第1章信息融合系统概述

❖ 优点：运行人员可获得整个的生产信息，便于协调 控制；
❖ 注意：控制仪表和运行人员地理上的集中，控制器 分别完成各控制任务，故障影响不大——运行管理 的集中，仍然分散控制；
❖ 采用气动单元组合仪表、电动单元组合仪表和组件 组装式仪表。
过程控制系统的发展史
过程控制系统的发展史
过程控制系统的发展史
（1）操作指导控制系统
❖计算机的输出不直接控制生产对象，只对系统 过程参数进行收集、加工处理，然后输出数据； 操作人员根据这些数据进行设定值的改变或必 要的操作。
操作指导控制系统原理图
❖典型的连续控制闭环控制系统框图
计算机控制系统基本框图
把控制器用数字调节器来代替，就可以构成微型计算机 控制系统
集散控制系统与现场总线 主讲：雷建和
青岛理工大学自动化工程学院
课程的地位、内容
* 《集散控制系统与现场总线》是一门实用性较强的
专业课。本课程重点内容为集散控制系统和现场总 线技术的基本概念、特点和工作原理，课程中涉及 的工程概念和设计方法内容较多，理论内容较少。 内容主要包括：集散控制系统导论；现场控制站及 过程接口单元；集散控制系统的操作站；集散控制 系统的主要技术与应用实例；现场总线技术及应用 等。课堂教学以讲课为主，重点讲授集散控制系统 中基本部分的功能、组成、基本原理和应用，侧重 对实用技术的介绍。
❖ 集散控制系统是继直接作用式气动仪表、气动单元组合仪表、 电动单元组合仪表和组件组装式仪表之后的新一代控制系统。
❖❖ 按照年代讲解集散控制系统的产生 ❖ 在概念上注意： ❖ （1）理解“分散→集中→分散”的发展过程（螺旋
上升式发展进程） ❖ （2）其中穿插系统控制功能方面的分类
过程控制系统的发展史
至今，DCS产品几经更新换代，技术性能达到日趋完善的程 度。DCS早已发展成为当今工业控制的主流系统。 • DCS以其先进、可靠、灵活和操作简便及其合理的价格被广泛 用于化工、石油、电力、冶金和造纸等工业领域。
计算机控制（系统）的分类
❖ 控制算法：逻辑控制、数值控制和混合控制 ❖ 控制方式：开环控制、闭环控制和监督控制 ❖ 控制对象：连续过程、离散过程和以批次为
❖ 控制系统各部分与相应的知识领域的对应关系
第1章 概述
1.1 集散控制系统的基本概念 1.2 集散控制系统的产生 1.3 集散控制系统的发展 1.4 集散控制系统的基本组成 1.5 集散控制系统的特点 1.6 集散控制系统的发展趋势
1.1 集散控制系统的基本概念
• 集散控制系统是以微处理器为基础的集中分散型控制系统。 • 简称DCS（Distributed Control System）。 • 1975年美国霍尼韦尔(HoneyWell)公司第一套产品TDC-2000
来自百度文库
管理命令
报告
人工监管
给定值
测量值
D/A 反多路开关
DDC微型机 A/D
多路开关
检测元件
生产过程
❖ 60年代初，计算机用于生产过程直接数字控制，造 价高，一台计算机控制全厂的生产过程，整个系统 控制任务的集中。
❖系统结构：
（1）集中控制系统（Centralized Control System，CCS）
（2）集散控制系统（Distributed Control System，DCS）
集中控制系统
控制 计算机
基本 控制 过程
1
基本 控制 过程
2
基本 控制 过程
3
基本 控制 过程
4
基本 控制 过程
5
集中控制系统的概念
❖ 主要特点：集中管理、分散控制。
集散控制系统典型结构
1.2 集散控制系统的产生
❖ 现代化工业飞速发展，工业生产过程的控制规模不断扩大， 复杂程度不断提高，工艺过程不断强化，对过程控制和生产 管理系统提出越来越高的要求。
❖ 劳动力密集型→设备密集型→信息密集型→知识密集型。 ❖ 以计算机为基础而构成的控制、管理、决策系统的重要作用。
基础的过程
❖ 控制规律：顺序控制、常规控制（如PID控 制）、高级控制（或称先进控制：如最优控 制、自适应控制、预测控制等）
❖ 控制功能： （1）操作指导控制系统 （2）直接数字控制系统（DDC） （3）计算机监督控制系统（SCC） （4）集散控制系统（DCS）
（5）计算机集成控制系统
（6）现场总线控制系统（FCS）
1. 30年代初期：分散控制方式
❖ 直接作用式气动控制器； ❖ 控制装置安装在被控过程附近，每个回路有单独控制器； ❖ 运行人员分布在全厂各处； ❖ 适用于规模不太大、工艺过程不太复杂的企业。
控制分散 管理分散
2. 30年代末期：集中控制
控制分散
❖ 中央控制室，信息远距离传输问题； 管理集中
❖ 变送器、执行器和控制器分离：变送器、执行器安 装在现场，控制器在中央控制室；
（2）直接数字控制系统（DDC）
❖DDC(Direct Digital Control)控制是用一台微型 机对多个被测参数进行巡回检测，检测结果 与设定值比较，再按照PID规律或直接数字控 制运算进行控制运算，然后输出到执行机构， 对生产过程进行控制，使被控参数稳定在给 定值上。
DDC数字控制系统原理图
❖ 单机系统 ❖ 用一台计算机对多个对象或设备进行集
中管理和集中控制，有时成为“群控”。
集散控制系统
❖ 以满足现代化工业生产和日益复杂的控制对象的要 求为前提，从生产综合自动化的角度出发，将微处 理器作为核心的集中分散控制系统。
❖ 是利用控制技术（Control）、计算机技术 （Computer）、通信技术（Communication）和阴极 射线管（CRT）显示技术— 4C技术，对生产过程进 行集中监视、操作、管理和分散控制的新型控制系 统。又称分散控制系统（Total Distributed Control System，TDCS） 。
3. 50年代末60年代初：集中控制方式 控制集中 管理集中
50年代末，计算机进入过程控制领域，按照计算机的 功能分为以下几个阶段：
（1）操作指导控制系统 （2）直接数字控制系统（DDC） （3）计算机监督控制系统（SCC） （4）集散控制系统（DCS） （5）计算机集成控制系统 （6）现场总线控制系统（FCS）