三项控制系统

三项控制系统计算机术语01简介可编程逻辑控制器（PLC）现场总线（FCS）定义集散控制系统（DCS）目录03050204基本信息计算机控制理论和控制技术是上世纪70年代由美国的HoneyWell公司首推的第一套集散型控制系统做为里程碑的，经历了四十多年的发展完善，进而出现了PLC、DCS、FCS三大分支的控制理论以及控制系统。在现代科学技术领域中，尤其是人类进入了信息化时代以后，计算机技术和自动化技术被公认为是科技含量最高、技术发展最快的两个分支。计算机控制技术是这两个分支充分结合，完美结合的产物。简介简介计算机控制理论和控制技术是上世纪70年代由美国的HoneyWell公司首推的第一套集散型控制系统做为里程碑的，经历了四十多年的发展完善，进而出现了PLC、DCS、FCS三大分支的控制理论以及控制系统。在现代科学技术领域中，尤其是人类进入了信息化时代以后，计算机技术和自动化技术被公认为是科技含量最高、技术发展最快的两个分支。计算机控制技术是这两个分支充分结合，完美结合的产物。工业自动化是我们提高企业装备的技术水平、节约能源、降低消耗、促进生产的柔性和集成化的前提；也是提高产量质量，发展品种，提高劳动生产率以及产品的国际竞争能力的保证；更是控制环境污染，改善员工劳动条件，保证生产连续稳定及安全可靠的有效手段。计算机技术广泛应用于诸多科技领域，极大地推动了人类科技的进步与发展，带动了诸多相关行业技术更新。计算机控制系统概念的混淆也伴随其出现，为此我们就必须充分认识，在概念完全清楚地条件下。才能最大限度地运用计算机技术．以求达到最佳的目的和效能

。定义定义目前，在连续型流程生产自动控制（PA）或习惯称之谓工业过程控制中，有三大控制系统，即PLC、DCS和FCS，又称之为三项控制系统。可编程逻辑控制器（PLC）产生定义特点发展趋势可编程逻辑控制器（PLC）产生1968年，美国通用汽车公司(GM)为适应汽车型号的不断翻新,想寻找一种能减少重新设计控制系统和接线、降低成本、缩短时间的措施,并设想把计算机功能的完备、灵活通用和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来,制成一种通用控制装置，并把计算机的编程方法和程序输入方式加以简化,用面向控制过程、面向用户的“自然语言”编程,使不熟悉计算机的人也能方便地使用。于是可编程控制器应运而生，1969年美国数字设备公司(DEC)研制出了世界上第1台PLC,并在GM公司的汽车自动装配线上首次使用,获得成功。从此,这项新技术便迅速发展起来。定义1985年1月，国际电工委员会（IEC）对PLC作了明确定义：“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算和顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的或模拟的输入/输出接口，控制各种类型的机器设备或生产过程。特点1、可靠性高，抗干扰能力强。高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC专为工业控制设计的，在设计和制造过程中采用严格的生产工艺制造，在硬件和软件上都采用了许多抗干扰的措施：如屏蔽、滤波、隔离、故障诊断和自动恢复等；同时PLC是以集成电路为基本元件的电子设备，没有真正的接点，元件的使用寿命长；这些都大大提高了PLC的可靠性和抗干扰性。2、编程简单、易学。PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备，所以它采用了大多数技术人员熟悉的梯形图语言，梯形图语言与继电器原理相似，形象直观，易学易懂。3、功能完善。PLC发展到今天，除了具有模拟和数字量输入/输出、逻辑运算和定时、计数、数据处理、通信等功能外，还可以实现顺序、位置和过程控制。4、通用性强。目前PLC的产品已经标准化、系列化、模块化，具有各种数字式、模拟量的输入/输出接口，用户可以根据需求灵活的对系统进行控制；再加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。5、设计、安装、调试工作量小，维护方便。在传统的继电器控制系统中，逻辑控制功能是通过导线来实现的，要改变控制功能必须改变导线的接线方式。PLC用软件取代了继电器控制系统中各种功能的继电器，内部不需接线和焊接，只要进行外部接线和程序编写就可以了，通过执行存储器中的程序实现系统的控制要求。发展趋势1、可编程控制技术的标准化。一种自动化产品的竞争力主要在于其满足国际标准化的程度和水平。标准化一方面保证了产品的出厂质量，另一方面也保证了各个厂家产品的互相兼容。所以可编程技术的标准化势在必行。2、CPU处理速度进一步加快。将来会使用64位RISC芯片，实现多CPU并行处理或分时处理或分任务处理，实现各种模块智能化，且部分系统程序用门阵列电路固化。这样PLC执行指令的速度将达到纳秒级。3、可编程控制技术的智能化。提高一个系统的智能程度不仅提高系统的品质,在某种意义上也提高了系统的可靠性。4、向集成化、通讯化、络化发展。由于控制内容的复杂化和高难度化，PLC将与PC集成，与DCS集成，与PID集成。络化和强化通信能力也是PLC的重要发展方向，尤其是以PC为基础的控制产品增长率不断加快。PLC与PC集成，即将计算机、PLC及操作人员的人机接口结合在一起，使PLC能利用计算机丰富的软件资源。而计算机能和PLC的模块交互存取数据。以PC机为基础的控制方法使得用户编程更加方便，而且提供开放的体系结构，用户可以根据需要选择各类、各厂家的PLC或I/O设备进行互联，从而可以降低生成成本和提高生产率。5、控制系统分散化。