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一般在机柜的顶部装有风扇组件,其目的是带走机柜内 部电子部件所散发出来的热量;机柜内部设若干层模件安装单 元,上层安装处理器模件和通信模件,中间安装I/O模件,最下 边安装电源组件.机柜内还设有各种总线,如电源总线,接地总 线,数据总线,地址总线,控制总线等等.
现场控制站的电源不仅要为柜内提供电源,还要为现场 检测器件提供外供电源,这两种电源必须互相隔离,不可共地, 以免干扰信号通过电源回路耦合到I/O通道中去.
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信号报警功能:对过程参数设置上限值和下限值, 若超过上限或下限则分别进行越限报警;对非法的开 关量状态进行报警;对出现的事故进行报警.信号的报 警是以声音、光或CRT屏幕显示颜色变化来表示.
打印报表功能:定时打印报表;随机打印过程参数; 事故报表的自动记录打印.
数据通信功能:完成分散过程控制级与集中操作 监控之间的信息交换.
构成这一级的主要装置有:现场控制站,可编程控制器,智 能调节器及其它测控装置.
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1.现场控制站
现场控制站具有多种功能——集连续控制、顺序控制、 批量控制及数据采集功能为一身. (1)现场控制站的硬件构成
现场控制站一般是标准的机柜式机构,柜内由电源、总 线、I/O模件、处理器模件、通信模件等部分组成.
第6章 测控网络技术(2) DCS与FCS
本章要点 1.DCS与FCS的基本概念、体系结构与功能特点 2.DCS与FCS的几种典型产品 3.实现的物质基础:自动化众多专业基础知识:PLC,变频
器,电机调速,单片机,网络,传感器…..
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6.1 DCS体系结构 6.1.1 分散过程控制级 6.1.2 集中操作监控级 6.1.3 综合信息管理级 6.1.4 通信网络系统
分散过程控制级是DCS的基础层,它向下直接面向工业对象, 其输入信号来自于生产过程现场的传感器(如热电偶、热电阻 等)、变送器(如温度、压力、液位、流量等)及电气开关(输入 触点)等,其输出去驱动执行器(如调节阀、电磁阀、电机等), 完成生产过程的数据采集、闭环调节控制、顺序控制等功能;其 向上与集中操作监控级进行数据通信,接收操作站下传加载的参 数和操作命令,以及将现场工作情况信息整理后向操作站报告.
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一个现场控制站中的系统结构如图6-2所示,包含一个或 多个基本控制单元,基本控制单元是由一个完成控制或数据处 理任务的处理器模件以及与其相连的若干个输入／输出模件所 构成的(有点类似于IPC).
基本控制单元之间,通过控制网络Cnet连接在一起,Cnet 网络上的上传信息通过通信模件,送到监控网络Snet,同理Snet 的下传信息,也通过通信模件和Cnet传到各个基本控制单元.在 每一个基本控制单元中,处理器模件与I/O模件之间的信息交换 由内部总线完成.
DDC控制功能:包括接受现场的测量信号,进而求出设定 值与测量值的偏差,并对偏差进行PID控制运算,最后求出新 的控制量,并将此控制量转换成相应的电流送至执行器驱动 被控对象.
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 阶段进行顺序控制.
内部总线可能是并行总线,也可能是串行总线.近年来, 多采用串行总线.
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图6-2 现场控制站的系统结构
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(2)现场控制站的软件功能 现场控制站的主要功能有6种,即数据采集功能、DDC控
制功能、顺序控制功能、信号报警功能、打印报表功能、数 据通信功能.
数据采集功能:对过程参数,主要是各类传感变送器的模 拟信号进行数据采集、变换、处理、显示、存储、趋势曲线 显示、事故报警等.
6.2 DCS功能特点 6.2.1 DCS的软件 6.2.2 DCS的特点
6.3 DCS产品简介 6.3.1 TDC-3000 6.3.2 I/AS 6.3.3 SUPCON JX－300
Hale Waihona Puke Baidu
6.4 FCS体系结构 6.5 FCS功能特点
6.5.1 FCS的特点 6.5.2 FCS的组态 6.6 FCS产品简介 6.6.1 CAN 6.6.2 LonWorks 6.6.3 PROFIBUS 6.6.4 WorldFIP 6.6.5 HART 6.6.6 FF
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2．智能调节器
智能调节器是一种数字化的过程控制仪表,也称可编程调 节器.其外形类似于一般的盘装仪表,而其内部是由微处理器 CPU、存储器RAM、ROM、模拟量和数字量I/0 通道、电源等部 分组成的一个微型计算机系统.
