第8章分布式测控网络技术讲解
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DCS采用分散控制、集中操作、综合管理和分而自治的设 计原则。系统安全可靠、通用灵活性、最优控制性能和综合 管理能力，为工业过程的计算机控制开创了新方法。
8.2.1 DCS概述 8.2.2 DCS的分散过程控制级 8.2.3 DCS的集中操作监控级 8.2.4 DCS的综合信息管理级
8.2.1 DCS概述
1. 现场控制站 (1) 现场控制站的构成 ①机箱(柜) ②电源： 高效、无干扰、稳定的供电系统 重要保证 ③PC总线工业控制机：主机、外部设备和过程输入输出
通道 ④通信控制单元： 数据通讯 ⑤手动/自动显示操作单元 (2) 现场控制站的功能 ①数据采集功能： 对过程参数进行数据采集、变换、处
理、显示、存储、趋势曲线显示、事故报警灯。
第8章 分布式测控网络技术
数据通信是工业测控网络和分散型测控系统的关键 技术。
如果把不同地理位置和不同功能的计算机按照统一 的协议连接起来就构成了计算机分散测控网络系统
本章主要介绍工业网络和通信技术、分布式控制系 统、现场总线技术、综合自动化技术和分布式测控网 络设计举例。
8.2 分布式控制系统(DCS)
②DDC控制功能
接受现场的测量信号，求出偏差值，进行PID控制，求出 新的控制量，并将其转换成相应的电流送至执行机构。
③顺序控制功能：
通过来自过程状态输入输出信号和反馈控制功能等状态信号， 按预先设定的顺序和条件，对控制的各阶段进行逐次控 制。
④信号报警功能：
对设置的上下限，非法开关量状态，出现的事故进行报警。 以声音、光或CRT屏幕显示颜色变化来表示。
④其它测控装置。
(2) 集中操作监控级 以操作监视为主要任务，兼有部分管理功能。面向操 作员和控制系统工程师，配有技术手段齐备，功能强 的计算机系统及各类外部装置，特别是CRT显示器和 键盘，需要较大存储容量的硬盘和软盘支持，需要功 能强的软件支持，确保工程师和操作员对系统进行组 态、监视和操作，对生产过程实行高级控制策略、故 障诊断、质量评估。
控制模式的优先级是： 硬手动＞软手动＞自动＞串级＞上位机 。
②无扰动切换操作：工作模式切换会引起输出阀值的突然变化， 产生扰动。
(a)PV跟踪(PV是测量值)
各种手动模式下，把PV送给给定值，保证偏差为零，输 出值则不受影响。
(b)阀值跟踪
采用阀值反馈的方法，将手动输出阀值自动反馈输入到现场控 制站的输入通道，作为一个检测点信号输入，经过转换及变换 后送给模拟量输出通道，此时输出值正好跟踪手动输出的阀值。
分布式控制系统 (Distributed Control System - DCS) 也称集散控制系统。DCS综合了计算机(Computer)技术、 控制(Control)技术、CRT显示技术、通信 (Commmunication)技术即4C技术，集中了连续控制、批 量控制、逻辑顺序控制、数据采集等功能。
8.2.3 DCS的集中操作监控级
⑤打印报表功能：
定时打印报表；随即打印过程参数；事故报表自动记录打印。
⑥数据通信功能：
完成分散过程控制级与集中操作监控级之间的信息交换。
(3) 现场控制站的工作方式
①控制模式： 自动：自动工作状态，偏差由控制算法运算后输出控制量。 软手动：软件实现手动操作，利用键盘，进行输出值的增 加或减少操作去直接控制阀值，在CRT上可显示出输出阀值。 串级：主回路的输出值，送到副回路作为它的给定值。 硬手动：将现场控制站切换到模拟显示操作单元，由操作者操 作该单元直接控制输出阀值。 上位机：由上位机设定给定值，然后送给现场控制站。
其具体组成包括：
③操作员显示操作站。
(3) 综合信息管理级 这一级由管理计算机、办公自动化系统、工厂自动 化 服务系统构成。从而实现整个企业的综合信息管理。 综合信息管理主要包括生产管理和经营管理。
(4) 通信网络系统 DCS各级之间的信息传输主要依靠通信网络系统来支持。