根据分散控制、集中管理的原则，PLC控制系统的I/O模块将直接安装在控制现场，通过通信电缆或光纤与主CPU进行数据通信。这样使控制更有效，系统更可靠。6、PLC的新进展是软PLC。计算机软、硬件技术的迅速发展，推动了自动控制技术又取得了一系列新的进展。集散控制系统（DCS）产生发展趋势定义集散控制系统（DCS）产生最初的工业过程控制是通过单元组合仪表采用原始分散控制，各控制回路相互独立。其优点是某一控制回路出现故障时，不影响其它回路的正常工作。缺点是硬件过多，自动化程度不高，难以实现整个系统的最优控制。随后出现集中控制，它是通过计算机将控制回路的运算、控制及显示等功能集于一身，其优点是硬件成本较低，便于信息的采集和分析，易实现系统的最优控制。缺点是危险集中，局部出现故障会影响整体。鉴于以上原因,人们开始研究集中分散控制。随着控制技术、计算机技术、通信技术、图像显示技术的发展，70年代中期吸收原始分散控制和集中控制两者优点，克服其缺点的集中分散控制系统诞生了。定义集散控制系统是20世纪70年代中期发展起来的以微处理器为基础的分散型计算机控制系统。它是控制技术（Control）、计算机技术（Computer）、通信技术（Communication）、阴极射线管（CRT）图形显示技术和络技术相结合的产物。该装置是利用计算机技术对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的一种全新的分布式计算机控制系统特点1、分级递阶控制。集散控制系统是分级递阶控制系统，它的规模越大，系统重直和水平分级的范围也越广。最简单的集散控制系统至少在垂直方向分为操作管理级和过程控制级，水平方向各过程控制级之间相互协调，向垂直方向送数据，接受指令，各水平级间也进行数据交换。2、分散控制。分散控制是集散控制系统的一个重要特点。分散的含义不单是分散控制,还包括人员地域的分散、功能分散、设备分散、负荷分散、危险分散。目的是危险分散,提高设备使用率。3、功能齐全。可完成简单回路调节、复杂多变量模型优化控制，可执行PID控制算法、前馈-反馈复合调节、史密斯预估、预测控制、自适应控制等各种运算，可进行反馈控制，也可进行间断顺序控制、批量控制、逻辑控制、数据采集，可实现监控、显示、打印、输出、报警、历史趋势贮存等各种操作要求。发展趋势1、开放性。集散控制系统中所使用的设备将趋于通用的产品,，专用的产品将越来越少，特别是计算机和络。高性能的工控机、工作站将被大量采用,，通用络产品也将逐步淘汰专用络。络通信规约逐步向得到普遍承认的标准靠拢，以系统集成的方式构成应用系统方法得到越来越多的应用。2、分散化和智能化。智能仪表、智能电子设备及现场总线技术将被大量采用,，集散控制系统的体系结构进一步走向分散化，直接数字控制将深入到每一个控制回路、现场设备和工位。因此现场总线络的发展将成为各厂家注目的焦点。（3）系统构成的多样化。现在几乎已看不到传统意义上的集散控制系统了，目前所说的集散控制系统是一种广义的概念。其中包括传统集散控制系统厂家推出的新一代系统，也包括由PLC、高速总线和专业厂家的组态软件所构成的系统。在不同的应用领域，集散控制系统的构成也各不相同。（4）综合自动化。系统的发展逐步走向综合自动化，将来任何系统都不是孤立的，无法与其它系统互相通信并实现集成的集散控制系统已不再有生命力。现场总线（FCS）产生定义特点发展趋势现场总线（FCS）产生随着控制、计算机、通信、络等技术的发展，信息交换沟通的领域迅速扩大，覆盖了从工厂的现场设备到控制、管理的各个层次，从工段、车间、工厂、企业乃至世界各地的市场。信息技术的飞速发展，引起了自动化系统结构的变革，逐步形成了以络集成自动化系统为基础的信息系统。现场总线就是顺应这一形势发展起来的新技术。它的出现，标志着控制技术领域又一个新时代的开始，并将对该领域的发展产生重要的影响。定义现场总线原本是指现场设备之间公用的信号传输线。以后又被定义为应用在生产现场，在测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的技术。特点FCS是第五代过程控制系统,，由PLC或DCS发展而来，它是21世纪自动化控制系统的方向，是3C技术(Communication,Computer,Control)的融合。1、适用于本质(本征)安全、危险区域、易变过程、难于对付的非常环境。2、全数字化、智能、多功能取代模拟式单功能仪器、仪表、控制装置。3、用两根线联接分散的现场仪表、控制装置,取代每台仪表的两根线。“现场控制”取代“分散控制”;数据的传输采用“总线”方式。4、从控制室到现场设备的双向数字通信总线,是互联的、双向的、串行多节点、开放的数字通信系统取代单向的、单点、并行、封闭的模拟系统。5、用分散的虚拟控制站取代集中的控制站。发展趋势虽然现场总线的标准统一还有种种问题,但现场总线控制系统的发展却已经是一个不争的事实。随着现场总线思想的日益深入人心,以及基于现场总线的产品和应用的不断增多,这种新一代控制系统正逐渐浮出水面,现场总线控制系统体系结构日益清晰,具体发展趋势表现在以下几个方面：1、现场总线控制系统是全面数字化、络化的控制系统，这体现在位于现场的传感器一级也全部实现数字化、智能化。它们彼此之间以及与控制器之间通过现场总线构成工业现场的局域络，进而连接到上层控制、管理甚至互联，形成一个无所不在的络系统。信息可以在现场、车间、工厂、公司总部之间自由流动。2、现场总线控制系统的络结构向简单的方向发展。早期的MAP模型由7层组成，现在某些公司提出了3层、2层结构自动化，还有的公司甚至提出1层结构,由以太一通到底。目前比较达成共识的是3层设备、2层络的3+2结构。3层设备是位于底层的现场设备，