《集散控制系統(tǒng)及現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn).ppt》由會(huì)員分享，可在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)《集散控制系統(tǒng)及現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn).ppt（38頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、書(shū)名：集散控制系統(tǒng)及現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn) ISBN： 978-7-111-18838-1 作者：張?jiān)?出版社：機(jī)械工業(yè)出版社 本書(shū)配有電子課件,教材詳情：請(qǐng)點(diǎn)擊查閱 機(jī)械工業(yè)出版社教材服務(wù)網(wǎng),集散控制系統(tǒng)及現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn) 高職高專(zhuān) ppt 課件,2.1 DCS的基本概念 2.2 DCS的結(jié)構(gòu)組成及特點(diǎn) 2.3 DCS的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù) 2.4 DCS的網(wǎng)絡(luò)存取控制技術(shù) 2.5 DCS的組態(tài) 2.6 DCS的可靠性 2.7 DCS的常用控制算法,第2章 集散型控制系統(tǒng)（DCS）導(dǎo)論,集散控制系統(tǒng)及現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn) 高職高專(zhuān) ppt 課件,2.1 DCS的基本概念,集散型控制系統(tǒng)又稱(chēng)分布式控制系統(tǒng)，是計(jì)算機(jī)技術(shù) (Comput
2、er)、通信技術(shù)(Communication)、圖形顯示技術(shù) (CRT)、控制技術(shù)(Control)(簡(jiǎn)稱(chēng)4C技術(shù))相融合的產(chǎn)物。 它是通過(guò)某種通信網(wǎng)絡(luò)將現(xiàn)場(chǎng)控制站、操作員站、工程師 站聯(lián)系起來(lái)，共同完成分級(jí)控制、集中管理的綜合控制系 統(tǒng)。它的基本設(shè)計(jì)思想是危險(xiǎn)分散、控制功能分散、而操 作和管理集中。美國(guó)HoneyWell公司于1975年11月成功推出了第一套DCSTDC2000型集散控制系統(tǒng)。,集散控制系統(tǒng)及現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn) 高職高專(zhuān) ppt 課件,2.2 DCS的結(jié)構(gòu)組成及特點(diǎn) 2.2.1 DCS的結(jié)構(gòu)組成,集散型控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。它由過(guò)程 控制單元、數(shù)據(jù)采集器、CRT操作站、監(jiān)控
3、計(jì)算機(jī)以及高速 數(shù)據(jù)通路等五部分組成。,,圖2-1 DCS的基本結(jié)構(gòu),集散控制系統(tǒng)及現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn) 高職高專(zhuān) ppt 課件,過(guò)程控制單元(Process Control Unit，PCU)，又稱(chēng)現(xiàn) 場(chǎng)控制站或基本控制器，它是DCS的核心部分。 數(shù)據(jù)采集器(Data Acquisition Unit，DAU)，又稱(chēng)過(guò)程 接口單元(Process Interface Unit，PIU)， 它是為生 產(chǎn)過(guò)程中存在的非控制變量設(shè)置的采集裝置。 CRT操作站，是DCS與外界聯(lián)系的人機(jī)接口裝置。它有操 作員鍵盤(pán)和工程師鍵盤(pán)之分。 監(jiān)控計(jì)算機(jī)，又稱(chēng)管理計(jì)算機(jī)(Manger Computer，MC)， 也稱(chēng)上位機(jī)，