智能调节器可以接受和输出4～20mA模拟量信号和开关量 信号,同时还具有RS-232或RS-485等串行通信接口.一般有单回 路、2回路、或4回路的调节器,控制方式除一般的单回路PID之 外,还可组成串级控制、前馈控制等复杂回路.因此,智能调节 器不仅可以在一些重要场合下单独构成复杂控制系统,完成1～ 4个过程控制回路,而且可以作为大型分散控制系统中最基层的 一种控制单元,与上位机(即操作监控级)连成主从式通信网络, 接受上位机下传的控制参数,并上报各种过程参数.
典型的DCS体系结构分为三层,如图6-1所示:
第一层为分散过程控制级;
第二层为集中操作监控级;
第三层为综合信息管理级.
层间由高速数据通路HW和局域网络LAN两级通信 线路相连,级内各装置之间由本级的通信网络进行通 信联系.
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图6-1 分散控制系统体系结构
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6.1.1 分散过程控制级
1.分散过程控制级的功能及其主要装置
现场总线控制系统FCS (Field Control System)是继 DCS之后出现的新一代控制系统,它代表的是一种数字化网络 化到现场、控制管理到现场的发展方向.FCS将要取代DCS,或 者说DCS已在吸纳FCS.总之,FCS已经成为当今世界范围内自动 控制系统的热点.
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6.1 DCS体系结构
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分散控制系统DCS (Distributed Control System)是 以微型计算机为基础的集散型综合控制系统.它是为满足大型 工业生产的要求,从综合自动化的角度,按控制功能分散、操 作管理集中的原则设计(记忆).自从美国霍尼韦尔公司1975年 成功推出世界上第一套DCS以来,产品几经更新换代,技术性能 日趋完善.二十几年来,DCS首当其冲地成为大型工业生产过程 的主流控制系统.
现场控制站的电源不仅要为柜内提供电源,还要为现场 检测器件提供外供电源,这两种电源必须互相隔离,不可共地, 以免干扰信号通过电源回路耦合到I/O通道中去.
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信号报警功能:对过程参数设置上限值和下限值, 若超过上限或下限则分别进行越限报警;对非法的开 关量状态进行报警;对出现的事故进行报警.信号的报 警是以声音、光或CRT屏幕显示颜色变化来表示.
打印报表功能:定时打印报表;随机打印过程参数; 事故报表的自动记录打印.
数据通信功能:完成分散过程控制级与集中操作 监控之间的信息交换.
构成这一级的主要装置有:现场控制站,可编程控制器,智 能调节器及其它测控装置.
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1.现场控制站
现场控制站具有多种功能——集连续控制、顺序控制、 批量控制及数据采集功能为一身. (1)现场控制站的硬件构成
现场控制站一般是标准的机柜式机构,柜内由电源、总 线、I/O模件、处理器模件、通信模件等部分组成.
第6章 测控网络技术(2) DCS与FCS
本章要点 1.DCS与FCS的基本概念、体系结构与功能特点 2.DCS与FCS的几种典型产品 3.实现的物质基础:自动化众多专业基础知识:PLC,变频
器,电机调速,单片机,网络,传感器…..
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6.1 DCS体系结构 6.1.1 分散过程控制级 6.1.2 集中操作监控级 6.1.3 综合信息管理级 6.1.4 通信网络系统
分散过程控制级是DCS的基础层,它向下直接面向工业对象, 其输入信号来自于生产过程现场的传感器(如热电偶、热电阻 等)、变送器(如温度、压力、液位、流量等)及电气开关(输入 触点)等,其输出去驱动执行器(如调节阀、电磁阀、电机等), 完成生产过程的数据采集、闭环调节控制、顺序控制等功能;其 向上与集中操作监控级进行数据通信,接收操作站下传加载的参 数和操作命令,以及将现场工作情况信息整理后向操作站报告.
