集散控制系统性能指标的评估62页PPT
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DCS集散控制系统课件 ppt课件
DCS集散控制系统课件
• 功能单一的小型或微型专用计算机，具有 维护简单、方便的特点，当某一局部或某 个计算机出现故障时，可以在不影响整个 系统运行的情况下在线更换，迅速排除故 障。
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• 各工作站之间通过通信网络传送各种数据， 整个系统信息共享，协调工作，以完成控 制系统的总体功能和优化处理。
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• 甲醇制烯烃（I/O点4919个） • 聚乙烯（I/O点1637个） • 聚丙烯（I/O点3037个） • 公用工程（I/O点2824个）
DCS在大美尾气综合利用项目中的应用
中央控制室
甲
醇 制 烯 烃 现 场 控 制 室
聚 乙 烯 现 场 控 制 室
聚 丙 烯 现 场 控 制 室
DCS集散控制系统课件
• 有源 ： 信号源本身可以输出信号，不需 要负载电源，可直接驱动阻性负载， 例如， 四线制的仪表，两线为电源线，两线为信 号线，信号回路不能再接电源。信号回路 需要接电源，否则信号源将无信号输出， 例如，两线制变 送器，需要在信号回路中 接入电源。
• 无源 ： 信号回路需要接电源，否则信号源 将无信号输出，例如，两线制变 送器，需
I/O卡件：
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DCS集散控制系统课件Fra bibliotekDCS集散控制系统课件
DCS集散控制系统课件
控制器：
机柜：
DCS集散控制系统课件
• 系统维护 • 系统生成 • 测试
DCS集散控制系统课件
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DCS集散控制系统课件
DCS集散控制系统课件
• 操作和监视功能 • 过程报告功能 • 报警和信息输出功能 • 趋势功能 • 开放式数据接口功能
集散控制系统PPT课件
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第二节 集散控制系统的基本结构
集散控制系统一般由集中管理部分、分散控
制部分和通信部分组成.其中,分散控制部分 的各现场控制单元,按地理位置分散于现场, 每个控制单元一般可控制一个或多个回路, 具有几十种甚至上百种运算功能.集散控制 系统软件一般由实时多任务操作系统、数 据库管理系统、数据通信软件、组态软件 和各种应用软件所组成.
8
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第一节 集散控制系统的发展历史
美国FOXBORO公司在１９８７年推出I/A S 系统，标志着集散控制系统进入了第三 代．其系统网络通信能力增强，已不再是 常规控制、逻辑控制与批量控制的综合， 而是增加了各种自适应或自整定的控制算 法，用户可在对被控制对象的特性了解较 少的情况下应用所提供的控制算法，由系 统自动搜索或通过一定的运算获得较好的 控制器参数．开放系统是第三代集散控制 系统的主要特征．
10
第二节 集散控制系统的基本结构
集散控制系统的基本结 构如图1所示.主要包括: 基本控制单元(站) 、 CRT操作站、高速数据 公路、监控计算机等.
11
第二节 集散控制系统的基本结构
基本控制单元是DCS的基本部件,是DCS中直 接控制生产过程的部分,也称现场控制站、 过程控制站或基本控制器.基本控制单元由 微处理器、存储器、模拟量和数字量I/O接 口、电源、通信接口及内部总线组成.它具 有数据采集、回路控制和顺序控制功能,它 能独立地完成生产过程的直接数字控制.基 本控制单元通过高速数据公路和其他基本 控制单元、CRT操作站、监控计算机相连， 实现大规模的控制与管理．
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第二节 集散控制系统的基本结构
14
第二节 集散控制系统的基本结构
（１）硬件配置 定义各现场控制单元的站号， 进行单元内I/O配置，如定义各I/O信号性质、信 号调理类型等．
第二节 集散控制系统的基本结构
集散控制系统一般由集中管理部分、分散控
制部分和通信部分组成.其中,分散控制部分 的各现场控制单元,按地理位置分散于现场, 每个控制单元一般可控制一个或多个回路, 具有几十种甚至上百种运算功能.集散控制 系统软件一般由实时多任务操作系统、数 据库管理系统、数据通信软件、组态软件 和各种应用软件所组成.
