分布式计算机控制系统.ppt

1、分布式计算机控制系统，分布式计算机控制系统，简称DCS，通常也称为分布式控制系统。 DCS的控制功能主要通过计算机、控制、显示(CRT )、通信技术等实现，通常也称为4C技术，4C技术在作为DCS系统的四大支柱的DCS中，通信技术是更加重要的一、DCS概要、一、DCS的构成、DCS功能的构成反映了DCS的“分散控制、集中管理”的特征。 在功能上分为4个等级，分别是现场控制等级的功能工艺装置的控制等级、工厂操作管理等级、工厂整体的优化和管理等级的调度。 在结构上，分为作为分散过程控制装置的3个大模块和作为分散过程控制装置的3个大模块的系统的集中运用和管理通信系统。 一、DCS的构成，一、DCS的

2、构成，(一) DCS系统的分层结构1、现场控制手段(直接控制层) (1)微处理器进入现场变送器、传感器和致动器的过程控制级功能的一部分或全部完成(2)收集过程数据输出过程操作命令(4)进行直接数字控制(5)完成与过程装置控制级的数据通信(6)进行现场控制级设备的检查和诊断。 主要设备：控制站(包括输入和输出单元(IOU )、控制单元(CU )、电源单元(PU ) )，一、DCS的配置，二、过程设备控制装置(操作监控层)过程设备控制装置的功能包括(1)数据的监控和存储(2)连续、批次或c 主要设备：操作站、工程站、监视修订机站、修订机网关。 一、DCS的构成，三、现场操作管理级(生产管理层)现场

3、操作管理级完成功能有： (1)数据显示和记录；(2)过程操作(包括分组操作、维护操作)；(3)数据存储和压缩归档；(4)报告打印和画面硬拷贝。 主要设备：中央控制室操作站、打印机、发射机、工程师站、订算站等，一、DCS的构成，4、全厂优化和调度管理级(决策管理层) (1)系统观点：从原料到销售的优化协调、优化控制主要设备：大型机、中型机、微机、一、DCS配置、一、DCS配置、(二) DCS硬件配置DCS系统基于分层分布式网络配置连接各硬件单元或硬件模块。 硬件系统主要包括控制单元、输入输出单元、电源单元、控制网络和设备、系统网络和设备、操作站、工程站、监控纠错机站、机柜和操作台等。 另一方面，

4、DCS的配置、DCS的配置、控制单元控制单元是每个DCS控制站中的中央处理单元，并且是DCS的核心装置。 重要指标：处理容量、控制周期、负荷率。 很大程度上依赖于网络指标和控制软件的设定修订。 可靠性设定修订：冗馀性设定修订的控制、网络冗馀性设定修订的控制、系统网络冗馀性设定修订、实时数据的停电保持、在线诊断和状态提示、故障隔离和故障恢复等。1、DCS的构成、2、输入输出单元输入输出单元由各种类型的输入输出模板构成。 3 .电源单元DCS系统主要采用开关电源。 4 .在机柜现场控制站的机柜内部，设有用于安装电源和模块的多层机架。 5、DCS操作站DCS操作站一般分为操作站和工程师站。 前者主要

5、实现一般的生产操作和监控任务，具有数据采集和处理、监控画面显示、故障诊断和报警等功能。后者除了操作工作站的一般功能外，还应具备系统的构成、控制目标的修改等功能。 (2) DCS的软件配置DCS软件是现场控制站控制软件操作站监视软件工程师站配置软件这三个软件在分别不同级别的硬件平台上运行，控制网络一、DCS的构成，一、DCS的构成，一、现场控制站控制软件(1)的主要功能完成对现场的直接控制，包括数据采集、数据转换、算法运行、控制输出、与其他站点的通信和实时传输数据、控制站的自诊断和故障恢复、冗馀切换执行代码： EPROM固化的数据： RAM，一，DCS的构成，(3)实时数据库实时数据库是现场控制

6、软件的中心部分。 实时数据库的基本数据类型：模拟输入输出结构、开关量、输入输出结构、模拟修正量、结构、开关量点组合结构，一、DCS的构成，(3)实时数据库、实时数据库的访问形式：1)输入输出模块获取通道信息和变换信息，进行运算，将运算结果作为数据库2 )控制算法从数据库中获取运算所需的各种变量值，并将控制结果改写在数据库中。 3 )网络通信模块定期从数据库取得各记录的实时值，在网络上广播，更新其他站的数据库，并且取得网络上的控制数据包，将该信息输入到该点的记录中，1、DCC 2、操作站监控软件(1)的主要功能完成了实时数据管理、历史数据存储与管理、控制电路调试与显示、生产过程屏幕显示、系统状态

