第7章_计算机过程控制现状

1、计算机过程控制现状计算机过程控制现状7.1 7.1 生产过程计算机控制的意义生产过程计算机控制的意义7.2 7.2 计算机控制系统的基本组成计算机控制系统的基本组成7.3 7.3 计算机控制系统的不同类型计算机控制系统的不同类型7.4 7.4 计算机控制系统的基本要求计算机控制系统的基本要求一、生产过程计算机控制的意义一、生产过程计算机控制的意义 提高自动化系统的可靠性提高自动化系统的可靠性(1)1(1)1：1 1或或1 1：N N冗余的系统结构，即使系冗余的系统结构，即使系统部分失效时，仍能维护正常运行；统部分失效时，仍能维护正常运行；(2)(2)工业控制计算机内部可带电插拔模板工业控制计算

2、机内部可带电插拔模板技术，使检修更换方便省时；技术，使检修更换方便省时；(3)(3)利用软件实现对系统进行自诊断、自利用软件实现对系统进行自诊断、自检测、故障告警等功能；检测、故障告警等功能；7.1 7.1 生产过程计算机控制介绍生产过程计算机控制介绍一、生产过程计算机控制的意义一、生产过程计算机控制的意义 提高自动化系统的可靠性提高自动化系统的可靠性 实现软件化、智能化实现软件化、智能化 （1） 用软件功能替代部分硬件用软件功能替代部分硬件采用数字滤波、线性化处理、零点调整、温度补偿、采用数字滤波、线性化处理、零点调整、温度补偿、逻辑控制取代继电器接触器控制电路逻辑控制取代继电器接触器控制电

3、路 （2 2）由常规控制算法向智能算法发展）由常规控制算法向智能算法发展经典控制理论：经典控制理论：PIDPID、串级、前馈、预估等算法；、串级、前馈、预估等算法；近代控制理论：状态反馈、自适应、最优化等算法；近代控制理论：状态反馈、自适应、最优化等算法； 基于智能控制：专家系统、模糊控制、神经网络等算法基于智能控制：专家系统、模糊控制、神经网络等算法一、生产过程计算机控制的意义一、生产过程计算机控制的意义 提高自动化系统的可靠性提高自动化系统的可靠性 实现软件化、智能化实现软件化、智能化 减少投资、提高经济效益减少投资、提高经济效益 促使管理与控制紧密结合促使管理与控制紧密结合 二、计算机控

4、制系统的特点二、计算机控制系统的特点（与模拟仪表系统相比）（与模拟仪表系统相比）（1 1）运算精度高；）运算精度高；（2 2）控制性能好；）控制性能好；（3 3）操作界面友好；）操作界面友好；（4 4）管控一体化；）管控一体化；（5 5）可靠性高）可靠性高 三、我国生产过程计算机控制的发展三、我国生产过程计算机控制的发展 7070年代以前：年代以前： 低参数，中小机组低参数，中小机组（1 1）将热工过程分解为简单过程；）将热工过程分解为简单过程；（2 2）控制规律简单；）控制规律简单；（3 3）采用以晶体管为核心器件的电动组合式仪表）采用以晶体管为核心器件的电动组合式仪表 8080年代以后：年

5、代以后： 高参数，大机组高参数，大机组（1 1）热力参数复杂；）热力参数复杂；（2 2）单机容量大，辅机及辅助设备多，复杂）单机容量大，辅机及辅助设备多，复杂（3 3）生产工况变化大，操作频繁且复杂。）生产工况变化大，操作频繁且复杂。四、发电厂生产过程计算机系统的基本功能四、发电厂生产过程计算机系统的基本功能1 1）数据处理：巡回检测、报警、显示等）数据处理：巡回检测、报警、显示等2 2）正常调节：对主辅设备进行自动控制；）正常调节：对主辅设备进行自动控制；3 3）管理计算：过程计算、指标计算、预测分析）管理计算：过程计算、指标计算、预测分析4 4）事故处理：监视跟踪生产过程）事故处理：监视跟

