网络化监控系统

❖ 控制站作为一个完整的计算机，它的主要I/O设备为 现场的输入、输出处理设备，以及过程输入/输出 （P I/O）量，包括信号变换与信号调理，A/D、 D/A转换等。它在第二代和第三代产品中已陆续采 用了嵌入式技术，并采用单片机等完成量程调整、 远程I/O数据传输、小型化及减少P I/O卡硬件规格 等功能，直至连接智能化的现场变送器或接受采用 现场总线提供的数字信号。
硬拷贝机
RLU总线
基本型控制 单元MFCD
操作站MOPS
打印机
远程I/O
双重型控制 单元MFCD
扩
展
SC
单
元
扩展型 MFCU
图1.2.1 集散控制系统框图
基本系统
操作站MOPS
基本控制 中继器 单元MFCU
最小系统
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集散控制系统的定义
❖ 集散控制系统-----又称分散型综合控制系统（DCS） 系统，是对生产过程进行集中监视、操作、管理和 分散控制的一种全新的分布式计算机控制系统。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，通过CRT装置、通信总线、键盘、打印机等， 进行集中操作、显示和报警。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、人一机联系差，以及单台微型计 算机控制系统危险性高度集中的缺点，既在管理、 操作和显示三方面集中，又在功能、负荷和危险性 三方面分散。
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集散控制系统的发展
❖ 初创期(1975——l980年) ❖ 成熟期(1980——1985年) ❖ 扩展期(1985年以后)
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❖ 国际著名厂商
TDC-2000 TDC3000 SPECTRUM I/A series
CENTUM XL
爱默生电气公司
PROVOX
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集散控制系统的现场控制站
❖ ☞主要设备：现场控制单元。 ❖ ☞主要任务：进行数据采集及处理，对被控对象实
施闭环反馈控制、顺序控制和批量控制。 ❖ ☞用户可以根据不同的应用需求，选择配置不同的
现场控制单元以构成现场控制站。
❖ ●以面向连续生产的过程控制为主，顺序逻辑控制 为辅，构成一个可以实现多种复杂控制方案的现场 控制站;
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❖ 分散控制方式：仪表间相距过远、仪表盘尺寸过大、 无法全面了解信息；
❖ 集中控制方式：危险过集中，计算机出现故障时整 个生产装置瘫痪；
❖ 集散控制方式：控制功能分散、操作管理集中－ DCS。
❖ 集散控制中危险分散的方法：将控制功能分散到多 台计算机上，采取双重化冗余措施。现场控制站危 险分散的设计原则
WDPF
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❖ 国际著名厂商
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DCS系统操作台
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DCS系统控制单元
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DCS系统用户界面
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集散控制系统的现场控制站
❖ DCS系统中，它是一个完整的计算机，实际运行中 可以在不与操作站及网络相连的情况下，完成过程 控制策略，保证生产装置正常运行。
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网络化的计算机监督与控制系统的 主要优点：
• 资源共享，包括程序和数据的共享。 • 可靠性高，系统对故障的免疫力强。 • 网络化处理的效率较高，有很高的性能价格
比，即以较低的价格达到较高的性能，尤其 是微处理机价格低廉。
• 维护方便，微型计算机维护方便。 • 扩充容易，不用修改软件，只需增加硬件。
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以太网
……
.. . .. .
..
上位机1
PLC1 PLC2 PLC3
RS232-RS485 转换器
4 8 5 总 线
子系统 1
PLCn
下位机 下位机
网关
现 场 总 本地监控计算机 线 上位机2
子系统 2
Modem
Modem
下位机 远程监控计算机
下位机
一个网络化的管理监督控制系统
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网络化监督控制系统
• 是利用监督控制系统作为单元，组成的功
能及规模更强大的系统。
• 具备网络化的功能，各计算机之间是随时
可以进行信息交换。
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监控计算 机1
监控计算 机2
监控计算 机3
直接控制计算 机1
直接控制计算 机2
直接控制计算 机3
多计算机的监督控制系统
• 典型的监督与控制系统
监控计算 机
直接控制
计算机
生产
过程
设备
监督控制系统框图
• 可以完成实时控制 • 可以对控制过程实行优化
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• 监控计算机：采集现场生产设备的信息，
决定直接控制计算机的最优设定值。（信 息来源于生产过程）
• 直接控Fra Baidu bibliotek计算机和监控计算机是主从关系。
直接控制计算机接收命令。（作用于生产 过程）
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１.２网络化的计算机监督与控制系统 的发展历史与现状
❖ 集散控制系统 ❖ RS485总线监督控制与数据采集系统
（SCADA） ❖ 现场总线控制系统
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网络化监控系统继承于集散控制系统 一个实际的集散控制系统：日本的 XL系统如下：
系统间的通路 MLZ总线
其他系统操作站
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集散系统 特点
❖ 控制设备的分散,监视和管理操作的集中,开放的系统结构.
❖ 硬件单元化：系统分级。
第一级现场级。直接数字控制装置，采集现场信息。
第二级操作站级。微型计算机控制直接数字装置。
第三级管理级。高档微机，对整体系统进行监督管理和信 息处理。
❖ 软件与模块化：采用组态方式生成各种控制系统。
第1章 网络化的计算机监督与控制 系统概述
• 1.1 网络化的计算机监督与控制系统概念 • 1.2 网络化的计算机监督与控制系统的发
展历史与现状
• 1.3 网络化的计算机监督与控制系统的主
要技术问题
• 1.4 网络化计算机监督与控制系统设计
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1.1网络化的计算机监督与控制系统 概念
❖ 系统结构灵活，易于扩展。一般只需两级，规模大的需要 第三级。
❖ 可靠性高，功能分散。
❖ 降低了成本，提高了性能/价格比。直接数字控制装置安 装在现场。减少了现场单元到操作站的电缆连接。
❖ 集散控制系统(DCS)存在的问题是控制站虽然放在离现场
比较近的地方，但它仍是一种集中式控制，它与现场设备
2020年5仍月2须5日大量电缆连接。