浙大工业过程控制1绪论
浙大中控DCS第一部分概述
第一部分概述SUPCON JX-300X DCS由工程师站、操作站、控制站、过程控制网络等组成。
¾工程师站是为专业工程技术人员设计的，内装有相应的组态平台和系统维护工具。
通过系统组态平台生成适合于生产工艺要求的应用系统，具体功能包括：系统生成、数据库结构定义、操作组态、流程图画面组态、报表程序编制等。
而使用系统的维护工具软件实现过程控制网络调试、故障诊断、信号调校等。
¾操作站是由工业PC机、CRT、键盘、鼠标、打印机等组成的人机系统，是操作人员完成过程监控管理任务的环境。
高性能工控机、卓越的流程图机能、多窗口画面显示功能可以方便地实现生产过程信息的集中显示、集中操作和集中管理。
¾控制站是系统中直接与现场打交道的I/O处理单元，完成整个工业过程的实时监控功能。
控制站可冗余配置，灵活、合理。
在同一系统中，任何信号均可按冗余或不冗余连接，详见卡件描述。
对于系统中重要的公用部件，建议采用100%冗余，如主控制卡、数据转发卡和电源箱。
¾过程控制网络实现工程师站、操作站、控制站的连接，完成信息、控制命令等传输，双重化冗余设计，使得信息传输安全、高速。
1.1 系统整体结构JX-300X DCS采用三层通信网络结构，如图1.1-1所示。
最上层为信息管理网，采用符合TCP/IP协议的以太网，连接了各个控制装置的网桥以及企业内各类管理计算机，用于工厂级的信息传送和管理，是实现全厂综合管理的信息通道。
中间层为过程控制网（名称为SCnet Ⅱ），采用了双高速冗余工业以太网SCnet Ⅱ作为其过程控制网络，连接操作站、工程师站与控制站等，传输各种实时信息。
底层网络为控制站内部网络（名称为SBUS），采用主控制卡指挥式令牌网，存储转发通信协议，是控制站各卡件之间进行信息交换的通道。
1-1图1.1-1 JX-300X系统结构图1.2 系统主要性能指标1.2.1 系统规模过程控制网络SCnet Ⅱ连接系统的工程师站、操作站和控制站，完成站与站之间的数据交换。
浙大中控国产DCS操作手册(通用)
SUPCON ECS-700 VisualField系统软件实时监控软件使用手册第一章：控制系统介绍 (3)1.S UPCON ECS-700系统介绍 (3)2.系统网络结构 (3)2.1.系统网络结构概述 (3)3.我公司ECS-700系统配置 (4)第二章：实时监控软件 (5)1.概述 (5)1.1.功能特点 (5)1.2.技术指标 (5)2.启动监控软件 (6)3.监控界面介绍 (8)3.1.监控表头 (8)3.2.监控画面 (10)3.3.报警栏 (27)3.3.1.报警显示 (28)3.3.2.过程报警表 (29)3.3.3.历史报警表 (30)第一章：控制系统介绍1.Supcon ECS-700系统介绍WebFieldTM ECS系统是致力于帮助用户实现生产过程自动化的大规模联合控制系统，继承和发展了中控多年来积累的过程控制经验和核心技术，融合了最新的大规模组网技术、现场总线技术和信息管理技术。
ECS系统的强大功能和高可靠性可以全面帮助企业提升生产效能。
2001年，第一套ECS系统正式在工业现场安装并投入使用。
截止到2008 底为止，中控已经在全世界销售出约1000套ECS系统，广泛地应用于各种石化、化工、电力、冶金、建材、食品等工业领域。
ECS系列控制系统经过多年的实际运行考验，被公认为最成熟的过程控制系统之一。
2.系统网络结构2.1.系统网络结构概述ECS-700系统由控制节点（控制站及配套设备）、操作节点（工程师站、操作员站、主工程师站、数据站、AMS站等）及系统网络（包括过程信息网SOnet、过程控制网SCnet、I/O 总线I/O BUS）等构成。
3.我公司ECS-700系统配置浙江中控提供的系统覆盖范围包括中央控制室、4个现场机柜室，由提供的光纤网络以星形连接方式连接中央控制室和与其关联的各个现场机柜室。
网络图如下：硬件配置如下：l控制器：FCU711-S01控制器作为DCS主控制器，性能强大，可以与多种IO 卡件兼容。
1 浙大过程控制与自动化仪表课件1
检测与过程控制技术姚维博士浙江大学电气自动化研究所课程主要内容过程参数检测与变送：温度、压力、流量、液位 过程控制仪表：执行器单回路控制系统设计常用高性能过程控制系统：串级、前馈实现特殊要求的过程控制系统参考书过程控制与自动化仪表，侯志林主编过程控制及仪表（修订版），邵裕森主编过程控制系统及仪表，邵裕森、巴筱云主编检测和控制仪表普通采用基地式仪表和部分单元组合式仪表，且多数为气动仪表；被控参数主要是温度、压力、流量、液位； 控制目的是保持工艺参数的稳定，消除或减少生产过程的扰动；控制理论是以频率法和根轨迹法为主体的经典控制理论；过程控制系统的结构大多数是单输入单输出系统。