6、踪生产过程5 5）机组启停：）机组启停：7.2 7.2 计算机控制系统的基本组成计算机控制系统的基本组成7.2.1 7.2.1 硬件部分硬件部分CPUCPURAMRAMROMROM时钟电路时钟电路通讯设备通讯设备主机主机 系系 统统 总总 线线接口接口接口接口接口接口D/AD/A接口接口接口接口键盘键盘鼠标鼠标CRTCRT显示器显示器接口接口接口接口接口接口打印机打印机绘图仪绘图仪外存储器外存储器接口接口接口接口操操作作站站其其他他外外部部设设备备执行机构执行机构调节机构调节机构被被控控对对象象执行机构执行机构调节机构调节机构数字量测量、变送元件数字量测量、变送元件数字量测量、变送元件数字量测

7、量、变送元件A/DA/D过程通道过程通道扰动扰动主主机机 系系 统统 总总 线线D/AD/A执行机构执行机构被被控控对对象象传感器传感器滤波滤波整流整流I/VI/V前置前置放大放大器器A/DA/D接口接口接口接口功率放大器功率放大器检测被控对检测被控对象输出量象输出量抑制无用抑制无用频率信号频率信号交流信号交流信号转为直流转为直流电流信号电流信号转为电压转为电压放大信号放大信号模拟信号模拟信号转为数字转为数字格式或电格式或电平转换平转换信息传输信息传输或缓冲或缓冲数字信号数字信号转为模拟转为模拟控制信号转换成位移控制信号转换成位移（直线或角）、形变（直线或角）、形变调节机构调节机构改变被控对象

8、的物改变被控对象的物质流或能量流质流或能量流 7.2 7.2 计算机控制系统的基本组成计算机控制系统的基本组成 7.2.1 7.2.1 硬件部分硬件部分1 1、被控对象、被控对象所要控制的装置、设备、生产过程所要控制的装置、设备、生产过程+ + +被控量被控量Y(s)Y(s)扰动量扰动量N(s)N(s)扰动通道扰动通道Gn(s)控制通道控制通道Gu(s)控制量控制量U(s)U(s)被控对象被控对象Yu (s)Yn(s)一般，将被控对象分解为一般，将被控对象分解为控制通道控制通道、扰动通道扰动通道被控对象的描述被控对象的描述数学模型（传递函数）数学模型（传递函数）被控对象的传递函数有：被控对象的

9、传递函数有： 放大环节放大环节惯性环节惯性环节 积分环节积分环节 纯滞后环节纯滞后环节例如：喷水过热器出口温度对减温水调节阀开度例如：喷水过热器出口温度对减温水调节阀开度的传递函数为：的传递函数为：sliesTKsG)1 ()(KlTs)1 (1risT1se喷水减温系统喷水减温系统减温调节减温调节阀开度阀开度出口温度出口温度 被控对象按输入输出个数分类：被控对象按输入输出个数分类：（1 1）单输入单输出对象）单输入单输出对象（2 2）多输入单输出对象）多输入单输出对象（3 3）多输入多输出对象分类）多输入多输出对象分类G12(S)G11(S)G21(S)G22(S)进入锅炉的热量进入锅炉的热

10、量汽轮机调门开度汽轮机调门开度机前压力机前压力N实发功率实发功率PBT+ 例如：锅炉汽轮机系统可简化为二输入二输出系统例如：锅炉汽轮机系统可简化为二输入二输出系统2 2、主机、主机计算机控制系统的核心计算机控制系统的核心CPUCPURAMRAMROMROM时钟电路时钟电路主机主机 系系 统统 总总 线线接口接口接口接口被被控控对对象象过程通道过程通道扰动扰动传送工作状传送工作状态实时信息态实时信息发送控制指发送控制指令令接口接口接口接口数据采集、数据处数据采集、数据处理、逻辑判断、越理、逻辑判断、越限报警、控制运算限报警、控制运算3 3、操作站、操作站 操作人员与系统之间实现信息交换的设备操作