4、是DCS的主機(jī)，它綜合監(jiān)視DCS的各單元。 高速數(shù)據(jù)通路(Data HiWay，HW)，是一種具有高速通信 能力的信息總線(xiàn)。一般由雙絞線(xiàn)、同軸電纜或光導(dǎo)纖維 組成。,DCS的結(jié)構(gòu)組成,集散控制系統(tǒng)及現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn) 高職高專(zhuān) ppt 課件,2.2.2 DCS的特點(diǎn),高可靠性 靈活的擴(kuò)展性 完善的自主控制性 完善的通信網(wǎng)絡(luò),,與一般的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相比，多層分級(jí)、合作自治 結(jié)構(gòu)形式的DCS具有以下特點(diǎn)：,集散控制系統(tǒng)及現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn) 高職高專(zhuān) ppt 課件,2.3 DCS的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)2.3.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是將地理位置不同，而且具有獨(dú)立功能的多個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，通過(guò)通信設(shè)備和線(xiàn)路將它們連接起來(lái)，
5、由功能完善的網(wǎng)絡(luò)軟件(網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、信息交換方式、控制程序和網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng))實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源(硬件、軟件、信息)共享的系統(tǒng)。 從所覆蓋的地域范圍大小來(lái)分類(lèi)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可劃分為遠(yuǎn)程網(wǎng)、局部網(wǎng)和分布式多處理機(jī)三類(lèi)。遠(yuǎn)程網(wǎng)的傳輸距離可達(dá)數(shù)千米以上，分布式多處理機(jī)的傳輸距離僅限于幾米以?xún)?nèi)，而局部網(wǎng)的傳輸距離介于兩者之間，約幾百米到幾千米。,集散控制系統(tǒng)及現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn) 高職高專(zhuān) ppt 課件,2.3.2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn),計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)就是“拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)”。它是指網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)與主機(jī)之間實(shí)現(xiàn)互連的方式，如圖 2-2所示。其中方框代表網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)，又稱(chēng)主機(jī)；圓圈代表主機(jī)與通信線(xiàn)路之間的接口，又稱(chēng)節(jié)點(diǎn)；節(jié)點(diǎn)之間的通信線(xiàn)路稱(chēng)為
6、通信鏈路。通常把節(jié)點(diǎn)和通信鏈路的集合統(tǒng)稱(chēng)為通信子網(wǎng)，而把所有主機(jī)統(tǒng)稱(chēng)為資源子網(wǎng)。,圖2-2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò),,集散控制系統(tǒng)及現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn) 高職高專(zhuān) ppt 課件,通信子網(wǎng)分為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)子網(wǎng)和廣播子網(wǎng)兩種。 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)子網(wǎng)的特點(diǎn)：每一條通信鏈路只連接一對(duì)節(jié)點(diǎn)。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)子網(wǎng)又稱(chēng)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)子網(wǎng)。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)子網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要有全連接、星形連接、環(huán)形連接、樹(shù)形連接以及不規(guī)則連接等形式，如圖2-3所示。,通信子網(wǎng)----點(diǎn)對(duì)點(diǎn)子網(wǎng),圖2-3 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)子網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),集散控制系統(tǒng)及現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn) 高職高專(zhuān) ppt 課件,圖2-4 廣播子網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),,通信子網(wǎng)----廣播子網(wǎng),廣播子網(wǎng)的特點(diǎn)：所有節(jié)點(diǎn)共享單一的通信媒體，任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)出的信
