过程控制系统发展的三条主线
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（1）直流电源为运行动力
（2）以直流电信号（电压或电流）传递现场信号，
0-10mA；4-20mA
（3）DDZ-II；DDZ-III
（4）变送单元（B）给定值单元（G）
调节单元（T）辅助单元（F）
显示单元（X）转换单元（Z）
计算单元（J）执行单元（K）
（5）特点
轻便灵活功能齐全
（6）执行机构
采用电磁原理设计的设备或装置
占据了控制系统的主导地位。
2、计算机控制系统
1946，第一台电子数字计算机问世；
1958年，计算机进入了控制领域；
（I）发电厂现场状态监视（1958.9）
现场检测仪表的数据进行采集；屏幕显示
——监视系统
说明：代替检测控制仪表的显示部分，实现多台检测仪表的集中监视功能。
（II）炼油厂（1959.3）
现场状态监测；设定值给定或修订
电动单元组合仪表控制系统的优势；
DDC计算机直接数字控制系统的优势。
二、集散控制系统DCS
一、系统分析
计算机进入控制领域，带来从模拟技术向数字技术革命性的变化。
基地式仪表、单元组合式仪表，在每个单回路控制的单元中都是采用模拟技术，很难实现复杂的控制功能。
计算机控制系统，利用计算机强大的计算功能、数据处理能力和数字技术的灵活性，实现了生产过程中复杂的控制功能。
一、过程控制系统发展的三条主线
1、对离散过程的控制
机械电磁原理的继电器
电子逻辑开关（开关电路）
PLC（数字技术和微处理器芯片）（直接控制系统）
2、SCADA
遥测遥感系统——SCADA
功能：数据采集、监督控制
特点：（1）控制地域宽（2）远程通信
（3）不区分模拟过程和连续过程
3、连续过程控制系统（仪表控制系统和计算机控制系统）
以计算机的CRT、键盘、鼠标/轨迹球代替仪表盘形成系统人机界面；
回路控制功能由现场控制站完成，系统可有多台现场控制站，每台控制一部分回路；
二、DCS（集散控制系统）
DCS→1975年
特点：结合了仪表控制系统和DDC的优势
特征：DCS是网络进入控制领域后出现的新型控制系统
体系：DDC的数字技术——计算机局域网——单元式组合仪表的分布式体系结构
1、概念
1983定义：某一类仪器仪表（输入/输出设备、控制设备和操作员接口设备），不仅可以完成指定的控制功能，还允许将控制、测量和运行信息在具有通信链路的、可由用户指定的一个或多个地点之间相互传递。
（2）以气压传递现场信号，20-100Kpa
（3）QDE系列
（4）变送单元（B）给定值单元（G）调节单元（T）辅助单元（F）显示单元（X）转换单元（Z）计算单元（J）
（5）特点防爆直接驱动气动阀门抗干扰性好
（6）存在的问题防腐蚀、防泄露管道的铺设,管道材料、连接件技术要求.
建设成本、运行维护成本高
仪表类型：电动单元组合仪表
1、计算机监视系统（Monitoring）
（1）检测和显示环节实现数字化；
（2）控制部分仍采用模拟仪表实现。
2、设定值系统/监督系统（SPC）
（1）检测和设定值实现数字化；
（2）控制计算、输出环节仍采用模拟仪表实现。
3、直接数字控制系统（DDC）
检测、计算、控制输出等全部环节实现数字化。
数字技术特点
——设定值系统（SPC）
——监督控制系统（最早）
（III）化工厂（1960.4）
完成检测数据的监视；设定值；实际完成控制计算并实际输出控制量
——直接数字控制系统（DDC）（第一个）
DDC的特点
1、所有控制回路的计算、控制集中；
2、实现复杂控制功能；
3、安全性问题；
4、可靠性问题。
思考三：
★寻求更好的计算机控制系统★
电磁阀电动机继电器
现来自百度文库控制系统
1、控制系统的现场安装部分
检测/变送单元
控制和执行单元
——一次仪表
2、人机部分
观测的仪表显示
操作的操作单元
——仪表盘/模拟盘
——二次仪表
3、传输部分
一次仪表——传输电缆——二次仪表
思考一
1、基地式仪表→单元式组合仪表
2、控制装置→控制系统
3、模拟式控制系统→数字式控制系统（现场总线标准）
结论：
★信号传输的出现★
思考二
1、电动单元组合仪表
调节、计算单元都是采用模拟原理来实现的。
2、气动单元组合仪表
调节、计算单元都是利用射流原理来模拟各种控制规律
后果：
计算精度不高
控制精度不够
经典PID控制
结论：
★寻求更好的控制器或调节器★
微处理器的出现和数字技术的发展，
以数字技术为基础的数字化控制逐步
优点
（1）完成各种复杂的计算和智能化的处理；
（2）人机界面的优化