11、人员与系统之间实现信息交换的设备 “人机联系设备人机联系设备” “人机接口设备人机接口设备” 构成：构成： CRTCRT显示装置显示装置触摸屏触摸屏数码显示器、通用或（和）专用键盘数码显示器、通用或（和）专用键盘 鼠标或轨迹球鼠标或轨迹球指示灯、声讯器、以及专用的操作显示面板指示灯、声讯器、以及专用的操作显示面板分类：分类： （1 1）系统员站：软件编制、系统组态）系统员站：软件编制、系统组态 （2 2）工程师站：系统组态修改、系统调试、设置参数、系统监督）工程师站：系统组态修改、系统调试、设置参数、系统监督 （3 3）操作员站：运行操作）操作员站：运行操作作用：作用： （1 1）显示系统运行

12、的有关操作以及操作结果）显示系统运行的有关操作以及操作结果 （2 2）监视生产过程状态）监视生产过程状态 （3 3）报警）报警主主机机 系系 统统 总总 线线接口接口接口接口接口接口键盘键盘鼠标鼠标CRTCRT显示器显示器操作站操作站4 4、其它外部设备、其它外部设备 输入设备：输入设备：鼠标、触摸屏、键盘等鼠标、触摸屏、键盘等 输出设备：输出设备：打印机、记录仪、显示器等打印机、记录仪、显示器等 外存储器：外存储器：软盘、硬盘、光盘等软盘、硬盘、光盘等主主机机 系系 统统 总总 线线接口接口接口接口接口接口打印机打印机绘图仪绘图仪外存储器外存储器其其他他外外部部设设备备5 5、系统总线与接口

13、、系统总线与接口总线总线主机与系统其它设备进行信息交换的某种统一数据格式的公主机与系统其它设备进行信息交换的某种统一数据格式的公 共通路，是一组信号线的集合。共通路，是一组信号线的集合。接口接口外部设备外部设备过程通道、操作员站等与系统总线之间的挂接部过程通道、操作员站等与系统总线之间的挂接部 件，用来进行数据格式或电平的转换件，用来进行数据格式或电平的转换信息的传输或缓冲。信息的传输或缓冲。内部总线内部总线外部总线外部总线 单总线单总线双总线双总线多总线多总线 串行接口串行接口并行接口并行接口管理接口管理接口脉冲接口脉冲接口 专用接口专用接口标准接口标准接口 主主机机 系系 统统 总总 线线

14、接口接口接口接口其他外部设备其他外部设备被被控控对对象象过程通道过程通道操作站操作站接口接口6 6、过程通道、过程通道计算机和生产过程之间信息传递和变换的桥梁和纽带计算机和生产过程之间信息传递和变换的桥梁和纽带模拟量通道模拟量通道开关量通道开关量通道数字量通道数字量通道脉冲量通道脉冲量通道 信号传送方式信号传送方式输入通道输入通道输出通道输出通道 信号传送方向信号传送方向模拟量输入通道：接受随时间连续变化的物理量信号模拟量输入通道：接受随时间连续变化的物理量信号开关量输入通道：接受只有开关量输入通道：接受只有0 0和和1 1两种状态的信号两种状态的信号数字量输入通道：接受二进制编码、数字量输入

15、通道：接受二进制编码、BCDBCD码信号码信号脉冲量输入通道：接受脉冲量形式的信号脉冲量输入通道：接受脉冲量形式的信号（1 1）输入通道）输入通道通过传感器、变送器测量被控对象的有关过程息，通过传感器、变送器测量被控对象的有关过程息， 并将这些信息转换成计算机所能识别的代码并将这些信息转换成计算机所能识别的代码接口接口接口接口被被控控对对象象数字量测量、变送元件数字量测量、变送元件数字量测量、变送元件数字量测量、变送元件A/DA/D输入通道输入通道 常用传感器常用传感器压力型压力型频率型频率型力型力型温度型温度型超声波超声波流量传感器流量传感器电涡流传感器电涡流传感器速度传感器片速度传感器片加