50年代（仪表化和局部自动化—过程控制第一阶段）60年代（综合自动化阶段—过程控制第二阶段） 仪表方面大量采用单元组合仪表，并出现了组装仪表以适应较复杂的模拟和逻辑控制的需要；计算机控制系统开始应用于过程控制领域，实现了DDC和SCC控制；为提高控制质量和实现特殊控制要求，出现了串级、前馈、比值、均匀、选择等复杂控制系统；理论方面除了经典控制理论外，出现了现代控制理论；系统由单变量系统转向多变量系统，以解决实际生产过程中的更为复杂的问题。
1962年，英国帝国工业公司（ICI）安装了Ferranti Argus计算机控制系统替代全部模拟控制仪表，功能保持不变，这是集中式计算机控制系统应用的开端。
集中式过程计算机控制系统的发展经历了直接数字控制DDC、集中型计算机控制系统和分层计算机控制系统。
9集中型计算机控制系统它把几十个甚至几百个控制回路以及上千个过程变量的显示、操作和控制集中在单一计算机实现，即在一台计算机上实现过程监视、数据采集、数据处理、数据存储、报警、过程控制等功能。
此外，还可实现生产调度和工厂管理部分功能。
与常规模拟仪表控制系统相比具有以下优点：控制功能齐全，可实现模拟仪表难以实现的部分功能和先进控制、联锁等复杂控制；由于单一计算机高度集中，便于信息分析和综合，易实现整个系统的最优控制；用CRT来代替大量的模拟仪表盘，简洁明了。
浙大工业过程控制--10.解耦控制
C1 y20 C1 C2
u20
C1 y20
2024/1/12
工业过程控制
变量配对举例（续）
5. 利用相对增益的性质计算相对增益矩阵：
12
1 1 u10
1
1 y20 C2
C1 y20 C1 C2
u20
C1 y20
y20 C2
C1 C1
C2 y20
C1
C2
C1 y20 C1 C2
工业过程控制
调和过程解耦控制仿真（续）
模型：
y1 y2
(s) (s)
(2s
1 2s 1 K 21e 5 s 1)(10 s
1)
1
(3s
3s 1
K
e5
22
2024/1/12
工业过程控制
改进的解耦控制方案
r1
uc1 Gc1(s)
u1
G11(s)
y1
D21(s)
G21(s)
r2
D12(s)
G12(s)
Gc2(s)
uc2
u2 G22(s)
y2
2024/1/12
工业过程控制
调和过程的解耦控制举例
FC
F1, C1
FC
F2, C2
2024/1/12
FC
AC
F1, C1
FC
F2, C2
调和罐 F, C
FC
2024/1/12
工业过程控制
调和过程多回路控制模型#2
2024/1/12
工业过程控制
多回路控制方案#2的闭环响应
2024/1/12
工业过程控制
耦合过程的控制系统设计
经合适输入输出变量配对后，若关联不大， 则可采用常规的多回路PID控制器；
浙大中控硬件DCS基础知识幻灯片
2. 浙大中控DCS硬件介绍
2.1硬件基础 配电/配电模块：（24VDC，安全栅、卡件供电、
四线制仪表、三线制24V 地 信号+）对于电流信号 而言，经常会有配电设置。简单说，就是卡件通过 配电跳线的设置对外输出24VDC电压，即为配电； 卡件通过配电跳线设置为不配电，即不对外输出 24VDC电压，那么就不配电。需要配电的现场变 送器通常为二线制变送器，而不需要配电的现场变 送器通常为四线制变送器。在ESC-100系统中，配 电时需要使用配电模块PM-3511，它将安插在相 应的端子板配电模块插槽，从而配合卡件和端子板 完成配电功能。
3
1. 浙大中控ESC-100 DCS简介
ESC-100控制系统是浙江中控技术股份有 限公司SUPCON WebField系列控制系统之 一，是公司为了适应网络技术发展，特别是 Internet、Web技术的发展而推出的机遇网 络技术的控制系统。
该系统融合了最新的现场总线技术、嵌入式 软件系统、先进控制技术与网络技术，实现 了多种总线兼容和异构系统综合集成。CS简介
系统规模 ESC-100系统过程控制网站点容量最高可达63
个冗余的控制站和72个操作节点，系统I/O 点容量可达38000点。可根据I/O规模的大 小来决定控制站数量，操作节点可根据用户 操作的不同决定配置的数量与规格
7
2. 浙大中控DCS硬件介绍
2.1硬件基础 冗余：通俗来讲，冗余就是热备用，可以理解既
8
2. 浙大中控DCS硬件介绍
2.1硬件基础
