分布式計算機控制系統(tǒng).ppt

1、分布式計算機控制系統(tǒng)，分布式計算機控制系統(tǒng)，簡稱DCS，通常也稱為分布式控制系統(tǒng)。 DCS的控制功能主要通過計算機、控制、顯示(CRT )、通信技術(shù)等實現(xiàn)，通常也稱為4C技術(shù)，4C技術(shù)在作為DCS系統(tǒng)的四大支柱的DCS中，通信技術(shù)是更加重要的一、DCS概要、一、DCS的構(gòu)成、DCS功能的構(gòu)成反映了DCS的“分散控制、集中管理”的特征。 在功能上分為4個等級，分別是現(xiàn)場控制等級的功能工藝裝置的控制等級、工廠操作管理等級、工廠整體的優(yōu)化和管理等級的調(diào)度。 在結(jié)構(gòu)上，分為作為分散過程控制裝置的3個大模塊和作為分散過程控制裝置的3個大模塊的系統(tǒng)的集中運用和管理通信系統(tǒng)。 一、DCS的構(gòu)成，一、DCS的

2、構(gòu)成，(一) DCS系統(tǒng)的分層結(jié)構(gòu)1、現(xiàn)場控制手段(直接控制層) (1)微處理器進入現(xiàn)場變送器、傳感器和致動器的過程控制級功能的一部分或全部完成(2)收集過程數(shù)據(jù)輸出過程操作命令(4)進行直接數(shù)字控制(5)完成與過程裝置控制級的數(shù)據(jù)通信(6)進行現(xiàn)場控制級設(shè)備的檢查和診斷。 主要設(shè)備：控制站(包括輸入和輸出單元(IOU )、控制單元(CU )、電源單元(PU ) )，一、DCS的配置，二、過程設(shè)備控制裝置(操作監(jiān)控層)過程設(shè)備控制裝置的功能包括(1)數(shù)據(jù)的監(jiān)控和存儲(2)連續(xù)、批次或c 主要設(shè)備：操作站、工程站、監(jiān)視修訂機站、修訂機網(wǎng)關(guān)。 一、DCS的構(gòu)成，三、現(xiàn)場操作管理級(生產(chǎn)管理層)現(xiàn)場

3、操作管理級完成功能有： (1)數(shù)據(jù)顯示和記錄；(2)過程操作(包括分組操作、維護操作)；(3)數(shù)據(jù)存儲和壓縮歸檔；(4)報告打印和畫面硬拷貝。 主要設(shè)備：中央控制室操作站、打印機、發(fā)射機、工程師站、訂算站等，一、DCS的構(gòu)成，4、全廠優(yōu)化和調(diào)度管理級(決策管理層) (1)系統(tǒng)觀點：從原料到銷售的優(yōu)化協(xié)調(diào)、優(yōu)化控制主要設(shè)備：大型機、中型機、微機、一、DCS配置、一、DCS配置、(二) DCS硬件配置DCS系統(tǒng)基于分層分布式網(wǎng)絡(luò)配置連接各硬件單元或硬件模塊。 硬件系統(tǒng)主要包括控制單元、輸入輸出單元、電源單元、控制網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備、操作站、工程站、監(jiān)控糾錯機站、機柜和操作臺等。 另一方面，

4、DCS的配置、DCS的配置、控制單元控制單元是每個DCS控制站中的中央處理單元，并且是DCS的核心裝置。 重要指標：處理容量、控制周期、負荷率。 很大程度上依賴于網(wǎng)絡(luò)指標和控制軟件的設(shè)定修訂。 可靠性設(shè)定修訂：冗馀性設(shè)定修訂的控制、網(wǎng)絡(luò)冗馀性設(shè)定修訂的控制、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)冗馀性設(shè)定修訂、實時數(shù)據(jù)的停電保持、在線診斷和狀態(tài)提示、故障隔離和故障恢復等。1、DCS的構(gòu)成、2、輸入輸出單元輸入輸出單元由各種類型的輸入輸出模板構(gòu)成。 3 .電源單元DCS系統(tǒng)主要采用開關(guān)電源。 4 .在機柜現(xiàn)場控制站的機柜內(nèi)部，設(shè)有用于安裝電源和模塊的多層機架。 5、DCS操作站DCS操作站一般分為操作站和工程師站。 前者主要

