分布式控制系統(tǒng)概述

分布式控制技術

及其應用任課教師及學習班級教師姓名：鄧娜聯(lián)系方式：67791238班級代號：0231101班級人數(shù)：43人上課時間：周一、周三7-8節(jié)上課地點：C110上課周次：1-16周課程概況課程性質：專業(yè)特色課學時：64學分：4課程序號：0279課程代碼：020338前期課程：模擬電路、數(shù)字電路、自動控制理論、計算機語言、通信理論、單片機控制、電機學等考試考查：考試Contents分布式系統(tǒng)構成及指令現(xiàn)場總線和數(shù)據(jù)通信可編程序邏輯控制方法3概述1245常規(guī)控制算法Contents(2)現(xiàn)場控制站操作和顯示DCS工程設計與應用8現(xiàn)代控制方法67910第一章概述本章知識點

1.分布式控制系統(tǒng)的概念

2.分布式控制系統(tǒng)的組成、結構

3.分布式控制系統(tǒng)的特點

4.分布式控制系統(tǒng)的體系結構和技術特點

5.分布式控制系統(tǒng)的發(fā)展分布式計算機控制系統(tǒng)又稱集散控制系統(tǒng)，簡稱DCS（DistributedControlSystem)

它是一個為滿足大型工業(yè)生產(chǎn)和日益復雜的過程控制要求，從綜合自動化的角度出發(fā)，按功能分散、管理集中的原則構思，采用多層分級、合作自治的結構形式，綜合計算機（Computer）、通信（Communication）、終端顯示（CRT）和控制（Control）技術而發(fā)展起來的新型控制系統(tǒng)一、概念第一節(jié)DCS概念?集散咽控制津系統(tǒng)饅是20世紀70年代蓋中期閱發(fā)展縫起來惠的、以微顛處理蔑器為?；A靜的、實釀行集緒中管低理、涉分散趕控制訂的計片算機哪控制憲系統(tǒng)。由階于該羨系統(tǒng)植在發(fā)婚展初曾期以考實行分散摩控制為主君，因驅此又計稱為珍分散蕉型控呆制系第統(tǒng)或相分布嗓式控片制系未統(tǒng)(D撇is螞tr氧ib樓ut膜ed截C亭on厚tr送ol正S圈ys抹te書m，DC免S)，簡君稱為集散照系統(tǒng)或DC帳S。?集昆散控校制系打統(tǒng)是共控制斷技術(C喪on柔t(yī)r頁ol獲)、計算斷機技拋術(C腸om御pu島te威r)、通信承技術(C飲om雖mu伍ni鐵ca范ti商on或)、陰極霞射線承管(C錯RT壁)圖形央顯示殖技術恢和網(wǎng)救絡技漏術(N斥et健wo障rk您)相結晚合的拜產(chǎn)物，是憂一種哪操作渠顯示示集中在、控幫制功萌能分時散、杰采用無分級儀分層蓋體系本結構霉、局茂部網(wǎng)綠絡通猴信的坊計算棋機綜曠合控抗制系己統(tǒng)，鎮(zhèn)其目豈的在叛于控僚制或六控制微管理正一個秒工業(yè)今生產(chǎn)轎過程啄或工泰廠。?集士散控幼制系內(nèi)統(tǒng)自問世肯以來，發(fā)展棗異常算迅速,幾經(jīng)統(tǒng)更新與換代泊，技革術性擔能日幫臻完杯善，時并以傘其技馬術先獲進、挨性能休可靠圓、構怕成靈泄活、挺操作差簡便品和價哨格合斥理的標特點彼，贏粱得了衫廣大掛用戶借，巳櫻被廣頑泛應持用于棟石油吉、化肺工、簽電力肯、冶冶金和匹輕工騰等工氧業(yè)領血域。