DCS控制系統(tǒng)講解(計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng))

DCS把握系統(tǒng)第一章自控儀表工根底識(shí)圖在講DCS系統(tǒng)系統(tǒng)之前,先和大家一起回憶一下儀表工的根底識(shí)圖，對(duì)今后大家日后的學(xué)習(xí)，儀表、把握系統(tǒng)檢修維護(hù)都會(huì)有確定的意義。儀表功能標(biāo)志儀表功能標(biāo)志組成如下:例1 PI——功能標(biāo)志P——首位字母〔表示被測(cè)變量〕I——后繼字母〔表示功能〕例2TIC——功能標(biāo)志T——首位字母〔表示被測(cè)變量〕IC——后繼字母〔表示功能〕表示連鎖功能〕1.1.2儀表功能字母代號(hào)儀表功能標(biāo)志的字母代號(hào)見表1.1表1.1常用儀表功能字母代號(hào)首字母后繼字母被測(cè)變量修飾詞讀出功能輸出功能修飾詞A分析報(bào)警C電導(dǎo)率把握F流量I電流指示H手動(dòng)高L物位燈低P壓力RHFSS速度、頻率T溫度儀表檢測(cè)流程圖常見圖形符號(hào)常用儀表流程圖符號(hào)及其含義常規(guī)儀表PIPI101引入計(jì)算機(jī)或DCS把握系統(tǒng)儀表PIRSAPIRSA101104L儀表檢測(cè)流程圖識(shí)圖MMFRISA30101TSA30103PISPISM3010530104MHPRISA30102L圖1.1工藝檢測(cè)把握流程圖儀表接線圖識(shí)圖〔略〕其次章計(jì)算機(jī)把握系統(tǒng)及DCS根底學(xué)問集散把握系統(tǒng)(DistributedControlSystem,DCS)是計(jì)算機(jī)把握形式，DCS就是其中的一種。計(jì)算機(jī)把握系統(tǒng)根底學(xué)問計(jì)算機(jī)把握系統(tǒng)的一般概念計(jì)算機(jī)把握是關(guān)于計(jì)算機(jī)技術(shù)如何應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過程自動(dòng)化域來看，計(jì)算機(jī)把握系統(tǒng)又是其主要的實(shí)現(xiàn)手段?？梢哉f，計(jì)算機(jī)把握同構(gòu)造組成的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)把握系統(tǒng)是融計(jì)算機(jī)技術(shù)與工業(yè)過程把握于一體的綜合性技術(shù)，它是在常規(guī)儀表把握系統(tǒng) 的根底上進(jìn)展起來的。2.1所示。系統(tǒng)中的測(cè)量變送器對(duì)被控對(duì)象進(jìn)展檢測(cè)，把被控量(如或電壓)再反響到把握器中。把握器將此測(cè)量值與給定值進(jìn)展比較，量跟蹤給定值，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)把握的目的，原理如圖2.2所示。圖2.1儲(chǔ)液罐液位把握系統(tǒng)圖2.2常規(guī)儀表把握系統(tǒng)原理框圖把圖2.2中的把握器用把握計(jì)算機(jī)即計(jì)算機(jī)及其輸入/輸出通道遞，而一次儀表多承受模擬信號(hào)傳遞。因此，系統(tǒng)中需要有將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器和將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的數(shù)/模(D/A)2.3A/DD/A了計(jì)算機(jī)把握系統(tǒng)這種典型的輸入/輸出通道一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)把握系統(tǒng)是由硬件和軟件兩大局部組成的。圖2.3計(jì)算機(jī)把握系統(tǒng)原理框圖硬件入/輸出設(shè)備、操作臺(tái)和通信設(shè)備等組成，如圖2.4所示。圖2.4計(jì)算機(jī)把握系統(tǒng)硬件組成框圖主機(jī)由中心處理器(CPU)、內(nèi)存儲(chǔ)器(RAM、ROM)和系統(tǒng)總線構(gòu)成的主過程工況的各種信息，以及預(yù)定的把握算法，作出相應(yīng)的把握決策，并通過過程輸出通道向生產(chǎn)過程發(fā)送把握命令。目的。常規(guī)外部設(shè)備常規(guī)外部設(shè)備由輸入設(shè)備、輸出設(shè)備和外存儲(chǔ)器等組成。常規(guī)的輸入設(shè)備有鍵盤、光電輸入機(jī)等，主要用來輸入程序、數(shù)據(jù)和操作命令。常規(guī)的輸出設(shè)備有打印機(jī)、繪圖機(jī)、顯示器(CRT顯示器)等，主要用來把各種信息和數(shù)據(jù)供給應(yīng)操作者。