第七章集散系统教材

第七章

集散控制系统

§7-1集散控制系统的特征一、集散控制系统一般分类集散计算机控制系统又名分布式计算机控制系统；1、递阶控制2、典型结构调压铸造系统：分层控制下位控制机AD采集板

DA

输出板IO

接口板打印机RS232通讯上位采集机

AD

采集板IO

接口板压力接口板温度传感器22路压力传感器6路输出转化板输出端子板输入端子板气路继电阀门13路报警信号8路气动调节阀4路温度调节板压力接口板输入端子板13路电磁阀及8路报警信号图2TY-1型调压铸造计算机控制系统框图ISABUSPCL-816接口板PCLD-789端子板PCL-724PCLD-782端子板PCLD-789端子板电磁阀状态手动/自动状态真空泵、压力泵状态报警信号压力量温度量温度量图5上位机系统结构图接口板A/DISA总线PCL-816PCL-789DPCLD-782BPCL-724PCL-726PCL-880端子板开关量13路电磁阀4控制量输出

DIDODOD/APCLD-785B6模拟量输入图8下位机与外围设备连接图人机界面模块曲线输入模块工艺流程模块串口通信模块数据处理模块724数字信号采集打印曲线模块816模拟信号采集试验报告模块故障报警模块

图6测试机系统软件结构图登陆确认模块曲线回显模块控制面板模块两级控制系统

三级结构式的计算机控制系统

3、功能分层体系

集散控制系统各层功能

二、集散控制系统特点

1、系统的灵活性和扩展性2、系统具有级高的可靠性与安全性3、提高了系统的功能和效率4、降低了系统的总成本，具有很好的性能/价格比5、良好的人机界面§7-2集散控制系统的结构简介

1．

日本横河

CENTUM系统CENTUM—XL系统总线结构

CENTUM—XL系统结构关系

控制单元:控制柜现场控制单元冗余结构智能调节器和可编成控制器调节器线路方框图操作站机能

操作键盘设置CENTUM操作员键盘

工程技术站(ENGS)专用工程技术机能，包括系统生成、机能诸如系统构成定义，各种站的机能组态、流程图画面组态、应用机能、ECMP计算机程序编制工作条件，自行文件、测试支援等：系统维修机能诸如系统维护、保养、远程维护保养、维护保养履历管理等

ECMP计算机站

是实行品种管理、运算处理(数加工／最佳化运算)和上位计算机的通信接口机能以及控制系统固有的实时应用机能的系统内计算机

3）系统的最大与最小的构成

（1）最小系统的构成

（2）最大系统的构成

构成机器最多可接台数ENGS工程技术站1台EOPS操作站

这些机器总计最多可接32台EFCS控制站EFCD双重化控制站EFMS现场监控站ECMP计算站ECGW通信门路单元EFGW现场门路单元YEWCOM900计算机2.I/ASeries系统

3．INFI-90系统

2)．INFI-90的通信结构分四层

(1)第一层网络为INFI—NET中央环，可带载250个节点，传输速率为lOMb/s。(2)第二层网络有两类：①INFI-NET环，可带载250个节，传输速率为lOMb/s；②INFI—90工厂环，可带载63个节点，传输速率为500Kb／s．

(3)第三层网络为总线结构，名称为控制公路(ControlWay)．通信介质为经过腐蚀的印刷电路板，可带载32个站(智能模件)，传输速率为1Mb／s，采用无指挥器的自由竞争协议。(4)第四层网络为总线结构，名称为受控总线(SlaveBus)，通信介质为经过腐蚀的印刷电路板．他是一个并行总线，主要支持智能化模件的I／O通道．每个智能模件可带载64个I／O于模件，传输速率为500Kb／s。4．MOD300集散型控制系统

MOD300是由美国ABBTAYLOR公司设计、制造的集散型控制系统，它是在MOD3，MOD30的基础上发展起来的

MOD300是一个开放系统，经接口可以方便地和PLC与其它计算机通信，因而可以实现高级控制，并为企业管理信息系统提供信息，进而使企业建成计算机综合管理信息系统。

．通信系统结构

§7-3组态软件

工艺流程画面

工艺图解：分组回路显示单回路显示：

参数显示报表生成技术

大多数的DCS都支持两类报表:一类是周期性的报表生成和打印，另一类是触发性列表功能。1）周期性的报表：分钟报表；时报表；日报表；月报表触发性列表：其依赖于某些用户指点的条件满足后的打印。

控制回路的组态

控制回路的组态方法：

（1）填表法：实现控制算法组态和功能参数的设定；（2）图形法：用图形（有方块图和简单的联线）将回路结构和算法名称表示出来，而利用开窗户的方式输入各算法的内容。

§7-4集散型控制系统的工程化设计一、集散型控制系统的工程化设计二、集散系统的评估三、集散型控制系统应用工程的实施方法一、集散型控制系统的工程化设计1、方案论证；

（1）制定系统功能规范；

（2）配置系统；

（3）评价及选型；2、方案设计；3、合作谈判；4、工程设计集散控制系统功能规范：1）系统功能：

信号处理功能：模拟量、状态量、脉冲量等（确定点数）；

显示功能：CRT、LCD、模拟屏、投影等等；（确定站点）

操作功能：键盘、触摸屏、鼠标、语音等；

报警功能：报警分级、方式、打印、处理等；

输入输出功能：打印、数据备份等；

管理功能：冗余功能：

对外通讯功能；

可扩展性：

集散控制系统功能规范：2）配置系统：

根据几种由厂家提供的集散控制系统，针对性的作硬件配置；

列配置点表：

确定操作站点数；

确定现场监控站；

确定I/o卡件等；

列出几种配置方案：二、集散系统的评估：评估准则（1）系统运行不受故障影响准则；（2）系统不易发生故障的准则；（3）迅速排除故障的准则；（4）可靠性与经济性折中的准则。评估的内容：

1、技术性能评估：（1）现场控制站的评估：结构分散性；现场适应性；I/O结构；信号的功能评估的内容：（2）人机接口的评估

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：具备操作站的功能外：a、离线/在线组态；

b、是否有专家系统、优化控制等控制策略；评估的内容：（3）通信系统评价

a、线路成本；b、网络结构与布局；c、网络控制方式；d、节点之间允许的最大长度；e、数据校验方法；f、网络的传输速率；g、实时性、冗余性和可靠性；评估的内容：（4）软件设计：

多任务操作系统；

组态及控制软件；

作图软件；

数据库管理软件；

报表生成软件；

系统维护软件；评估的内容：2、使用性能评价：（1）技术延续性和可借鉴性；（2）系统的柔性评价；（3）制造厂家的评价；（4）售后服务的评价；（5）可维护性评价；评估的内容：3、可靠性评价

平均无故障时间（MTTF）；

平均故障间隔时间（MTBF）；平均修复时间（MTTR