1集散妻控制剖系統(tǒng)嗚產(chǎn)生晨的背演景?20世紀60年代起初，隱人們陣開始腎將電懸子計叼算機液用于購過程繞控制天，試獸圖利舌用計譽算機尤所具拆有的潔能執(zhí)矮行復差雜運批算、裂處理羨速度休快、胡集中騾顯示鞭操作電、易輛于通受信、慎易于澇實現(xiàn)踏多種可控制裁算法筒、易算于改落變控下制方司案、怕控制醋精度合高等混特點偶，來體克服遇常規(guī)墓模擬埋儀表番的局乖限性涂。一四臺計怖算機懸控制叛著幾討十甚憐至幾努百個別回路呢，整般個生采產(chǎn)過販程的咸監(jiān)視嫁、操擊作、弱報警金、控們制和閃管理宣等功逆能都握集中出在這伸臺計息算機另上。掛一旦陣計算吸機的公由共部坊分發(fā)虜生故議障時，輕則盆造成酒裝置俱或整知個工盒廠停工，重則撈導致蜜設備獲的損偏壞甚窮至發(fā)辮生火命災、閘爆炸降等惡絡性事怪故，這扛就是夕所謂束“危聞險集抗中”榆。?而采臂用一蝦臺計萄算機誼工作怪、另放一臺怒計算陷機備伴用的昏雙機論雙工仁系統(tǒng)導，或抗采用俱常規(guī)祥儀表貢備用秀方式里，雖站可提頸高控建制系肆統(tǒng)的句可靠炸性，燙但成肺本太偵高，如果闖工廠福的生析產(chǎn)規(guī)抹模不嘴大，則經(jīng)扇濟性脂更差，用刺戶難肚以接驚受。濾因此貼，有構必要乒吸收交常規(guī)聲模擬笑儀表疼和計知算機側控制儀系統(tǒng)歸的優(yōu)流點，另并且互克服森它們餅的弱諸點，紡利用仔各種坦新技宗術和軟新理娃論，衛(wèi)研制貧出新賺型的澆控制魔系統(tǒng)蔑。?20世紀70年代炎初，遮大規(guī)悲模集銷成電扁路的迷問世箭及微繩處理含器的擾誕生歌，為病新型沃控制誘系統(tǒng)虛的研鍋制創(chuàng)衡造了改物質乏條件號。同博時，CR騙T圖形極顯示皆技術蘆和數(shù)孕字通裕信技俱術的星發(fā)展長，為猶新型帥控制伴系統(tǒng)剪的研藏制提牢供了凝技術盛條件所，現(xiàn)株代控銅制理而論的螺發(fā)展瘋為新虧型控痛制系邀統(tǒng)的嘩研制順和開媽發(fā)提坊供了己理論策依據(jù)皮和技夕術指秧導。維根據(jù)閃“危擱險分現(xiàn)散”陡的設潮計思垮想，訂過去辯由一鵲臺大筆型計蝴算機修完成邪的功鑒能，大現(xiàn)在處可以紫由幾掃十臺瓦甚至文幾百銀臺微鴉處理閘機來成完成幟。各圾微處飯理機集之間每可以伴用通回信網(wǎng)餡絡連侄接起總來，遣從而穩(wěn)構成巧一個少完整淋的系械統(tǒng)。?系統(tǒng)居中的呢一臺蔥微處持理機披只需疤控制尸幾個敵至幾研十個南回路辨，即既使某奶一微和處理罷機發(fā)腐生故購障，然只影內(nèi)響它筐所控紋制的示少數(shù)練回路安，而擋不會攏對整祝個系傾統(tǒng)造格成嚴債重影率響，轟從而過在很焰大程開度上餃使危爛險分悼散。?這種桐新型漆控制窯系統(tǒng)盤采用多臺彩色紐奉圖形巴顯示使器監(jiān)妨視著過幕程和委系統(tǒng)駕的運左行，揚實現(xiàn)絕了操作竊和信息乖綜合勢管理滴的集需中，逝利用通辟信系統(tǒng)將各閘微機科連接暢起來，按控襯制功芹能或枕按區(qū)射域將球微處愚理機汽進行寸分散枯配置，實年行分卻散控年制，碰增強沙了全廚系統(tǒng)壇的安全緩可靠性。?19足75年12月，美國究霍尼恐威爾(H坑on套ey軍we細ll撕)公司岸正式餃向市暖場推摩出了暑世界跡上第送一套集散替控制址系統(tǒng)——望TD藍C-20強00（To桂ta的l鑄Di犧st迅ri測bu役te爺d摩Co吉nt菊ro誰l20劈燕00）系嬸統(tǒng)，成春為最早毒提出滔集散號控制先系統(tǒng)遵設計均思想腦的開發(fā)墳商。?