輸入/輸出兩種功能，主要用于存儲(chǔ)系統(tǒng)程序和數(shù)據(jù)。外部設(shè)備與主機(jī)組成的計(jì)算機(jī)根本系統(tǒng)(即通常所言的計(jì)算機(jī))，，則必需增加過程輸入/輸出設(shè)備。(I/O設(shè)備)過程輸入/輸出設(shè)備是在計(jì)算機(jī)與工業(yè)對(duì)象之間起著信息傳遞和化儀表的范疇外，主要是指過程輸入/輸出通道(簡(jiǎn)稱過程通道)。過程輸入通道包括模擬量輸入通道(簡(jiǎn)稱A/D通道)和數(shù)字量輸入通道(簡(jiǎn)稱DI量、液位等)和開關(guān)量信號(hào)(繼電器觸點(diǎn)、行程開關(guān)、按鈕等)或數(shù)字量信號(hào)(如轉(zhuǎn)速、流量脈沖、BCD碼等)。過程輸出通道包括模擬量輸出通道(簡(jiǎn)稱D/A通道)和數(shù)字量輸出通道(簡(jiǎn)稱DO通道)，D/A通道把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)后再輸出，DO操作臺(tái)由顯示器(或LED等其他顯示器)、鍵盤、開關(guān)和指示燈等構(gòu)成。操作員通過操作臺(tái)可以了解與把握整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。作設(shè)備一般是分開的。接口電路系統(tǒng)有各種不同的接口電路，一般分為并行接口、串行接口、治理接口和專用接口等幾類。通信設(shè)備往往需要幾臺(tái)或幾十臺(tái)計(jì)算機(jī)才能分級(jí)完成把握和治理任務(wù)。這樣，網(wǎng)絡(luò)，以進(jìn)展信息交換。軟件件兩大類。系統(tǒng)軟件是一組支持系統(tǒng)開發(fā)、測(cè)試、運(yùn)行和維護(hù)的工具軟件，核心是操作系統(tǒng)，還有編程語言等關(guān)心工具。在計(jì)算機(jī)把握系統(tǒng)中，或?qū)ο蟮膶Ｓ谜Z言或編譯類語言。系統(tǒng)軟件一般由計(jì)算機(jī)廠商以產(chǎn)品形式向用戶供給。應(yīng)用軟件是系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員利用編程語言或開發(fā)工具編制的可執(zhí)程輸入模塊、根本運(yùn)算模塊、把握算法模塊、報(bào)警限幅模塊、過程輸出模塊、數(shù)據(jù)治理模塊等。領(lǐng)域中最重要的一個(gè)方面。計(jì)算機(jī)把握系統(tǒng)的分類從把握目的、系統(tǒng)構(gòu)成的角度介紹幾種不同類型的計(jì)算機(jī)把握系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAS)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DataAcquisitionSystem，DAS)是計(jì)算機(jī)應(yīng)用于生產(chǎn)過程把握最早、也是最根本的一種類型，如圖2.5所示。圖2.5數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)操作指導(dǎo)把握系統(tǒng)(OGC)操作指導(dǎo)把握(OperationGuideControl，OGC)系統(tǒng)是基于數(shù)據(jù)2.6器的給定值或操作執(zhí)行器，如此到達(dá)操作指導(dǎo)的作用。明顯，這屬于計(jì)算機(jī)離線最優(yōu)把握的一種形式。圖2.16操作指導(dǎo)把握系統(tǒng)直接數(shù)字把握系統(tǒng)(DDC)直接數(shù)字把握(DirectDigitalControl，DDC)系統(tǒng)是用一臺(tái)計(jì)的閉環(huán)把握，如圖2.7所示。為了操作便利，DDC系統(tǒng)還配置一個(gè)包括給定、顯示、報(bào)警等功能的操作把握臺(tái)。圖2.7直接數(shù)字把握系統(tǒng)分散把握系統(tǒng)(DCS)于是，人們研制出以多臺(tái)微型計(jì)算機(jī)為根底的分散把握系統(tǒng)(DistributedControlSystem，DCS)。DCS承受分散把握、集中操假設(shè)干級(jí)，如過程把握級(jí)、把握治理級(jí)、生產(chǎn)治理級(jí)和經(jīng)營(yíng)治理級(jí)等。DCS又稱分布式或集散式把握系統(tǒng)。其他計(jì)算機(jī)把握系統(tǒng)如：可編程規(guī)律把握器ProgrammableLogicalContrleLC〕程調(diào)整器(ProgrammableController，PC)、現(xiàn)場(chǎng)總線把握系統(tǒng)(FieldbusControlSystem。FCS)等。