集散控制系统-课程单元设计
集散控制系统设计.
机械与动力工程学院过程装备与控制工程专业
考虑实际因素设计
• 考虑到实际生产生活中的安全性与可靠性，本控制 系统设有手动、自动两种工作模式，自动方式是指 周期性地进行PLC控制的方式；而手动方式则是指在 出现应急情况等一些突发事件时，通过手动操作控 制执行器件的工作。自动工作中，如果被检测量温 度高于设定值，PLC就会发出相应的指令控制开启通 风窗和冷风机；如果测量值与设定值相等，则关闭 通风窗和冷风机；
机械与动力工程学院过程装备与控制工程专业
PlC基本结构图
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PlC的工作原理
• PLC的工作方式是循环扫描的方式。每一次扫描所 用的时间称为扫描周期或工作周期。 CPU 从第一 条指令开始，按顺序逐条地执行用户程序直到用户 程序结束，然后返回第一条指令开始新的一轮扫描。 PLC 就是这样周而复始地重复上述循环扫描的。
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一、正反转设备
• 通风扇、遮 阳帘均属于 正反转设备， 其控制电路 相似，现以 遮阳帘为例， 做以下介绍。
遮阳帘主 电路图
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遮阳帘控制电路
遮阳帘控制 电路原理图
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遮阳帘电路说明
• SB1为手动/自动的切换开关,SB2为总启动按钮，SB3为总停止按钮。按 下总启动按钮SB2，交流接触器KM10的线圈得电，同时KM10的常开触 点闭合，起自锁作用。在手动状态下，SB4为开帘、关帘切换按钮，当 SB4切换至开帘模式，交流接触器KM3的线圈得电，此时电机正转，遮 阳帘打开，当遮阳帘开启到最大位置后触碰到限位开关SQ1，其常闭 触点断开，KM3的线圈失电，电机停止转动；同理当SB4切换至关帘模 式，遮阳帘关闭，到关闭的最大位置后，电机停转；按下按钮SB3， KM10的线圈失电，遮阳帘停止动作，用于急停操作。在自动状态下， 由PLC控制器实现控制，中间接触器KM3的线圈得电时，其常开触点闭 合，遮阳帘开启；中间接触器KM4的线圈得电时，其常开触点闭合， 遮阳帘闭合。遮阳帘等正反转设备何时开启或闭合由硬件、算法和程 序共同决定
集散控制系统第二版教学设计
集散控制系统第二版教学设计简介集散控制系统是大型工业生产中不可缺少的控制手段，目前已是工控领域中的重要分支之一，现已得到了越来越广泛的应用。
本次教学设计针对集散控制系统第二版，旨在让学生了解集散系统的基本原理及其在工业生产过程中的应用。
教学目标通过本次课程的学习，学生应能够：1.理解集散控制系统的概念与原理2.掌握集散控制系统的分类3.熟练应用PLC控制器进行集散控制系统设计4.能够实现对容器、制冷机组、气动装置、输送带以及液压系统进行集散控制教学内容集散控制系统概述1.什么是集散控制系统2.集散控制系统的历史与发展3.集散控制系统的应用领域集散控制系统分类1.中央控制系统2.集散控制系统3.线路控制系统集散控制系统组成元件1.集散控制系统的通讯模块2.集散控制系统的控制器3.集散控制系统的输入输出模块集散控制系统设计1.PLC控制器简介2.电气图的绘制方法3.控制系统的控制策略4.设计集散控制系统的实践案例分析教学方法1.理论授课：通过讲解授课、演示演讲、多媒体展示等方式进行，让学生对集散控制系统的相关理论有更加深入的了解。
2.实验教学：安排学生进行实验操作，进行集散控制系统的设计，培养学生的操作技能能力。
教学评估1.期末考试：结合课程内容，对学生进行笔试及实际操作考核2.实验报告：通过实验操作，学生需提交至少一次实验报告，内容应包括实验流程、实验数据及结果分析等。
3.课堂提问：在课堂上进行随机提问，考核学生对课程内容的理解程度。
总结集散控制系统是现代工业生产不可或缺的控制手段，学生需要掌握集散控制系统的基本原理及其在生产过程中的应用。
本次教学设计旨在通过理论、实验等方法帮助学生加深理解，掌握相关的技能，培养学生的实际动手能力，为今后的工作奠定基础。
集散控制系统第1章(1-3课时)课件
典型结构
特点：
Байду номын сангаас
1）增加上层网络，加入管理功能；
2）体系结构标准化； 3）采用标准化网络； 4）组态标准化； 5）大部分产品标准化。
4.新一代DCS系统
特点：
1)采用现场总线技术；
2)设备数字化；
1.4 几种计算机控制系统与DCS的比较
PLC控制系统 功能和应 用目标 离散控制为主、兼连续 控制、批量控制 SCADA 监督控制 PC based 可实现多种功能，多应 用于低成本场合