智能幸變送咳器具章有數(shù)完字通慣信能藝力，肺通過寶現(xiàn)場螺總線央與過束程控握制站廣或與沈局部畏網(wǎng)絡春節(jié)點毀相連猜接。鳴在控當制室盾或本棉節(jié)點饒工作睬站中壓便可許對現(xiàn)向場的拌智能墳變送絹器進粒行調全零、鼻調量炒程、艇組態(tài)罩、自采動標玩定、白自動孫診斷夕及自瘋動排過除故罰障等今操作末。?擴展?jié)贒C斥S的代亮表產(chǎn)暗品有步：Ho愧ne籌yw編el緩l的TD歪C-資30檔00旨/P刮M，YO倒KO唉GA宮WA的CE旦NT被UM庭-X狐L，F(xiàn)o差xb搖or饑o的I/純A的S，Ba妹il景ey密C津on擠tr狠ol的IN征FI俊-9仗0等。?從DC略S三十漆多年的施發(fā)展甲歷史中可以竄清楚考地看隔到，正是缸計算另機技呆術、屏卻幕顯示外技術、控擦制技術、網(wǎng)絡含和通胸信技案術的亦不斷降發(fā)展，才推廁動了DC拜S的不斷更新?lián)Q代。今陜后DC砍S的發(fā)標展仍懸將繼臺承集盤中監(jiān)塔視管浮理和頑分散辛控制蠟這一聲理念。向著什更大囑范圍斥的集愁中管潔理和回更加犬徹底廊的分嫂散控各制兩騾個方曲向發(fā)股展，境即向進著計控算機鮮集成熄制造闊系統(tǒng)(C割om元pu花te江r禽In夾te逮gr富at祥ed退M企an筑uf指ac憤tu梨ri咐ng烘S妄ys禿te枯m，CI方MS附)、計用算機消集成須過程罪系統(tǒng)(C午om倍pu饅te輔r粒In糾te賺gr尿at燥ed晃P澆ro叔ce污s仆Sy敵st蔥em，CI頭PS方)方向顫和現(xiàn)龜場總灑線控劍制系鞠統(tǒng)(F暑ie另ld煮bu查s干Co濤nt速ro滴l預Sy倆st播em，F(xiàn)C葬S)方向頭發(fā)展泊。二、看組成集散想控制蘇系統(tǒng)吹是一蠅微處績理器企和網(wǎng)核絡為足基礎鑄的集蠢中分加散型半控制幻玉系統(tǒng)扒。它寄包括接控制渴站、盒操作躺站、展通訊溪系統(tǒng)揪和工泡程師針站?？刂圃暾静僮餍艺竟こ萄蹘熣就ㄓ嵒锵到y(tǒng)第二鄙節(jié)DC寫S組成網(wǎng)絡鉗拓撲扛結構第二梢節(jié)DC訪S組成1.控制累站：完成棗系統(tǒng)頸的運峽算處蹦理控規(guī)制。普它有元兩部約分組耽成：邏輯處部分悼：主CP炊U+內(nèi)存次等，趨用于寶數(shù)據(jù)漏的處忌理、郊計皆算蔑和存侵儲部士分?，F(xiàn)場凡部分高：現(xiàn)繪場I/麗O部分多、用撤內(nèi)部賓并行圣總線鉛、Mu勿lt秒ib釣us、VM騰E、ST遼D，PC企I等。話現(xiàn)逐剝步用始內(nèi)部準串行陡總線欠，如CA鑼N、Pr創(chuàng)of肚ib板us、De航vi薪ce順ne臨t等。第二傷節(jié)DC耽S組成DeviceNetFoundationFieldbus第二攪節(jié)DC飛S組成2.操作浮站：完成顛人機捉界面儲功能擊、供搬操作蠅員操仰作監(jiān)寺視。畫面床種類服：流收程圖忌、總對貌、侍控制等組、室調整憶趨勢鮮、報矩警歸豆檔等美。寶鋼渾高爐德控制傅系統(tǒng)按：80胸0多幅帶流程庫圖畫打面（款操作廣）、20盆0多幅槍報警至畫面叮。第二文節(jié)DC澤S組成第二片節(jié)DC姐S組成第二側節(jié)DC拔S組成第二傳節(jié)DC悶S組成第二媽節(jié)DC披S組成第二抄節(jié)DC哨S組成3.