（3）形成控制网络（最大优势）
缺点
（1）容错性较差
（2）软件程序:程序“跑飞”,分时回路控制
控制功能实现方面
仪表：控制回路完全分开；每个回路有自己的测量单元、变送单元、控制计算单元等等。
DDC：控制回路联系
所有回路的控制计算由DDC的计算机全部集中完成；每个回路的输入输出都连接在计算机充当的控制器/调节器上。
解释
DCS——具有数字通信能力的仪表系统
（1）现场端仍采用模拟仪表的变送单元和执行单元
（2）主控制室采用计算单元、显示、记录和给定单元等单元，处理基于数字技术
（3）计算单元连接多个控制回路
（4）分布性（功能划分、范围划分等）
综合定义
以回路控制为主要功能的系统；
除变送和执行单元外，各种控制功能及通信、人机界面均采用数字技术；
（2）控制功能有限——难以实现复杂的控制算法
（2）单元式组合仪表
特点1：测量、控制计算、执行及显示、设定、记录等功能分别由不同的单元实现，单元之间采用某种标准的物理信号实现连接。
特点2：单元可根据控制功能的需求进行灵活的组合，以实现更多的控制功能。
仪表类型：气动单元组合仪表
（1）以经过干燥净化的压缩空气作为动力
仪表控制系统+计算机控制系统→DCS分布式控制系统
DCS？（1）仪表控制系统的发展（2）计算机控制系统
仪表控制系统
概念：仪表控制系统：指由模拟式仪表组成的控制系统。
功能：回路控制
参数：1-2个现场输入（测量值）
1个现场输出（控制量）
1个设定值
作用：保证被控对象的一个最基本的运行单元能够按照预定的参数正常运行。
（1）基地式仪表控制系统
基地式仪表：指控制系统（仪表）与被控对象在机械在机械机构上是结合在一起的，而且仪表各个部分，包括检测、计算、执行及简单的人机界面等做成一个整体，就地安装在被控界面上。
特点：
（1）单回路控制（2）简单实用
问题：
（1）针对不同的控制参数，成套设备分散安装在生产设备的控制点上。——操作、观察上的困难；
（2）以直流电信号（电压或电流）传递现场信号，
0-10mA；4-20mA
（3）DDZ-II；DDZ-III
（4）变送单元（B）给定值单元（G）
调节单元（T）辅助单元（F）
显示单元（X）转换单元（Z）
计算单元（J）执行单元（K）
（5）特点
轻便灵活功能齐全
（6）执行机构
采用电磁原理设计的设备或装置
占据了控制系统的主导地位。
2、计算机控制系统
1946，第一台电子数字计算机问世；
1958年，计算机进入了控制领域；
（I）发电厂现场状态监视（1958.9）
现场检测仪表的数据进行采集；屏幕显示
——监视系统
说明：代替检测控制仪表的显示部分，实现多台检测仪表的集中监视功能。
（II）炼油厂（1959.3）
现场状态监测；设定值给定或修订
电动单元组合仪表控制系统的优势；
DDC计算机直接数字控制系统的优势。
二、集散控制系统DCS
一、系统分析
计算机进入控制领域，带来从模拟技术向数字技术革命性的变化。
基地式仪表、单元组合式仪表，在每个单回路控制的单元中都是采用模拟技术，很难实现复杂的控制功能。
计算机控制系统，利用计算机强大的计算功能、数据处理能力和数字技术的灵活性，实现了生产过程中复杂的控制功能。
一、过程控制系统发展的三条主线
1、对离散过程的控制
机械电磁原理的继电器
电子逻辑开关（开关电路）
PLC（数字技术和微处理器芯片）（直接控制系统）
2、SCADA
遥测遥感系统——SCADA
功能：数据采集、监督控制
特点：（1）控制地域宽（2）远程通信
（3）不区分模拟过程和连续过程
3、连续过程控制系统（仪表控制系统和计算机控制系统）
以计算机的CRT、键盘、鼠标/轨迹球代替仪表盘形成系统人机界面；
回路控制功能由现场控制站完成，系统可有多台现场控制站，每台控制一部分回路；
二、DCS（集散控制系统）
DCS→1975年
特点：结合了仪表控制系统和DDC的优势
特征：DCS是网络进入控制领域后出现的新型控制系统
体系：DDC的数字技术——计算机局域网——单元式组合仪表的分布式体系结构
1、概念
1983定义：某一类仪器仪表（输入/输出设备、控制设备和操作员接口设备），不仅可以完成指定的控制功能，还允许将控制、测量和运行信息在具有通信链路的、可由用户指定的一个或多个地点之间相互传递。
（2）以气压传递现场信号，20-100Kpa
（3）QDE系列
（4）变送单元（B）给定值单元（G）调节单元（T）辅助单元（F）显示单元（X）转换单元（Z）计算单元（J）
（5）特点防爆直接驱动气动阀门抗干扰性好
（6）存在的问题防腐蚀、防泄露管道的铺设,管道材料、连接件技术要求.