代表产品：Honeywell公司TDGC-3000,Fisher公司PROVOX系 统等
典型结构
特点：
1）引入局域网； 2）增加了控制功能； 3）产品仍然为专有产品。
3.第三代（扩展期） 代表产品：Foxboro公司I/A series；Honeywell公司TDC3000/UCN,Yokogawa公司Centum-XL等。
包括CRT、键盘、开关、指示灯等。实现人机对话； 5）接口电路
在主机与外设之间、主机与过程通道之间实现信号的转换与 匹配，使主机、外设、过程通道之间能通过总线实现信号联系。
软件组成
系统软件： 支持系统的开发、测试、运行和维护的工具软 件，一般是操作系统； 应用软件： 在系统软件的基础上，通过编程工具编写的可 执行程序，目的完成控制任务。
3.实时性强
定时事件的处理、随机事件的处理 4.通用性好 选用通用设备、技术指标留余量 5.经济效益高 性价比、投入产出比
1.2.2计算机控制系统的设计步骤
基本步骤：总体设计、硬件设计、软件 设计、系统调试 1.总体设计 1）确定系统任务与控制方案
2）确定系统的构成方式
3）选择现场设备
集散控制课程设计
第1章绪论1.1新风机组的发展历程随着国民经济的发展和人民生活水平的同益提高，中央空调系统己广泛应用于工业与民用建筑域，如宾馆、酒店、写字楼、商场、厂房等场所，用于保持整栋大厦温度恒定。
如今，人们对中央空调系统提出新的要求就是舒适节能，要求在能耗更低的情况下保持室内合适的温度、湿度，让使用者感觉最舒适。
新建的中央空调系统在按照舒适节能的目标设计，而越来越多的使用多年的中央空调控制系统在进行改造以实现节能、舒适的目的，中央空调的用电量占各类大厦总用电量的60％以上，其中仅水泵的耗电量约占到空调系统耗电量的20—40％，存在巨大的能源浪费。
传统的设计中，中央空调的制冷机组、冷冻循环水系统、冷却循环水系统、冷却塔风机系统、盘管风机系统等的容量基本是按照建筑物最大制冷、制热负荷或新风交换量需求选定的，且留有充足余量。
无论季节、昼夜和用户负荷的怎样变化，各电机都长期固定在工频状态下全速运行，虽然可满足最大的用户负荷，但不具备随用户负荷动态调节系统功率的特性，而在大多数时间里，用户负荷是较低的，这样就造成很大的能源浪费。
近年来节能降耗被国家摆到空前重要的位置。
而国家供电紧张形势依然没有根本缓解，电价不断上调，造成中央空调系统运行费用上升，如何控制空调系统的电能费用己经成为越来越多空调的经营管理者所关注的问题。
故采用变频调速技术节约低负荷时主压缩机系统和水泵的电能消耗，具有极其重要的经济意义。
1.2 PLC控制的国内外现状在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。
传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。
1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求，美国数字设备公司（DEC）研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，是世界上公认的第一台PLC。
集散控制系统课程标准(原创)
《集散控制系统》课程标准学分：2学时：36适用专业及专业代码：生产过程自动化技术专业080602执笔人：审核人：1、课程性质与作用1．1 课程性质《集散控制系统》课程是生产过程自动化技术专业的一门专业课，也是自动化类专业的主要专业课，工程应用性与操作性较强。
课程内容整合、序化为教学过程以模拟现场教学和企业教学为主，以培养技术应用性人才知识能力素质和职业素养为目标，实现了“工学结合”理念。
1．2 课程作用通过本课程的学习，使学生掌握常用计算机控制技术的体系结构、基本功能、软件组态、系统调试、操作、维护等方面的知识和基本技能，使学生先修课程过程检测仪表、过程控制仪表、过程控制技术等知识在本课程中得到了综合应用；通过学习不仅使学生掌握了专业岗位技能知识，而且培养了学生良好的职业素质和修养，为学生毕业后能胜任过程控制自动化技术专业技术岗位工作打下坚实基础。
1．3 前导课程《过程检测仪表》、《过程控制仪表》、《过程控制技术》1．4 后续课程毕业设计、顶岗实习2、教学目标与教学方法2．1 教学目标通过本课程的几个典型的计算机控制项目的学习和实践，以项目实施过程为导向，使学生不仅仅掌握计算机控制系统的概念、设计思想及特点、发展概况、层次化体系结构和过程控制级的硬件结构及软件组态。
更重要的是使学生在做中学、学中做，逐渐提高学生利用已掌握的计算机控制系统知识去解决控制工程项目的问题。
