DCS(计算机网络控制系统)

▪ 管理计算机：习惯上称为上位机。它综合监控全系统的各 单元，管理全系统的所有信息，实现全系统的最优控制和 全厂的优化管理。
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1.3 分散控制系统的特点
▪ 1.3.1 适应性和扩展性
▪ DCS在结构上采用了常规扩展系统的模块化设计方法， 无论硬件还是软件都可以根据实际应用需要去灵活的组合。
▪ 小规模生产：1~2个过程控制站和数据采集站，简单的人 机接口设备。
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改变或升级功能只需改变软件设计
▪ 现代DCS控制单元具有连续、离散、批量控制功能，实现 高级控制。
▪ 高级控制
▪ 串级调节系统
自适应控制系统
▪ 前馈-反馈复合调节器
多变量解耦系统
▪ SMITH预估器
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▪ 1.3.3 人机联系手段—窗口功能丰富
▪ DCS人机联系手段：采用了CRT图形显示和键盘操作。 ▪ 常规控制系统： ▪ 人 过程：运行员通过各种操作器、定值器、开关、按钮
数据预测可能发生的各种情况，从全局利益出发辅助企业 管理人员进行决策，帮助企业实现规划目标。 ▪ 要求： ▪ 能够对控制系统做出高速反应的实时操作系统； ▪ 大量数据的高速处理与存储； ▪ 能够连续运行，高可靠性系统； ▪ 能长期保存生产数据； ▪ 并且具有优良的、高性能的、方便的人机接口； ▪ 丰富的数据库管理软件，过程数据收集软件，人机接口软 件，以及生产管理系统生成的工具软件。 ▪ 实现整个工厂的网络化和计算机的集成化。
课前提问
▪ 1、什么是DCS？
▪ 以多台微处理器为核心，采用控制功能分散、显示操作集 中，兼顾分而自治和综合协调原则设计的新一代仪表控制 系统——即：计算机网络控制系统。
▪ 2、DCS的产生共经历了哪几个阶段？
▪ 集中型计算机控制阶段； ▪ 计算机与模拟仪表混合式分散控制阶段； ▪ 第一代集散系统； ▪ 第二代集散系统； ▪ 第三代集散系统。
▪ 大规模生产：几十个或上百个过程控制站和数据采集站， 外加高层计算站，运行员操作站，工程师站等人机接口设 备。
▪ 模块化设计决定了它的易扩展性，可以根据生产过程的发 展，逐渐扩充系统的硬件和软件。
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▪ 1.3.2 控制功能完善
▪ 常规控制系统功能 改变硬件配置
硬件实现 改变或升级功能即
▪ DCS 软件实现 具有高度灵活性和完善的控制能力
合同人、财、档案。 ▪ 生产管理级 ：生产监视、报告，规划产品结构和规模。
（上位机，协调各单元之间的参数设定。值长、分场级） ▪ 过程管理级 ：过程操作，装之间协调，优化过程控制，
错误检测、数据存档等。 ▪ 内容：发电厂的厂级管理计算机或若干个机组的管理计算
机。
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▪ 使用者：厂长，经理，总工程师，值长 ▪ 任务：监测企业各部分的运行情况，利用历史数据和实时
▪ 数据采集站并不直接完成控. 制功能
▪ 现场级： ▪ 一般位于被控生产过程附近，典型设备为各类传感器，变
送器，执行器。它们将生产过程中各种物理量转换为电信 号，送往控制站或者数据采集站，或者将控制站输出的控 制量转换成机械位移，带动调节机构，实现对生产过程的 控制。 ▪ 现场级信息的传递方式： ▪ 1、传统的4~20毫安模拟量信号传输方式 ▪ 2、现场总线的全数字量传输方式 ▪ 3、4~20毫安模拟量信号基础上，叠加调制后的数字量信 号的混合传输方式。
装置（选件），打印机，拷贝机，键盘，鼠标。
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▪ 计算站： ▪ 实现对生产过程的监督控制，例如机组运行优化和性能运
算，先进控制策略的实现等。主要完成复杂的数据处理和 运算功能， ▪ 要求 ▪ 具有较强的运算能力和速度，一般用超级微型机或小型机 构成。
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▪ 3、控制级
▪ 设备：过程控制站，数据采集站
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▪ 运行员操作站： ▪ 运行员与DCS相互交换信息的人机接口设备，据此来监
视和控制整个生产过程。 ▪ 通过观察生产过程的运行情况，读出每一个过程变量的数
值和状态，判断每个回路是否正常工作。 ▪ 并且可以随时进行手动/自动方式的切换，修改给定值，
调整控制量，操作现场设备，以实现对生产过程的干预。 ▪ 另外还可以打印各种报表，拷贝屏幕画面和曲线等。 ▪ 要求： ▪ 一台具有较强功能的微型机，CRT显示器，大屏幕显示
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▪ 2、监控级：
▪ 内容：运行员操作站， 工程师工作站，计算站
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安装在中央控制室 电子设备室
Байду номын сангаас
▪ 工程师站：
▪ 为了控制工程师对DCS进行配置、组态、调试、维护所 设置的工作站，并对各种设计文件进行归类和管理，形成 各种设计文件，例如各种图纸，表格。
▪ 要求：
▪ 一般由PC机配置一定数量的外部设备所组成，例如打印 机，绘图机等。
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安装在主控室后的电子设备室中
▪ 过程控制站：
▪ 接收由现场设备，如传感器，变送器来的信号，按照一定 的控制策略计算出所需的控制量，并送回现场的执行器中 去。可以同时完成连续控制顺序控制或逻辑控制，也可能 仅完成其中的一种 。
▪ 数据采集站：
▪ 接收有现场设备送来的信号，并对其进行一些必要的转换 和处理之后送到DCS的其它部分去。主要是监控级设备， 它接收大量的过程信息，并通过监控级设备传递给运行人 员。
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集散控制系统
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第1章 分散控制系统概论
▪ 1.1 分散控制系统的产生 ▪ 1.2 分散控制系统的结构 ▪ 1.3 分散控制系统的特点 ▪ 1.4 分散控制系统的分散方式 ▪ 1.5 分散控制系统的发展
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1.2 分散控制系统的结构
▪ 1.2.1功能层次结构
▪ 1、管理级 ▪ 经营管理级：市场和用户分析，订货销售统计、制造协调、
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▪ 1.2.2硬件系统结构
▪ 集散控制系统通常由过程控制单元、过程接口单元、 CRT显示操作站、管理计算机以及计算机网络等五个主 要部分组成其基本结构。
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▪ 过程控制单元：亦称现场控制单元或基本控制器，可以控 制一个或多个回路。过程接口单元：亦称数据采集装置， 是采集非控制变量，进行数据处理。
▪ CRT操作站：是集散系统的人—机接口装置。一般配有高 分辨力大屏幕的彩色CRT、操作者键盘、工程师键盘、打 印机、硬拷贝机和大容量存贮器。
▪ 操作站除了执行对过程的监控操作外，系统的组态、编程 工作也在操作站上进行。为了使操作直观方便，一般都有 动态流程图显示功能，操作站还可完成部分的生产管理工 作，如打印班/日报表和用户自己设计的工艺报表等。