网络控制系统概述PPT课件
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❖ 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；
❖ 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在地理上的集中，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。
功能上、逻辑关系上、物理上以及地理位置
上都是分散的。以计算机网络为组成核心的
控制系统都是分散式系统。
自动控制在机械加工中的应用
3、分 布 式 控 制 系 统
❖ 将微处理器作为核心的集中分散控制系统。 、 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。
网络控制系统（NCS）
概述
❖绪论 ❖第一节 网络控制系统的概念 ❖第二节 网络控制系统的基本问题 ❖第三节 网络控制系统研究的问题、方 法与现状
概述
通信与控制系统ICCS（Integrated Communication and Control Systems），又称网络控制系统NCS ( Net-worked Control Systems)是一种全分布式、网络化实时反馈控制系统， 是指某个区域现场传感器、控制器及执行器和通信网络的集合， 用以提供设备之间的数据传输，使该区域内不同地点的用户实 现资源共享和协调操作。现代社会，网络无处不在，它充满了 社会的各个领域，如管理决策、资源共享、自动化制
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
❖ 4. 70年代:分布控制方式 ❖ 分析集中控制的失败，提出了分布式控制系
统的概念； ❖ 把控制功能分散在不同的计算机中完成，采
用通信技术实现各部分之间的联系和协调 ❖ 特点：控制分散、管理集中
1、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
❖ 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，有时称 为“群控”。
2、分散控制系统
❖ 多机系统，多台计算机分别控制不同的对象 或设备，各自构成子系统，各子系统间有通 信或网络互联的关系。从整个系统来说，在
❖ 一、网络控制系统按照结构分类 ❖ 1、集中控制系统（Centralized Control
System，CCS） ❖ 2、分散控制系统（Decentralized Control
System，DCS） ❖ 3、分布式控制系统（Distributed Control
System，DCS）（集散控制系统）
控制系统的发展史
分布式控制系统
❖ 以微处理器作为核心的集中分散控制系统， 利用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。
❖ 又称集散控制系统（Total Distributed Control System，TDCS） 。
❖ 主要特点：集中管理、分散控制。
❖ 总结： 控制系统的发展历史 (循环) ❖ 1. 30年代初期：分散控制→
造工厂、电广、机器人、高级的航天航空器和电气化运输工 具等许多高科技领域和大型企业。NCS的概念自从20世纪90年 代初被提出，就立刻引起了人们的关注，同时对传统的控制系 统理论和应用提出了新的挑战。
绪论
❖ 一、网络控制系统按照结构分类
集中控制系统 分散控制系统 分布式控制系统（集散控制系统）
❖ 二、分布式控制系统的产生
❖ 又称集散控制系统（Total Distributed Control System，TDCS） 。
❖ 主要特点：集中管理、分散控制。
分布控制系统典型结构
比较分散控制系统和分布控制系统
❖ 结构相似：分层、子系统、联系 ❖ 不同：（1）采用的技术不同；
（2）各子系统有密切联系和信息交换， 系统对各子系统的总体目标和任务进行协调 和分配。 ❖ 分布控制系统也是多机系统，严格地说是分 散控制系统的一种。
(控制分散、 管理分散) ❖ 2. 30年代末期：集中控制→
(控制分散、管理集中) ❖ 3. 50年代末60年代初：集中控制→
(控制集中、控制集中) ❖ 4. 70年代:分布控制
(控制分散、管理集中)
第一节 网络控制系统的概念
❖ 一、网络控制系统的发展历史
四个历史阶段（四代）
❖ 二、网络控制系统的基本结构
控制系统的发展史
控制系统的发展史
控制系统的发展史
❖ 3. 50年代末60年代初：集中控制方式 ❖ 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。 ❖ 特点：控制集中、管理集中 ❖ 缺点：受硬件水平限制，计算机可靠性低， 一旦发生故障，全厂生产瘫痪。
二、分布式控制系统的产生
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。
控制系统的发展史
2. 30年代末期：集中控制
❖ 中央控制室，信息远距离传输问题；
三大块
❖ 三、开放系统
第三代的主要特点
网络控制系统产生的原因
❖ 模拟仪表难以胜任生产规模的不断扩大； ❖ 仪表技术应适应工业技术发展的要求； ❖ 计算机集中控制的风险太大； ❖ 系统上下及子系统之间的通信联系要求越来
越高。
一、 网络控制系统的发展 （四个历史阶段）
❖ 1. 第一阶段（初创期）（1975—1980年） ❖ DCS的雏形，三大组成部分：
过程控制装置 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ作管理装置 数据通信系统
❖ 基本特点：集中管理、分散控制；融入4C技 术，数据通信系统为初级局域网。
❖ 分布控制系统是1975年首先由美国霍尼威尔 （Honeywell）公司推出
❖ 第一代典型产品（公司）： Honeywell公司的TDC2000 Foxboro公司的SPECTRUM 横河公司的CENTEM 西门子(Siemens)公司的TELEPERM M
❖ 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在地理上的集中，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。
功能上、逻辑关系上、物理上以及地理位置