7、息都能直接被所有節(jié)點(diǎn)接收到，而不需經(jīng)過(guò)中間節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)接，又稱(chēng)多點(diǎn)共享。廣播子網(wǎng)有無(wú)線(xiàn)和有線(xiàn)兩種傳播方式。其中總線(xiàn)網(wǎng)和環(huán)形總線(xiàn)網(wǎng)是有線(xiàn)廣播子網(wǎng)的常見(jiàn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如圖2-4所示。,集散控制系統(tǒng)及現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn) 高職高專(zhuān) ppt 課件,2.3.3 通信介質(zhì),通信介質(zhì)又稱(chēng)傳輸介質(zhì)或信道，是指連接網(wǎng)上各節(jié)點(diǎn) 之間的物理信號(hào)通路。常見(jiàn)的通信介質(zhì)有雙絞線(xiàn)、同軸電 纜和光纜三種。圖2-5所示為部分通信介質(zhì)。 1.雙絞線(xiàn)把兩根平行導(dǎo)線(xiàn)按一定節(jié)距絞合在一起， 外面包裹金屬箔屏蔽層的信號(hào)線(xiàn)稱(chēng)為雙絞線(xiàn)，如圖2-5a所 示。 2.同軸電纜由內(nèi)導(dǎo)體、用于固定內(nèi)導(dǎo)體的電介質(zhì)絕 緣層、外屏蔽導(dǎo)體和外絕緣層構(gòu)成。如圖2-5
8、b所示。 3.光纜 光纜的內(nèi)芯是由兩層折射率不同的SiO2拉制 而成的光導(dǎo)纖維，外面敷有一層覆層，在覆層外面也有一 層光導(dǎo)纖維。如圖2-5c所示。,圖2-5 通信介質(zhì),,a）雙絞線(xiàn),b）同軸電纜,c）光纜,2.3.4 數(shù)據(jù)通信,通信的目的就是傳輸信息(如語(yǔ)言、文字、數(shù)碼、符 號(hào)、圖像等)。傳輸信息的實(shí)體就是數(shù)據(jù)，它分為數(shù)字?jǐn)?shù) 據(jù)和模擬數(shù)據(jù)兩種。傳輸數(shù)據(jù)的載體稱(chēng)為信號(hào)，它分為模 擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。信息的傳送有4種組合形式，分別為：,模擬數(shù)據(jù)的模擬信號(hào)傳送 模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)傳送 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬信號(hào)傳送 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)傳送,數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)傳送,常用的實(shí)現(xiàn)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)傳送的3種編碼方
9、式是不歸零制編 碼(NRZ)、曼徹斯特(Manchester)編碼和差分曼徹斯特編碼，如圖2-7 所示。 不歸零制編碼是利用低電平表示二進(jìn)制數(shù)“0”、高電平表示二進(jìn)制 數(shù)“1”來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的編碼。 曼切斯特編碼又稱(chēng)為歸零制編碼（RZ），它是在每一位二進(jìn)制代 碼（又稱(chēng)為碼元）的中間有一個(gè)跳變。例如由低電平跳到高電平表示 數(shù)字“0”，由高電平跳到低電平表示數(shù)字“1”，接收端可以依據(jù)跳變信號(hào) 來(lái)同步，并分離出數(shù)字信號(hào)； 差分曼切斯特編碼的編碼規(guī)則是：若碼元為“1”，則其前半個(gè)碼元 的電平與上一個(gè)碼元的后半個(gè)碼元的電平一樣；若碼元為“0”，則其前半個(gè)碼元的電平與上一個(gè)碼元的后半個(gè)碼元的電平相