跳线：一些硬件上的功能设置，我们经常通过跳线选择来 实现。跳线按功能分，可以分为冗余跳线、配电跳线、断 电保护跳线和地址跳线等。
隔离：隔离主要针对I/O卡件而言，一般分为统一隔离、分 组隔离、点点隔离。统一隔离是指卡件内所有通道采用一 个隔离电源供电，并且与控制站的电源隔离；分组隔离一 般指将一块卡件的所有通道分成两组，每组采用一个隔离 电源供电；点点隔离是指卡件内部每一路通道均单独采用 一个隔离电源供电，并且都与控制站电源隔离，这种方式 使得卡内各通道之间相互影响减小，抗干扰性强。一般来 说，在分组隔离卡件的配置上，要考虑组内的信号点是否 互相有干扰。
浙大中控DCS培训系统调试
浙大中控DCS培训系统调试
前言
中控DCS培训系统是一种用于教学和实验的虚拟仿真系统，可用于工业自动化、过程控制等领域的培训和实践操作。
本文将介绍如何调试该系统。
调试步骤
1.下载安装软件：中控DCS培训系统安装包及相应的驱动程序。
2.配置环境变量：安装完成后，将驱动程序添加至系统的环境变量中，
以便在使用中可以直接调用驱动程序。
3.连接设备：将模拟设备和计算机连接。
可以使用串口连接或者网络连
接，具体方法可参考中控DCS培训系统的手册。
连接成功后，拔掉设备并重
新连接，确保连接正常。
4.测试设备：打开中控DCS培训系统软件，点击“测试”的按钮，测试
设备是否可以被正常识别并连接。
如果提示错误，可以根据错误信息判断故障原因并进行排查。
5.调试程序：先查看设备驱动程序的配置文件是否正确，然后启动调试
程序，检查程序运行状态和输出结果，确认程序是否正常运行。
6.调试功能：对于系统中的各项功能，需要运行并测试其有效性，可通
过调试功能实现。
例如如果需要测试报警功能，则需要调用报警程序，并检查相关输出结果。
7.记录日志：在调试过程中，需要记录每一次的调试结果和处理方法，
以便在后续的使用中可以参考之前的经验和方法。
中控DCS培训系统的调试过程需要按照以上步骤进行，需要仔细地检查每一个环节，确保设备和程序正常运行。
同时，根据调试结果和遇到的问题，需要不断地改进和优化调试流程和方法，提高调试效率和质量。
浙大中控培训教材
浙大中控培训教材一. 系统概要（一）总述（二）系统主要设备和软件（三）系统的主要特点（四）系统性能二. 系统硬件（一）控制站硬件（二）操作站硬件1.控制站特点2.控制站组成3.卡件类型（1）主控卡（2）数据转发卡（3）系统I/O卡件（4）电源系统（5）控制站机械结构（三）硬件安装要求1.安装条件2.运输、存储和安装3.接地规范4.配线5.系统供电规范6.外形尺寸7.系统软件安装8.系统调试9.系统维护三. 系统软件（一）软件特点（二）软件组成及安装（三）组态软件1.基本组态软件SCKey2.报表制作软件3.流程图制作软件4.SCLang编程语言软件5.图形组态软件SCControl（四）实时监控软件（五）维护软件四. 通信网络（一）信息管理网（Ethernet）（二）过程控制网络（Scnet II网）（三）SBUS总线一. 系统概要（一）总述JX-300是浙大中控于1997年推出的一套全数字化的新一代的集散控制系统。
该系统具有以往集散控制系统的一切功能和优良的性能，更吸纳了九十年代在微处理器、CRT 图形显示和网络通讯等领域的最新技术，成为近几年国外著名DCS系统在中国市场的最主要竞争对手。
该系统不断改进完善系统性能，最大限度地满足应用需要的原则，充分应用了最新信号处理技术，高速网络通信技术，可靠的软件平台和软件设计技术及现场总线技术，采用了高性能的微处理器和成熟的先进控制算法，全面提高了JX-300的性能和功能，使其兼具了高速可靠的数据输入输出、运算、过程控制功能和PLC联锁逻辑控制功能，能适应更广泛更复杂的应用要求，成为一个全数字化的、结构灵活、功能更加完善的新型开放式集散控制系统。
JX-300X的基本组成包括工程师(ES)、操作站(OS)、控制站(CS)和通讯网络Scnet II。
通过JX-300X的通讯网络上挂接总线变换单元(BCU)可实现与JX-100、JX-200、JX-300的其他系统的连接；在通讯网络上挂接通信接口单元(CIU)可实现JX-300X与PLC等数字设备的连接；通过多功能计算站(MFS)和相应的应用软件Advantrol-PIMS可实现与企业管理计算机网的信息交换，实现企业网络环境下的实时数据采集、实时流程查看、实时趋势浏览，报警记录与查看、开关量变位记录与查看、报表数据存储、历史趋势存储与查看、生产过程报表生成与输出等功能，从而实现整个企业生产过程的管理、控制全集成综合自动化。
浙大中控dcs控制原理与工程
简单控制系统