2．1．1 专业能力目标能识读控制系统施工图；能识读并绘制控制流程图；初步具备集散控制系统硬件配置和安装技术能力；能熟悉绘制集散控制系统流程图和制作简单报表；能熟练使用具备组态软件对集散控制系统进行系统组态、回路组态等；能用其他组态方法进行简单控制方案的设计；能熟练对集散控制系统进行监控和调试；能运用所掌握的知识和技术分析集散控制系统的应用案例；能够遵守操作规范，使用相关技术资料；能够按规定使用工具、设备，遵守劳动安全、环保的规章制度；能够用资料说明、核查、评价自身的工作成果；能够分析故障原因，并做出解释，并提出合理化建议。
集散控制系统课程设计报告
基于DCS制浆造纸纸浆浓度控制方案设计摘要理论上造纸业所有生产过程可由人来判断并进行手动控制，在老式、低速生产线上经常可以看到这种控制方式。
但在现代化、高速运行生产线上再熟练的操作人员也根本不可能跟上快速运行设备的节奏，根本不可能达到及时控制生产工艺参数的要求，而且再熟练的人员也会犯错，一旦出错可能会对生产设备产生灾难性的影响，所以应用DCS系统。
造纸业的流程很繁琐，纸浆浓度——尤其是上网浓度即文中提到的抄前池出口浓度——对纸张的定量高低起着决定性的影响.正是因为纸浆浓度如此重要,所以在制浆造纸DCS系统中,对浓度回路的控制要求较之其它类型的回路都要高。
本文从纸浆造纸浓度控制出发，写明控制原理及DCS的应用关键词： DCS 纸浆浓度 PID 检测仪表目录第一章：Honeywell Experion PKS系统设备的介绍第二章：DCS系统的介绍（一）集散控制系统的整体系统结构（二）集散控制系统的硬件结构第三章：制浆造纸生产工艺流程（一）生产工艺流程图（二）制浆造纸生产工艺流程的简介第四章：制浆造纸纸浆浓度系统原理（一）造纸过程控制特点与控制策略（二）控制系统原理数学模型及浓度控制工作原理第五章：霍尼韦尔控制系统连接示意图（一）基于总线的连接示意图（二）各个检测仪表的简介六、心得体会七、参考文献DCS系统发展背景集散控制系统是将控制技术、计算机技术、通信网络技术和信号数据处理等技术融为一体的先进控制系统。
和传统的计算机集中控制相比,其具有危险分散、功能分散、任务分散的特点,因此其在化工、石油、冶金、电力、造纸、电厂等关系国计民生的重要行业中得到了广泛地应用,占据着主导地位。
随着科学技术尤其是信息技术的飞速发展,DCS技术也在不断地推陈出新。
与此同时,用户对DCS的性能要求也越来越高,从现在流行的要求”SeetheSensorsinTheBoardRoom(在董事会室可以看到现场的传感器)”中可见一斑.此外,DCS和FCS的融合,通用计算机技术向传统DCS的延伸都是当今自动化技术发展的热点,随着通用计算机技术和集散控制技术地不断融合,现场总线技术地发展,集散控制技术正迎来新的发展与挑战。
集散控制系统-集散控制系统概述电子教案
集散控制系统概述每当我们走进现代化的工厂或者从电视中总能看到这样的场景。
这是哪里呢？为什么这么干净整洁？为什么与传统的操作室有如此大的区别？这就是我们采用了集散控制系统之后的中央控制室。
现代化的工厂不光涉及生产控制问题还面临管理问题。
集散控制系统正是随着过程控制要求以及管理问题日益复杂应运而生的一种综合控制系统。
目前在电力、冶金、石化等行业都获得了广泛的应用。
今天我们就来学习集散控制系统的基础知识。
那我们又有新的疑问了，什么样的系统是集散控制系统？它与传统控制系统相比又有哪些特征呢？一、集散控制系统的定义集散控制系统简称DCS，也叫“分散控制系统”。
它是以微处理器为基础，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设计原则的一种控制系统。
主要特征就是集中管理和分散控制。
它的集中管理体现在：采用了DCS之后，操作和管理人员只要坐在操作站或管理计算机前就能完成大部分的监视、操作、协调和管理工作。
它的分散控制体现在：控制部分可以分为若干个、相对独立的子控制机构，这些机构在各自的范围内各司其职，互不干涉，各自完成自己的控制目标。
二、DCS的组成及各部分功能不同厂家生产的DCS组成各不相同，主要包括五个部分，分别是过程控制单元、过程接口单元、操作站、管理计算机和数据通信网络。
1.过程控制单元（现场控制站）过程控制单元，又叫现场控制站，是由许多功能分散的卡件按照一定的顺序安装在机柜中，接收现场传感器、变送器送来的信号，按照预定的控制规律进行运算，将运算结果作为控制信号，送回到现场的执行器中去。
它是DCS的核心部分，对生产过程进行闭环控制，可以控制数十个回路，还可以进行批量或者顺序控制。
2.过程接口单元（数据采集站）过程接口单元，又叫数据采集站，是为生产过程中的非控制变量设置的数据采集装置，它接收大量由现场设备送来的非控制过程信息，经转换和处理后送到操作站，供操作人员监控。
从外观上看它与过程控制单元一样，不同之处在于它实现的是开环监测，不直接完成控制功能。
集散控制系统及现场总线第二版课程设计
