集散控制系統(tǒng)

集散控制系統(tǒng)水泥廠技術(shù)人員培訓目錄01集散控制系統(tǒng)與水泥企業(yè)信息化02集散控制系統(tǒng)構(gòu)成03工業(yè)控制網(wǎng)絡04集散控制系統(tǒng)組態(tài)01集散控制系統(tǒng)與水泥企業(yè)信息化01工業(yè)化過程

自動化與工業(yè)化的關(guān)系

工業(yè)化特點：專指工業(yè)，尤其是制造業(yè)

工業(yè)化發(fā)展三階段：機械化（大規(guī)模使用機器系統(tǒng)）電氣化（加入電機、電網(wǎng)絡）自動化（加入自動控制器）

實現(xiàn)了自動化，就完成了工業(yè)化

目前來說：自動化是工業(yè)化的最重要標志

（國內(nèi)從總體來說，已機械化、電氣化、自動化）

01工業(yè)化過程

自動化與信息化的關(guān)系信息化特點：不單指工業(yè)，包含第一、三產(chǎn)業(yè)僅從工業(yè)的角度，信息化發(fā)展也可分三階段：一定要在工業(yè)化的基礎上

數(shù)字化（大規(guī)模使用數(shù)字計算機）網(wǎng)絡化（實現(xiàn)計算機網(wǎng)絡）

先進自動化（綜合集成了系統(tǒng)、管理）

實現(xiàn)先進自動化，就完成了（工業(yè)）信息化先進自動化是信息化的最重要標志（國內(nèi)，數(shù)字化、網(wǎng)絡化已有一定規(guī)模）01工業(yè)化過程基于信息物理系統(tǒng)CPS萬物相連物聯(lián)系統(tǒng)電力廣泛應用工業(yè)革命3.0工業(yè)革命2.0工業(yè)革命1.018世紀末20世紀初工業(yè)革命4.020世紀70年代21世紀初時間復雜程度第一臺織布機1784年蒸汽機促進了機械化生產(chǎn)1870年辛辛那提屠宰場第一條生產(chǎn)線電力應用、勞動分工與大規(guī)模生產(chǎn)1969第一臺可編程控制器PLC誕生電子和信息系統(tǒng)進一步的實現(xiàn)了自動化生產(chǎn)機械化電器化信息化智慧化01工業(yè)化過程美中德三國工業(yè)革命演變路徑工業(yè)革命互聯(lián)網(wǎng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)美國兩化融合中國兩化深度融合中國制造2025第一次革命機械化德國第二次革命電氣化第三次革命信息化第四次革命智慧化智能化定制化從智能工廠到智能生產(chǎn)01工業(yè)化過程Industry4.0兩大主題：智慧工廠、智能生產(chǎn)智慧工廠重點研究智能化生產(chǎn)系統(tǒng)及過程，以及網(wǎng)絡化分布式生產(chǎn)設施的實現(xiàn)智能生產(chǎn)主要涉及整個企業(yè)的生產(chǎn)物流管理、人機互動、3D打印以及增材制造等技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)過程中的應用等01工業(yè)化過程Industry4.0兩大主題：智慧工廠、智能生產(chǎn)三個設想：產(chǎn)品、設施、管理產(chǎn)品：集成有動態(tài)數(shù)字存儲器、感知和通信能力，承載著在其整個供應鏈和生命周期中所需的各種必需信息設施：由整個生產(chǎn)價值鏈所集成，可實現(xiàn)自組織管理：能夠根據(jù)當前的狀況靈活決定生產(chǎn)過程