集散把握系統(tǒng)(DCS)概念DDC將全部把握回路的計(jì)算都集中在主CPU中，這引起了牢靠性1975年消滅了DCS，這是一種結(jié)合了儀表把握系統(tǒng)和DDCDDCDDC把握系統(tǒng)，那么DCS則是網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入把握領(lǐng)域后消滅的型把握系統(tǒng)。DCS是集散把握系統(tǒng)(DistributedControlSystem)的簡(jiǎn)稱，國(guó)合了計(jì)算機(jī)(Computer)、通訊(Communication)、顯示(CRT)和把握(Control)等4C配置靈敏、組態(tài)便利。DCS的構(gòu)造形式從構(gòu)造上劃分，DCS包括過程級(jí)、操作級(jí)和。過程級(jí)主要由過程把握站、I/O單元組成，是系統(tǒng)把握功能的主要實(shí)施局部。操作級(jí)包組態(tài)。治理級(jí)主要是指工廠治理信息系統(tǒng)〔MIS系統(tǒng)〕，作為DCS更高層次的應(yīng)用。治理級(jí)治理級(jí)操作級(jí)過程級(jí)圖2.8DCS把握系統(tǒng)構(gòu)造DCS系統(tǒng)的核心DCS的過程把握站是一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，主要由電源、CPU〔中心處理器〕、網(wǎng)絡(luò)接口和I/O組成入和輸出通道，這就是I/O。DCS中的I/O一般是模塊化的，一個(gè)I/O模塊上有一個(gè)或多個(gè)I/O〔調(diào)整閥。I/O單元：通常，一個(gè)過程把握站是有幾個(gè)機(jī)架組成，每個(gè)機(jī)架CPU所在的機(jī)架被稱為CPU程站中只能有一套CPUI/O模塊的機(jī)架就是I/O單元。DCS的特點(diǎn)A〕分散性和集中性DCS分散性的含義是廣義的，不單是分散把握，還有地域分散、散，進(jìn)而提高系統(tǒng)的牢靠性和安全性。DCS硬件積木化和軟件模塊化是分散性的具體表達(dá)。因此，可以DCS一臺(tái)過程把握站(PCS)可看作一個(gè)子系統(tǒng)；操作監(jiān)控層中的一臺(tái)操作員站(OS)也可看作一個(gè)子系統(tǒng)。DCSDCS通信網(wǎng)絡(luò)作和集中治理。固然，操作員站的地理位置不必強(qiáng)求集中。B〕自治性和協(xié)調(diào)性DCS的自治性是指系統(tǒng)中的各臺(tái)計(jì)算機(jī)均可獨(dú)立地工作，例如，過程把握站能自主地進(jìn)展信號(hào)輸入、運(yùn)算、把握和輸出；操作員站能自主地實(shí)現(xiàn)監(jiān)視、操作和治理；工程師站的組態(tài)功能更為獨(dú)立，既可上組態(tài)，形成組態(tài)文件后再裝入DCSDCS的協(xié)調(diào)性是指系統(tǒng)中的各臺(tái)計(jì)算機(jī)用通信網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)在一起，相互傳送信息，相互協(xié)調(diào)工作，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的總體功能。DCS的分散DCS的分散是相的設(shè)計(jì)思想，自治和協(xié)調(diào)的設(shè)計(jì)原則，才使DCS獲得進(jìn)一步進(jìn)展，并得到廣泛地應(yīng)用。靈敏性和擴(kuò)展性DCS硬件承受積木式構(gòu)造，類似兒童搭積木那樣，可靈敏地配置成小、中、大各類系統(tǒng)。另外，還可依據(jù)企業(yè)的財(cái)力或生產(chǎn)要求，逐步擴(kuò)展系統(tǒng)，轉(zhuǎn)變系統(tǒng)的配置。DCS軟件承受模塊式構(gòu)造，供給各類功能模塊，可靈敏地組態(tài)構(gòu)成簡(jiǎn)潔、簡(jiǎn)潔各類把握系統(tǒng)。另外，還可置。先進(jìn)性和繼承性DCS綜合了“4C機(jī)、通信網(wǎng)絡(luò)和屏幕顯示；軟件上承受先進(jìn)的操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)治理和算法語言；算法上承受自適應(yīng)、推想、推理、優(yōu)化等先進(jìn)把握算法，建立生產(chǎn)過程數(shù)學(xué)模型和專家系統(tǒng)。DCS自問世以來，更DCSDCS作為DCS的一個(gè)子系統(tǒng)連續(xù)DCSDCSDCS之間的不兼容，給用戶帶來經(jīng)濟(jì)上的損失。牢靠性和適應(yīng)性DCS的分散性帶來系統(tǒng)的危急分散，提高了系統(tǒng)的牢靠性。DCSI/O板、通信網(wǎng)絡(luò)和電源等均可雙重化，而且承受熱備份工作方式，自動(dòng)檢查故障，一旦消滅故DCS小。DCS承受高性能的電子元器件、先進(jìn)的生產(chǎn)