集散控制系统及现场总线第二版课程设计1. 课程设计目的本课程设计旨在让学生通过对集散控制系统及现场总线的学习及实践，掌握以下能力：1.理解集散控制系统和现场总线的基本概念、功能及组成结构；2.掌握PLC程序设计及调试技能；3.能够独立完成集散控制系统及现场总线的搭建和调试；4.培养学生的解决问题的能力和团队合作精神。
2. 课程设计内容及进度安排2.1 课程设计内容本课程设计内容主要包括以下两个模块：1.集散控制系统设计；2.现场总线的应用与设计。
2.2 进度安排模块名称安排时间安排内容集散控制系统设计第1周-第3周1. 集散控制系统结构及组成；2. 数据通信及控制策略；3. PLC程序设计及调试。
现场总线的应用与设计第4周-第6周1. 现场总线标准及通信协议；2. 现场总线搭建及通信测试；3. 现场总线应用案例分析。
3. 课程设计具体方案3.1 集散控制系统设计1.学生分组，每组4人，每人分工明确；2.每组选定一项可实施的课程设计方案并报备给指导老师；3.对所选课程设计方案进行分析、设计、编程及调试；4.测试所设计的集散控制系统，确保其能够实现设计要求；5.撰写课程设计报告。
3.2 现场总线的应用与设计1.学生重新分组，每组4人；2.每组选定一项可实施的现场总线应用案例并报备给指导老师；3.对所选案例进行现场总线设计、组态及调试；4.测试所设计的现场总线，确保其能够实现设计要求；5.撰写课程设计报告。
4. 课程设计评分标准评分项目分值设计报告撰写20分PLC程序设计及调试40分集散控制系统设计及调试20分现场总线搭建及组态10分现场总线传输效果测试及应用案例分析10分团队协作及表现20分总分120分5. 总结本课程设计通过对集散控制系统和现场总线的学习和实践，提高了学生的实践操作能力、解决问题的能力和团队合作精神。
学生不仅动手实践了，而且在整个设计过程中通过对理论知识的应用提高了对理论的理解能力，有助于提高学生的实际应用能力。
集散控制系统课程设计
利用再循环风机从烟道尾部抽取低温烟气进入炉膛底部，从而改变辐射受热面与对流受热面的吸收比例，以达到调温目的。被控对象的动态特性与再循环烟气量，烟气抽出位置及送入炉膛位置等因素有关。一般说来，从省煤器出口抽取烟气，把它送入炉膛底部冷灰斗，这样的烟气再循环能够有效地起调节再热汽温的作用。
4.2.1.6性能计算
XDPS软件提供了丰富的算法库，利用算法库的各种模块就可进行性能计算。
4.2.1.7语音报警功能及图形触发功能
XDPS系统具有强大的、灵活的语音报警功能及图形触发功能，利用这些功能能及时提醒运行人员对各种参数越限和设备的跳闸监控，以便及时进行操作调整。
4.2.2模拟量控制系统(MCS)
显示操作还应包括：
(1)模拟图
XDPS的模拟图具有很强的功能，包括实时趋势、棒图等。
每幅图所提供的实时数据和状态的刷新时间小于1秒。
通过键盘或跟踪球可方便地调出模拟图，调出时间小于1秒。
(2)成组显示
(3)曲线
(4)历史曲线
(5)报警事件显示和响应
(6)历史数据显示；历史数据站应有备用站，当历史数据站死机时或历
(5)过热蒸汽温度和压力
过热蒸汽温度变化会引起高压缸排汽变化。过热汽温降低，高压缸排汽温度降低；在再热器吸热量不变的条件下，因再热器进口温度
教师批阅
降低，导致再热器出口温度降低。
过热蒸汽压力的变化也会引起再热汽温的变化。过热蒸汽压力降低，在过热汽温不变的情况下，过热蒸汽的焓增大，高压缸排汽温度上升；在再热器吸热量不变的条件下，因再热器进口温度升高，使再热器出口温度提高；反之，过热蒸汽压力升高，再热汽温降低。这与变压运行时，可保持较高再热汽温的原理相同。
2.3再热蒸汽温度控制对象的动态特性
集散控制系统的设计
前言计算机控制技术在通信、遥感、无损检测、智能仪器、工业自动控制等工程领域有着广泛的应用。
在开发计算机控制系统时，程序设计是很多技术人员要面临的问题。
在高校和科研院所，有众多的研究人员在使用各种计算机控制系统，他们都迫切需要相关的书籍来学习相关的编程技术。
组态软件是标准化、规模化、商品化的通用工控开发软件，只需进行标准功能模块的软件组态和简单的编程，就可以设计出标准化、专业化、通用性强、可靠性高的上位机人机界面工控程序，且工作量较小，开发调试周期短，对程序设计员要求低，因此，组态软件是性能优良的软件产品，成为开发上位机工控程序的主流开发工具。
近几年来，随着计算机软件技术的发展，组态软件技术的发展也非常迅速，可以说是到了令人目不暇接的地步，特别是图形界面技术、面向对象编程技术，组件技术的出现，使原来单调、呆板、操作麻烦的人机界面变得耳目一新，因此，除了一些小型的工控系统需要开发者自己编写应用程序，凡属于大中型的工控系统，最明智的办法应该是选择一个合格的组态软件。
然而，集散控制系统则是一个很好的选择。
分布式集散控制系统是由多台计算机分别控制生产过程中多个控制回路，同时又可集中获取数据集中管理和集中控制的自动控制系统。
分布式集散控制系统采用微处理机分别控制各个回路，而用中小型工业控制计算机或高性能的微处理机实施上一级的控制，各回路之间和上下级之间通过高速数据通道交换信息。
