計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)第1頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)：可靠性強(qiáng)，抗干擾能力強(qiáng)；與用戶設(shè)備聯(lián)結(jié)方便；可以使用單一的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，或通用語(yǔ)言。計(jì)算機(jī)控制基本原理：計(jì)算機(jī)中，所有數(shù)據(jù)均以高低電平表示—有電、無(wú)電；所有數(shù)據(jù)存在位置都以地址表示；計(jì)算機(jī)通過(guò)指定地址（包括接口位置）對(duì)數(shù)據(jù)讀、寫(xiě)。概述定義：計(jì)算機(jī)控制就是利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)=自動(dòng)化技術(shù)+計(jì)算機(jī)技術(shù)第2頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二概述外圍設(shè)備的電信號(hào)（開(kāi)關(guān)量或數(shù)字量）轉(zhuǎn)換成一定的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)碼后，CPU經(jīng)過(guò)接口地址就可以獲得外部信息，通過(guò)相反途徑就可以將計(jì)算結(jié)果輸出到外部設(shè)備。計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備的聯(lián)結(jié)部件稱為計(jì)算機(jī)輸入/輸出（I/O）模塊。第3頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二+e給定量控制器工業(yè)控制機(jī)A/D生產(chǎn)過(guò)程D/A測(cè)量變送y被控量被控對(duì)象執(zhí)行機(jī)構(gòu)r圖1.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)原理圖u計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的工作原理第4頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的工作原理可歸納為以下三個(gè)步驟：①實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集：對(duì)來(lái)自測(cè)量變送裝置的被控量的瞬時(shí)值進(jìn)行檢測(cè)和輸入。

②實(shí)時(shí)控制決策：對(duì)采集到的被控量進(jìn)行分析和處理，并按預(yù)定的控制規(guī)律，決定將要采取的控制策略。③實(shí)時(shí)控制輸出：根據(jù)控制決策，適時(shí)地對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出控制信號(hào)，完成控制任務(wù)。第5頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二(2)在線方式和離線方式生產(chǎn)過(guò)程和計(jì)算機(jī)直接連接，并受計(jì)算機(jī)控制的方式稱為在線方式或聯(lián)機(jī)方式，反之稱為離線方式。(3)實(shí)時(shí)的含義實(shí)時(shí)性是指工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)該具有的能夠在限定的時(shí)間內(nèi)對(duì)外來(lái)事件做出反應(yīng)的特性。2個(gè)要素：其一：根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程出現(xiàn)的事件能夠保持多長(zhǎng)的時(shí)間；其二：該事件要求計(jì)算機(jī)在多長(zhǎng)的時(shí)間以內(nèi)必須做出反應(yīng)，一個(gè)在線的系統(tǒng)不一定是一個(gè)實(shí)時(shí)系統(tǒng)，但一個(gè)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)必定是在線系統(tǒng)。第6頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二測(cè)量變送CPU/MEM人-機(jī)接口系統(tǒng)支持板磁盤(pán)適配器執(zhí)行機(jī)構(gòu)電氣開(kāi)關(guān)工業(yè)控制機(jī)模擬量輸入(AI)通道模擬量輸出(AO)通道數(shù)字量輸入(DI)通道數(shù)字量輸出(DO)通道生產(chǎn)過(guò)程電氣開(kāi)關(guān)

內(nèi)部總線

被控對(duì)象計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成框圖第7頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二計(jì)算機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖第8頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二組成：被控對(duì)象、測(cè)量變送、控制器及執(zhí)行器圖10-2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)圖連續(xù)控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相似點(diǎn)：組成相同不同點(diǎn)：模擬控制器數(shù)字控制器多路開(kāi)關(guān)、采樣保持器、A/D、D/A第9頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二過(guò)程計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展概況

1959年世界上第一臺(tái)過(guò)程控制計(jì)算機(jī)在美國(guó)德克薩斯州的一個(gè)煉油廠正式投入運(yùn)行。該系統(tǒng)控制有26個(gè)流量、72個(gè)溫度、3個(gè)壓力和3個(gè)成份.主要用于數(shù)據(jù)處理和操作指導(dǎo)。