根据各级的不同要求，通信网也分为低俗、中速、高 速通信网络。低速网络面向分散过程控制级；中速网 络面向集中操作监控级；高速网络面向管理级。
(3) 控制系统组态
提供了数十种常用的运算和控制模块，填表组态方式。
(4) 通信网络的应用
神经中枢，物理上Biblioteka Baidu散配置的多台计算机有机地连接起来，实现相互协调、资 源共享的集中管理
(5) 可靠性高
系统结构、冗余技术、自诊断功能、抗干扰措施和高性能的元件
8.2.2 DCS的分散过程控制级
分散过程控制级常用的3种测控装置：
(c)工作模式判定
自动、手动、串级、上位机等工作模式均有相应的标志状态， 以供判断。
2.智能调节器： 以微处理器为基础的智能调节器使用日 益广泛，是一种数字化的过程控制仪表，内部组成有微 处理器、RAM、ROM、模拟量和数字量I/O通道、电源 等构成一个微型计算机系统。
3.可编程序控制器(PLC)：与智能调节器最大的不同是它 配置的是开关量输入、输出通道，用于执行顺序控制功 能。用于生产过程中按时间顺序控制或逻辑控制的场合， 取代复杂的继电器控制装置。
DCS的体系结构通常为三级。第一级为分散过程控制级； 第二级为集中操作监控级；第三级为综合信息管理级。各 级之间相互独立又相互联系，由通讯网络连接，级内各装 置之间由本级的通讯网络进行通信联系。其典型的DCS 体系结构如下图所示。
(1) 分散过程控制级 直接面向生产过程的，是DCS的基础，它直接完成生产 过程的数据采集、调节控制、顺序控制等功能，其过 程输入信息是面向传感器的信号(热电偶、热电阻、 变送器(温度、压力、液位)及开关量等)，其输出是驱 动执行机构。 构成这一级的主要装置有： ①现场控制站(工业控制机) ②可编程序控制器(PLC)
2.DCS的特点
(1) 硬件积木化
系统配置灵活，方便构成多级控制系统，若对规模进行扩大或缩小，只需要按 要求在系统中添加或者拆除部分单元，整体系统不受影响，有利于系统 分批投资，功能和结构上从简单到复杂、从低级到高级的现代管理系统。
(2) 软件模块化
用户按要求选择不同的功能软件，减少了用户的开发工作量。控制软件包、操 作显示软件包和报表打印软件包等
8.2.1 DCS概述 8.2.2 DCS的分散过程控制级 8.2.3 DCS的集中操作监控级 8.2.4 DCS的综合信息管理级
8.2.1 DCS概述
1. 现场控制站 (1) 现场控制站的构成 ①机箱(柜) ②电源： 高效、无干扰、稳定的供电系统 重要保证 ③PC总线工业控制机：主机、外部设备和过程输入输出
通道 ④通信控制单元： 数据通讯 ⑤手动/自动显示操作单元 (2) 现场控制站的功能 ①数据采集功能： 对过程参数进行数据采集、变换、处
理、显示、存储、趋势曲线显示、事故报警灯。
第8章 分布式测控网络技术
数据通信是工业测控网络和分散型测控系统的关键 技术。
如果把不同地理位置和不同功能的计算机按照统一 的协议连接起来就构成了计算机分散测控网络系统
本章主要介绍工业网络和通信技术、分布式控制系 统、现场总线技术、综合自动化技术和分布式测控网 络设计举例。
8.2 分布式控制系统(DCS)
②DDC控制功能
接受现场的测量信号，求出偏差值，进行PID控制，求出 新的控制量，并将其转换成相应的电流送至执行机构。
③顺序控制功能：
通过来自过程状态输入输出信号和反馈控制功能等状态信号， 按预先设定的顺序和条件，对控制的各阶段进行逐次控 制。
④信号报警功能：
对设置的上下限，非法开关量状态，出现的事故进行报警。 以声音、光或CRT屏幕显示颜色变化来表示。
④其它测控装置。
(2) 集中操作监控级 以操作监视为主要任务，兼有部分管理功能。面向操 作员和控制系统工程师，配有技术手段齐备，功能强 的计算机系统及各类外部装置，特别是CRT显示器和 键盘，需要较大存储容量的硬盘和软盘支持，需要功 能强的软件支持，确保工程师和操作员对系统进行组 态、监视和操作，对生产过程实行高级控制策略、故 障诊断、质量评估。
控制模式的优先级是： 硬手动＞软手动＞自动＞串级＞上位机 。