水泥廠需不需要智能化？能不能智能化？能不能引領(lǐng)制造業(yè)的發(fā)展？02水泥企業(yè)的自動化高壓電機常規(guī)電機工廠供電傳感器變送器執(zhí)行器局部控制器電機調(diào)速控制位置控制儀表控制運動控制電氣控制02水泥企業(yè)的自動化PLCIPCDCSHCS水泥行業(yè)的特點：開關(guān)量多模擬量比較少回路控制也不多5000t/d干法水泥生產(chǎn)線（不含礦山，包裝）一般有2500左右個控制站其中開關(guān)量1800點左右模擬量700點左右新型干法水泥生產(chǎn)線實際運轉(zhuǎn)狀態(tài)的三種水平：帶病運轉(zhuǎn)正常運轉(zhuǎn)精細運轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)狀態(tài)與生產(chǎn)線自動化運轉(zhuǎn)水平有很大關(guān)系02水泥企業(yè)的自動化02水泥企業(yè)的自動化1、新型干法水泥生產(chǎn)的特點所必須：新型干法水泥生產(chǎn)的最大特點就是要求穩(wěn)定生產(chǎn)，而穩(wěn)定就需要高的自動化程度，規(guī)模越大，越需要穩(wěn)定生產(chǎn)，要求自動化程度越高。2、使生產(chǎn)線達到精細運轉(zhuǎn)水平所必須：選擇最佳工藝參數(shù)，保證設備安全運轉(zhuǎn)，降低產(chǎn)品能耗，無論從精細運轉(zhuǎn)的目標及手段的任何一個方面都離不開自動化水平的提高。3、自動化決不僅僅是為了提高勞動生產(chǎn)率。自動化是進一步提高新型干法水泥生產(chǎn)效益的必由之路02水泥企業(yè)的自動化我國水泥行業(yè)自動化的總體水平不高，迫切性不夠。已經(jīng)成為影響企業(yè)提高運轉(zhuǎn)水平的“瓶頸”。1、自動化裝備的準確率、完好率不高，配備不齊2、當前已經(jīng)使用的自動化系統(tǒng)并未充分發(fā)揮作用3、缺乏自動化系統(tǒng)維護與開發(fā)的技術(shù)力量03計算機控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的演化過程1.DDC（DirectDigitalControl）直接數(shù)字控制03計算機控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的演化過程2.SCC（SupervisoryComputerControl）監(jiān)督控制系統(tǒng)03計算機控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的演化過程2.SCC（SupervisoryComputerControl）監(jiān)督控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)中至少有兩臺計算機SCC系統(tǒng)輸出值并不直接控制執(zhí)行機構(gòu)，而是給出下一級的最佳給定值。03計算機控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的演化過程3.DCS（DistributedControlSystem）集散控制系統(tǒng)分散控制、集中操作、分級管理、分而自治、綜合協(xié)調(diào)。具有操作站冗余、電源冗余、控制器冗余、網(wǎng)絡冗余和過程通道冗余等措施，具有更高的可靠性。DCS從結(jié)構(gòu)上來說就是網(wǎng)絡化的控制系統(tǒng)04集散控制系統(tǒng)的發(fā)展歷史1.第一階段（初創(chuàng)期）（1975—1980年）分布控制系統(tǒng)是1975年首先由美國霍尼威爾（Honeywell）公司推出的。(日本橫河公司）基本特點：集中管理、分散控制；融入4C技術(shù)，數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)為初級局域網(wǎng)。第一代典型產(chǎn)品（公司）：

Honeywell公司的TDC2000橫河公司的CENTEMFoxboro公司的SPECTRUM

西門子(Siemens)公司的TELEPERMM04集散控制系統(tǒng)的發(fā)展歷史2.第二階段（成熟期）（1980—1985年）系統(tǒng)硬件和軟件技術(shù)不斷更新，系統(tǒng)功能擴大或增強；數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)：總線網(wǎng)或環(huán)網(wǎng)；局域網(wǎng)；缺點：通信系統(tǒng)各自為政、不同廠家通信困難—“自動化孤島”。第二代典型產(chǎn)品（公司）：

Honeywell公司的TDC3000

西屋公司的WDPFABB公司的MASTER04集散控制系統(tǒng)的發(fā)展歷史3.第三階段（擴展期）（1985年以后）主要特征：開放系統(tǒng)，局域網(wǎng)：通信標準符合國際標準組織的ISO的OSI（OpenSystemInterconnect）開放系統(tǒng)互連的參考模型；不同制造廠家的產(chǎn)品可以進行數(shù)據(jù)通信，克服了“自動化孤島”等困難；系統(tǒng)的軟件和控制功能也有所增強。代表產(chǎn)品:美國Foxboro公司在1987年推出的I/AS系統(tǒng)Honeywell公司的帶有UCN網(wǎng)的TDC3000

橫河公司帶有SV-NET網(wǎng)的CENTUM-XL04集散控制系統(tǒng)的發(fā)展歷史4.第四階段（網(wǎng)絡開放期）（1990年以后）硬件：開放式的工作站，RISC(ReducedInstructionSetComputing精簡指令集)代替CISC（復雜指令集），客戶機/服務器的結(jié)構(gòu)；開放性、可操作性、互相聯(lián)系、共享資源及運行第三方軟件等已成為各制造廠家生產(chǎn)分布式控制系統(tǒng)的標準；在軟件上則采用UNIX系統(tǒng)和X-Windows的圖形界面，系統(tǒng)的軟件更豐富；計算機集成制造(CIMS)系統(tǒng)得到了應用。第四代代表產(chǎn)品：