1962年英國(guó)的帝國(guó)化學(xué)工業(yè)公司實(shí)現(xiàn)了一個(gè)DDC系統(tǒng)，其中數(shù)據(jù)采集量為244個(gè)，它控制129個(gè)閥門(mén)。

70年代從傳統(tǒng)的集中控制系統(tǒng)革新為分散控制系統(tǒng)(DCS)。世界上幾個(gè)主要的計(jì)算機(jī)和儀表制造廠于1975年幾乎同時(shí)生產(chǎn)集散控制系統(tǒng)。例如，美國(guó)Honeywell公司的TDC-2000，日本橫詞公司的CENTUM等。

80年代推出具有計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)、專家系統(tǒng)、控制和管理融為一體的新型分散控制系統(tǒng)。

90年代，在流程工業(yè)中，計(jì)算機(jī)管控一體化系統(tǒng)，從生產(chǎn)過(guò)程的全局出發(fā)，通過(guò)對(duì)生產(chǎn)活動(dòng)所需的各種信息的集成，實(shí)現(xiàn)常規(guī)的過(guò)程控制、先進(jìn)控制、在線優(yōu)化、生產(chǎn)調(diào)度、企業(yè)管理、經(jīng)營(yíng)決策等功能。第10頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展圖10-3計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展最初：DDC——直接數(shù)字控制系統(tǒng)（集中控制系統(tǒng)）20世紀(jì)70年代：DCS——集散控制系統(tǒng)（集中管理、分散控制）20世紀(jì)60年代：PLC——可編程邏輯控制器20世紀(jì)末：FCS——現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)目前及未來(lái)：CIMS——計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIPS——計(jì)算機(jī)集成過(guò)程系統(tǒng)第11頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二直接數(shù)字控制系統(tǒng)直接數(shù)字控制系統(tǒng)DirectDigitalControl——DDC用一臺(tái)工業(yè)計(jì)算機(jī)配以適當(dāng)?shù)妮斎胼敵鲈O(shè)備，從生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)輸入通道獲取信息，按照預(yù)先規(guī)定的控制算法計(jì)算出控制量，并通過(guò)輸出通道，直接作用到執(zhí)行機(jī)構(gòu)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的閉環(huán)控制。DDC控制系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是以計(jì)算機(jī)為控制器過(guò)程控制系統(tǒng)。DDC控制系統(tǒng)的特點(diǎn)：高可靠性，友好的人機(jī)對(duì)話界面，方便的顯示打印功能，靈活的控制規(guī)律。第12頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二生產(chǎn)過(guò)程計(jì)算機(jī)CRT輸入通道（AI，DI）操作臺(tái)報(bào)警打印機(jī)輸出通道（AO，DO）直接數(shù)字控制(DirectDigitalControl，簡(jiǎn)稱DDC)

直接數(shù)字控制系統(tǒng)框圖該控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是實(shí)時(shí)性好、可靠性高和適應(yīng)性強(qiáng)。實(shí)現(xiàn)集中控制，代替常規(guī)控制儀表控制算法,單回路及常用復(fù)雜控制系統(tǒng),由于集中控制的固有缺陷，硬件可靠性低,未能普及。第13頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二集散控制系統(tǒng)的基本概念

集散控制系統(tǒng)是隨著現(xiàn)代大型工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的不斷興起和過(guò)程制要求的日益復(fù)雜應(yīng)運(yùn)而生的綜合控制系統(tǒng)，它緊密依賴于自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和CRT顯示技術(shù)(4C)。集散控制系統(tǒng)又稱分散型控制系統(tǒng)

DCS------DistributedControlSystem“分散”指：1、工藝上各種設(shè)備地理位置的分散。2、功能分散?！凹保杭斜O(jiān)視、集中管理。第14頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二集散控制系統(tǒng)的定義