测量变送对控制质量的影响
脉动信号的测量与变送
流体输送过程中，由于输送机械自身运行的不连续性，以及流体冲击、机械振动、环境条件 变化等，都会使得管路特性发送变化，从而导致测量信号波动。 调整措施： 1）在测量管线设置气阻、气容，目的是对脉动信号进行滤波。 2）在测量管线内加一个内径0.5 ~ 2mm左右的垫片，进行输入侧信号限尼。 3）调整测量仪表本身的阻尼时间常数。 4）在变送器输出端外置阻尼环节。 5）电信号测量时，其脉动成分的消除可直接在检测端并一个50 ~ 200 F的接地大电容。 6）若非工艺过程引起的脉动变送信号输出时，应考虑变送器正、负压室引压时间常数， 当时，会造成变送器脉动输出。所以应谨慎调整充压管道压力，尽可能是两根引压管 T T 线有相等的时间常数。
消除时滞的一般办法
当 o > 1.57To 时，必须采用时滞 补偿。 一般情况应考虑设计复杂控制 系统，如前馈、串级等。或设置 Smith补偿器，以完全抵消广义被控 对象时滞。
简单控制系统
测量变送对控制质量的影响
时滞
时滞的引入：检测点位置，测量仪表 本身。 减小时滞的措施： 1）合理选择检测点位置； 2）选择时滞较小的测量变送仪表； 3）采用带时滞补偿模块的可编程 控制器；
K
l L
——相对开度。即控制阀在某一开度下的行程与全行程之比。
简单控制系统
控制阀的选择
常用理想流量特性 1、控制阀理想流量特性主要是指阀的前、后压差恒定时，流体通过 Q 阀门的流量与开度之间的关系。其中，R max Qmin 称为可调比， 一般 R 30 。 2、理想流量特性主要取决于阀芯的形状。 3、常用理想流量特性 1）线性特性——指控制阀相对流量与相对开度呈线性关系。 2）对数（等百分比）特性——指单位相对位移变化所引起的相对 流量变化与该点的相对流量成正比 关系。 3）快开特性——指单位相对唯一的变化所引起的相对流量变化与 该点相对流量值的倒数成正比关系。 4）抛物线特性——指单位相对位移变化所引起的相对流量变化与 该点相对流量值的平方根成正比关系。
浙大中控DCS
JX-300XP系统是目前国内应用最广泛的单一型号控制系统产品，在化工、石化、冶金、建材等多个流程工业行业有着2000多套成功应用案例。
JX-300XP是中控在基于JX-300X成熟的技术与性能的基础上，推出的基于web技术的网络化控制系统。
在继承JX-300X系统全集成与灵活配置特点的同时，JX-300XP系统吸收了最新的网络技术、微电子技术成果，充分应用了最新信号处理技术、高速网络通信技术、可靠的软件平台和软件设计技术以及现场总线技术，采用了高性能的微处理器和成熟的先进控制算法，全面提高了系统性能，能适应更广泛更复杂的应用要求。
同时，作为一套全数字化、结构灵活、功能完善的开放式集散控制系统，JX-300XP具备卓越的开放性，能轻松实现与多种现场总线标准和各种异构系统的综合集成。
通过在JX-300X的通讯网络上挂接总线变换单元（BCU）可实现与JX-100、JX-200、JX-300系统的连接；在通讯网络上挂接通信接口单元（CIU）可实现JX-300X与PLC等数字设备的连接；通过多功能计算站（MFS）和相应的应用软件AdvanTrol-PIMS可实现与企业管理计算机网的信息交换，实现企业网络（Intranet）环境下的实时数据采集、实时流程查看、实时趋势浏览、报警记录与查看、开关量变位记录与查看、报表数据存贮、历史趋势存贮与查看、生产过程报表生成与输出等功能，从而实现整个企业生产过程的管理、控制全集成综合自动化。
X-300X覆盖了大型集散系统的安全性、冗余功能、网络扩展功能、集成的用户界面及信息存取功能，除了具有模拟量信号输入输出、数字量信号输入输出、回路控制等常规DCS的功能，还具有高速数字量处理、高速顺序事件记录（SOE）、可编程逻辑控制等特殊功能；它不仅提供了功能块图（SCFBD）、梯形图（SCLD）等直观的图形组态工具，又为用户提供开发复杂高级控制算法（如模糊控制）的类C语言编程环境SCX。
浙大中控+DCS系统培训资料+
DCS定义
DCS：Distributed control system的简称，集 散控制系统 1995年ISO对DCS的定义： 为满足大型工业生产和日益复杂的过程 控制要求，按照控制分散、管理集中的原则构 思，微处理器、通信技术、人机接口技术、 I/O接口技术相结合用于数据采集、过程控制 和生产管理的综合控制系统。
录
DCS简介 系统概述 系统组成及硬件介绍 实时监控及系统组态（系统组态、流程图、报表） 项目作业流程介绍（安装、调试等） 维护介绍 控制方案设计（图形化编程、SCX语言）（选修）