工程魂師站艇：用于恰組態(tài)綿（離做線）在線絲式修改+操作劣。4.通訊艦系統(tǒng)叼：系統(tǒng)襯網(wǎng)絡郵：以如太網(wǎng)樹（I/很A），10爬0M日bp何s，25嶺6個節(jié)疫點?，F(xiàn)場儀總線怎網(wǎng)絡最：64個節(jié)名點、宮與RS澆23儉2C等同扭、且境能離慢站互弄聯(lián)、野可實片現(xiàn)點燒對點前（Pe濾er書t引o毫Pe譜er）、50擋0K無bp搜s。第二唇節(jié)DC刊S組成2集散愈控制障系統(tǒng)脹的基便本構布成?綜觀雖各種敏集散陜控制谷系統(tǒng)鼠，盡帥管其那品種拖規(guī)格店繁多聾，設旨計風妙格各圈異，筆但大郵多數(shù)妥都包杜含有載分散捧過程仗控制唱裝置祥、集恰中操派作管遺理裝考置和但通信繁系統(tǒng)勾等三俯大部患分。某分散態(tài)過程棋控制衛(wèi)裝置昆是DC猛S與生茫產(chǎn)過層程聯(lián)教系的霧接口催，按馳其功冰能又南可分催為現(xiàn)歐場控陳制站喉（簡稱控制站）和秀數(shù)據(jù)庫采集趴站等挨。?集中拴操作好管理渡裝置朽是人芽與DC促S聯(lián)系譜的接偽口，斬按其繞功能稱又可栗分為返操作穗員工羅作站擦（簡稱操呢作站）、祝工程娘師工每作站陷（簡稱工程尸師站）和掌監(jiān)控抱計算祖機（磁又稱上位甲機）銳等。鄙通信挖系統(tǒng)五（又稱通信盤網(wǎng)絡托）是DC巡壽S的中績樞，軟它將DC東S的各屠部分個連接圍起來囑構成曲一個州整體晚。因刻此，均操作禮員站默、工彈程師晝站、速監(jiān)控鑼計算恐機、朽現(xiàn)場葡控制坑站、沾數(shù)據(jù)訪采集伯站和交通信杰系統(tǒng)蠅等是臭構成DC辟S的最潔基本存部分妖，如咬圖1所示啞。圖1集散賢控制憐系統(tǒng)伯的基抄本構揪成(1檔)操作舟站?操作巴站是僚操作貍人員嚴對生方產(chǎn)過屯程進賀行顯求示、舟監(jiān)視都、操旗作控姐制和鬼管理盤的主絞要設炮備。陣操作膽站提定供了囑良好眾的人甚機交茅互界奸面，猶用以才實現(xiàn)甚集中濁監(jiān)視床、操補作和月信息劇管理壘等功允能。捎在有顆的小DC作S中，雕操作慈站兼絡有工香程師縣站的稿功能擇，在袖操作渣站上仰也可娃以進松行系交統(tǒng)組冤態(tài)和墾維護剛的部腔分或爸全部呀工作生。(2餓)工程爪師站?工程并師站斗用于摟對DC也S進行桃離線薄的組虎態(tài)工著作和鮮在線拆的系深統(tǒng)監(jiān)糾督、遍控制眼與維吃護。撇工程砌師能雄夠借湯助于阻組態(tài)秘軟件慣對系縮慧統(tǒng)進勵行離獵線組擁態(tài)，翁并在DC醒S在線戒運行夸時，題可以婆實時溝地監(jiān)爹視通瀉信網(wǎng)煉絡上哨各工獄作站枯的運嶄行情麥況。(3穗)監(jiān)控怕計算缸機?監(jiān)控雹計算嘆機通耐過網(wǎng)菌絡收海集系乳統(tǒng)中獲各單癥元的辣數(shù)據(jù)剖信息爆，根屠據(jù)數(shù)捆學模農(nóng)型和助優(yōu)化辰控制穴指標納進行年后臺勾計算狐、優(yōu)戰(zhàn)化控辯制等下，它灰還用猶于全針系統(tǒng)叉信息黑的綜祝合管浙理。(4乳)現(xiàn)場熄控制糾站?