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第一节 集散控制系统的发展历史
美国FOXBORO公司在１９８７年推出I/A S 系统，标志着集散控制系统进入了第三 代．其系统网络通信能力增强，已不再是 常规控制、逻辑控制与批量控制的综合， 而是增加了各种自适应或自整定的控制算 法，用户可在对被控制对象的特性了解较 少的情况下应用所提供的控制算法，由系 统自动搜索或通过一定的运算获得较好的 控制器参数．开放系统是第三代集散控制 系统的主要特征．
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第二节 集散控制系统的基本结构
集散控制系统的基本结 构如图1所示.主要包括: 基本控制单元(站) 、 CRT操作站、高速数据 公路、监控计算机等.
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第二节 集散控制系统的基本结构
基本控制单元是DCS的基本部件,是DCS中直 接控制生产过程的部分,也称现场控制站、 过程控制站或基本控制器.基本控制单元由 微处理器、存储器、模拟量和数字量I/O接 口、电源、通信接口及内部总线组成.它具 有数据采集、回路控制和顺序控制功能,它 能独立地完成生产过程的直接数字控制.基 本控制单元通过高速数据公路和其他基本 控制单元、CRT操作站、监控计算机相连， 实现大规模的控制与管理．
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第二节 集散控制系统的基本结构
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第二节 集散控制系统的基本结构
（１）硬件配置 定义各现场控制单元的站号， 进行单元内I/O配置，如定义各I/O信号性质、信 号调理类型等．
第十四章集散控制系统53页PPT
在当时，集中型计算机控制系统不仅没有给工业生产带来明 显的好处，反而可能严重影响正常生产，因此这种危险集中的系 统结构很难为生产过程所接受，曾一度陷入困境。
11/7/2019
11
南通职业大学 电子工程系
第一节 概述
3.集散控制系统
集散控制系统是随着现代大型工业生产自动化 的不断兴起和过程控制要求的日益复杂应运而生的综 合控制系统。 特点
11/7/2019
6
南通职业大学 电子工程系
第一节 概述
三、计算机控制系统的类型
1、按系统的功能分类 （1）顺序控制和数值控制 （2）直接数字控制 （3）计算机监督控制 （4）递阶控制 2、按系统的结构分类 （1）单机控制系统 （2）多级计算机控制系统 （3）多级分布式计算机
控制系统
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南通职业大学 电子工程系
第二节 集散控制系统
2. 基本操作方法
（1）画面的调出
操作站的画面有三大类：操作画面、应用画面和 组态画面。 调出的方法
① 利用画面名称调出。 ② 利用功能键调出。 ③ 利用画面选择键或操作员应用功能键调出。 ④ 利用画面展开调出。
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南通职业大学 电子工程系
第二节 集散控制系统
表14-1 CENTUM－CS系统10种监视画面名称
画面类别 画面名称
画面类别
画面名称
综观画面 分组画面
·OV× × × × 趋势点画面 ·CG × × × × 流程图画面
报警画面 ·AL × × × × 过程报警画面
操作指导信 ·OG × × × × 操作应用画面 息画面 趋势组画面 ·TG × × × × 系统维护画面
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第一节 概述
3.集散控制系统
集散控制系统是随着现代大型工业生产自动化 的不断兴起和过程控制要求的日益复杂应运而生的综 合控制系统。 特点
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第一节 概述
三、计算机控制系统的类型
1、按系统的功能分类 （1）顺序控制和数值控制 （2）直接数字控制 （3）计算机监督控制 （4）递阶控制 2、按系统的结构分类 （1）单机控制系统 （2）多级计算机控制系统 （3）多级分布式计算机
控制系统
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2. 基本操作方法
（1）画面的调出
操作站的画面有三大类：操作画面、应用画面和 组态画面。 调出的方法
① 利用画面名称调出。 ② 利用功能键调出。 ③ 利用画面选择键或操作员应用功能键调出。 ④ 利用画面展开调出。
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第二节 集散控制系统
表14-1 CENTUM－CS系统10种监视画面名称
画面类别 画面名称
画面类别
画面名称
综观画面 分组画面
·OV× × × × 趋势点画面 ·CG × × × × 流程图画面
报警画面 ·AL × × × × 过程报警画面
操作指导信 ·OG × × × × 操作应用画面 息画面 趋势组画面 ·TG × × × × 系统维护画面
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DCS集散控制系统 ppt课件
PPT课件 5
DCS系统在工厂中的应用举例
PPT课件
6
术语定义
• APC－先进过程控制 CCS－压缩机控制系统 CCTV －现场摄像监视系统 DCS－集散控制系统 DLP/MPDP－大屏幕监视系统 EWS－ DCS 工程师站 FAS－火灾报警监视系统 FRR－本项目的现场机柜 间 GDS－可燃、有毒气体报警系统 I/O－过程输 入/输出 LCR－本项目现场控制室 MMS－机组监 视系统 OPS－ DCS 操作员站 PAS－在线分析仪系 统 PLC－可编程序控制系统 SAT－现场验收 SIL/AK －安全度等级 CCR－中央控制室 FRR －现场机柜间 LCR －现场机柜间 SIS－安全仪表系统 GDS－可燃 气体和有毒气体检测的监控系统 GPS－时钟同步系 统 OTS －动态仿真系统