Honeywell公司的TPS控制系統(tǒng)橫河公司的CENTUM-CSFoxboro公司的I/AS50/51控制系統(tǒng)

ABB公司Advant系列OCS開放控制系統(tǒng)04集散控制系統(tǒng)的發(fā)展歷史5.第五階段（全網(wǎng)絡化期）（1995年-）隨著對管理和控制要求的提高:管控一體化特點：軟硬件、通信的合成化，現(xiàn)場總線的應用；windows操作系統(tǒng)的普遍應用第五代代表產(chǎn)品：國外：Honeywell公司EPKS系統(tǒng)Emerson公司DeltaV系統(tǒng)橫河公司CentumCS3000系統(tǒng)西門子公司PCS7系統(tǒng)國內(nèi)：北京和利時信息技術(shù)有限公司（HOLLiASMACS-F系統(tǒng)；HOLLiASMACS-S系統(tǒng)）浙江中控技術(shù)股份公司（WebFieldJX；WebFieldECS系列控制系統(tǒng)）其它05集散控制系統(tǒng)的特點特點一：分散控制分散的含義：控制分散、人員分散、地域分散、功能分散、危險分散、設備分散、操作分散。分散的目的：使危險分散，提高設備的可利用率05集散控制系統(tǒng)的特點特點二：集中信息管理與集成信息集成表現(xiàn)在：管控一體化、信息集成化和網(wǎng)絡化從單一的控制系統(tǒng)發(fā)展為開放的網(wǎng)絡系統(tǒng)05集散控制系統(tǒng)的特點26特點三：自治性和協(xié)調(diào)性自治性：組成部分是各自為政的自治系統(tǒng)，完成各自的功能，獨立工作；協(xié)調(diào)性：相互間又有聯(lián)系，數(shù)據(jù)信息互相制約，在系統(tǒng)的協(xié)調(diào)下工作。主要通過數(shù)據(jù)庫和通信網(wǎng)絡完成。自治性與協(xié)調(diào)性與分散控制、集中管理相對應。05集散控制系統(tǒng)的特點特點四：開放系統(tǒng)開放系統(tǒng)：以規(guī)范化和實際存在的接口標準為依據(jù)而建立起來的計算機系統(tǒng)、網(wǎng)絡系統(tǒng)及相關(guān)的通信系統(tǒng)。開放系統(tǒng)主要體現(xiàn)在：（1）可移植性（Portability）第三方的應用軟件可以在集散控制中使用。（2）互操作性（Interoperability）在網(wǎng)絡的各節(jié)點上的設備或裝置：操作監(jiān)視站（操作員站、工程師站）、分散過程控制站等，能夠通過網(wǎng)絡獲得其他節(jié)點的數(shù)據(jù)、資源和處理能力。05集散控制系統(tǒng)的特點開放系統(tǒng)主要體現(xiàn)在：（3）可適宜性（Scalability）DCS系統(tǒng)對計算機運行的要求變得更為寬松，系統(tǒng)的軟件版本高低互用。（4）可用性（Availability）指對用戶友好的程度。容易使用、容易學習、可在不同用戶不同環(huán)境下正常運行的能力。各廠家產(chǎn)品具有統(tǒng)一的、開放的通信標準，產(chǎn)品可以互換。06集散控制系統(tǒng)的發(fā)展一、信息化和扁平化一個方向是向上發(fā)展：向CIMS計算機集成制造系統(tǒng)、CIPS計算機集成生產(chǎn)系統(tǒng)發(fā)展，系統(tǒng)包括ERP（Enterpriseresourceplanning)和MES（ManufacturingExecutionSystem）。另一個方向是向下發(fā)展：向FCS（FieldbusControlSystem）現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)發(fā)展。06集散控制系統(tǒng)的發(fā)展扁平化工業(yè)控制的金字塔模型已由原來的5層結(jié)構(gòu)簡化為3層06集散控制系統(tǒng)的發(fā)展二、網(wǎng)絡化現(xiàn)場總線FCS（FieldbusControlSystem）：現(xiàn)場總線是應用在生產(chǎn)現(xiàn)場、在微機化測量控制設備之間實現(xiàn)雙向串行多節(jié)點數(shù)字通信的系統(tǒng)，也被稱為開放式、數(shù)字化、多點通信的底層控制網(wǎng)絡?，F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FieldbusControlSystem：FCS）是采用現(xiàn)場總線作為通信系統(tǒng)的分布式控制系統(tǒng)。特點：現(xiàn)場儀表的網(wǎng)絡化06集散控制系統(tǒng)的發(fā)展工業(yè)以太網(wǎng)工業(yè)以太網(wǎng)源于以太網(wǎng)而又不同于普通以太網(wǎng)。