10、反。,數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)傳送,,圖2-7 數(shù)字信號(hào)的編碼,2.3.5 數(shù)據(jù)傳輸中的差錯(cuò)控制,數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的基本任務(wù)就是高效、無(wú)差錯(cuò)地傳送數(shù)據(jù)，但任何傳輸信道（或傳輸過(guò)程）都會(huì)存在一定程度的噪聲或干擾，導(dǎo)致接收端收到的二進(jìn)制數(shù)據(jù)序列R與發(fā)送端發(fā)送出來(lái)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)序列C不一致，即產(chǎn)生“差錯(cuò)”。 引起差錯(cuò)的噪聲有兩類(lèi)：一類(lèi)是由分子熱運(yùn)動(dòng)引起的白噪聲；另一類(lèi)是由來(lái)自各種電磁干擾引起的沖擊噪聲。 為了實(shí)現(xiàn)無(wú)差錯(cuò)通信，DCS采用信息冗余技術(shù)，以提高檢錯(cuò)和糾錯(cuò)能力。在數(shù)據(jù)通信中，利用抗干擾編碼實(shí)現(xiàn)差錯(cuò)控制的基本方式有：自動(dòng)糾錯(cuò)、檢錯(cuò)重發(fā)以及二者混合糾錯(cuò)(簡(jiǎn)稱(chēng)HRC)?？垢蓴_編碼是常見(jiàn)的糾錯(cuò)和差錯(cuò)控制方法
11、。常用的抗干擾編碼有：奇偶檢驗(yàn)碼，循環(huán)冗余碼。,抗干擾編碼,奇偶檢驗(yàn)碼 它是最簡(jiǎn)單的檢錯(cuò)碼，其編碼規(guī)則是把 要傳送的數(shù)據(jù)碼元分成組，在每組二進(jìn)制數(shù)據(jù)后面加 一位校驗(yàn)位（又稱(chēng)為奇偶檢驗(yàn)位），校驗(yàn)位的碼元和 要傳送的數(shù)據(jù)碼元中的“1”的個(gè)數(shù)相等。若為偶數(shù)時(shí)叫 偶校驗(yàn)；“1”的個(gè)數(shù)若為奇數(shù)時(shí)叫奇校驗(yàn)。 循環(huán)冗余碼 (Cyclic Redundancy Check，CRC)簡(jiǎn)稱(chēng)循 環(huán)碼，它的檢錯(cuò)能力相當(dāng)強(qiáng)，是DCS中最常用的糾錯(cuò)碼。,系統(tǒng)循環(huán)碼的生成步驟,設(shè)某k位信息碼為 ，其相應(yīng) 的多項(xiàng)式為： 將 兩邊分別乘以 ，得到 利用余式定理，上式可寫(xiě)成 式中， 和 分別為多項(xiàng)
12、式 除以多項(xiàng)式 后的商式和余式。,,,,,,,,,,,因?yàn)樯啥囗?xiàng)式的次數(shù)是 ，所以 的次數(shù)必 為 或小于 ，即： 因此，由 生成的循環(huán)碼中的一個(gè)碼多項(xiàng)式，記為 對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制循環(huán)碼為 式中， 為 個(gè)信息位， 為 個(gè)校驗(yàn)位。,,,,,,系統(tǒng)循環(huán)碼的生成步驟,【例2-1】已知信息碼 ，設(shè)采用的生成多項(xiàng)式為 ，求生成（7，3）循環(huán)冗余碼。,解： 已知信息碼 ，對(duì)應(yīng)的多項(xiàng)式 ，生成多 項(xiàng)式 ，為了獲得循環(huán)冗余碼，將多項(xiàng)式 乘以 （這里 ）成為 ，再除以生成多 項(xiàng)式 。 經(jīng)過(guò)計(jì)算得余式 ，于是循環(huán)
13、冗余碼多項(xiàng)式為 對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制循環(huán)冗余碼為1010011。,,,,,,,,,,,【例2-1】 （續(xù)）,2.3.6 信道極限傳輸能力,,,,,一般來(lái)說(shuō)，信道極限傳輸能力與頻帶寬度、信噪比和信號(hào)調(diào)制方 式有關(guān)，信道頻帶越寬或信噪比越高，傳輸能力就越強(qiáng)。目前，調(diào)制 方式所產(chǎn)生的的影響只能用經(jīng)驗(yàn)公式表示。 1.無(wú)噪聲信道上的最高數(shù)據(jù)傳輸速率 如果一個(gè)無(wú)噪聲信道的頻帶寬度為H(Hz)，信道上傳輸?shù)男盘?hào)由 V個(gè)離散電平組成，則在這個(gè)信道上最高數(shù)據(jù)傳輸速率為 2.噪聲信道上的最高數(shù)據(jù)傳輸速率 實(shí)際信道通常具有噪聲，噪聲信道的最高數(shù)據(jù)傳輸速率為 式中, 為信號(hào)的信噪比，與信號(hào)使用的電平等級(jí)無(wú)關(guān)；
14、 仍為 頻帶寬度（Hz）。,【例2-2】已知數(shù)據(jù)傳送的信噪比為10，頻帶寬為3kHz，試 求無(wú)噪聲與有噪聲信道上的極限傳輸能力。,解：第一種情況：無(wú)噪聲信道上的極限傳輸能力 由題意可知，頻帶寬度為3kHz，信道上傳送的信號(hào)假設(shè)為2個(gè)離散的電平，則 bit/s,,,第二種情況：有噪聲信道上的極限傳輸能力 由題意可知，數(shù)據(jù)傳送的信噪比為10，頻帶寬度為3kHz，則 bit/s,信道極限傳輸能力,3. 信號(hào)調(diào)制技術(shù)對(duì)極限傳輸能力的影響 信號(hào)調(diào)制技術(shù)對(duì)信道最高數(shù)據(jù)傳輸速率的影響，可以用 下式表示 式中，H為頻帶寬度(Hz)；k為頻帶效率，