• 系统维护 • 系统生成 • 测试
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组态画面
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PPT课件
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PPT课件
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操作员站
• • • • • 操作和监视功能 过程报告功能 报警和信息输出功能 趋势功能 开放式数据接口功能
PPT课件
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PPT课件
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PPT课件
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PPT课件
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PPT课件
41
仪表控制面板
操作控制键
其它键
44
辅助操作台
• 通过硬接线来显示和操作DCS或SIS系统。
PPT课件
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中央控制室
PPT课件
46
DCS结构
从结构上划分，DCS包括过程级、操作级和管理级。过程级主要由过程控制站、 I/O单元和现场仪表组成，是系统控制功能的主要实施部分。操作级包括：操 作员站和工程师站，完成系统的操作和组态。管理级主要是指工厂管理信息系 统（MES系统），作为DCS更高层次的应用，目前国内行业应用到这一层的系 统较少。 DCS的控制程序：DCS的控制决策是由过程控制站完成的，所以控制程序是由 过程控制站执行的。 过程控制站的组成： DCS的过程控制站是一个完整的计算机系统，主要由电源、CPU（中央处理 器）、网络接口和I/O组成 I/O：控制系统需要建立信号的输入和输出通道，这就是I/O。DCS中的I/O一般 是模块化的，一个I/O模块上有一个或多个I/O通道，用来连接传感器和执行器 （调节阀）。 I/O单元：通常，一个过程控制站是有几个机架组成，每个机架可以摆放一定 数量的模块。CPU所在的机架被称为CPU单元，同一个过程站中只能有一个CPU 单元，其他只用来摆放I/O模块的机架就是I/O单元。
DCS系统在工厂中的应用举例
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术语定义
• APC－先进过程控制 CCS－压缩机控制系统 CCTV －现场摄像监视系统 DCS－集散控制系统 DLP/MPDP－大屏幕监视系统 EWS－ DCS 工程师站 FAS－火灾报警监视系统 FRR－本项目的现场机柜 间 GDS－可燃、有毒气体报警系统 I/O－过程输 入/输出 LCR－本项目现场控制室 MMS－机组监 视系统 OPS－ DCS 操作员站 PAS－在线分析仪系 统 PLC－可编程序控制系统 SAT－现场验收 SIL/AK －安全度等级 CCR－中央控制室 FRR －现场机柜间 LCR －现场机柜间 SIS－安全仪表系统 GDS－可燃 气体和有毒气体检测的监控系统 GPS－时钟同步系 统 OTS －动态仿真系统
• 系统维护 • 系统生成 • 测试
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组态画面
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操作员站
• • • • • 操作和监视功能 过程报告功能 报警和信息输出功能 趋势功能 开放式数据接口功能
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仪表控制面板
操作控制键
其它键
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辅助操作台
• 通过硬接线来显示和操作DCS或SIS系统。
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中央控制室
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DCS结构
从结构上划分，DCS包括过程级、操作级和管理级。过程级主要由过程控制站、 I/O单元和现场仪表组成，是系统控制功能的主要实施部分。操作级包括：操 作员站和工程师站，完成系统的操作和组态。管理级主要是指工厂管理信息系 统（MES系统），作为DCS更高层次的应用，目前国内行业应用到这一层的系 统较少。 DCS的控制程序：DCS的控制决策是由过程控制站完成的，所以控制程序是由 过程控制站执行的。 过程控制站的组成： DCS的过程控制站是一个完整的计算机系统，主要由电源、CPU（中央处理 器）、网络接口和I/O组成 I/O：控制系统需要建立信号的输入和输出通道，这就是I/O。DCS中的I/O一般 是模块化的，一个I/O模块上有一个或多个I/O通道，用来连接传感器和执行器 （调节阀）。 I/O单元：通常，一个过程控制站是有几个机架组成，每个机架可以摆放一定 数量的模块。CPU所在的机架被称为CPU单元，同一个过程站中只能有一个CPU 单元，其他只用来摆放I/O模块的机架就是I/O单元。
控制系统的性能指标PPT课件
若输入 解：
r(t),试s求i稳n5态t误差。