16、速度传感器加速度传感器振动传感器振动传感器膨胀式膨胀式热电偶热电偶热电阻热电阻热敏电阻热敏电阻红外线红外线温度传感器温度传感器浮标式浮标式热式热式压力式压力式光学式光学式测力式测力式液面传感器液面传感器金属应变片金属应变片应变片电桥测力计应变片电桥测力计半导体应变片半导体应变片压电式压电式力传感器力传感器可变电阻可变电阻应变片应变片压电式压电式压力传感器压力传感器膨胀式温度计膨胀式温度计根据物体热膨胀与温度间相互关系的物理现象测量温度根据物体热膨胀与温度间相互关系的物理现象测量温度 液体膨胀式玻璃水银温度计、气体膨胀式压力温度计等液体膨胀式玻璃水银温度计、气体膨胀式压力温度计等电阻温度计电阻温

17、度计导体或半导体的电阻随温度变化，将电阻值作为测温信号测量温度导体或半导体的电阻随温度变化，将电阻值作为测温信号测量温度 铂电阻温度计铂电阻温度计 、铑铁电阻温度计、铑铁电阻温度计 测量范围为测量范围为-200-200650650 热电偶温度计热电偶温度计物体的热电效应测量温度物体的热电效应测量温度 铁铁康铜热电偶、铂铑一铂热电偶康铜热电偶、铂铑一铂热电偶 测量范围测量范围 30030016001600红外测温红外测温 物体辐射强度随温度变化测量温度物体辐射强度随温度变化测量温度 测量范围可以摄氏负几十度直至千度以上测量范围可以摄氏负几十度直至千度以上 Raytek STRaytek ST系列

18、红外测温仪系列红外测温仪ThermaCAMP30ThermaCAMP30红外热像仪红外热像仪变压器过热检查变压器过热检查绝缘缺陷检查绝缘缺陷检查变压器套管检查变压器套管检查油位异常油位异常油位正常油位正常电涡流传感器电涡流传感器通过传感器端部与被测物体之间的距离变化来测量物体的通过传感器端部与被测物体之间的距离变化来测量物体的振动或位移振动或位移非接触式测量非接触式测量应用：应用：位移、振动、偏心等测量位移、振动、偏心等测量电涡流传感器原理图电涡流传感器原理图速度传感器速度传感器以振动体的振动速度为测量目标以振动体的振动速度为测量目标接触式测量接触式测量应用：应用：轴承座、机壳的振动测量轴承座

19、、机壳的振动测量速度传感器力学模型速度传感器力学模型加速度传感器加速度传感器以振动体的振动速度为测量目标以振动体的振动速度为测量目标接触式测量接触式测量应用：应用：高速旋转的轴承座、机壳的振动测量高速旋转的轴承座、机壳的振动测量1 1 壳体壳体 2 2弹簧弹簧3 3 质量块质量块 4 4压电晶片压电晶片压电式加速度传感器压电式加速度传感器（2 2）输出通道）输出通道 将计算机输出的控制命令和数据转换成控制被控对象运行将计算机输出的控制命令和数据转换成控制被控对象运行 的相关信号的相关信号D/AD/A接口接口接口接口执行机构执行机构调节机构调节机构被被控控对对象象执行机构执行机构调节机构调节机构

