集散控制系统的构成)

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四个层次
第二层
2、控制级的功能
结构:过程控制设备(下位机)+I/O卡件 功能:
进行数据转换和处理; ❖数据的监视和存储; 实施连续、批量或顺序控制的运算和输出控
制作用; 数据和设备的自诊断; 数据通信。
通信网络 I/O卡 控制器
四个层次
第三层
3、监控级的功能
中央控制室:操作站、工程师站(上位机)、打印机、计算站 功能:
即人机界面。
监视和操作。
集中操作和管理系统部分 特征
• 信息量大; • 易操作性; • 容错性好;
(3)通信系统
是分散过程控 制装置与操作 管理装置之间 数据传递和交 换的桥梁。
通信系统部分特征
• 开放性:上层与其他厂商产品间 • 互操作性:下层与其他厂商变送器、执行器
间 • 传输速率 • 误码率
数据显示与记录; ❖过程操作(含组态操作、维护操作); 数据存储和压缩归档; 报警、事件的诊断和处理; 系统组态、维护和优化处理; 数据通信; 报表打印和画面硬拷贝。
工作站 通信网络
(集散控制系统 DCS)集中操作监控 级
四个层次
第四层
4、全厂优化和调度管理级的功能
从系统的观点:原料销售;优化协调 功能:
(2)多级结构
水平分级:各过程控制级 之间是互相协调的分级,它 们把数据向上送达操作管理 级,同时接受操作管理级的 指令,各水平分级之间也进 行数据交换;为了减少同一 级的各子系统之间信息的交 换和决策的冲突,在分散的 各决策子系统添加一级协调
(3)多重结构 信息:自下向上逐渐集中,自上而下逐渐分散。
• 过程变量→分散过程控制装置→操作监视的数据 • 操作信息→分散过程控制装置→执行机构。 数/模、模/数转换、控制算法、软件滤波等
分散过程控制装置部分的特征 • 适应恶劣的工业生产环境; • ❖分散控制,监视和控制分离; • 实时性; • 独立性和可靠性要求高。
(2)操作管理装置(上位机)
是集散控制系统与操作人员、管理人员间的界面,
2、分散控制结构
分散控制结构的类型: • 垂直型(阶层型):监视、调整 • 水平型:自我管理 • 二者混合型
垂直型(层次分散)与水平型(水平分散)示 意图
DCS的分散控制结构体现在:
(1)组织人事的分散; (2)地域的分散; (3)功能的分散; (4)负荷的分散。
3、冗余控制结构
为了提高系统的可靠性,集散控制系统重要设备、 对全局系统有影响的公共设备上常采用冗余结构。
(1)按控制功能多层结构
• 控制级:一般的简单 控制
• ❖ 优化控制或监控级: 对象数学模型和参数已 知,确定直接控制层的 控制器的设定值
• 学习层或自适应层: 对实际系统的观测来辨 识优化层中所使用的数 学模型结构和参数,使 模型和实际过程一致
• 自组织层:按系统总 控制目标选择下层所用 的模型结构、控制策略 等
第二章 集散控制系统的构成
第一节 集散控制系统的构成方式及功能 第二节 DCS的结构特点 第三节 JX-300X集散控制系统的构成
第一节 集散控制系统的构成方式
一、分层结构
ห้องสมุดไป่ตู้及功能
集散控制系统的构成方式:分四个
层次
功能分层是集散控制系统的体系特征,
反映了集散控制系统的“分散控制、
集中管理”的特点。
经常采用的冗余方式有: • 同步运转方式; • 待机运转方式; • 后退运转方式; • 多级操作方式。
(1)同步运转方式
• 让两台或两台以上的装置以相同的方式同步运转, 输入相同的信号,进行相同的处理,然后对输出 进行比较,如果输出保持一致则系统是正常运行 的。
集散控制系统的结构,尤其适用于有大量逻辑顺序控制的 过程。
(4)智能前端+通信系统+工业级微机 智能前端指用于生产现场的智能控制设备,作为分散控制
装置;用于小型集散控制系统。
第二节 DCS的结构特点
1、分级递阶控制体系结构 集散控制系统在水平和垂直方向都是分级 (层、块)的。
垂直分级:是指功能方面不同的分级,至 少有两个分级,即监控级和控制级。
• 第一重:按一定物理规律变化的物理现象; • 第二重:受控系统(从信息处理和控制角度); • 第三重:经济实体,评价其效益和利润(经济学角
度)
比较: • 多重结构:主要从建模考虑; • 多级结构:子系统关联、横向分解、纵向分级;
(4)DCS递阶控制结构的优点 • 系统结构灵活,容易改变,系统的容量可以扩大或 缩小; • ❖ 控制功能增强,除了直接控制外,还有优化控制、 自学习、自适应和自组织等功能; • 降低了信息存储量、计算量,减少了计算时间; • 可以设置备用自系统,降低成本,提高可靠性; • 各级的智能化将进一步提高系统的性能。
生产管理级 管理计算机
中央操作台
过程管理级
LAN局域网
工程师操作站 操 作 员 站 监控计算机
网间连接器 网间连接器
高速数据公路

程 控 制
DDC直接数 字控制站

数据 采集站
多功能 控制站
可编程逻辑 单回路调节
控制站
控制站
三、典型硬件构成分析
(1)工业级微机+通信系统+商用PC机(或工业级微
机)
优化控制; ❖协调和调度各车间生产计划和各部门的联系; 主要数据的显示、存储和打印; 数据通信。
二、集散控制系统的构成方式二:分块结构
集散系统的基本结构: “三大 块”
(1)分散过程控制装置 (2)操作管理装置 (3)通信系统
(1)分散过程控制装置(下位机)
是集散控制系统与生产过程间的界面,即过程界 面。
典型系统分为四个层次
四个层次
1、现场级的功能
采集过程数据,对数据进行数据转换; ❖输出过程操作命令; 进行直接数字控制; 完成与过程装置控制级的数据通信; 对现场控制级的设备进行检测和诊断。
现场级实现控制的前提:微处理器进入现场变送器、传感 器和执行器;现场总线的应用。部分或完全完成过程控制 级的功能。
工业级微机用作多功能、多回路的分散控制装置; 操作管理机使用PC机,相应软件由软件厂商开发。
(2)回路控制器+通信系统+工业级微机 回路控制器作为分散控制装置;工业级微机作为操
作管理站,通用性强、自行开发软件。适用于中小 型企业(集散控制系统)。
(3)PLC+通信系统+工业级微机 PLC作为分散控制装置;其他同2。在制造业广泛应用的
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