（1）动态误差系数：
G0(s)
100 s(0.1s1)
51
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52
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（2）根据频率特性的定义求：系统的 Nhomakorabea态误差为：
53
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4.2.4扰动输入信号作用下稳态误差的计算
单位反馈系统：令R (s) = 0
e(t)r(t)b(t)
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从输出端定义：系统输出量的实际值与希望值之差 在性能指标提法中经常使用，在实际系统中有时无法测量。一般只具有数学意义
15
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两者之间的关系：
单位反馈时： H (s) 1 , E (s) E (s )
利用从输入端定义的误差进行计算和分析。通过拉氏变换法可得到：
4.1 引言 4.2 控制系统的稳态响应及稳态误差 4.3 控制系统的瞬态响应及时域性能指标 4.4 控制系统的频域性能指标
1
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4.1.1 典型输入信号
1. 阶跃函数
当R=1时，为单位阶跃函数 拉氏变换： 2. 斜坡函数 (等速度信号)
当R=1时，为单位斜坡函数
拉氏变换：
2
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利用线性系统的叠加性求误差 ①令N (s)=0
误差信号对参考输入信号的误差传函
20
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②令R (s) = 0 误差信号对干扰输入信号的误差传函
21
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误差的拉氏变换式
22
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4.2.3参考输入信号作用下稳态误差的计算
第三章集散控制系统性能指标的评估
• 其中
Ns NF 1 R(t ) 1 N N
dF (t ) d [1 R (t )] f (t ) 1 dR (t ) dt dt (t ) R (t ) R (t ) R (t ) R (t ) dt
dR(t ) • 即 (t )dt R(t )
x min
1i n
xi
• 串联系统可靠度R(t)：
R(t ) P( x t ) P(min xi t ) Ri (t )
1i n i 1
n
• 若各元件的Ri(t)服从指数分布，即
Ri (t ) exp( i ( )d )
0
t
• 则：
R(t ) exp( ( )d )
•
F (t ) F1 (t ) F2 (t ) Fn (t )
•
系统中MTBF是各组成部件的MTBF(i)之 和，即 n
MTBF MTBF(i)
i 1
•
若各部件具有相同的故障率 ，且服从指 数分布，则
R(t ) 1 F (t ) e
i 0 n 1 t
(t )i i!
(1)
i
i 1
n
(80 25 100 2 150 9.6 10) 10 376.6 10
(2)
8
8
R(t ) e
1
t
e
376.6108 t
1 (3) MTBF 265533 8 376 .6 10
• 例2、某系统由4个相同元件并联组成，系 统若要正常工作，必须有3个以上元件处于 工作状态，已知每个元件的可靠度R=0.9， 求系统的可靠度。
《集散控制系统》PPT课件_OK
2021/9/3
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9.2 集散控制系统的体系结构
例：TDC-3000网络系统
2021/9/3
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9.2 集散控制系统的体系结构
• TDC-3000有三种通信网络：工厂控制网络（PCN）、局部控制网络 （LCN）、通用控制网络（UCN）和高速数据通道（Data Hiway）。前 三者均为局域网，通信特性相同。后者用来支持设备间点对点的通信 及资源共享。局部控制网络用两条冗余的同轴电缆作为传输介质。通 信协议采用IEEE802标准，介质存取方式为令牌总线，信息以帧方式传 递。采用循环冗余校验码和重发纠错技术，以确保信息的安全传送。 每个网络最多可接64个设备，信息在64个设备上传送的时间最长约为 0.42s，最短为1.8ms，每个设备占用介质发送时间为30s。每个设备都有 两个网络接口，对两条同轴电缆发送和接收信息，互为冗余。发送与 接收电路采用变压器隔离方式。所采用的硬件和软件措施可保证网络 通信的高速、可靠和安全。
– PLC一般均带有RS－422标准的异步通信接口，可 与上位机连成主从式总线型网络，构成DCS。
2021/9/3
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9.2 集散控制系统的体系结构
• ②集中操作监控级
• 集中操作监控级的主要功能是过程操作、监视、优化过程 控制和数据存档等。该级是面向操作员和控制系统工程师 的，因此配有技术手段齐备、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，一级需要较大存储 容量的硬盘或软盘支持；另外还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。其具体 组成包括：监控计算机；工程师显示操作站；操作员显示 操作站。
经营管理级
生产管理级