第十章-計算機控制系統分解

化工儀表及自動化第十章計算機限制系統內容提要概述計算機限制系統的組成計算機限制系統的特點計算機限制系統的發(fā)展過程集散限制系統集散限制系統的特點集散限制系統的基本構成CENTUM-CS集散限制系統1內容提要現場總線限制系統現場總線限制系統的特點現場總線國際標準化主要的現場總線系統簡介2

第一節(jié)概述一、計算機限制系統的組成3計算機限制系統是利用計算機實現工業(yè)生產過程的自動限制系統。圖10-1計算機限制系統原理框圖計算機限制的工作過程的三個步驟：數據采集、限制決策、與限制輸出。

第一節(jié)概述4圖10-2計算機限制系統組成框圖

第一節(jié)概述二、計算機限制系統的特點5①計算機接受分時操作，用一臺計算機可以代替很多臺常規(guī)儀表，在一臺計算機上操作與監(jiān)視很便利。②計算機限制系統，由于其所實現功能的軟件化，困難限制系統的實現或限制方案的修改可能只需修改程序、重新組態(tài)即可實現。

第一節(jié)概述6③計算機限制系統可以通過通信網絡而互通信息，實現數據和信息共享，能使操作人員剛好了解生產狀況，變更生產限制和經營策略，使生產處于最優(yōu)狀態(tài)。④計算機具有記憶和推斷功能，它能夠綜合生產中各方面的信息，在生產發(fā)生異樣狀況下，剛好做出推斷，實行適當措施，并供應故障緣由的精確指導，縮短系統修理和解除故障時間，提高系統運行的平安性，提高生產效率，這是常規(guī)儀表所達不到的。

第一節(jié)概述三、計算機限制系統的發(fā)展過程71.干脆數字限制由于供應了計算機與過程裝置間的接口，實現了“傳感器—計算機—執(zhí)行器”三者電氣信號的干脆傳遞，計算機在配備了傳感器、執(zhí)行器以及相關的電氣接口后就可以實現過程的檢測、監(jiān)視、限制和管理。這種用數字限制技術簡潔地取代模擬限制技術，而不變更原有的限制功能。

第一節(jié)概述8本質用一臺計算機取代一組模擬限制器，構成閉環(huán)限制回路。優(yōu)點計算敏捷，它不僅能實現典型的DDC限制規(guī)律，而且能便利地對傳統的PID算法進行改進或實現其他的限制算法。

第一節(jié)概述92.集中型計算機限制系統圖10-3集中型計算機限制系統原理圖

第一節(jié)概述103.集散限制系統集散限制系統是隨著現代大型工業(yè)生產自動化的不斷興起和過程限制要求的日益困難應運而生的綜合限制系統。特點集中管理和分散限制

第一節(jié)概述114.現場總線限制系統

現場總線是連接智能現場裝置和自動化系統的數字式、雙向傳輸、多分支結構的通信網絡。本質全數字式的，取消了原來DCS系統中獨立的限制器，避開了反復進行A／D、D／A的轉換。特點雙向數據通信實力；把限制任務下移到智能現場設備，以實現測量限制一體化，從而提高系統固有牢靠性。其次節(jié)集散限制系統一、集散限制系統的特點12①限制功能豐富②監(jiān)視操作便利③信息和數據共享④系統擴展敏捷⑤安裝維護便利⑥系統牢靠性高其次節(jié)集散限制系統二、集散限制系統的基本組成13圖10-4集散限制系統基本構成圖圖10-5CENTUM-CS系統外觀圖其次節(jié)集散限制系統14圖10-6集散型限制系統的體系結構操作站、工程師站和上位計算機構成集中管理部分；現場監(jiān)測站、現場限制站構成分散限制部分；通信網絡是連接集散系統各部分的紐帶，是實現集中管理、分散限制的關鍵。小結其次節(jié)集散限制系統三、CENTUM-CS集散限制系統151.CENTUM-CS系統的構成圖10-7CENTUM-CS系統構成其次節(jié)集散限制系統162.基本操作方法（1）畫面的調出

操作站的畫面有三大類：操作畫面、應用畫面和組態(tài)畫面。調出的方法①利用畫面名稱調出。②利用功能鍵調出。③利用畫面選擇鍵或操作員應用功能鍵調出。④利用畫面綻開調出。其次節(jié)集散限制系統17畫面類別畫面名稱畫面類別畫面名稱綜觀畫面·OV××××趨勢點畫面·TP

××××分組畫面·CG××××流程圖畫面·GR

××××報警畫面·AL××××過程報警畫面·PR操作指導信息畫面·OG××××操作應用畫面·OU趨勢組畫面·TG

××××系統維護畫面·SM表10-1

CENTUM－CS系統10種監(jiān)視畫面名稱注：××××

表示頁面號其次節(jié)集散限制系統18（2）參數及限制方式的調整①限制方式的調整DCS限制系統一般有幾種限制方式，在操作過程中，可以調整。調出要進行操作的限制系統對應的儀表圖，依據儀表圖下的軟鍵號調整對應限制鍵上的手動、自動按鍵。圖10-8限制方式更改確認窗口其次節(jié)集散限制系統19②變更閥位輸出值（MV）僅在手動方式時能操作。③變更設定值（SV）在自動方式下操作同②；④數據錄入a.按壓［ITEM］［數據類型］［□］鍵來確定更改數據類型。但在流程圖上利用光標調出字符輸入區(qū)時例外。b.按壓［DATA］［更改后的數字］［□］。c.輸入錯誤可用［BS←］鍵進行修改。d.數據輸入后或限制方式更改后，按［確認鍵］數據真正進入內部儀表。最終用［CL］鍵關閉錄入窗口。其次節(jié)集散限制系統203.顯示畫面及操作