DCS系統(tǒng)是一個(gè)為滿足大型工業(yè)生產(chǎn)日益復(fù)雜的過(guò)程控制的要求，從綜合自動(dòng)化角度出發(fā)，按功能分散、管理集中的原則構(gòu)成。它具有高可靠性指標(biāo)，不斷以新的技術(shù)成果充實(shí)和研制，以微處理器、微型計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心,與數(shù)據(jù)通信技術(shù)、CRT顯示、人機(jī)接口、輸入輸出技術(shù)相結(jié)合的，用于生產(chǎn)管理、數(shù)據(jù)采集和各種過(guò)程控制的處于新技術(shù)前沿的新型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。工作原理：該系統(tǒng)將若干臺(tái)微機(jī)分散應(yīng)用于過(guò)程控制，全部信息通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)由上位管理機(jī)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化控制，通過(guò)CRT裝置、通信總線、鍵盤(pán)、打印機(jī)等進(jìn)行集中操作、顯示和報(bào)警。第15頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第16頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第17頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第18頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第19頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二集散控制系統(tǒng)發(fā)展歷史

與常規(guī)控制儀表相比較，

優(yōu)點(diǎn)

控制功能齊全，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制、最優(yōu)控制便于信息的綜合和分析。

存在問(wèn)題

1、危險(xiǎn)集中2、性能問(wèn)題：?jiǎn)螜C(jī)負(fù)荷過(guò)載3、開(kāi)發(fā)周期

解決方法

選用高可靠性能的計(jì)算機(jī)

引入雙重化，增加后備裝置第20頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二集散控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

DCS系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是一個(gè)分布式系統(tǒng)。其邏輯結(jié)構(gòu)為樹(shù)結(jié)構(gòu)。按系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行垂直分解各級(jí)既相互獨(dú)立由相互聯(lián)系。每一級(jí)又水平分解成若干子集。集中管理和分散控制(1)分級(jí)遞階結(jié)構(gòu)這種結(jié)構(gòu)從系統(tǒng)工程出發(fā)，考慮功能分散、危險(xiǎn)分散、提高可靠性、強(qiáng)化系統(tǒng)應(yīng)用靈活性、減少設(shè)備的復(fù)雜性與投資成本，并且便于維修和技術(shù)更新等優(yōu)化選擇而得出的。集散控制系統(tǒng)的特點(diǎn)第21頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二每一級(jí)由若干子系統(tǒng)組成，形成金字塔結(jié)構(gòu)。同一級(jí)的各決策子系統(tǒng)可同時(shí)對(duì)下級(jí)施加作用，同時(shí)又受上級(jí)的干預(yù)，子系統(tǒng)可通過(guò)上級(jí)互相交換信息。過(guò)程控制級(jí)：根據(jù)上層決策直接控制生產(chǎn)?？刂乒芾砑?jí)：對(duì)生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)集中操作和統(tǒng)一管理。生產(chǎn)管理級(jí)：承擔(dān)最優(yōu)化任務(wù)經(jīng)營(yíng)管理級(jí)：全面的綜合型經(jīng)營(yíng)管理和決策圖10-4DCS的結(jié)構(gòu)層次集散控制系統(tǒng)的特點(diǎn)第22頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二(2)采用微機(jī)智能技術(shù)DCS采用了以微處理器為基礎(chǔ)的“智能技術(shù)”，成為計(jì)算機(jī)應(yīng)用最完善、最豐富的領(lǐng)域。現(xiàn)場(chǎng)控制單元、過(guò)程輸入輸出接口、數(shù)據(jù)通信等均采用微處理器，可以實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)、自診斷和自檢測(cè)等“智能”控制過(guò)程。(3)豐富的功能軟件包DCS具有豐富的功能軟件包，它能提供控制運(yùn)算、過(guò)程監(jiān)視、組態(tài)、報(bào)表打印和信息檢索等功能。集散控制系統(tǒng)的特點(diǎn)(4)采用局部網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)DCS的數(shù)據(jù)通信采用工業(yè)局域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行通信，傳輸實(shí)時(shí)控制信息，進(jìn)行全系統(tǒng)信息綜合管理，并對(duì)分散的現(xiàn)場(chǎng)控制單元、人機(jī)接口進(jìn)行控制和操作管理。大多采用光纖傳輸媒質(zhì)，通信的可靠性和安全性大大提高。通信協(xié)議已開(kāi)始向標(biāo)準(zhǔn)化前進(jìn)，如采用IEEE802.3、IEEE802.4等。(5)友善的人機(jī)接口(6)高可靠性硬件、軟件采用冗余技術(shù)第23頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二集散控制系統(tǒng)的發(fā)展第一個(gè)集散控制系統(tǒng)——TDC2000：1975年，美國(guó)Honeywell三個(gè)時(shí)期：初創(chuàng)期（1975~1980）成熟期（1980~1985）擴(kuò)展期（1985年以后）第24頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二該時(shí)期的DCS系統(tǒng)是一個(gè)具有許多微處理機(jī)的分級(jí)控制系統(tǒng)，它采用分散的控制設(shè)備來(lái)適應(yīng)分散的生產(chǎn)過(guò)程，通過(guò)高速數(shù)據(jù)通道將系統(tǒng)各個(gè)單元聯(lián)系起來(lái)。其通信系統(tǒng)是一初、中級(jí)的局部網(wǎng)絡(luò)，全系統(tǒng)由一個(gè)通信指揮器指揮和協(xié)調(diào)。初創(chuàng)期具有代表性的DCS系統(tǒng)有Spectrum(Foxboro公司)、Network(貝利公司)、Centum(日本橫河公司)初創(chuàng)期：第25頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二該時(shí)期的DCS系統(tǒng)從原來(lái)單純的工業(yè)控制向生產(chǎn)管理自動(dòng)化發(fā)展。大規(guī)模IC的發(fā)展以及計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)、圖像處理技術(shù)的飛速發(fā)展，使得DCS系統(tǒng)在擴(kuò)大功能、數(shù)據(jù)通信以及工業(yè)自動(dòng)化信息管理等方面有所提高，形成第二代DCS系統(tǒng)。成熟期具有代表性的DCS系統(tǒng)有TDC3000(Honeywell公司)、PROVOX(Fisher)、MCS(貝利公司)、YEWPACK-MARKII(日本橫河公司)等成熟期：第26頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二該時(shí)期的DCS系統(tǒng)增加了第三層——綜合信息管理層，把過(guò)程控制、監(jiān)督控制、管理調(diào)度有機(jī)結(jié)合在一起，采用專家系統(tǒng)、MAP標(biāo)準(zhǔn)（一種ISO開(kāi)放互連OSI結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上的加工自動(dòng)化協(xié)議）以及引入計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS等，擴(kuò)展期DCS的特點(diǎn)是綜合化、開(kāi)放化和現(xiàn)場(chǎng)級(jí)的智能化。擴(kuò)展期：第27頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二集散控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中央操作臺(tái)網(wǎng)間連接器生產(chǎn)管理級(jí)LAN局域網(wǎng)過(guò)程管理級(jí)管理計(jì)算機(jī)工程師操作站