上都是分散的。以计算机网络为组成核心的
控制系统都是分散式系统。
自动控制在机械加工中的应用
3、分 布 式 控 制 系 统
❖ 将微处理器作为核心的集中分散控制系统。 、 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。
网络控制系统（NCS）
概述
❖绪论 ❖第一节 网络控制系统的概念 ❖第二节 网络控制系统的基本问题 ❖第三节 网络控制系统研究的问题、方 法与现状
概述
通信与控制系统ICCS（Integrated Communication and Control Systems），又称网络控制系统NCS ( Net-worked Control Systems)是一种全分布式、网络化实时反馈控制系统， 是指某个区域现场传感器、控制器及执行器和通信网络的集合， 用以提供设备之间的数据传输，使该区域内不同地点的用户实 现资源共享和协调操作。现代社会，网络无处不在，它充满了 社会的各个领域，如管理决策、资源共享、自动化制
集中控制系统
控制 计算机
基本 控制 过程
1
基本 控制 过程
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基本 控制 过程
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基本 控制 过程
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基本 控制 过程
5
❖ 4. 70年代:分布控制方式 ❖ 分析集中控制的失败，提出了分布式控制系
统的概念； ❖ 把控制功能分散在不同的计算机中完成，采
用通信技术实现各部分之间的联系和协调 ❖ 特点：控制分散、管理集中
1、集中控制系统
控制 计算机
基本 控制 过程
1
基本 控制 过程
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基本 控制 过程
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基本 控制 过程
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基本 控制 过程
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集中控制系统的概念
❖ 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，有时称 为“群控”。
2、分散控制系统
❖ 多机系统，多台计算机分别控制不同的对象 或设备，各自构成子系统，各子系统间有通 信或网络互联的关系。从整个系统来说，在
❖ 一、网络控制系统按照结构分类 ❖ 1、集中控制系统（Centralized Control
System，CCS） ❖ 2、分散控制系统（Decentralized Control
System，DCS） ❖ 3、分布式控制系统（Distributed Control
System，DCS）（集散控制系统）
控制系统的发展史
分布式控制系统
❖ 以微处理器作为核心的集中分散控制系统， 利用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。
❖ 又称集散控制系统（Total Distributed Control System，TDCS） 。
❖ 主要特点：集中管理、分散控制。
❖ 总结： 控制系统的发展历史 (循环) ❖ 1. 30年代初期：分散控制→
造工厂、电广、机器人、高级的航天航空器和电气化运输工 具等许多高科技领域和大型企业。NCS的概念自从20世纪90年 代初被提出，就立刻引起了人们的关注，同时对传统的控制系 统理论和应用提出了新的挑战。
绪论
❖ 一、网络控制系统按照结构分类
集中控制系统 分散控制系统 分布式控制系统（集散控制系统）
❖ 二、分布式控制系统的产生
❖ 又称集散控制系统（Total Distributed Control System，TDCS） 。
❖ 主要特点：集中管理、分散控制。
分布控制系统典型结构
比较分散控制系统和分布控制系统
❖ 结构相似：分层、子系统、联系 ❖ 不同：（1）采用的技术不同；
（2）各子系统有密切联系和信息交换， 系统对各子系统的总体目标和任务进行协调 和分配。 ❖ 分布控制系统也是多机系统，严格地说是分 散控制系统的一种。
(控制分散、 管理分散) ❖ 2. 30年代末期：集中控制→
(控制分散、管理集中) ❖ 3. 50年代末60年代初：集中控制→
(控制集中、控制集中) ❖ 4. 70年代:分布控制
(控制分散、管理集中)
第一节 网络控制系统的概念
❖ 一、网络控制系统的发展历史
四个历史阶段（四代）
❖ 二、网络控制系统的基本结构
控制系统的发展史
控制系统的发展史
控制系统的发展史
❖ 3. 50年代末60年代初：集中控制方式 ❖ 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。 ❖ 特点：控制集中、管理集中 ❖ 缺点：受硬件水平限制，计算机可靠性低， 一旦发生故障，全厂生产瘫痪。
二、分布式控制系统的产生
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。
控制系统的发展史
2. 30年代末期：集中控制
❖ 中央控制室，信息远距离传输问题；
三大块
❖ 三、开放系统
第三代的主要特点
网络控制系统产生的原因
❖ 模拟仪表难以胜任生产规模的不断扩大； ❖ 仪表技术应适应工业技术发展的要求； ❖ 计算机集中控制的风险太大； ❖ 系统上下及子系统之间的通信联系要求越来
越高。
一、 网络控制系统的发展 （四个历史阶段）
❖ 1. 第一阶段（初创期）（1975—1980年） ❖ DCS的雏形，三大组成部分：
过程控制装置 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ作管理装置 数据通信系统
❖ 基本特点：集中管理、分散控制；融入4C技 术，数据通信系统为初级局域网。
❖ 分布控制系统是1975年首先由美国霍尼威尔 （Honeywell）公司推出
❖ 第一代典型产品（公司）： Honeywell公司的TDC2000 Foxboro公司的SPECTRUM 横河公司的CENTEM 西门子(Siemens)公司的TELEPERM M