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一个现场控制站中的系统结构如图6-2所示,包含一个或 多个基本控制单元,基本控制单元是由一个完成控制或数据处 理任务的处理器模件以及与其相连的若干个输入／输出模件所 构成的(有点类似于IPC).
基本控制单元之间,通过控制网络Cnet连接在一起,Cnet 网络上的上传信息通过通信模件,送到监控网络Snet,同理Snet 的下传信息,也通过通信模件和Cnet传到各个基本控制单元.在 每一个基本控制单元中,处理器模件与I/O模件之间的信息交换 由内部总线完成.
DDC控制功能:包括接受现场的测量信号,进而求出设定 值与测量值的偏差,并对偏差进行PID控制运算,最后求出新 的控制量,并将此控制量转换成相应的电流送至执行器驱动 被控对象.
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 阶段进行顺序控制.
内部总线可能是并行总线,也可能是串行总线.近年来, 多采用串行总线.
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图6-2 现场控制站的系统结构
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(2)现场控制站的软件功能 现场控制站的主要功能有6种,即数据采集功能、DDC控
制功能、顺序控制功能、信号报警功能、打印报表功能、数 据通信功能.
数据采集功能:对过程参数,主要是各类传感变送器的模 拟信号进行数据采集、变换、处理、显示、存储、趋势曲线 显示、事故报警等.
6.2 DCS功能特点 6.2.1 DCS的软件 6.2.2 DCS的特点
6.3 DCS产品简介 6.3.1 TDC-3000 6.3.2 I/AS 6.3.3 SUPCON JX－300
Hale Waihona Puke Baidu
6.4 FCS体系结构 6.5 FCS功能特点
6.5.1 FCS的特点 6.5.2 FCS的组态 6.6 FCS产品简介 6.6.1 CAN 6.6.2 LonWorks 6.6.3 PROFIBUS 6.6.4 WorldFIP 6.6.5 HART 6.6.6 FF
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2．智能调节器
智能调节器是一种数字化的过程控制仪表,也称可编程调 节器.其外形类似于一般的盘装仪表,而其内部是由微处理器 CPU、存储器RAM、ROM、模拟量和数字量I/0 通道、电源等部 分组成的一个微型计算机系统.
智能调节器可以接受和输出4～20mA模拟量信号和开关量 信号,同时还具有RS-232或RS-485等串行通信接口.一般有单回 路、2回路、或4回路的调节器,控制方式除一般的单回路PID之 外,还可组成串级控制、前馈控制等复杂回路.因此,智能调节 器不仅可以在一些重要场合下单独构成复杂控制系统,完成1～ 4个过程控制回路,而且可以作为大型分散控制系统中最基层的 一种控制单元,与上位机(即操作监控级)连成主从式通信网络, 接受上位机下传的控制参数,并上报各种过程参数.
典型的DCS体系结构分为三层,如图6-1所示:
第一层为分散过程控制级;
第二层为集中操作监控级;
第三层为综合信息管理级.
层间由高速数据通路HW和局域网络LAN两级通信 线路相连,级内各装置之间由本级的通信网络进行通 信联系.
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图6-1 分散控制系统体系结构
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6.1.1 分散过程控制级
1.分散过程控制级的功能及其主要装置
现场总线控制系统FCS (Field Control System)是继 DCS之后出现的新一代控制系统,它代表的是一种数字化网络 化到现场、控制管理到现场的发展方向.FCS将要取代DCS,或 者说DCS已在吸纳FCS.总之,FCS已经成为当今世界范围内自动 控制系统的热点.
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6.1 DCS体系结构
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分散控制系统DCS (Distributed Control System)是 以微型计算机为基础的集散型综合控制系统.它是为满足大型 工业生产的要求,从综合自动化的角度,按控制功能分散、操 作管理集中的原则设计(记忆).自从美国霍尼韦尔公司1975年 成功推出世界上第一套DCS以来,产品几经更新换代,技术性能 日趋完善.二十几年来,DCS首当其冲地成为大型工业生产过程 的主流控制系统.