CENTUM-CS系統的操作站主要有９種類型的畫面用于系統的監(jiān)視和操作，它們分別是綜觀畫面、分組畫面、調整畫面、報警畫面、操作指導信息畫面、流程圖畫面、趨勢畫面、用戶屏幕及信息屏幕。其次節(jié)集散限制系統（1）儀表圖

儀表圖是系統顯示的主要內容，也是操作的關鍵。儀表圖沒有單獨的顯示畫面，但在大部分顯示畫面中都可調出。儀表圖顯示由工位號說明、工程單位、數字顯示、方式狀態(tài)顯示、模擬顯示和工位號幾部分組成。21其次節(jié)集散限制系統22圖10-9主要的儀表圖（一）其次節(jié)集散限制系統23圖10-9主要的儀表圖（二）其次節(jié)集散限制系統24（2）綜觀顯示畫面作用把反饋限制系統、依次限制系統、各種操作畫面定義在一個個顯示塊中，以便了解過程系統的綜合概貌。若發(fā)生報警時，可用聲光通知操作人員進行確認。利用光標的操作，也可以從綜觀畫面轉移到其他畫面上。其次節(jié)集散限制系統25圖10-10綜觀顯示畫面其次節(jié)集散限制系統26（3）分組顯示畫面圖10-11分組顯示畫面其次節(jié)集散限制系統27（4）調整畫面主要顯示一個工位號反饋限制的內部儀表或依次限制的依次元素的各種設定參數、限制參數、３點調整趨勢圖和儀表圖。主要內容包括工位號標記、工位號、工位號說明、該工位號的設定及限制參數、調整趨勢圖和儀表圖。其次節(jié)集散限制系統28圖10-12調整畫面其次節(jié)集散限制系統29（5）趨勢組畫面依據采集方式、記錄周期和采樣周期的不同分類：實時趨勢、歷史趨勢和批量趨勢三種。實時趨勢用于記錄限制系統的過渡過程曲線，可以進行PID參數的整定；歷史趨勢用于記錄限制系統的運行狀況，以備檢查，或將其數據存入硬盤及軟盤；批量趨勢用于記錄批量過程的數據。其次節(jié)集散限制系統30圖10-13趨勢組畫面其次節(jié)集散限制系統31（6）趨勢點畫面趨勢點畫面顯示趨勢組畫面中某一個數據項，顯示兩組趨勢圖：包含全部采樣點的總體趨勢圖和放大的具體趨勢圖。趨勢點畫面與趨勢組畫面相像。其次節(jié)集散限制系統32（7）流程圖畫面流程圖畫面可以用圖形、顏色和數據，將設備和限制系統圖案化，以滿足用戶監(jiān)視和操作的要求。在主顯示區(qū)顯示的內容是用戶自己編制的工藝設備、限制系統的顯示圖案以及儀表圖。其次節(jié)集散限制系統33圖10-14顯示畫面格式其次節(jié)集散限制系統34（8）報警概要畫面報警畫面按報警發(fā)生的依次，依次在主顯示區(qū)顯示20個報警信息。每個報警信息按序號，工位號標記，報警發(fā)生的月、日、分、秒，工位號，工位號說明，報警狀態(tài)這一依次進行顯示。其次節(jié)集散限制系統35圖10-15報警概要畫面第三節(jié)現場總線限制系統一、現場總線限制系統的特點361.現場總線限制系統的結構特點圖10-16傳統計算機限制系統結構示意圖傳統計算機限制系統的缺點這種傳輸方式一方面要運用大量的信號線纜；另一方面模擬信號的傳輸和抗干擾實力低。第三節(jié)現場總線限制系統37現場總線限制系統FCS是在DCS系統的基礎上發(fā)展而成的，它繼承了DCS的分布式特點，但在各功能子系統之間，尤其是在現場設備和儀表之間的連接上，接受了開放式的現場網絡，從而使系統現場設備的連接形式發(fā)生了根本的變更，具有自己所特有的性能和特征?，F場總線接受數字信號傳輸取代模擬信號傳輸。現場總線允許在一條通信線上掛多個現場設備，而不須要A／D、D／A等I／O組件，第三節(jié)現場總線限制系統382.現場總線限制系統的技術特點圖10-17現場總線限制系統結構示意圖①全數字化通信②開放型的互聯網絡③互操作性與互用性④系統的全分散式⑤現場設備的智能化第三節(jié)現場總線限制系統393.現場總線限制系統的優(yōu)點①節(jié)約硬件數量和投資②節(jié)約安裝費用③節(jié)約維護費用④用戶具有高度的系統集成主動權⑤提高系統的精確性與牢靠性⑥對現場環(huán)境的適應性第三節(jié)現場總線限制系統二、現場總線國際標準化40圖10