实践课：
1. 2. 实验课，如系统安装、调试、监控操作、组态操作、故障分析； 工程项目组态；
一、DCS简介
DCS简介
基于现场总线 基地式仪表 及FCS
控制理论、计算机技术、网络通信技术等相融合应用于实Байду номын сангаас 工程中,形成了“工业IT”
DCS的本质
DCS是一个分布式计算机系统 DCS是集各种新技术于一体的新型控制系统 DCS是一个实时多任务系统 DCS是一个规模可大可小且可灵活组态 (Configuration)的通用控制系统。
DCS的组成
过程控制装置(控制站) 操作管理装置(操作站) 工程师站 过程控制网络 管理计算机
DCS的组成
控制原理
DCS系统
反馈控制
……
现场仪表
传感器
（测量温度）
操作站 通信网络
控制 站
设定值
…… （控制目标）
执行机构
（调节燃料）
DCS发展回顾
1.1975~1980年 —— 初创期 2.1980~1988年 —— 发展期 3.1988年~1995年 —— 完善期 4.1995年以后
浙大工业过程控制-4.PID控制器的参数整定及其应用
2
pid控制器通过比较压力设定值与实际值之间的 误差，不断调整气瓶的阀门或泵的工作状态，从 而实现对压力的精确控制。
3
在压力控制系统中，pid控制器能够快速响应压 力的变化，并自动调整气瓶的阀门或泵的工作状 态，确保压力的稳定。
05 结论
pid控制器的发展趋势
智能化
随着人工智能和机器学习技术的发展，PID控制器将逐渐实现智能 化，能够自适应地调整参数，提高控制精度和稳定性。
详细描述
智能优化算法利用人工智能和优化算法，如遗传算法、粒子群算法等，自动确 定PID控制器的参数。这种方法能够处理高度非线性、不确定性和时变性的系统， 但需要较高的计算资源和较长的计算时间。
04 pid控制器的应用实例
液位控制系统
液位控制系统是pid控制器最常见的应 用之一。通过pid控制器，可以精确控 制液位的高度，使其保持在设定的范 围内。
浙大工业过程控制-4.pid控制器的 参数整定及其应用
目录
• 引言 • pid控制器的基本原理 • pid控制器的参数整定方法 • pid控制器的应用实例 • 结论Fra bibliotek01 引言
背景介绍
工业过程控制是实现工业自动化和智 能化的重要手段，而PID控制器作为 一种经典的控制算法，在工业过程控 制中得到了广泛应用。
PID控制器具有结构简单、易于实现、 鲁棒性强等优点，适用于各种线性或 非线性系统。
pid控制器的重要性
PID控制器在工业过程控制中发挥着至关重要的作用，能够提高系统的控制精度 、稳定性和响应速度，从而提高生产效率和产品质量。
PID控制器的参数整定是实现其优良性能的关键，需要根据不同的控制系统和工 况进行合理调整。
在液位控制系统中，pid控制器能够快 速响应液位的变化，并自动调整水泵 的工作状态，确保液位高度的稳定。
浙大中控DCS用户程序及功能块 V1.0
AI 位号成员
FLAG PV SWAM SIMIN
数据类型
UDINT REAL BOOL REAL
描述
质量码 过程变量 自动标志（OFF=手动，ON=自动） 仿真输入值
默认值
0 0.0 ON 0.0
SWSIM
SWOOS SCH SCL LCUT SWLCUT TFLT DPV
BOOL
BOOL REAL REAL REAL BOOL REAL REAL
WebField ECS -700 系统组态工程师培训
用户程序及功能块
用户程序
简 介
一、概要
IEC 61131 - 3是可编程序控制器的编程语言的标准， 它将现代软件的概念和现代软件工程的机制与传统的PLC
编程语言成功地结合，使它在工业控制领域的影响越出
PLC的界限，成为DCS、IPC、PAC、PC控制、运动控制以 及SCADA的编程系统事实上的标准。
任意一个泵停止（OFF状态）后，关闭DO_003
运算功能块
• 开关正跳变计数：PVDI
• 脉冲增减计数：COUNTER
• 开关边沿触发：TRIG
T
IN OUT
运算功能块
• 触发器：RS / SR R
DV = OFF
S=ON DV = OFF
S=ON DV 保持原状态
• 触发器：D
若时钟信号CLK的上升沿到来，则输出DV=输入IN； 若置位信号S=ON，则输出DV=ON；且其优先级高于时钟信号； 若复位信号R=ON，则输出DV=OFF；且其优先级高于时钟信号；
• 例题：在工艺操作中，为了便于生产调度，需要罐液 LI_301（0~100%）转化为罐容积VI_101 .