操作員站監(jiān)控計(jì)算機(jī)網(wǎng)間連接器高速數(shù)據(jù)公路過(guò)程控制級(jí)DDC直接數(shù)字控制站數(shù)據(jù)采集站多功能控制站可編程邏輯控制站單回路調(diào)節(jié)控制站第28頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二過(guò)程控制級(jí)（ProcessControlUnit

）

直接面向生產(chǎn)過(guò)程，是系統(tǒng)與過(guò)程之間的接口操作的各種信息執(zhí)行機(jī)構(gòu)特征：能適應(yīng)惡劣的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程環(huán)境分散控制實(shí)時(shí)性好獨(dú)立性強(qiáng)過(guò)程變量(參數(shù))操作監(jiān)視的數(shù)據(jù)過(guò)程控制裝置第29頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二過(guò)程控制級(jí)過(guò)程控制級(jí)功能生產(chǎn)過(guò)程的數(shù)據(jù)采集、反饋控制、順序控制、批量控制等。在其內(nèi)部完成：A/D轉(zhuǎn)換，各種控制算法的運(yùn)算，對(duì)模擬量進(jìn)行濾波及工程單位轉(zhuǎn)換，將采集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)送到操作員(工程師)站或其他I/O站。過(guò)程控制級(jí)裝置多回路控制器單回路控制器多功能控制器可編程邏輯控制器數(shù)據(jù)采集裝置第30頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二系統(tǒng)硬件控制站（CONTROLSTATION,簡(jiǎn)稱CS）:由主控制卡、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡、I/O卡件、供電單元組成通過(guò)不同的硬件配置和軟件設(shè)置可構(gòu)成不同功能的控制站過(guò)程控制站PCS邏輯控制站LCS數(shù)據(jù)采集站DAS核心部件是主控制卡，它能進(jìn)行多種過(guò)程控制運(yùn)算和數(shù)字邏輯運(yùn)算，并能通過(guò)下一級(jí)通信總線（SBUS)獲得各種I/O卡件的信息。第31頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二I/O單元機(jī)籠I/O單元機(jī)籠第32頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二機(jī)柜結(jié)構(gòu)外殼采用金屬材料以提供電磁屏蔽。