5、實現(xiàn)一般的生產(chǎn)操作和監(jiān)控任務(wù)，具有數(shù)據(jù)采集和處理、監(jiān)控畫面顯示、故障診斷和報警等功能。后者除了操作工作站的一般功能外，還應(yīng)具備系統(tǒng)的構(gòu)成、控制目標的修改等功能。 (2) DCS的軟件配置DCS軟件是現(xiàn)場控制站控制軟件操作站監(jiān)視軟件工程師站配置軟件這三個軟件在分別不同級別的硬件平臺上運行，控制網(wǎng)絡(luò)一、DCS的構(gòu)成，一、DCS的構(gòu)成，一、現(xiàn)場控制站控制軟件(1)的主要功能完成對現(xiàn)場的直接控制，包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、算法運行、控制輸出、與其他站點的通信和實時傳輸數(shù)據(jù)、控制站的自診斷和故障恢復、冗馀切換執(zhí)行代碼： EPROM固化的數(shù)據(jù)： RAM，一，DCS的構(gòu)成，(3)實時數(shù)據(jù)庫實時數(shù)據(jù)庫是現(xiàn)場控制

6、軟件的中心部分。 實時數(shù)據(jù)庫的基本數(shù)據(jù)類型：模擬輸入輸出結(jié)構(gòu)、開關(guān)量、輸入輸出結(jié)構(gòu)、模擬修正量、結(jié)構(gòu)、開關(guān)量點組合結(jié)構(gòu)，一、DCS的構(gòu)成，(3)實時數(shù)據(jù)庫、實時數(shù)據(jù)庫的訪問形式：1)輸入輸出模塊獲取通道信息和變換信息，進行運算，將運算結(jié)果作為數(shù)據(jù)庫2 )控制算法從數(shù)據(jù)庫中獲取運算所需的各種變量值，并將控制結(jié)果改寫在數(shù)據(jù)庫中。 3 )網(wǎng)絡(luò)通信模塊定期從數(shù)據(jù)庫取得各記錄的實時值，在網(wǎng)絡(luò)上廣播，更新其他站的數(shù)據(jù)庫，并且取得網(wǎng)絡(luò)上的控制數(shù)據(jù)包，將該信息輸入到該點的記錄中，1、DCC 2、操作站監(jiān)控軟件(1)的主要功能完成了實時數(shù)據(jù)管理、歷史數(shù)據(jù)存儲與管理、控制電路調(diào)試與顯示、生產(chǎn)過程屏幕顯示、系統(tǒng)狀態(tài)

7、、趨勢顯示以及生產(chǎn)記錄的打印與管理。 一、DCS的構(gòu)成，(2)操作員監(jiān)視軟件的實現(xiàn)實時多任務(wù)操作系統(tǒng)：實時多任務(wù)核心實時數(shù)據(jù)庫： DCS最基本的資源履歷數(shù)據(jù)庫：系統(tǒng)易于綜合分析的網(wǎng)絡(luò)通信管理： DCS的集中管理和操作的DCS的配置3 .工程站配置軟件(1)配置“配置”的含義是“配置”、“設(shè)置”、“設(shè)置”等，用戶以“堆積”這樣的簡單方式來提供表示完成自己所需的軟件功能的應(yīng)用程序一個配置軟件只適用于特定領(lǐng)域的應(yīng)用。 由配置創(chuàng)建的數(shù)據(jù)只能由其制造工具或其他專用工具識別。 同時，DCS配置，3 .工程師站配置軟件(2)的主要功能是實時數(shù)據(jù)庫配置控制算法配置系統(tǒng)硬件配置歷史配置報告配置報警配置實現(xiàn)在線下

8、載安全配置等功能。 另一方面，DCS配置，第一方面，DCS配置，第一方面，DCS配置，第一方面，DCS配置，第一方面，DCS配置，(二) DCS網(wǎng)絡(luò)配置1，DCS控制網(wǎng)絡(luò)2，DCS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)SNET DCS中樞，具有良好的實時性、快速響應(yīng)、 傳輸媒體：同軸電纜或光纜、一、DCS的構(gòu)成、(二) DCS的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)3、DCS的管理網(wǎng)絡(luò)MNET處于工廠級，復蓋一個工廠區(qū)的各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，選擇LAN。 傳輸媒介：同軸電纜或光纜4、DCS的決策管理網(wǎng)絡(luò)DNET處于公司級，復蓋公司整體的各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，選擇局域網(wǎng)或局域網(wǎng)。二、DCS的特點是： 1、獨立性各工作組獨立完成工作2、協(xié)調(diào)性各工作組間通過通信網(wǎng)絡(luò)傳遞信息協(xié)調(diào)