Hale Waihona Puke 理功能块• 例题：差压式流量计测量过热蒸汽流量，
浙大中控系统组态说明
流程图登录 报表登录
流程图数量≤640页
报表数量≤128页
文件必须与组态信息存放在同一磁盘,同一文 件夹下,或者下一层文件夹下
流程图文件的文件名 (.SCG)
报表文件的文件名 (.CEL)
返回操作站组态
自定义键定义
数量≤24
自定义键的语句类型包括按键（KEY）、 翻页（PAGE）、位号赋值（TAG）3种
自定义变量一览表 回路一览表
操作站设置表
位号查询
可以按位号排序 可以按注释排序 可以按地址排序 可以按类型排序 地址的定义
主控制卡地址 数据转发卡地址 卡件地址 卡内序号
注意事项
报警等级的使用 复制和粘贴的使用 组态树上+和DEL 基数 备份数据 .BAK 删除提示 位号的自动生成
系统组态与其他软件的关系sckeysckey组态过程组态过程运行过程运行过程维护过程维护过程advantroladvantrolscformscformscdrawscdrawscxscxsccontrolsccontrolopcserveropcserverscviewscviewscsoescsoescdiagnosescdiagnosescsignalscsignal控制站组态下载系统组态软件核心系统组态软件核心线路资料线路资料常规控制方案常规控制方案工艺流程工艺流程报表格式报表格式复杂控制方案复杂控制方案scdraw流程图scdraw流程图scform报表scform报表sclang语言编程sclang语言编程oleautomationoleautomation位号数据库位号数据库实时数据库实时数据库控制数据库控制数据库sccontrol图形编程sccontrol图形编程自定义回路1字节自定义开关量2字节自定义半浮点量自定义描述量自定义无符号整数自定义整数4字节自定义无符号长整数自定义长整数自定义浮点量8字节自定义累积量控制站组态控制站组态采用树形结构在控制站下包含以下功能?io组态?自定义变量?常规控制方案?自定义控制方案?折线表定义冗余2345模拟量输入脉冲量输入一输入用名字关联实测流量实测流量压力压力温度温度补偿设计温度设计温度设计压力设计压力设计温度和压力下的流量设计温度和压力下的流量模拟量输入脉冲量输入二累积系数假设
DCS的基础知识
DCS主要概念
10、 常用的系统中采用什么现场总线？ 目前常用的系统主要是SIEMENS 的S7和ABB的
Freelance2000，其中使用的现场总线是PROFIBUS。 11、表述网络传输速度的单位是什么？ 表述网络传输速度一般以波特率（Bps）为单位，
其含义是每秒钟传输的二进制数的位数。不同的网络 一般波特率不同，相同的网络采用不同的网络电缆也 可以达到不同的特率。例如：现场总线在以双绞线作 为网络电缆时通讯速度为1.5KBps，采用光缆时可以 12MBps。采用普通双绞线的以太网传输速度为 10MBps，采用光缆时可以达到100MBps。另外，传 输距离的长短会影响传输速度，一般来说，距离越长， 速度越慢。
DCS主要概念
1、 什么是DCS？ DCS是分布式控制系统的英文缩写
（Distributed Control System），在国内自控 行业又称之为集散控制系统。是以微处理机 为基础，按系统概念设计，具有控制功能分 散，监视操作集中的新型数字控制系统。其 中心思想是把大量的信息处理和功能控制等 任务，分散给各个微处理机来完成，即把一 个庞大的监控任务分配任务配给各个承担不 同控制要求的微处理机来执行，通过数据通 信网来实现监控任务及信息管理。
计算机监控系统的好处
好，具有记忆、比较、判断等逻辑功能， 以及控制方法灵活等特点。在过程参数 发生变化时及时综合各方面情况做出相 应的判断，并选择合理的控制方案，实 时监控和控制。
DCS的基本结构
分散过程控制装置
是集散控制系统与生产过程间的界面，生产过程 的各种变量通过分散控制装置转化为操作监视的 数据，而操作的各种信息也通过分散控制装置送 到执行机构。在分散控制站装置内，进行模拟量 与数字量的相互转换，完成控制算法的各种运算， 对输入量与输出量进行有关的软件滤波及其他的 一些运算。
浙大工业过程控制17.反应器控制
2019/3/12
工业过程控制
反应器稳态数学模型
F E (c A0 c A ) c A K 0 exp( )0 V RT
cA c A0 V E 1 K0 exp( ) F RT
Fc KA (Tci Tco ) (T Tco ) 0 Vc Vc c c pc
进料 冷却剂