機(jī)柜內(nèi)部裝有多層機(jī)架，安裝電源及多種模件為保證散熱降溫，柜內(nèi)裝有風(fēng)扇。柜內(nèi)大多設(shè)有溫度自動(dòng)控制裝置第33頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二機(jī)柜示例

浙大中控JX-300系統(tǒng)

控制站插件箱I/O插件箱柜頂風(fēng)扇接線端子第34頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二卡件實(shí)例圖第35頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二電源

交流電源：

交流電源經(jīng)過(guò)集散系統(tǒng)的電盤(pán)的斷路器給系統(tǒng)供電，保證現(xiàn)場(chǎng)控制站供電系統(tǒng)高效、穩(wěn)定、無(wú)干擾。每一現(xiàn)場(chǎng)控制站場(chǎng)均用雙相交流電源供電，兩相互為冗余。如果附近有經(jīng)常開(kāi)關(guān)的大功率用電設(shè)備，應(yīng)采用超級(jí)隔離變壓器，將其初級(jí)、次級(jí)線圈間的屏蔽層可靠接地。這樣能很好的隔離共模干擾。對(duì)控制連續(xù)性要求特別高的場(chǎng)合，應(yīng)裝設(shè)不間斷供電電源UPS。第36頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二電源

柜內(nèi)直流穩(wěn)壓電源：

統(tǒng)一的主電源單元將交流電整流成直流電（一般為24V）供給柜內(nèi)直流母線。各層機(jī)架內(nèi)設(shè)有子電源單元，將母線上送來(lái)的單一直流電壓轉(zhuǎn)變成機(jī)架所需的各種電壓（+5V、±12V、±15V等）。主控電源采用1：1冗余配置。子電源單元采用1：1或N：1冗余配置 第37頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二I/O通道

在過(guò)程控制計(jì)算機(jī)中，種類最多，數(shù)量最大的是各種I/O接口模件(卡件)。來(lái)自過(guò)程對(duì)象的被測(cè)信號(hào)通過(guò)輸入卡件，進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)控制站，然后按一定的算法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并通過(guò)輸出卡件向執(zhí)行設(shè)備送出控制或報(bào)警等信息。現(xiàn)場(chǎng)控制站數(shù)據(jù)處理輸入卡件信號(hào)輸出卡件執(zhí)行設(shè)備第38頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二I/O通道

AI通道

AO通道

SI通道

SO通道第39頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二模擬量輸入通道(AI)

一般由端子板、信號(hào)調(diào)節(jié)器、A/D插板、及柜內(nèi)連接電纜組成。端子板：用于連接現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)電纜，對(duì)每一路信號(hào)線路提供正負(fù)極兩個(gè)接線端子及屏蔽層的接地端子。柜內(nèi)電纜：端子板、信號(hào)調(diào)節(jié)器與A/D板之間的信號(hào)連接。信號(hào)調(diào)節(jié)器：將各種范圍的模擬量輸入信號(hào)統(tǒng)一轉(zhuǎn)換成0—5V或0—10V的電壓信號(hào)送入A/D板。采用差動(dòng)放大器，并且每一路都串接了濾波器。A/D插板：信號(hào)調(diào)節(jié)器輸入的多路模擬信號(hào)，按CPU的指令逐一轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量送給CPU。DCS多用12位A/D轉(zhuǎn)換器。時(shí)間在100微秒左右。每塊A/D插板輸入8—64路模擬信號(hào)第40頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二模擬量輸出通道（AO）

