工业自动化仪表及过程控制(DCS与FCS)

工业自动化仪表及

过程控制(6) Industrial Automation Instrumentations and Process Control

第3章DCS与FCS

工业计算机控制系统

数字调节运算

CRT集中监视操作

常见的计算机控制系统：

DCS,DDC

FCS,PLC

SCADA

工业计算机控制系统原理

人工手动控制

工业计算机控制系统原理

计算机直接控制系统

DDC：Computer Direct Control System

DCS ：Distributed Control System

管理计算机

监控计算机

操作站操作站工程师站

控制站控制站采集站

PLC 生产过程

数据通道

…… ……

集散控制系统特点

集中管理，控制分散。

这种既集中又分散的控制方式使它具有以下主要优点：

算法先进、精度高、响应速度快；监控操作方便；

系统安全可靠、维护方便。

•结构上是一种分

层次的控制装置；

•基本控制器完成现场各子系统的现场直接控制任务；

•监控计算机则通

过协调各基本控

制器的工作，完

成监控操作；达

到过程的动态优化；

•管理或调度计算机则完成制定生产计划、产品管理、财务管理、人员管理以及工艺流程管理等一系列来自组织层的任务。

PLC组成的DCS系统

DCS系统结构的三个主要部分•分散的过程控制装置

•集中的操作管理装置

•数字通信网络

主要DCS生产商

Honeywell

Elsag Bailay

ABB

Yokogawa

Foxboro-Eckardt

Fisher-Rosemount

Yamatake Honeywell

Siemens

Cegelec/AEG Automation System(ATT)

Westinghouse

CENTUM系统

•Yokogawa的DCS产品；

•主要组成部分：现场控制站、现场监

视站、操作站及高速通信总线；（图

3-1）

控制站(FCS)

•基本控制站：代替模拟调节器工作，可以有多个控制回路。采用功能模块组件组装式的总线结构。除了进行基本的PID控制，还可进行位式控制、串级控制、选择性控制及顺序控制等

•数据采集站：过程中的非控制变量专门设置的数据采集系统。它不但能完成现场数据的采集及预处理，而且还能对实时数据进一步加工处理。

控制站基本组成•CPU

•电源

•通信接口

•I/O通道

控制站基本功能•通信功能

•报警功能

•反馈控制功能•顺序控制功能•算术运算功能

现场控制单元：FCU

电池单元

外部接口单元处理卡

供电单元

RIO/FIO BUS 接口卡风扇单元BUS 接口单元

电池单元

现场控制站：CFCD2 Field Control Station in SENTUM System

Card Box

CFCD2插件箱

电源插件

通信插件

I/O 插件

CENTUM系统现场控制站I/O插卡MAC2控制用多路模拟I/O卡

PAC控制用多路脉冲输入模拟输出卡

VM116路模拟电压输入卡

VM28I/8O模拟电路接口卡

PM116路脉冲输入卡ST216I/16O状态量卡ST3 32路状态输出卡ST432路状态输出卡PB5 16路按钮信号输入卡

LCS：回路通信

MAC2和ST2

提高现场控制站可靠性措施双重化冗余备用：

处理器冗余电源冗余通信冗余I/O冗余双重化方法：双机热备

一热一备

表决系统

双重化冗余备用

提高系统可靠性的措施：

CFCD2硬件配置例

DCS操作站

•集散系统的人－机接口装置，

•除了执行对过程的监控操作外

•系统的组态、编程也可在操作站上进行。

•还应该具有打印输出功能，可以完成部分的生产管理工作。

DCS操作站基本功能•工程功能

•操作功能

•通信功能

DCS操作站操作键盘

DCS的高速数据通道

•集散系统的特征之一是系统中采用多

处理机结构，是一个分层递阶的计算

机网络系统。

•DCS系统的通信功能由系统中的数字通信网络完成（LAN）。

DCS的数字通信网络

•通信网络包括传输电缆和通信模块

两部分。

•通信电缆有同轴电缆、屏蔽双绞线、光缆等多种型式。

•通信模块中主要含有调制解调器、

网络适配器等主要部分。

分层递阶的工业计算机网络

操作站监控画面例1

操作站监控画面例2

操作站监控画面例3

操作站监控画面例4

操作站监控画面例5

操作站监控画面例6

DCS的生成开发•系统组态

•画面生成

•控制回路组态

•仪表组态

•数据生成

•报表生成