20、输出通道输出通道执行机构：电动、液动、气动执行机构：电动、液动、气动模拟量输出通道：将计算机的输出经模拟量输出通道：将计算机的输出经D/AD/A转换为模拟量转换为模拟量开关量输出通道：计算机逻辑信号的输出通道开关量输出通道：计算机逻辑信号的输出通道数字量输出通道：计算机数字信号的输出通道数字量输出通道：计算机数字信号的输出通道7 7、通讯设备、通讯设备实现不同的功能实现不同的功能不同地理位置的计算机不同地理位置的计算机（或有关设备）之间进行信息交换的设备（或有关设备）之间进行信息交换的设备计算机通讯网络计算机通讯网络网络适配器网络适配器通讯接口、通讯媒体通讯接口、通讯媒体2.2 2.2 软件部

21、分软件部分计算机控制系统中所有程序的统称计算机控制系统中所有程序的统称1 1、系统软件、系统软件计算机操作运行的基本条件之一计算机操作运行的基本条件之一实时多任务操作系统、数据库管理系统实时多任务操作系统、数据库管理系统网络管理系统、引导程序、调度网络管理系统、引导程序、调度执行程序、监控程序执行程序、监控程序2 2、支持软件、支持软件计算机操作计算机操作程序编制语言（汇编语言程序编制语言（汇编语言高级语言、面向过程语言）高级语言、面向过程语言）编译程序、编编译程序、编辑程序、调试程序、诊断程序辑程序、调试程序、诊断程序3 3、应用软件、应用软件根据用户所要解决的生产和管理实际问题而编制的具根

22、据用户所要解决的生产和管理实际问题而编制的具 有一定针对性的计算机程序有一定针对性的计算机程序过程输入程序过程输入程序数据处理程序数据处理程序过程控制程序过程控制程序过程输出程序过程输出程序人机接口人机接口程序程序显示程序显示程序报警程序报警程序打印程序、自检程序、公用子程序打印程序、自检程序、公用子程序7.3 7.3 不同类型的计算机控制系统不同类型的计算机控制系统按系统功能分按系统功能分数据采集与处理系统数据采集与处理系统操作指导控制系统操作指导控制系统直接数字控制系统直接数字控制系统监督控制系统监督控制系统多功能分级控制系统多功能分级控制系统按系统结构分按系统结构分集中型计算机控制系统集

23、中型计算机控制系统分散型计算机控制系统分散型计算机控制系统现场总线控制系统现场总线控制系统按控制规律分按控制规律分PIDPID控制系统控制系统逻辑控制系统逻辑控制系统复杂控制系统复杂控制系统智能控制系统智能控制系统（Data Acquisition System Data Acquisition System 简称简称 DASDAS）数据采集数据采集将温度、压力、流量、位移以及角度等模拟量将温度、压力、流量、位移以及角度等模拟量转换为数字信号转换为数字信号，收集到计算机并进一步予以收集到计算机并进一步予以显示、处理、传输与记录的过程显示、处理、传输与记录的过程数据采集系统数据采集系统 被被控控

24、对对象象过程过程输入通道输入通道接口接口接口接口接口接口计计算算机机显示显示打印打印报警报警. . . . . .数据采集与处理系统数据采集与处理系统过程过程输入通道输入通道过程过程输入通道输入通道参数参数参数参数参数参数1）数据采集；）数据采集；2）输入信号预处理；）输入信号预处理；3）报警；）报警；4）开关量处理；）开关量处理；5）事故顺序记录；）事故顺序记录；6）CRT显示显示定频率采样定频率采样：又称等时间采样，具有固定的采样时：又称等时间采样，具有固定的采样时间间隔，不随采样对象的运动频率发生改变。间间隔，不随采样对象的运动频率发生改变。 整周期采样整周期采样：又称等空间采样，在信号

25、的周期内具：又称等空间采样，在信号的周期内具有固定的采样点数，采样频率是对象运动频率的整数有固定的采样点数，采样频率是对象运动频率的整数倍。倍。 放大功能放大功能 隔离功能隔离功能 多路复用功能多路复用功能 滤波功能滤波功能 激励功能激励功能 线性化功能线性化功能 其他特殊功能其他特殊功能被被控控对对象象模拟量模拟量输入通道输入通道开关量开关量输入通道输入通道控制仪表控制仪表计计算算机机CRTCRT显示显示打印打印报警报警操作指导控制系统操作指导控制系统人人（Operation Cuide Control System Operation Cuide Control System 简称简称 O