輸出4—20mA或0—10mA的直流電流信號(hào)。組成：D/A插板輸出端子板柜內(nèi)電纜D/A插板

每板可提供4—8路模擬輸出，精度有8位、12位幾種。輸出負(fù)載能力一般要求小于500歐。第41頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二SI通道

開(kāi)關(guān)量輸入通道。用來(lái)輸入各種限位開(kāi)關(guān)、繼電器或電磁閥門(mén)連動(dòng)觸點(diǎn)的開(kāi)、關(guān)狀態(tài)；輸入信號(hào)可能是交流電壓信號(hào)，直流電壓信號(hào)或干接點(diǎn)。

SO通道

開(kāi)關(guān)量輸出通道，用于控制電磁閥門(mén)、繼電器、指示燈、聲報(bào)警器等只具有開(kāi)、關(guān)兩種狀態(tài)的設(shè)備，它是由端子板、SO板及機(jī)柜內(nèi)電纜構(gòu)成。開(kāi)關(guān)量輸入/輸出通道（SI/SO）第42頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二過(guò)程管理級(jí)控制系統(tǒng)工程師、操作員與DCS的界面—人機(jī)界面。

MMI—ManMachineInterface；OI—OperatorInterface操作人員了解生產(chǎn)過(guò)程的運(yùn)行指令給生產(chǎn)過(guò)程發(fā)出操作指令操作管理裝置功能：

以操作、監(jiān)視為主要任務(wù)、兼有部分管理功能，可對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行組織、監(jiān)視和操作，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程控制管理、故障診斷等。顯示各種參數(shù)第43頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二特征

信息量大易操作性容錯(cuò)性好構(gòu)成裝置

監(jiān)控計(jì)算機(jī)工程師操作臺(tái)操作員操作站(配有技術(shù)手段齊備、功能強(qiáng)的計(jì)算機(jī)、CRT顯示器、操作鍵盤(pán)、及較大存儲(chǔ)量的軟、硬盤(pán))過(guò)程管理級(jí)第44頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二生產(chǎn)管理級(jí)指定區(qū)域生產(chǎn)計(jì)劃；各單元間的協(xié)調(diào)控制；裝置的故障診斷處理和記錄；各類操作數(shù)據(jù)的顯示和記錄。第45頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二綜合（經(jīng)營(yíng)）管理級(jí)主要任務(wù)：①收集各種信息(經(jīng)濟(jì)情報(bào)、市場(chǎng)預(yù)測(cè)、銷售合同、原材料庫(kù)存狀況、生產(chǎn)進(jìn)度、工藝流程及工藝參數(shù)).②產(chǎn)生綜合性報(bào)表③進(jìn)行長(zhǎng)期性的趨勢(shì)分析④審查最優(yōu)化

⑤協(xié)調(diào)和調(diào)度各車間生產(chǎn)計(jì)劃和各部門(mén)的關(guān)系管理范圍：工程技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、商業(yè)實(shí)務(wù)、人事活動(dòng)第46頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二操作站（OPERATERSTATION,簡(jiǎn)稱OS）以工業(yè)PC機(jī)為基礎(chǔ)的人及接口設(shè)備，實(shí)現(xiàn)工藝過(guò)程監(jiān)視、操作、記錄等功能。可以一機(jī)配多CRT，并配有薄膜鍵盤(pán)、觸摸屏幕等輸入方式。具有豐富、使用、友好的實(shí)時(shí)監(jiān)控界面。具有分組顯示、趨勢(shì)圖、動(dòng)態(tài)流程、報(bào)警管理、報(bào)表及記錄、存檔等監(jiān)控功能。第47頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二處理機(jī)--高性能的工業(yè)控制機(jī)當(dāng)今的DCS操作站的功能強(qiáng)，速度快，記錄數(shù)據(jù)大，所以對(duì)操作員站內(nèi)的處理機(jī)系統(tǒng)提出了更高的要求。第48頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二操作員鍵盤(pán)和工程師鍵盤(pán)（1）操作員鍵盤(pán)通常采用防水、防塵能力，有明確圖案（或名稱）標(biāo)志的薄膜鍵盤(pán)。操作鍵根據(jù)其功能可以分為：系統(tǒng)功能鍵、控制調(diào)節(jié)鍵、翻頁(yè)控制鍵、光標(biāo)控制鍵、報(bào)警控制鍵、字母數(shù)字鍵、可編程功能鍵、用戶自定義鍵。（2）工程師鍵盤(pán)：在組態(tài)和編制程序時(shí)使用。鍵盤(pán)的鍵采用便于系統(tǒng)生成的打字機(jī)鍵排列，鍵盤(pán)只有在系統(tǒng)生成時(shí)才和主體連接。第49頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二概貌顯示畫(huà)面