分布式集散控制系统具有数据获取直接，数字控制人机交互以及监控和管理等功能。
分布式集散控制系统是在计算机监督控制系统直接数字控制系统和计算机多级控制系统的基础上发展起来的，是生产过程的一种比较完善的控制和管理系统。
在分布式集散控制系统中，按地区把微处理机安装在测量装置和控制执行机构附近，将控制功能尽可能分散，管理功能相对集中。
这种分散化的控制方式能改善控制的可靠性不会由于计算机的故障而使整个系统失去控制，当管理级发生故障时过程控制级控制回路仍具有独立控制能力，个别控制回路发生故障时也不致影响全局和计算机多级控制系统。
集散控制课程设计
第1章绪论1.1新风机组的发展历程随着国民经济的发展和人民生活水平的同益提高，中央空调系统己广泛应用于工业与民用建筑域，如宾馆、酒店、写字楼、商场、厂房等场所，用于保持整栋大厦温度恒定。
如今，人们对中央空调系统提出新的要求就是舒适节能，要求在能耗更低的情况下保持室内合适的温度、湿度，让使用者感觉最舒适。
新建的中央空调系统在按照舒适节能的目标设计，而越来越多的使用多年的中央空调控制系统在进行改造以实现节能、舒适的目的，中央空调的用电量占各类大厦总用电量的60％以上，其中仅水泵的耗电量约占到空调系统耗电量的20—40％，存在巨大的能源浪费。
传统的设计中，中央空调的制冷机组、冷冻循环水系统、冷却循环水系统、冷却塔风机系统、盘管风机系统等的容量基本是按照建筑物最大制冷、制热负荷或新风交换量需求选定的，且留有充足余量。
无论季节、昼夜和用户负荷的怎样变化，各电机都长期固定在工频状态下全速运行，虽然可满足最大的用户负荷，但不具备随用户负荷动态调节系统功率的特性，而在大多数时间里，用户负荷是较低的，这样就造成很大的能源浪费。
近年来节能降耗被国家摆到空前重要的位置。
而国家供电紧张形势依然没有根本缓解，电价不断上调，造成中央空调系统运行费用上升，如何控制空调系统的电能费用己经成为越来越多空调的经营管理者所关注的问题。
故采用变频调速技术节约低负荷时主压缩机系统和水泵的电能消耗，具有极其重要的经济意义。
1.2 PLC控制的国内外现状在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。
传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。
1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求，美国数字设备公司（DEC）研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，是世界上公认的第一台PLC。
集散控制课程设计
集散控制课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握集散控制的基本原理、方法和应用，培养学生分析和解决集散控制问题的能力。
具体目标如下：1.知识目标：（1）掌握集散控制系统的组成、工作原理和特点；（2）了解集散控制系统的应用领域和发展趋势；（3）熟悉集散控制系统的硬件和软件结构；（4）掌握集散控制系统的配置、调试和维护方法。
2.技能目标：（1）能够运用集散控制系统解决实际工程问题；（2）具备集散控制系统的设计、安装和调试能力；（3）能够对集散控制系统进行故障诊断和维修。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对集散控制技术的兴趣和热情；（2）培养学生团队合作精神和创新意识；（3）培养学生遵守纪律、严谨治学的学术态度。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个方面：1.集散控制系统的基本概念：介绍集散控制系统的定义、组成、工作原理和特点。
2.集散控制系统的硬件和软件：讲解集散控制系统的硬件结构，如控制器、传感器、执行器等；软件结构，如操作系统、监控软件等。
3.集散控制系统的配置与调试：介绍集散控制系统的配置方法，如硬件选型、软件配置等；调试方法，如系统调试、参数调试等。
4.集散控制系统的应用案例：分析集散控制系统在工业、农业、医疗等领域的应用案例。
5.集散控制系统的维护与故障处理：讲解集散控制系统的日常维护方法，如硬件维护、软件维护等；故障诊断与处理方法，如故障分析、故障排除等。
三、教学方法本课程采用多种教学方法相结合，以提高学生的学习兴趣和主动性：1.讲授法：讲解基本概念、原理和方法，确保学生掌握基础知识。
2.案例分析法：分析典型应用案例，培养学生解决实际问题的能力。
3.实验法：学生进行实验操作，提高学生的动手能力和实际操作技能。
4.讨论法：学生分组讨论，培养学生的团队协作能力和创新意识。
四、教学资源本课程的教学资源包括：1.教材：选用国内权威出版的教材，确保内容的科学性和系统性。