26、CCSOCCS）1）提供操作指导；）提供操作指导；2）在人的干预下形成闭环控制）在人的干预下形成闭环控制（Direct Digital Control Direct Digital Control 简称简称DDCDDC）被被控控对对象象过程过程输入通道输入通道过程过程输入通道输入通道接口接口接口接口DDCDDC计计算算机机显显 示示报报 警警系统操作系统操作. . . . . .直接数字控制系统直接数字控制系统. . . . . . .打打 印印外存储器外存储器1）闭环控制系统；）闭环控制系统；2）数字控制器取代模拟控制器；）数字控制器取代模拟控制器；3）在线实时控制；）在线实时控制；4）系统

27、风险性大）系统风险性大（Supervisory Computer Control Supervisory Computer Control 简称简称 SCCSCC） 被被控控对对象象输入通道输入通道输入通道输入通道模拟或模拟或数字数字控制器控制器SCCSCC计计算算机机CRTCRT显示显示报报 警警操作台操作台. . . . . .监督控制系统监督控制系统 . . . . . . .打打 印印外存储器外存储器. . . .输出通道输出通道. . . . . . . . . .记记 录录测量测量测量测量控制控制1）两级控制：）两级控制：DDC、SCC（决策分析、管理）；（决策分析、管理）；2）监

28、督控制计算机主要完成）监督控制计算机主要完成最优工况及设定值最优工况及设定值的计算，不直接控制生产过程；的计算，不直接控制生产过程；经营管理级计算机经营管理级计算机生产管理级计算机生产管理级计算机监督控制级计算机监督控制级计算机监督控制级计算机监督控制级计算机直直接接控控制制级级计计算算机机直直接接控控制制级级计计算算机机生生 产产 过过 程程管理指令管理指令其它管理信息其它管理信息其它部门其它部门送主管部门的数据送主管部门的数据.多功能分级控制系统多功能分级控制系统直直接接控控制制级级计计算算机机直直接接控控制制级级计计算算机机.（Hierarchical Control System Hi

29、erarchical Control System 简称简称 HCSHCS）被被 控控 对对 象象A/DA/D输入子系统输入子系统中中 央央 计计 算算 机机CRTCRT显示显示报报 警警操作台操作台.集中型计算机控制系统集中型计算机控制系统打打 印印外存储器外存储器D/AD/A输出子系统输出子系统.D Di iD D0 01）功能齐全、管理集中；）功能齐全、管理集中；2）风险大。）风险大。1 1、系统的名称、系统的名称分散控制系统：分散控制系统：（Distributed Control System Distributed Control System 简称简称 DCSDCS）集散控制系统：

30、集散控制系统：（Total Distributed Control System Total Distributed Control System 简称简称TDCSTDCS或或TDCTDC）分布式计算机控制系统：分布式计算机控制系统：（Distributed Computer Control System Distributed Computer Control System 简称简称DCCSDCCS）2 2、分散控制系统的含义、分散控制系统的含义（1 1） 地理分散地理分散：强调相应地系统控制设备也分散配置，即采用多台：强调相应地系统控制设备也分散配置，即采用多台计算机分别承担不同的控制任务

31、；计算机分别承担不同的控制任务；（2 2） 功能分散功能分散：即数据采集、过程控制、运行显示、监控操作等按：即数据采集、过程控制、运行显示、监控操作等按功能进行分散。功能进行分散。配置和功能的分散意味整个系统的危险性分散。在此分散的基础上，配置和功能的分散意味整个系统的危险性分散。在此分散的基础上，将运行的将运行的操作与显示集中操作与显示集中管理，所以又称之为管理，所以又称之为集散控制系统集散控制系统。特点特点资源分散、资源分散、控制分散、功能分散控制分散、功能分散负荷分散、危险分散；负荷分散、危险分散；监视集中、操作集中、综合管理集中；监视集中、操作集中、综合管理集中；具有高度的局部资源自治