建设成本、运行维护成本高
仪表类型：电动单元组合仪表
1、计算机监视系统（Monitoring）
（1）检测和显示环节实现数字化；
（2）控制部分仍采用模拟仪表实现。
2、设定值系统/监督系统（SPC）
（1）检测和设定值实现数字化；
（2）控制计算、输出环节仍采用模拟仪表实现。
3、直接数字控制系统（DDC）
检测、计算、控制输出等全部环节实现数字化。
数字技术特点
——设定值系统（SPC）
——监督控制系统（最早）
（III）化工厂（1960.4）
完成检测数据的监视；设定值；实际完成控制计算并实际输出控制量
——直接数字控制系统（DDC）（第一个）
DDC的特点
1、所有控制回路的计算、控制集中；
2、实现复杂控制功能；
3、安全性问题；
4、可靠性问题。
思考三：
★寻求更好的计算机控制系统★
电磁阀电动机继电器
现来自百度文库控制系统
1、控制系统的现场安装部分
检测/变送单元
控制和执行单元
——一次仪表
2、人机部分
观测的仪表显示
操作的操作单元
——仪表盘/模拟盘
——二次仪表
3、传输部分
一次仪表——传输电缆——二次仪表
思考一
1、基地式仪表→单元式组合仪表
2、控制装置→控制系统
3、模拟式控制系统→数字式控制系统（现场总线标准）
结论：
★信号传输的出现★
思考二
1、电动单元组合仪表
调节、计算单元都是采用模拟原理来实现的。
2、气动单元组合仪表
调节、计算单元都是利用射流原理来模拟各种控制规律
后果：
计算精度不高
控制精度不够
经典PID控制
结论：
★寻求更好的控制器或调节器★
微处理器的出现和数字技术的发展，
以数字技术为基础的数字化控制逐步
优点
（1）完成各种复杂的计算和智能化的处理；
（2）人机界面的优化
（3）形成控制网络（最大优势）
缺点
（1）容错性较差
（2）软件程序:程序“跑飞”,分时回路控制
控制功能实现方面
仪表：控制回路完全分开；每个回路有自己的测量单元、变送单元、控制计算单元等等。
DDC：控制回路联系
所有回路的控制计算由DDC的计算机全部集中完成；每个回路的输入输出都连接在计算机充当的控制器/调节器上。
解释
DCS——具有数字通信能力的仪表系统
（1）现场端仍采用模拟仪表的变送单元和执行单元
（2）主控制室采用计算单元、显示、记录和给定单元等单元，处理基于数字技术
（3）计算单元连接多个控制回路
（4）分布性（功能划分、范围划分等）
综合定义
以回路控制为主要功能的系统；
除变送和执行单元外，各种控制功能及通信、人机界面均采用数字技术；
（2）控制功能有限——难以实现复杂的控制算法
（2）单元式组合仪表
特点1：测量、控制计算、执行及显示、设定、记录等功能分别由不同的单元实现，单元之间采用某种标准的物理信号实现连接。
特点2：单元可根据控制功能的需求进行灵活的组合，以实现更多的控制功能。
仪表类型：气动单元组合仪表
（1）以经过干燥净化的压缩空气作为动力
仪表控制系统+计算机控制系统→DCS分布式控制系统
DCS？（1）仪表控制系统的发展（2）计算机控制系统
仪表控制系统
概念：仪表控制系统：指由模拟式仪表组成的控制系统。
功能：回路控制
参数：1-2个现场输入（测量值）
1个现场输出（控制量）
1个设定值
作用：保证被控对象的一个最基本的运行单元能够按照预定的参数正常运行。
（1）基地式仪表控制系统
基地式仪表：指控制系统（仪表）与被控对象在机械在机械机构上是结合在一起的，而且仪表各个部分，包括检测、计算、执行及简单的人机界面等做成一个整体，就地安装在被控界面上。
特点：
（1）单回路控制（2）简单实用
问题：
（1）针对不同的控制参数，成套设备分散安装在生产设备的控制点上。——操作、观察上的困难；