2.参考书：提供相关领域的参考书籍，丰富学生的知识体系。
《集散控制系统》PPT课件_OK
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9.2 集散控制系统的体系结构
例：TDC-3000网络系统
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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。
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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
μXL集散型控制系统教案
系统名称：μXL集散型控制系统一、网络拓扑结构：MFCD布置图2MFMU布置图二、各模板状态灯情况：所有模板及信号转换箱上RDY灯亮为绿色正常。
对于NP53或NP54，灯状态较为重要，其中RDY：正常时灯亮为绿色，异常时灯灭。
CTL：处于控制状态时灯亮为绿色，处于备用状态时灯灭。
STBY：处于备用状态时灯亮为绿色，处于控制状态时灯灭。
COPY：在进行全参数拷贝操作期间灯亮为绿色，否则灯灭。
RUN：CPU正常运行时灯亮为绿色，异常时灯灭。
三、硬件配置三、系统软件清单五、用户盘清单六、软件安装及备份：1、系统软件安装步骤：以M型为例当硬盘被更换或被格式化，我们必须从软盘启动 将BOOT开关置1，然后通电。
先插入MINF-S509*A 1-1/7软盘提示“SET SYSTEM FDC“后插入MINF-S509*A 1-2/7软盘，按USER S2在“=“后键入FCDBSC 回车到另一行再在”=“后键入MOPSREV 回车在出现的LOADING SWITCH 后，选择FDC TYPE ：MINF-S509（回车选S509）再选择START键，回车取出MINF-S509*A1-2/7盘，再插入MINF-S509*A1-1/7盘，按提示继续装入F-S501*A1-2/7~ MINF-S501*A1-7/7。
装载卷10，插入MINF-S509*A 2-1/2~ MINF-S509*A 2-2/2在装完所有系统后,将BOOT开关置0重启2、组态软件安装步骤：A、操作站组态盘安装将MODE选择开关用工程师钥匙打向ENG一侧，然后通过按OPR S1，清屏键和ENG键调出系统组态菜单画面。
使用游标键选择Unit Cofiguration，按F8，画面有load builder program? 的提示，按Yes(F8)。
按提示插入MBMF-S201*A 1/2盘，按Execute(F8)。
再按提示插入MBMF-S201*A 2/2盘，按Execute(F8)。
集散控制系统课程设计
集散控制系统课程设计前言集散控制系统作为工业自动化领域的重要组成部分，常被用于生产过程的自动化、优化和控制，其在工业领域的应用越来越广泛，成为控制技术研究的热点。
本课程设计主要介绍集散控制系统的设计和应用。
实验介绍实验目的本实验的目的是设计一个基于PLC控制器的集散控制系统，并利用该系统完成一个简单的物流控制过程，实现对电机、传感器等设备的控制和监控。
实验材料•PLC控制器•电机•传感器•交流电源•接线端子•电缆等实验要求•设计一个完整的物流控制过程，并在PLC控制器中进行编程实现。
•利用传感器对物流状态进行实时监测，如物流状态是否正常、是否有阻塞等。
•实现对电机的开启、关闭和速度控制等功能。
•实现物流状态信息的实时显示和报警处理，在出现异常情况时及时报警。
实验步骤1.搭建实验装置–将PLC控制器、电机、传感器等设备按照设计要求连接。
–注意接线的正确性和电缆的防护。
2.编写PLC控制程序–根据设计要求，利用PLC编程语言设计完整的物流控制过程。
–包括电机控制、传感器监测、物流状态信息显示和报警处理等功能。
3.进行调试和测试–将编好的程序下载到PLC控制器中，并进行测试。
–调试程序，时刻注意物流状态的正常与否。
–测试系统对异常情况的控制和处理能力。
实验结果与分析经过实验，本设计的集散控制系统能够完成对物流控制过程的自动控制和监控等操作，实现对电机、传感器等设备的控制和监控，实时监测物流状态信息，并在出现异常情况时及时报警。
值得注意的是，在设计和编写PLC程序的过程中，需要注意如下几点：1.确定物流控制过程的具体功能要求，如何控制电机、如何监测传感器等。
2.合理设计程序的逻辑框图，将控制和监测等操作进行联系并实现。
3.着重考虑异常情况的处理和报警功能，保障系统的稳定性和可靠性。
实验总结本实验通过设计和实现一个基于PLC控制器的集散控制系统，加深了我们对工业自动化技术的认识，提高了我们的动手能力和解决实际问题的能力。
集散控制系统课程设计