32、能力、资源间的相互配合能力和具有高度的局部资源自治能力、资源间的相互配合能力和资源的整体协调与控制能力。资源的整体协调与控制能力。物理资源物理资源（计算机或处理单元）（计算机或处理单元）逻辑资源逻辑资源（多数据源、多指令源、（多数据源、多指令源、程序程序）通通讯讯网网络络4 4、分散控制系统的产生与发展、分散控制系统的产生与发展常规模拟仪表制系统局限性：常规模拟仪表制系统局限性：1 1、难以实现多变量相关对象的控制；、难以实现多变量相关对象的控制；2 2、难以实现复杂的高级控制算法和参数的集中显示操作；、难以实现复杂的高级控制算法和参数的集中显示操作；3 3、生产工艺过程的复杂和规模的扩增加仪

33、表，相应的模拟仪、生产工艺过程的复杂和规模的扩增加仪表，相应的模拟仪表也要增大。表也要增大。计算机集中计算机集中DDCDDC控制局限性：控制局限性： 危险集中，降低系统安全性能。危险集中，降低系统安全性能。DCSDCS产生：产生： 始于始于19751975年，在常规组合模拟仪表与计算机集中年，在常规组合模拟仪表与计算机集中DDCDDC基础上基础上发展形成的一种模拟数字混合系统发展形成的一种模拟数字混合系统4 4、分散控制系统的产生与发展、分散控制系统的产生与发展1 1）第一代第一代DCSDCS（HoneywellHoneywell公司的公司的TDC2000TDC2000） 分散控制、集中管理的

34、过程控制、操作管理和数据通信分散控制、集中管理的过程控制、操作管理和数据通信2 2）第二代第二代DCSDCS（TDC3000TDC3000） 混合控制（常规控制、逻辑控制、批量控制的结合）、管理范混合控制（常规控制、逻辑控制、批量控制的结合）、管理范围扩大、通信方式为总线式和环式，支持局域网协议。围扩大、通信方式为总线式和环式，支持局域网协议。3 3）第三代第三代DCSDCS（FOXBOROFOXBORO公司公司I IA SeriesA Series） 在局域网技术上实现在局域网技术上实现10Mbps10Mbps的宽带网和的宽带网和5Mbps5Mbps的载带网、增加的载带网、增加了自适应和自整

35、定等控制算法。了自适应和自整定等控制算法。4 4）第四代第四代DCSDCS（ FoxbomFoxbom公司的公司的A2A2） 集成化、信息化、体系结构更完整。集成化、信息化、体系结构更完整。 DCS DCS的功能包括：过程控制、的功能包括：过程控制、FCSFCS、多回路调节、智能采集和控、多回路调节、智能采集和控制单元、组态软件、制单元、组态软件、I IO O组件、组件、PLCPLC单元单元 分散控制系统的特点分散控制系统的特点1.1.开放性开放性 采用通用产品（工业计算机、工作站、网络通讯规约）采用通用产品（工业计算机、工作站、网络通讯规约）2 2分散化和智能化分散化和智能化 体系结构进一步

36、分散，直接数字控制深入每个控制回路、现场设备和工作点体系结构进一步分散，直接数字控制深入每个控制回路、现场设备和工作点3 3综合自动化综合自动化 DCS DCS系统功能丰富，能够实现企业信息集成的要求系统功能丰富，能够实现企业信息集成的要求5 5标准化标准化 注重标准的使用。无论是操作系统，还是计算机硬件，以及网络通讯接口，注重标准的使用。无论是操作系统，还是计算机硬件，以及网络通讯接口，趋于更通用、更一致趋于更通用、更一致6.6.可靠性可靠性 进行可靠性设计，采用容错技术，硬件包括操作站、控制站、通信链路都采进行可靠性设计，采用容错技术，硬件包括操作站、控制站、通信链路都采用双重化，软件采用