通過對普通以太網(wǎng)技術(shù)進行通信實時性改進，工業(yè)應用環(huán)境應用性的改造，并添加了一些控制應用功能后，形成工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)主體。工業(yè)以太網(wǎng)要在繼承和部分繼承以太網(wǎng)原有核心技術(shù)的基礎上，應對適應工業(yè)環(huán)境性、通信實時性、時間發(fā)布、各節(jié)點間的時間同步、網(wǎng)絡的功能安全與信息安全等問題，提出相應的解決方案，并添加控制應用功能，還要針對某些特殊的工業(yè)應用場合提出的網(wǎng)絡供電、本安防爆等要求給出解決方案。06集散控制系統(tǒng)的發(fā)展三、無線連接Bluetooth（藍牙技術(shù)）RFID（無線射頻識別）Zigbee無線HART06集散控制系統(tǒng)的發(fā)展四、標準化標準化工作正在進行編程語言的標準化。人機界面軟件系統(tǒng)的標準化。硬件的標準化：標準化的集成芯片，標準化的機柜等。通信的標準化。06集散控制系統(tǒng)的發(fā)展五、智能化工業(yè)云平臺物聯(lián)網(wǎng)工業(yè)大數(shù)據(jù)人工智能、機器人07典型集散控制系統(tǒng)Honeywell公司的ExperionPKS系統(tǒng)Honeywell在積累三代DCS（TDC2000、TDC3000、TPS和PlantScape）的基礎上推出了新一代DCS：ExperionPKS07典型集散控制系統(tǒng)Honeywell公司的ExperionPKS系統(tǒng)ExperionPKS系統(tǒng)擁有以下先進特征：HMIWebTechnology開放HMI平臺技術(shù)NextGenerationAlarmMonitoringEnvironment先進的報警監(jiān)控環(huán)境HybridControl混合控制One-StopConfigurationEnvironment一站式組態(tài)系統(tǒng)ApplicationControlEnvironment（AEC）方便的應用控制平臺SimulationControlEnvironment（SCE）仿真環(huán)境ScalableHistoryArchitecture模塊配置靈活I(lǐng)/OOptions多種I/O選擇FOUNDATIONFieldbus支持FFInformationAccessandApplicationIntegration開放的信息訪問與應用支持，支持以下開放接口：OPC、ODBCNetworkApplicationProgrammingInterface（API）網(wǎng)絡應用編程接口（API）Server-basedAPI（C/C++，F(xiàn)ORTRAN，VisualBasicAutomationModel）基于服務器的API（C/C++，F(xiàn)ORTRAN，VB）MicrosoftExcelDataExchange微軟的EXCLE數(shù)據(jù)交換07典型集散控制系統(tǒng)ABB公司的IndustrialIT系統(tǒng)IndustrialIT的中文含義可直接理解為工業(yè)IT。它可將工廠和工藝流程中使用較多的自動化產(chǎn)品（電機、傳動、機器人、控制器、保護裝置、電力系統(tǒng)等）及影響企業(yè)多方面業(yè)務（市場營銷、設計、制造、質(zhì)量、財務、完成訂單、后勤服務等）的有關(guān)系統(tǒng)進行集成，使這些過程實現(xiàn)動態(tài)和實時的信息交換。07典型集散控制系統(tǒng)IndustrialIT以AspectIntegratorPlatform為平臺，通過一系列的IT組態(tài)軟件構(gòu)成全集成的綜合自動化管理系統(tǒng)，從基礎自動化到業(yè)務流程、從工廠設計到運行維護以及從基礎管理到生產(chǎn)監(jiān)控。OperateIT——提供生產(chǎn)過程關(guān)鍵信息的顯示和操作的硬件和軟件，支持人工觸發(fā)或事件觸發(fā)，可以設在現(xiàn)場，也可以設在控制室。使企業(yè)內(nèi)每一用戶獲得既能上網(wǎng)又能統(tǒng)一所有用戶界面的優(yōu)勢。這個集成的軟件環(huán)境具有真正的基于目標的結(jié)構(gòu)，使企業(yè)內(nèi)的信息交換實時和無縫。ControlIT——工業(yè)自動化和控制組件，支持邏輯控制和回路調(diào)節(jié)，專用控制算法和綜合控制軟件。ControlIT無縫地將基于過程的信息集成到完全開放的應用中，并結(jié)合世界上已被接受的工業(yè)標準改善過程控制。可