目录1.摘要 (2)2.目的 (3)3.内容 (3)4.原理 (3)5.思想 (6)6.平台 (8)7.心得 (11)摘要集散控制系统（Distributed control system），是以多个微处理机为基础利用现代网络技术、现代控制技术、图形显示技术和冗余技术等实现对分散控制对象的调节、监视管理的控制技术。
其特点是以分散的控制适应分散的控制对象，以集中的监视和操作达到掌握全局的目的。
系统具有较高的稳定性、可靠性和可扩展性。
该系统将若干台微机分散应用于过程控制，全部信息通过通信网络由上位管理计算机监控，实现最优化控制，整个装置继承了常规仪表分散控制和计算机集中控制的优点，克服了常规仪表功能单一，人-机联系差以及单台微型计算机控制系统危险性高度集中的缺点，既实现了在管理、操作和显示三方面集中，又实现了在功能、负荷和危险性三方面的分散。
DCS系统在现代化生产过程控制中起着重要的作用。
集散控制系统一般有以下四部分组成：现场控制级、过程控制级、过程管理级、经营管理级。
首先，DCS的骨架——系统网络，它是DCS的基础和核心。
由于网络对于DCS整个系统的实时性、可靠性和扩充性，起着决定性的作用，因此各厂家都在这方面进行了精心的设计。
对于DCS的系统网络来说，它必须满足实时性的要求，即在确定的时间限度内完成信息的传送。
这里所说的“确定”的时间限度，是指在无论何种情况下，信息传送都能在这个时间限度内完成，而这个时间限度则是根据被控制过程的实时性要求确定的。
因此，衡量系统网络性能的指标并不是网络的速率，即通常所说的每秒比特数（bps），而是系统网络的实时性，即能在多长的时间内确保所需信息的传输完成。
系统网络还必须非常可靠，无论在任何情况下，网络通信都不能中断，因此多数厂家的DCS均采用双总线、环形或双重星形的网络拓扑结构。
为了满足系统扩充性的要求，系统网络上可接入的最大节点数量应比实际使用的节点数量大若干倍。
集散控制课程设计
一，简述集散控制系统式以微处理器为基础的集中分散型控制系统。
自20世纪70年代中期第一套控制系统问世以来，集散控制系统已经在工业控制领域得到广泛应用。
集散控制系统的主要特点是集中管理和分散控制。
随着计算机技术的发展，网络技术已经使集散控制系统不仅用于分散控制，而且向集成管理的方向发展。
除了系统向上扩展，组成MES制造执行管理系统和ERP企业资源计划系统外，系统也向下分散，组成FCS现场总线控制系统。
本次课程设计先以发电厂、变电站为研究对象，体会集散控制思想在其运作用发挥的作用，再尝试自行用组态王软件，绘编模型。
二，发电厂的主要工作原理火力发电站的主要设备系统包括：燃料供给系统、给水系统、蒸汽系统、冷却系统、电气系统及其他一些辅助处理设备。
火力发电厂的燃料主要有煤、石油（主要是重油、天然气）。
我国的火电厂以燃煤为主，过去曾建过一批燃油电厂，目前的政策是尽量压缩烧油电厂，新建电厂全部烧煤。
火力发电厂由三大主要设备——锅炉、汽轮机、发电机及相应辅助设备组成，它们通过管道或线路相连构成生产主系统，即燃烧系统、汽水系统和电气系统。
其生产过程简介如下。
2.1．燃烧系统燃烧系统如图2－l所示，包括锅炉的燃烧部分和输煤、除灰和烟气排放系统等。
水在锅炉中被加热成蒸汽，经过热器进一步加热后变成过热的蒸汽，再通过主蒸汽管道进入汽轮机。
由于蒸汽不断膨胀，高速流动的蒸汽推动汽轮机的叶片转动从而带动发电机。
为了进一步提高其热效率，一般都从汽轮机的某些中间级后抽出作过功的部分蒸汽，用以加热给水。
在现代大型汽轮机组中都采用这种给水回热循环。
此外，在超高压机组中还采用再热循环，既把作过一段功的蒸汽从汽轮机的高压缸的出口将作过功的蒸汽全部抽出，送到锅炉的再热汽中加热后再引入气轮机的中压缸继续膨胀做功，从中压缸送出的蒸汽，再送入低压缸继续做功。
在蒸汽不断做功的过程中，蒸汽压力和温度不断降低，最后排入凝汽器并被冷却水冷却，凝结成水。
凝结水集中在凝汽器下部由凝结水泵打至低压加热再经过除氧气除氧，给水泵将预加热除氧后的水送至高压加热器，经过加热后的热水打入锅炉，再过热器中把水已经加热到过热的蒸汽，送至汽轮机做功，这样周而复始不断的做功。
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课程单元教课程单元教学设计
——子项目1基于JX300集散控制系统的工控加热炉控制系统的构建项目
任务1.3加热炉对象控制系统设计
一、教案头
任务1.3加热炉对象控制系统设计
授课班级
上课时间
4课时
上课地点
6316
教
学
目
标
能力（技能）目标
二、教学设计
步骤
教学内容
教学方法与手段
学生活动
时间分配
内容引入
（问题）
学生展示：已经绘制好的JX300系统硬件布置图以及机柜与上位机的网络通信图。
教师提问：JX300系统硬件已经基本了解，那么如何根据具体的对象搭建成能完成自动控制的系统呢?
