动力系 崔长春三、分散控制系统的基本构成三、分散控制系统的基本构成分散过程控制级（面向生产过程）集中操作监控级（面向操作员和系统工程师）综合信息管理级通信网络计算机控制系统 第二章 过程通道沈阳工程学院动力系 崔长春第二节 典型分散

7、控制系统简介Ovation系统1997年西屋过程控制公司(现为Emerson过程控制有限公司公用事业部)Symphony系统1998年ABB贝利控制公司IA Series系统1987年美国Foxboro公司Teleperm-XP系统1992年德国西门子(SIEMENS)公司XDPS-400系统1994年上海新华控制工程公司计算机控制系统 第二章 过程通道沈阳工程学院动力系 崔长春第三节 分散控制系统的过程控制站一、过程控制站的硬件一、过程控制站的硬件是一个以微处理器为核心的、按功能要求组合的电子模件的集合体，并配以机柜和电源等组成的相对独立的控制装置。二、过程控制站的软件二、过程控制站的软件实

8、现输入、运算、控制、通信、输出等功能计算机控制系统 第二章 过程通道沈阳工程学院动力系 崔长春 一、过程控制站的硬件系统名称控制柜名称结构形式 通用型设备 TDC-3000 基本控制器多功能控制器由安装在机柜内的一些标准化模件组装而成 。主要包括机柜、电源、控制模件、输入输出模件、通信接口等 WDPF 分散处理单元Ovation 控制器INFI-90 过程控制单元 Symphony系统 现场控制单元 Teleperm-METeleperm-XP 自动控制系统 计算机控制系统 第二章 过程通道沈阳工程学院动力系 崔长春（一）机柜（一）机柜金属立式柜，机柜接地，内装风扇总线系统制成印刷电路板或汇流

9、条（二）电源（二）电源机柜：220V或110V功能模件：+5V、12V端子板：+24V均采用冗余配置（三）控制模件（三）控制模件CPU、存储器（ROM、RAM）、总线 控制模件的特点：P177计算机控制系统 第二章 过程通道沈阳工程学院动力系 崔长春（四）（四）I IO O 模件模件为分散控制系统的各种输入输出信号提供信息通道的专用模件1、模拟量输入（AI）模件2模拟量输出（AO）模件3开关量输入（DI）模件4开关量输出（DO）模件5脉冲量输入（PI）模件当前IO模件的发展趋势是进一步智能化，通过在IO模件上应用微处理器，使原来控制模件承担的工作进一步分散 计算机控制系统 第二章 过程通道沈阳

10、工程学院动力系 崔长春1、模拟量输入（AI）模件基本功能输入信号类型电流、毫伏级电压、常规直流电压每个AI模件可接收464路模拟信号结构和组成 信号端子板信号调理器 AD转换器 计算机控制系统 第二章 过程通道沈阳工程学院动力系 崔长春2模拟量输出(AO)模件 主要功能输出信号的类型电压、电流每个AO模件可提供4-8路 模拟量输出结构每路信号都设置独立的DA 各路信号共用一个DA 计算机控制系统 第二章 过程通道沈阳工程学院动力系 崔长春3开关量输入（DI）模件 基本功能输入信号的类型 交流电压：120VAC直流电压：5V、12V、24V、48V、125VDC 结构和组成如图613所示有的DI

11、 模件还设有中断申请电路 计算机控制系统 第二章 过程通道沈阳工程学院动力系 崔长春4开关量输出(DO)模件 基本功能信号类型和量程范围 随模件的生产厂家和型号不同而异20VDC（10、16mA）24VDC（300mA）60VDC（300mA） 结构和组成如图6-14所示计算机控制系统 第二章 过程通道沈阳工程学院动力系 崔长春5脉冲量输入(PI)模件 基本功能信号类型和量程范围来自各种流量计、计数器-55+55V结构和组成 如图614所示 每块PI模件可接收1、4、8路 脉冲信号计算机控制系统 第二章 过程通道沈阳工程学院动力系 崔长春一、过程控制站的硬件（一）机柜（二）电源（三）控制模件（

12、四）IO 模件（五）通信接口把过程控制站挂接在控制网络上，实现它与其他结点之间的数据传输与共享 不同的DCS厂家，通信接口有所区别 计算机控制系统 第二章 过程通道沈阳工程学院动力系 崔长春二、过程控制站的软件 ( (一一) )过程控制站的软件结构过程控制站的软件结构 执行代码部分包括 ，一般固化在EPROM中周期执行代码：完成周期性的功能随机执行代码：完成实时处理功能数据部分（RAM）实时数据库，通常保留在RAM中。计算机控制系统 第二章 过程通道沈阳工程学院动力系 崔长春( (二二) )输入输出处理软件输入输出处理软件开关量输入（DIN）: 分组输入，报警检测开关量输出（DOUT）：存放在

13、实时数据库内 模拟量输入处理（AIN）：选定输入A/D转换数据处理 模拟量输出处理（AOUT）：D/A转换 脉冲量输入处理（PIN）脉宽调制输出处理（PWM）中断处理（IIN）计算机控制系统 第二章 过程通道沈阳工程学院动力系 崔长春( (三三) )过程控制软件过程控制软件一般装有一套功能较为完善的控制算法库，其中的各种控制算法以模块形式提供给用户 将控制模块按某一顺序编码，这种编码称为功能码。在应用中，可用不同的功能码代表不同的控制模块（附录：P282）分散控制系统的控制功能一般是由相应的组态工具软件生成对于不同的分散控制系统，其控制算 法模块除在模块数目、算法表达式等 方面有所差异外，加、

14、减、乘、除、 开方、PID等模块都大致相同。 工程师站工程师站组态组态控控制制站站执行执行CNET组态文件组态文件计算机控制系统 第二章 过程通道沈阳工程学院动力系 崔长春( (四四) )过程控制站实时数据库的数据类型和结构过程控制站实时数据库的数据类型和结构 各DCS产品的过程控制站的实时数据库结构各不相同，但一般通用系统中的实时数据库应该包括系统中的采集点、控制算法结构、计算中间变量点、输出控制点等各种处理点的有关信息，即点索引号、点字符名称(又称仪表号)、说明信息、报警管理信息、显示信息、转换信息、计算信息等，每一点的信息构成一条“记录”，又称“点记录”。 系统中不同的点所对应的信息是不

15、同的，相应地其数据类型和结构也不相同，主要有以下几种： 模拟量点的数据结构（ 见书P185 表6-2 ）计算量点和设定值点数据结构（ 见书P186 表6-3 ） 开关量(输入、输出)的数据结构（ 见书P186 表6-4 ）计算机控制系统 第二章 过程通道沈阳工程学院动力系 崔长春123456AIDIAODO10011011110010107891011545 C545 C121314u物理量转换为模拟量电信号u模拟量连接到接线端子上u汇总后信号送到模拟量输入模件（AI）uAI模件内模拟量转换为数字量u数字量送到控制器（DPU）u在DPU内进行控制运算 模拟量输入过程u控制运算结果存放在DPU中u送到模拟量输出模件（AO）uAO内数字量转换为模拟量并送到端子板