37、程序分段与模块化设计、积木式结构等用双重化，软件采用程序分段与模块化设计、积木式结构等 5 5、分散控制系统的基本结构（三点一线）、分散控制系统的基本结构（三点一线）生生 产产 过过 程程现场现场控制单元控制单元管理管理计算机计算机操作员站操作员站网间网间接口接口非本系统网络非本系统网络.通通 信信 网网 络络扩扩展展接接口口工程师站工程师站过程通道过程通道过程通道过程通道过程通道过程通道现场现场控制单元控制单元 数数据采集站据采集站6 6、典型分散控制系统实例、典型分散控制系统实例INFI-90INFI-90：过程决策管理系统过程决策管理系统(Strategic Process (Strat

38、egic Process Management System)Management System) (1) (1) 过程控制单元过程控制单元PCUPCU（Process Control UnitProcess Control Unit） (2) (2) 过程控制观察站过程控制观察站PCVPCV（Process Control ViewProcess Control View） (3) (3) 操作员接口站操作员接口站OISOIS（Operator Interface StationOperator Interface Station） (4) (4) 工程师工作站工程师工作站EWSEWS（En

39、gineering Work StationEngineering Work Station） (5) (5) 计算机接口单元计算机接口单元CIUCIU（Computer Interface UnitComputer Interface Unit） (6) (6) 通讯网络通讯网络主要设备包括主要设备包括： INFIINFI-90 -90 系系统统结结构构示示意意其它其它计算机计算机计算机计算机接口单元接口单元工程师工程师工作站工作站过程控制过程控制观察站观察站计算机计算机网络接口网络接口TUTUTUTUTUTUTUTUTUTUTUTU网网桥桥INFI-NET?INFI-NET?中心网中心网?

40、 ?（10MHz 25010MHz 250个节点）絵个节点）絵TUTU网络接口网络接口网络接口网络接口网络管理网络管理网络管理网络管理控制公路控制公路 （ 1MHz 321MHz 32个模件个模件 ）INFI-NETINFI-NET环（环（ 10 MHz 25010 MHz 250个节点个节点? ?）或或INFI-INFI-工厂环（工厂环（ 0.5 MHz 630.5 MHz 63个节点个节点? ?）端子单元端子单元子总线子总线延长口延长口.子总线子总线 ( 500 KHz 64( 500 KHz 64个模件个模件 ) )子总线子总线1MHz1MHz3000 m3000 m远程远程 子总线子总

41、线其其它它过过程程能能够够控控制制单单元元过过程程控控制制单单元元控控制制I/OI/O数数字字I/OI/O模模拟拟I/OI/O现现场场总总线线.TUTUTUTUTUTUTUTUTUTUTUTUTUTU过程过程I/OI/O信号信号.9600bps9600bps1515个个 设设备备模模拟拟控控制制站站脉脉冲冲输输入入.数字逻辑站数字逻辑站I/OI/OI/OI/O.过程过程I/OI/O信号信号多多功功能能处处理理器器多多功功能能处处理理器器多多功功能能处处理理器器多多功功能能处处理理器器多多功功能能处处理理器器多多功功能能处处理理器器子总线子总线延长口延长口操作员操作员工作站工作站（Fieldbus Control System Fieldbus Control System 简称简称 FCSFCS） 1 1、设备与设备之间、系统与系统之间、系统与外界之间无法进行、设备与设备之间、系统与系统之间、系统与外界之间无法进行信息交流，在一定程度上成为信息交流，在一定程度上成为“信息孤岛信息孤岛”；2 2、同时，、同时，DCSDCS标准制定也相对落后。标准制定也相对落后。DC