学生思考……
提问
讨论
提示
小组演示自己的设计结果
学生思考
个别回答
问答
归纳
代表回答
10分钟
（含5分钟小组汇报）
学生训练
学生操练：根据教师提出的规范继续修改系统规划清单。
教师巡视，记录问题，个别答疑
启发、诱导，答疑
学生分组观察统计
归纳问题
45分钟
总结与布置新的任务
各小组总结，提交本次项目成果——系统整体设计测点清单
并布置新的任务：已选定的系统硬件安装与调试。
归纳
提交作业
记录任务
5分钟
打扫卫生
整理工具，清理现场，养成“工完料尽场地清”的职业习惯
小组汇报：
教师总结点评各个小组的制作清单。
问答
归纳
代表回答
10分钟
（含5分钟小组汇报）
训练
（巩固与检验）
学生训练：重新规范填写相应的测点统计清单
指导
学生分组编制
25分钟
总结与布置新的任务
主要知识点与能力目标：
能根据制作好的仪表测点选择配置相应的IO卡件；
讲授
3分钟
学生训练
学生操练：根据JX300产品说明书和已经统计好加热炉现场检查仪表与控制仪表的测点清单选择相应的IO卡件。
3分钟
进入正题
（教学内容、目的）
教师布置本次任务的主要内容：不同的现场仪表有不同的信号传输规范，同样JX300系统也有相应的不同IO卡件来采集这些信号，所以要想正确的完成系统设计，必须首先了解现场仪表。
教学目的：通过本次课的学习，学生能够了解现场仪表的信号传输大致分类，针对不同的信号类型选择相应匹配的卡件。
参考资料
参考资料：
1.集散控制系统原理及应用2009张德泉电子工业出版社
2.《JX300培训教材》1-6浙江中控
3.DCS综合实训讲义2008南京化工职业技术学院自控系
4.过程计算机控制系统2006贾清水机械工业出版社
工具与材料
电脑（可以上网查询）、仪器仪表，仪表工工具等
课前准备：电脑（可以上网查询）、仪器仪表，仪表工工具等
教师巡视，记录问题，个别答疑
启发、诱导，答疑
学生分组观察统计
归纳问题
45分钟
点评、归纳
（知识和能力）
小组汇报：………
教师总结点评存在的问题：①热电阻信号输入卡与热电偶输入卡的区别，②电压型号输入卡与热电偶毫伏信号输入卡的区别。……
教师在各小组能正确使用卡件后。提出一些卡件的选择工程规范与说明。指导继续训练。
知识目标
①能识别现场常规仪表的信号传输类型；
②能根据现场常规仪表来选择相应的DCS卡件；
③根据系统设计填写系统配置清单。
①常见过程变量的仪表信号传输类型；
②了解DCS卡件的功能与特点；
③系统配置清单制作规范；
能力训练任务
任务1统计加热炉的所有仪表测点；
任务2选择相应的DCS机柜内的卡件；
任务3编制系统配置清单。
布置训练任务：同学们分组观察统计加热炉现场检查仪表与控制仪表的点数、并制作相应的测点清单。
讲授
2分钟
学生训练
学生操练：观察统计加热炉现场检查仪表与控制仪表的点数、并制作相应的测点清单。
教师巡视，记录问题，个别答疑
启发、诱导，答疑
学生分组观察统计
归纳问题
45分钟
点评、归纳
（知识和能力）
教师提问：①锅炉的液位仪表有哪些？其传输信号类型是什么？为什么还要有就地显示的液位仪表②测量温度的工业仪表常用有哪些？本加热炉使用的是那种仪表？其传输信号的是什么?③加热炉进水流量如何测量与控制？其联络信号方式如何？