2019/3/12
工业过程控制
反应温度的串级与分程控制
TC
TC
TC
出料
出料
冷水
冷却剂 进料
蒸汽 进料
2019/3/12
工业过程控制
反应温度的分段控制与优化
TC 冷却剂 TC
y
第
冷却剂 TC 冷却剂
三
床
层 冷却 层
冷却
第
二
床
第
一
床
层
T
2019/3/12
工业过程控制
反应温度分段控制与关联分析
T , CA , CB r
2019/3/12
工业过程控制
化学反应平衡
对于可逆反应： aA bB lL mM Q
总的反应速度为
2 1 2 1 r总 k1 C C k C A B 2 L CM
当 r总 = 0 时，反应达到平衡（反应物与生成物的浓 度均不变）。而化学平衡常数为
化学反应器的控制
戴连奎 浙江大学智能系统与决策研究所
2019/3/12
引 言 反应速度与反应平衡 反应器的数学模型与热稳定性 反应器的基本控制方案 典型反应器的控制方案
2019/3/12
工业过程控制
反应器控制思考题
1、了解化学反应的一般原理，掌握反应速度与 化学平衡的概念及其主要影响因素； 2、能够结合连续放热反应釜的稳态特性分析反 应器的热稳定性问题； 3、针对各种不同类型的化学反应器，掌握基本 控制问题与控制系统的设计方法； 4、了解常见反应器的复杂控制与先进控制方案。
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（Controlled Variable - CV, Process Variable - PV）
设定值/给定值
(Setpoint - SP, Setpoint Value - SV )
操纵变量/操作变量 (Manipulated Variable, MV) 扰动/扰动变量 (Disturbance Variable, DV)
控制系统的调试和投用：控制系统安装完毕后，
概念、特点及适用场合
2021/2/13
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2
课程考核与参考资料
考核：平时成绩 50%，包括出勤、平时练
习、综合练习等；期末考试（闭卷）50%
主要参考资料：
1、王树青等编著，工业过程控制工程. 北京： 化学工业出版社，2002.12
2、金以慧主编，过程控制. 北京：清华大学 出版社，1993.04
对控制器而言，测量/测量信号 (Measurement ) ，控 制/控制信号/控制变量（Control Variable ）
2021/2/13
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控制系统的目标
过程控制系统的目标：
在扰动存在的情况下，通过调节操纵变量使被 控变量保持在其设定值。
应用过程控制系统的主要原因：
（1）安全性：确保生产过程中人身与设备的安全，保 护或减少生产过程对环境的影响； （2）稳定性：确保产品质量与产量的长期稳定，以抑 制各种外部干扰； （3）经济性：实现效益最大化或成本最小化。
定性的要求，针对具体工业对象确定控制目标；
选择被控变量：选择与控制目标直接或间接相关的
可测量参数作为控制系统的被控变量；
选择操作变量：从所有可操作变量中选择合适的操
作变量，要求对被控变量的调节作用尽可能大而快；
确定控制方案：当被控变量与操作变量多于1个时，
既可以直接用MIMO（多输入多输出）控制方案；也 可以将系统分解成几个SISO（单输入单输出）子系统 再进行设计（当然这里存在最佳分解问题）。
设定值 ysp
+
_
偏差 e
控制器 Gc (s)
控制变量 u
扰动 D
执行器 Gv (s)
操纵变量 q
被控对象
干扰通道 GD (s)
+ 控制通道 +
Gp (s)
(s)
被控变量：温度、压力、流量、液位或料位、成分与 物性等六大参数；
2021/2/13
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9
过程控制系统的重要术语
2021/2/13
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15
控制系统的设计与实施（续）
调节阀的选择：根据被控变量与操作变量的工艺条
件及对象特性，选择合适大小与流量特性的调节阀；
控制算法的选择：依据控制方案选择合适的控制算
法。通常对于SISO系统，PID控制算法能满足大部分 情况；而对于MIMO系统，可采用的控制算法很多， 但一般都需要对象模型，仅适用于计算机控制系统。