②无扰动切换操作：工作模式切换会引起输出阀值的突然变化， 产生扰动。
(a)PV跟踪(PV是测量值)
各种手动模式下，把PV送给给定值，保证偏差为零，输 出值则不受影响。
(b)阀值跟踪
采用阀值反馈的方法，将手动输出阀值自动反馈输入到现场控 制站的输入通道，作为一个检测点信号输入，经过转换及变换 后送给模拟量输出通道，此时输出值正好跟踪手动输出的阀值。
分布式控制系统 (Distributed Control System - DCS) 也称集散控制系统。DCS综合了计算机(Computer)技术、 控制(Control)技术、CRT显示技术、通信 (Commmunication)技术即4C技术，集中了连续控制、批 量控制、逻辑顺序控制、数据采集等功能。
8.2.3 DCS的集中操作监控级
⑤打印报表功能：
定时打印报表；随即打印过程参数；事故报表自动记录打印。
⑥数据通信功能：
完成分散过程控制级与集中操作监控级之间的信息交换。
(3) 现场控制站的工作方式
①控制模式： 自动：自动工作状态，偏差由控制算法运算后输出控制量。 软手动：软件实现手动操作，利用键盘，进行输出值的增 加或减少操作去直接控制阀值，在CRT上可显示出输出阀值。 串级：主回路的输出值，送到副回路作为它的给定值。 硬手动：将现场控制站切换到模拟显示操作单元，由操作者操 作该单元直接控制输出阀值。 上位机：由上位机设定给定值，然后送给现场控制站。
其具体组成包括：
③操作员显示操作站。
(3) 综合信息管理级 这一级由管理计算机、办公自动化系统、工厂自动 化 服务系统构成。从而实现整个企业的综合信息管理。 综合信息管理主要包括生产管理和经营管理。
(4) 通信网络系统 DCS各级之间的信息传输主要依靠通信网络系统来支持。
根据各级的不同要求，通信网也分为低俗、中速、高 速通信网络。低速网络面向分散过程控制级；中速网 络面向集中操作监控级；高速网络面向管理级。
(3) 控制系统组态
提供了数十种常用的运算和控制模块，填表组态方式。
(4) 通信网络的应用
神经中枢，物理上Biblioteka Baidu散配置的多台计算机有机地连接起来，实现相互协调、资 源共享的集中管理
(5) 可靠性高
系统结构、冗余技术、自诊断功能、抗干扰措施和高性能的元件
8.2.2 DCS的分散过程控制级
分散过程控制级常用的3种测控装置：
(c)工作模式判定
自动、手动、串级、上位机等工作模式均有相应的标志状态， 以供判断。
2.智能调节器： 以微处理器为基础的智能调节器使用日 益广泛，是一种数字化的过程控制仪表，内部组成有微 处理器、RAM、ROM、模拟量和数字量I/O通道、电源 等构成一个微型计算机系统。
3.可编程序控制器(PLC)：与智能调节器最大的不同是它 配置的是开关量输入、输出通道，用于执行顺序控制功 能。用于生产过程中按时间顺序控制或逻辑控制的场合， 取代复杂的继电器控制装置。
DCS的体系结构通常为三级。第一级为分散过程控制级； 第二级为集中操作监控级；第三级为综合信息管理级。各 级之间相互独立又相互联系，由通讯网络连接，级内各装 置之间由本级的通讯网络进行通信联系。其典型的DCS 体系结构如下图所示。
(1) 分散过程控制级 直接面向生产过程的，是DCS的基础，它直接完成生产 过程的数据采集、调节控制、顺序控制等功能，其过 程输入信息是面向传感器的信号(热电偶、热电阻、 变送器(温度、压力、液位)及开关量等)，其输出是驱 动执行机构。 构成这一级的主要装置有： ①现场控制站(工业控制机) ②可编程序控制器(PLC)
2.DCS的特点
(1) 硬件积木化
系统配置灵活，方便构成多级控制系统，若对规模进行扩大或缩小，只需要按 要求在系统中添加或者拆除部分单元，整体系统不受影响，有利于系统 分批投资，功能和结构上从简单到复杂、从低级到高级的现代管理系统。
(2) 软件模块化
用户按要求选择不同的功能软件，减少了用户的开发工作量。控制软件包、操 作显示软件包和报表打印软件包等