現(xiàn)場粉控制德站通患過現(xiàn)當場儀既表直斃接與堡生產(chǎn)洞過程暢相連紅接，嬌采集動過程義變量螞信息懷，并猴進行差轉換赴和運揚算等逃處理寶，產(chǎn)架生控駕制信乖號以擴驅動躍現(xiàn)場浩的執(zhí)尊行機室構，撈實現(xiàn)投對生王產(chǎn)過沈程的津控制返?，F(xiàn)豈場控振制站晴可控盞制多窄個回鏈路，透具有需極強隨的運世算和掩控制婆功能沃，能黃夠自薪主地叮完成船回路若控制帖任務駱，實仔現(xiàn)反渾饋控碼制、王邏輯寒控制蜜、順霞序控鞭制和廈批量戴控制濟等功羨能。(5壩)數(shù)據(jù)器采集觀站?數(shù)據(jù)贏采集設站通忘過現(xiàn)利場儀匪表直后接與裙生產(chǎn)元過程離相連沃接，拆對過葛程非屢控制屠變量張進行黨數(shù)據(jù)譽采集器和預調處理敵，并旦對實競時數(shù)暮據(jù)進傭一步艷加工朵。為竟操作察站提桶供數(shù)響據(jù)，翁實現(xiàn)騎對過聯(lián)程的嫌監(jiān)視進和信涂息存禁儲；偷為控槳制回課路的政運算袖提供驅輔助鈔數(shù)據(jù)銅和信吵息。(6漠)通信興系統(tǒng)?通信肝系統(tǒng)廉連接DC京S的各深操作字站、村工程蠟師站絮、監(jiān)測控計物算機浪、控負制站疊、數(shù)亦據(jù)采忙集站轎等部宅分，丙傳遞容各工懇作站券之間賤的數(shù)意據(jù)、惱指令合及其前他信姨息，犁使整腔個系曠統(tǒng)協(xié)叮調一陸致地留工作撥，從哲而實揉現(xiàn)數(shù)閱據(jù)和腿信息廉資源腎的共妖享。?綜上李所述陪，操句作站堡、工挪程師盯站和團監(jiān)控忽計算肚機構摸成了DC柿S的人難機接避口，蜜用以準完成狂集中粒監(jiān)視忌、操過作、新組態(tài)屬和信沾息綜呀合管典理等破任務銀?，F(xiàn)特場控晴制站蝦和數(shù)驗據(jù)采偶集站劉構成DC婦S的過察程接癢口，己用以桶完成宮數(shù)據(jù)姻采集甜與處玩理和話分散壞控制掃任務爆。通偏信系萬統(tǒng)是途連接DC村S各部捕分的芽紐帶佩，是格實現(xiàn)秧集中也管理捆、分行散控彎制目莖標的渡關鍵鑄。三、剃主要射特點特點博：集悅中管與理和哲分散趴控制1.整個革生產(chǎn)橡過程戀的全產(chǎn)部操脂作、贏顯示虎集中須在同意一個碼操作什站進腐行；2.用多卡個微罪處理唇器分爛散承毀擔生貴產(chǎn)過綠程的缸控制逼，每傅個微孫處理兼器只鏡控制歉少量飄回路挪。第三趁節(jié)DC紀S特點四、心體系診結構罪和技駐術特膊點1、體端系結咳構隨著乳計算序機系蜘統(tǒng)和律網(wǎng)絡故技術皂的發(fā)擾展與冤企業(yè)旨管理六科學本（扁紀平化琴少層骨次結汽構）勞的進取展，貸人們某根據(jù)賓功能向把整勾個企磁業(yè)集宵團的己綜合眨自動姑化與姨管理幻玉功能命劃分輪為四敲層結兼構：烈現(xiàn)場速儀表牲和執(zhí)早行機勿構層咳，裝坑置控張制層養(yǎng)，工謊廠監(jiān)族控與慶管理香層和歌企業(yè)非經(jīng)營抓管理漆層。第四嗽節(jié)DC拐S體系站結構請和技形術特點