2021/2/13
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7
热交换器温度控制系统方块图
扰动 RF (t), Ti (t)
设定值 Tsp
偏差 e(t)
+_
温度 控制器
控制信号
u(t)
蒸汽
控制阀
蒸汽量 RV (t)
测量值 Tm(t)
温度测量 变送器
热交换器
干扰 通道
+ 控制 + 通道
被控变量 T(t)
2021/2/13
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一般的单回路控制系统
出水
Qo(t)
控制阀
液体贮罐
干扰 通道
+ 控制 + 通道
被控变量 h(t)
测量值 hm(t)
液位传感 测量变送器
问题：指出每一条连接线所对应的变量信号的物理 意义与单位，以及每一个方块所表示的意义？
2021/2/13
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6
热交换器的温度控制系统
Tsp
蒸汽
u(t)
TC
RV
Tm
T 凝液
RF , Ti 进料
2021/2/13
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12
前馈与反馈控制系统举例
蒸汽 RV Tm T
2021/2/13
Tsp
u(t)
前馈
控制器
RF
Ti
凝液
进料 蒸汽
RV
Tm
T
Tsp
蒸汽
u(t)
TC
RV
Tm
T
Tsp
u(t) 前馈/反馈 控制器
RF
Ti
进料
凝液 可编辑版
凝液
RF , Ti 进料
13
控制系统的分类（续）
开关量控制（Switch Control）与连续量控制 （Continuous Control） 举例：空调器的控制
答疑：周一下午2:30-5:00; 地点：工控所老
楼403（助教：覃旭松）
2021/2/13
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3
本章要求
了解控制系统的设计目的 结合具体对象，掌握单回路控制系统的方
块图描述法，并掌握方块图中线与方框图 的物理意义 掌握过程控制中的常用术语（中英文） 了解控制系统的主要分类与设计过程 能够结合具体对象，了解控制系统的组成
《过程控制工程》绪论 “Process Control Engineering”
戴连奎 浙江大学智能系统与决策研究所
2021/2/13
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1
教学要求
了解控制系统的设计目的，掌握控制系 统方块图描述法
掌握过程对象的建模方法 掌握PID类常规控制策略，能够结合具体
的工业过程设计合理的控制方案 掌握控制系统的分析方法 了解先进控制算法，掌握其设计思想、
2021/2/13
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4
控制系统的由来
Qi
传感测量器：液位计+人眼 控制器：大脑 执行机构：手+手动阀
h
LC
hsp
Qo
差压传感变送器 电动调节器 自动调节阀
2021/2/13
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液位控制系统的组成与方块图
设定值 hsp
偏差 e(t)
+_
液位 控制器
扰动 Qi(t)
控制信号
操纵变量
u(t)
2021/2/13
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控制系统的分类
定值控制（Regulatory Control, “调节控制”） 与伺服控制（Servo Control, “跟踪控制”） 对照举例：连续过程与间歇过程（Batch Processes）或飞行控制。
前馈控制（Feedforward Control）与反馈控制 （Feedback Control） 对照举例：热交换器的出口温度控制。
连续时间控制（Continuous-Time Control）与 离散时间控制（Discrete-Time Control, 也称 “采样控制”/“数字控制”） 举例：计算机控制系统
多变量控制与单变量多回路控制 线性控制与非线性控制等
2021/2/13
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控制系统的设计与实施
确定控制目标：依据生产过程安全性、经济性与稳