第50頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二儀表面板顯示畫(huà)面

第51頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二時(shí)間范圍前翻半頁(yè)后翻半頁(yè)當(dāng)前顯示在數(shù)據(jù)庫(kù)中位置本頁(yè)時(shí)間本頁(yè)描述時(shí)間軸時(shí)間軸指示時(shí)間顯示全部曲線消隱全部曲線趨勢(shì)曲線顯示畫(huà)面

第52頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二報(bào)警顯示畫(huà)面

第53頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二故障診斷畫(huà)面

第54頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二調(diào)整畫(huà)面第55頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二系統(tǒng)軟件操作站監(jiān)控軟件

系統(tǒng)簡(jiǎn)介系統(tǒng)總貌報(bào)警一覽控制分組調(diào)整畫(huà)面趨勢(shì)圖流程圖數(shù)據(jù)一覽故障診斷組態(tài)軟件

I/O組態(tài)常規(guī)控制方案組態(tài)SCX語(yǔ)言組態(tài)標(biāo)準(zhǔn)畫(huà)面組態(tài)流程圖登錄組態(tài)網(wǎng)絡(luò)交換數(shù)據(jù)組態(tài)報(bào)表登錄組態(tài)語(yǔ)言報(bào)警組態(tài)圖形化控制方案組態(tài)第56頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二工程師站（ENGINEERINGSTATION簡(jiǎn)稱ES)用于控制應(yīng)用軟件組態(tài)、系統(tǒng)監(jiān)視、系統(tǒng)維護(hù)的工程設(shè)備組態(tài)軟件第57頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第三節(jié)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)

現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（FieldbusControlSystem,FCS）是在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、微電子技術(shù)飛速發(fā)展的基礎(chǔ)上，與自動(dòng)控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。它實(shí)際是繼儀表控制系統(tǒng)、集中式數(shù)字控制系統(tǒng)、集散控制系統(tǒng)后的新一代控制系統(tǒng)。

現(xiàn)場(chǎng)總線是20世紀(jì)80年代中期在國(guó)際上開(kāi)始出現(xiàn)，90年代初發(fā)展形成的。它是應(yīng)用于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)、微機(jī)化測(cè)量設(shè)備之間以及現(xiàn)場(chǎng)與控制室（或控制設(shè)備）之間的一種雙向串行、多節(jié)點(diǎn)的數(shù)字通信系統(tǒng)，也被稱為開(kāi)放式、數(shù)字化、多節(jié)點(diǎn)通信的底層控制網(wǎng)絡(luò)。第58頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二(1)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)打破了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式。傳統(tǒng)模擬控制系統(tǒng)采用一對(duì)一的設(shè)備連線，按控制回路分別進(jìn)行連接。位于現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量變送器與位于控制室的控制器之間，控制器與位于現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行器、開(kāi)關(guān)、馬達(dá)之間均為一對(duì)一的物理連接。現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)由于采用了智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，能夠把原先DCS系統(tǒng)中處于控制室的控制模塊、各輸入輸出模塊置于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，加上現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備具有通信能力，現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量變送儀表可以與閥門(mén)等執(zhí)行機(jī)構(gòu)直接傳送信號(hào)，因而控制系統(tǒng)能夠不依賴控制室的計(jì)算機(jī)或控制儀表，直接在現(xiàn)場(chǎng)完成，實(shí)現(xiàn)了徹底的分散控制。第59頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意FCS結(jié)構(gòu)示意圖DDC與FCS的結(jié)