圖A體系訓結構第四淡節(jié)DC抄S體系所結構臭和技而術特點2.技術躬特點多網(wǎng)牲絡協(xié)顆議支搶持的自拓撲盤結構第四草節(jié)DC軟S體系繁結構獵和技臨術特點分散綿控制車：遞色級控理制結般構第四其節(jié)DC享S體系坑結構網(wǎng)和技墨術特點分散棋控制淘：支原持多還種現(xiàn)沒場總誦線第四撕節(jié)DC醋S體系吳結構杯和技探術特點五、DC蠻S的發(fā)討展◆第一偽階段蠅（19埋75年—19腥80年）—代表扛產(chǎn)品儀主要達有美黃國Ho鞭ne仙yw饑el施l公司男的TD哄C2磚00般0，Ba飾il憐ey公司勝的Ne爐tw千or翅k9潔0，F(xiàn)o象xb守or啦o公司攏的Sp姨ec紫tr愚um，日救本橫蹲河公峽司的Ce擋nt趨um等—主要廈由過破程控坊制單妹元PC予U、數(shù)幻玉據(jù)采艇集裝來置DA呼U、CR亮T操作恩站、鋸監(jiān)控添計算董機和書數(shù)據(jù)熟高速旺公路HW五部綿分組閑成VN棟ET賞/I叮P由日伯本橫兵河Yo貍ko哥ga麻wa開發(fā)沉，該酒協(xié)議毀的實猾時擴示展是添實時之可靠旺數(shù)據(jù)豈報協(xié)營議(R勸ea祖l-舒ti您me乒a撕mp構;達Re綁li棕ab鉆le委D賺at推ag拔ra屋m容Pr胳ot來oc儀ol，RT領P)，在弱傳輸除層采饑用UD掩P協(xié)議虎，但剖在IP棧協(xié)齒議層壯進行瘡了優(yōu)電化以痰實現(xiàn)舅冗余應網(wǎng)絡弊聯(lián)結第五升節(jié)DC坡S發(fā)展公司代表產(chǎn)品所屬國家HoneywellTDC-2000美國BaileyNetWork-90美國FoxboroSpectrum美國SiemensTelepermM德國YOKOGAWA(橫河)Centum日本TOSHIBA(東芝)TOSDIC日本表1DC神S第一澤代代炎表一陡覽表第五萬節(jié)DC迅S發(fā)展◆第二攪階段據(jù)（19尤80年—1育98姥5年）—主要貝代表完產(chǎn)品掀有Ho旗ne腐yw苦el漿l公司研的TD勿C3巾00職0，日棄本橫缸河公菠司的Ce把nt稠um工A，B，D等—主要槐由局愿部網(wǎng)缺絡LA館N、多俱功能因控制括器MC、增地強型幣操作售站EO套S、通材用操鄭作站US、網(wǎng)社間連簽接器GW、系浩統(tǒng)管趁理模墨塊SM蘇M和主吃計算近機HC七部離分組抗成第五賣節(jié)DC涼S發(fā)展表2DC班S第二該代代啞表一方覽表公司代表產(chǎn)品所屬國家HoneywellTDC-3000美國Leeds&NorthropMAX1美國TaylorMOD300美國WestingHouse(西屋)WDPF美國Fisher-RosemountPROVOX美國YOKOGAWA(橫河)CentumA,B,C日本第五慣節(jié)DC嫩S發(fā)展◆第三蹲階段考（19粥85年—）—DC秤S向計參算機忽網(wǎng)絡嬌控制陡擴展她，將坊過程吼控制復、監(jiān)茄督控立制和炮管理桃調度嫂進一獲步結榨合起堂來，越并且希加強赤斷續(xù)戀系統(tǒng)掩功能拳，采膛用專價家系稼統(tǒng)和抬開放睬系統(tǒng)啊互連紫參考夾模型予為基貓礎的糞制造皺自動親化協(xié)債議MA陳P標準休，以效及硬劃件上箏的諸買多新商技術諷，從矩而克魂服了兩自動誼化孤欠島問付題?！湫投庐a(chǎn)品沃有Ho添ne著yw朗el義l公司往的TD枕CS碑30宇00，日雄本橫洲河公專司的Ce摟nt恐um查-X驢L，Ba槳il舟ey的IN變FI淋-9令0等。第五凍節(jié)DC伸S發(fā)展表3DC童S第三告代代船表一組覽表公司代表產(chǎn)品所屬國家FoxboroI/ASeries美國HoneywellTDC-3000/UCN美國Le