9、工作3、友好操作方便、顯示直觀，提供裝置運行下的監(jiān)控性4、適應(yīng)性、靈活性和可擴展性DCS軟硬件模塊化設(shè)定修訂5、采用實時性對的系統(tǒng)構(gòu)造采用耐故障設(shè)定修訂系統(tǒng)的所有硬件采用冗馀的設(shè)定修訂軟件的耐故障設(shè)定修訂“電磁兼容性”設(shè)定修訂構(gòu)造、組裝過程的高可靠性設(shè)定修訂在線迅速進行故障診斷的設(shè)定修訂、三、 DCS的發(fā)展趨勢開放的DCS可以給用戶更大的系統(tǒng)集成自主權(quán)，用戶可以根據(jù)實際需要選擇不同廠商的設(shè)備和軟件資源與控制系統(tǒng)連接，實現(xiàn)最佳的系統(tǒng)集成。 這里不僅包括DCS與DCS的集成，還包括DCS與PLC、FCS以及各種控制設(shè)備與軟件資源的廣義集成。 三、DCS的發(fā)展趨勢，(2)修正裝置技術(shù)可以向數(shù)字化、智

10、能化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展工業(yè)控制設(shè)備的智能化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，進一步分散過程控制的功能，使之向下移動，實現(xiàn)真正意義上的“全數(shù)字”、“全分散”控制。 此外，這些智能校正器具有精度高、重現(xiàn)性好、可靠性高、雙向通信和自診斷功能等特點，使得系統(tǒng)的安裝、使用和維護工作更加方便。 三、DCS的發(fā)展趨勢，(3)工程軟件在先進的控制方向上廣泛應(yīng)用各種先進的控制和優(yōu)化技術(shù)是發(fā)掘和提高DCS綜合性能最有效、最直接、最有價值的發(fā)展方向，主要是先進的控制、過程優(yōu)化、信息集成、系統(tǒng)集成等軟件將來，工業(yè)控制軟件也將向標準化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、開放化的方向發(fā)展。 四、DCS實例Honeywell PKS系統(tǒng)PKS(Process K

11、nowledge System )系統(tǒng)是將全廠商務(wù)信息系統(tǒng)和生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)集成為一個平臺的自動化系統(tǒng)，繼承了傳統(tǒng)的DCS優(yōu)勢作為一組比例的四、DCS實例、四、DCS實例、Honeywell PKS系統(tǒng)的特征1 .模擬控制， 可實現(xiàn)順序控制功能的邏輯控制2 .可實現(xiàn)多級冗馀3 .人機界面非常友好4 .提供向FCS的遷移解決方案5 .支持OPC數(shù)據(jù)交換6 .支持第三方控制器IPC-DCS的分層結(jié)構(gòu)1 .管理層(s 五、基于IPC的分散控制系統(tǒng)、IPC-DCS的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成3 .混合構(gòu)成、五、基于IPC的分散控制系統(tǒng)、IPC-DCS的通信方式1 .串行通信、五、基于IPC的分散控制系統(tǒng)、IPC-DCS

12、的六、基于PLC的分散控制系統(tǒng)一般是總線型拓撲。七、基于工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線的分布式控制系統(tǒng)，1、工業(yè)以太網(wǎng)背景(1)現(xiàn)有現(xiàn)場總線標準過多(2)DCS和FCS技術(shù)上的專業(yè)性(3)信息技術(shù)發(fā)展要求，7、基于工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線的分布式控制系統(tǒng)2 通信速度高(2)應(yīng)用廣泛(3)成本低(4)信息集成容易(5)可持續(xù)發(fā)展?jié)摿Υ?7)工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線分布式控制系統(tǒng)，3 )以太網(wǎng)發(fā)展障礙(1)七)工業(yè)以太網(wǎng)和太網(wǎng)4 .工業(yè)以太網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀(1)通信實時性(2)工業(yè)環(huán)境適應(yīng)性和可靠性、七、基于工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線的分散控制系統(tǒng)5 .工業(yè)以太網(wǎng)開發(fā)協(xié)議(1) HSE (high sppe 基于通用對象模型(COM )的分布式自動化系統(tǒng)2 )， 規(guī)定Profibus和標準以太網(wǎng)之間的開放透明通信3 )7)基于工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線