7、、趋势显示以及生产记录的打印与管理。 一、DCS的构成，(2)操作员监视软件的实现实时多任务操作系统：实时多任务核心实时数据库： DCS最基本的资源履历数据库：系统易于综合分析的网络通信管理： DCS的集中管理和操作的DCS的配置3 .工程站配置软件(1)配置“配置”的含义是“配置”、“设置”、“设置”等，用户以“堆积”这样的简单方式来提供表示完成自己所需的软件功能的应用程序一个配置软件只适用于特定领域的应用。 由配置创建的数据只能由其制造工具或其他专用工具识别。 同时，DCS配置，3 .工程师站配置软件(2)的主要功能是实时数据库配置控制算法配置系统硬件配置历史配置报告配置报警配置实现在线下

8、载安全配置等功能。 另一方面，DCS配置，第一方面，DCS配置，第一方面，DCS配置，第一方面，DCS配置，第一方面，DCS配置，(二) DCS网络配置1，DCS控制网络2，DCS系统网络SNET DCS中枢，具有良好的实时性、快速响应、 传输媒体：同轴电缆或光缆、一、DCS的构成、(二) DCS的网络结构3、DCS的管理网络MNET处于工厂级，复盖一个工厂区的各网络节点，选择LAN。 传输媒介：同轴电缆或光缆4、DCS的决策管理网络DNET处于公司级，复盖公司整体的各网络节点，选择局域网或局域网。二、DCS的特点是： 1、独立性各工作组独立完成工作2、协调性各工作组间通过通信网络传递信息协调

9、工作3、友好操作方便、显示直观，提供装置运行下的监控性4、适应性、灵活性和可扩展性DCS软硬件模块化设定修订5、采用实时性对的系统构造采用耐故障设定修订系统的所有硬件采用冗馀的设定修订软件的耐故障设定修订“电磁兼容性”设定修订构造、组装过程的高可靠性设定修订在线迅速进行故障诊断的设定修订、三、 DCS的发展趋势开放的DCS可以给用户更大的系统集成自主权，用户可以根据实际需要选择不同厂商的设备和软件资源与控制系统连接，实现最佳的系统集成。 这里不仅包括DCS与DCS的集成，还包括DCS与PLC、FCS以及各种控制设备与软件资源的广义集成。 三、DCS的发展趋势，(2)修正装置技术可以向数字化、智

10、能化、网络化方向发展工业控制设备的智能化、网络化发展，进一步分散过程控制的功能，使之向下移动，实现真正意义上的“全数字”、“全分散”控制。 此外，这些智能校正器具有精度高、重现性好、可靠性高、双向通信和自诊断功能等特点，使得系统的安装、使用和维护工作更加方便。 三、DCS的发展趋势，(3)工程软件在先进的控制方向上广泛应用各种先进的控制和优化技术是发掘和提高DCS综合性能最有效、最直接、最有价值的发展方向，主要是先进的控制、过程优化、信息集成、系统集成等软件将来，工业控制软件也将向标准化、网络化、智能化、开放化的方向发展。 四、DCS实例Honeywell PKS系统PKS(Process K

11、nowledge System )系统是将全厂商务信息系统和生产过程控制系统集成为一个平台的自动化系统，继承了传统的DCS优势作为一组比例的四、DCS实例、四、DCS实例、Honeywell PKS系统的特征1 .模拟控制， 可实现顺序控制功能的逻辑控制2 .可实现多级冗馀3 .人机界面非常友好4 .提供向FCS的迁移解决方案5 .支持OPC数据交换6 .支持第三方控制器IPC-DCS的分层结构1 .管理层(s 五、基于IPC的分散控制系统、IPC-DCS的网络构成3 .混合构成、五、基于IPC的分散控制系统、IPC-DCS的通信方式1 .串行通信、五、基于IPC的分散控制系统、IPC-DCS

12、的六、基于PLC的分散控制系统一般是总线型拓扑。七、基于工业以太网和现场总线的分布式控制系统，1、工业以太网背景(1)现有现场总线标准过多(2)DCS和FCS技术上的专业性(3)信息技术发展要求，7、基于工业以太网和现场总线的分布式控制系统2 通信速度高(2)应用广泛(3)成本低(4)信息集成容易(5)可持续发展潜力大(7)工业以太网和现场总线分布式控制系统，3 )以太网发展障碍(1)七)工业以太网和太网4 .工业以太网的发展现状(1)通信实时性(2)工业环境适应性和可靠性、七、基于工业以太网和现场总线的分散控制系统5 .工业以太网开发协议(1) HSE (high sppe 基于通用对象模型(COM )的分布式自动化系统2 )， 规定Profibus和标准以太网之间的开放透明通信3 )7)基于工业以太网和现场总线