自動控制儀表講義4

自動控制儀表華北電力大學(xué)自動化系2003年2月1控制儀表的技術(shù)發(fā)展基地式儀表；電動單元組合儀表；組件組裝式儀表；數(shù)字式儀表；DCS系統(tǒng)；現(xiàn)場總線儀表FCS；2基地式儀表單參數(shù)，單回路；檢測、放大、顯示與控制是一個整體；系統(tǒng)功能固定；儀表之間不能相互兼容；返回3電動單元組合儀表－(1)

——主要特點(diǎn)整套儀表分為若干個獨(dú)立功能單元；各功能單元之間以統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號聯(lián)系；可以靈活組合各種控制系統(tǒng)；4電動單元組合儀表－(2)

——結(jié)構(gòu)特點(diǎn)調(diào)節(jié)對象檢測元件變送單元顯示單元給定單元操作單元調(diào)節(jié)單元執(zhí)行單元閥門被調(diào)量自動手動單元組合儀表5電動單元組合儀表－(3)

——DDZ系列DDZ－I型（50年代）：電子管與磁放大器型；DDZ－II型（60年代）：晶體管型；DDZ－III型（70年代）：集成運(yùn)算放大器型；DDZ－S型（80年代）：智能微處理器型；返回6組件組裝式儀表（1）目標(biāo)：大型企業(yè)綜合自動化的需要；基本構(gòu)成元件：集成運(yùn)算放大器；結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：將以下兩大功能分開 顯示、操作功能—操作盤； 調(diào)節(jié)、運(yùn)算與控制功能—控制柜；7組件組裝式儀表（2）調(diào)節(jié)對象檢測元件變送單元顯示單元給定單元操作單元調(diào)節(jié)單元執(zhí)行單元被調(diào)量自動手動組件組裝式儀表分布圖集控室現(xiàn)場返回8數(shù)字式儀表（1）

——專用控制器單回路數(shù)字調(diào)節(jié)器（可編程調(diào)節(jié)器） 用于模擬量連續(xù)調(diào)節(jié)；可編程控制器PLC 用于開關(guān)量順序控制；分散控制系統(tǒng)DCS由網(wǎng)絡(luò)分為上下兩層：上層實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理與監(jiān)督控制，下層實(shí)現(xiàn)控制功能；9數(shù)字式儀表先鋒（2）

——可編程調(diào)節(jié)器解決了模擬儀表體積龐大、功能單一，控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)困難等缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了將控制策略的硬接線變?yōu)檐浗泳€！10數(shù)字式儀表（3）

——通用工業(yè)PCSTD總線工業(yè)PC；PC總線（ISA與PCI）工業(yè)PC；PC104標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)PC；優(yōu)點(diǎn)： 缺點(diǎn)：1、軟件資源豐富； 1、可靠性依賴于設(shè)計(jì)；2、硬件功能軟件化； 2、使用人員專業(yè)性強(qiáng)；3、系統(tǒng)構(gòu)成靈活；（給水泵控制）4、成本較低；11PC104總線（1－1）

——系統(tǒng)特點(diǎn)PC/104是一種專門為嵌入式控制而定義的工業(yè)控制總線；被IEEE協(xié)會定義為IEEE-P996.1；IEEE-P996是PC和PC/AT工業(yè)總線規(guī)范；PC/104實(shí)質(zhì)上是一種緊湊型的IEEE-P996；其型號定義和PC/AT基本一致，但電氣和機(jī)械規(guī)范卻完全不同；是一種優(yōu)化的，小型堆棧式結(jié)構(gòu)的嵌入式控制系統(tǒng)。12PC104總線（1－2）

——系統(tǒng)總貌在硬件上與PC/AT主要存在著以下幾方面的不同：小尺寸結(jié)構(gòu),標(biāo)準(zhǔn)模塊的機(jī)械尺寸為:3.6x3.8英寸(96x90mm)堆棧式，“針”“孔”總線連接，即PC/104總線模塊之間總線的連接是通過上層的針和下層的孔相互咬和相連.有極好的抗震性。4mA總線驅(qū)動就可使模塊正常工作(為驅(qū)動更多模塊，一般設(shè)計(jì)采用24mA),低功耗,減少元件數(shù)量。自我堆棧式連接，無須母板。13PC104總線（1－3）

——系統(tǒng)主板PC/104標(biāo)準(zhǔn)尺寸：90×96mm14數(shù)字式儀表（4－1.1）

——專用控制器應(yīng)用舉例控制給水閥門方式的水位控制系統(tǒng)原理圖15DCS系統(tǒng)（1）

——DistributedControlSystem網(wǎng)絡(luò)分布結(jié)構(gòu)圖16DCS系統(tǒng)（2）

——控制站與現(xiàn)場信號DCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分布圖優(yōu)點(diǎn)：4C技術(shù)綜合應(yīng)用；計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的使用；使用方便；功能豐富；缺點(diǎn)：數(shù)字化不徹底；沒有通信標(biāo)準(zhǔn)，兼容性差；自動化孤島；17DCS系統(tǒng)（3）

——自動化孤島說明INFI-90DCS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖18DCS系統(tǒng)（4）

——控制室一覽采用DCS系統(tǒng)的200MW火電機(jī)組控制室返回19現(xiàn)場總線儀表FCS（1）

——FieldbusControlSystem現(xiàn)場儀表智能化——具有本地控制和總線通信的能力；控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)徹底分散。進(jìn)入80年代中后期，由于微電子技術(shù)、軟件技術(shù)的長足發(fā)展，現(xiàn)代通信技術(shù)逐步向工業(yè)控制系統(tǒng)滲透，導(dǎo)致了現(xiàn)場總線逐步取代了4～20mA的模擬信號傳輸線，并由此引發(fā)了控制系統(tǒng)領(lǐng)域的技術(shù)革命。主要表現(xiàn)為：20現(xiàn)場總線儀表FCS（2）

——8種現(xiàn)場總線國際技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)國際上有8種關(guān)于現(xiàn)場總線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，如：FF、Profibus、CAN、Lonwork、WorldFIP、P-NET等。在過程自動化領(lǐng)域，主要是稱為FF的基金會現(xiàn)場總線和Profibus-PA現(xiàn)場總線。兩者在技術(shù)上有基本相似的體系結(jié)構(gòu)。FF是惟一致力于世界統(tǒng)一現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)的國際組織，對過程控制系統(tǒng)的發(fā)展影響最大。21現(xiàn)場總線儀表FCS（3）

——結(jié)構(gòu)特點(diǎn)22現(xiàn)場總線儀表FCS（4）

——FF儀表產(chǎn)品LD302：(FF)壓力變送器TT302：(FF)溫度變送器23現(xiàn)場總線儀表FCS（5）

——總線分布結(jié)構(gòu)24現(xiàn)場總線儀表FCS（6）

——數(shù)據(jù)訪問標(biāo)準(zhǔn)：OPC25現(xiàn)場總線儀表FCS（7）

——FCS較DCS的諸多優(yōu)點(diǎn)1全數(shù)字化2全分布3雙向傳輸4自診斷5節(jié)省布線及控制室空間6多功能儀表7開放性8互操作性9智能化與自治性26現(xiàn)場總線儀表FCS（8）