15、反映調(diào)制技術(shù)影 (bitHz/s)，它的經(jīng)驗(yàn)值為 調(diào)頻：0.5-1.7 二相制調(diào)相：0.9 四相制調(diào)相：1.8 八相制調(diào)相：2.5-3,2.3.7 DCS的通信網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn),DCS的通信網(wǎng)絡(luò)將工程師站、操作員站、現(xiàn)場(chǎng)控制站連接起來(lái)，以達(dá)到危險(xiǎn)分散、控制功能分散、顯示與管理集中的工業(yè)控制目的，因此，它與一般辦公室用的局部網(wǎng)絡(luò)有區(qū)別，主要由以下特點(diǎn)：,實(shí)時(shí)響應(yīng)能力 高可靠性 適應(yīng)惡劣的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境 分層結(jié)構(gòu),2.3.8 DCS的通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,,由于DCS的生產(chǎn)廠(chǎng)家不同，型號(hào)也不一定相同，在硬件和軟件上的差異給通信帶來(lái)許多困難。所以，必須有一套使網(wǎng)絡(luò)全體“成員”共同遵守的“約定”，以便實(shí)現(xiàn)彼此通信和共享
16、資源，這就是人們常說(shuō)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。常用的DCS通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議有：,開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型(The Reference Model of Open System Interconnection，OSI） IEEE802標(biāo)準(zhǔn) 制造業(yè)自動(dòng)化通信協(xié)議 (Manufactured Automation Protocol，MAP) 過(guò)程數(shù)據(jù)高速公路協(xié)議 (Process Data HiWay：PROWAY),2.4 DCS的網(wǎng)絡(luò)存取控制技術(shù),在DCS中，常用的存取訪(fǎng)問(wèn)控制技術(shù)有： 1.輪詢(xún)(Poll) 2.令牌傳送(Token Passing) 3.帶有碰撞檢測(cè)的載波監(jiān)聽(tīng)多重訪(fǎng)問(wèn) (Carrier S
17、ense Multiple Access with Collision Detection，CSMA/CD),2.4.1 輪詢(xún)(Poll),輪詢(xún)主要適用于集中控制的網(wǎng)絡(luò)（如星形網(wǎng)、樹(shù)形網(wǎng)和有總線(xiàn)控制器的總線(xiàn)網(wǎng)），在DCS中稱(chēng)為1對(duì)n的控制方 式。圖2-10表示輪詢(xún)的工作過(guò)程。 輪詢(xún)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，網(wǎng)絡(luò)訪(fǎng)問(wèn)分配情況可以預(yù)先 確定；它的缺點(diǎn)是訪(fǎng)問(wèn)速度慢，可靠性差等。,圖2-10 輪詢(xún)工作過(guò)程,2.4.2 令牌傳送(Token Passing),令牌傳送適用于環(huán)形網(wǎng)或在邏輯序列上將節(jié)點(diǎn)連接成環(huán)的總線(xiàn)網(wǎng)。在采用廣播方式的DCS中稱(chēng)為n對(duì)n的控制方式。它是由環(huán)上有一個(gè)稱(chēng)為令牌的信息包沿環(huán)中各節(jié)點(diǎn)依次
18、傳送信息的。該令牌有空、忙兩種狀態(tài)。圖2-11歸納了上述令牌傳送的工作過(guò)程。 令牌傳送的優(yōu)點(diǎn)是不需要網(wǎng)絡(luò)控制器，網(wǎng)絡(luò)訪(fǎng)問(wèn)分配情況可以預(yù)先確定，所以它適用于大型總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；它的缺點(diǎn)是當(dāng)令牌丟失或信息包在環(huán)上無(wú)限制地循環(huán)時(shí)，必須由指定的監(jiān)視節(jié)點(diǎn)向網(wǎng)絡(luò)中注入一個(gè)新令牌或?qū)⑿畔废?,a) b) c) d) 圖2-11 令牌傳送的工作原理,2.4.3 帶有碰撞檢測(cè)的載波監(jiān)聽(tīng)多重訪(fǎng)問(wèn) (CSMA/CD),,帶有碰撞檢測(cè)的載波監(jiān)聽(tīng)多重訪(fǎng)問(wèn)技術(shù)適用于總線(xiàn)網(wǎng)。由于接在總線(xiàn)上的各個(gè)站共享一條廣播式的傳輸線(xiàn)，為防止信息在傳輸線(xiàn)上發(fā)生“碰撞”的情況，可以采用“先聽(tīng)后講，邊
19、講邊聽(tīng)”的辦法，即CSMA/CD技術(shù)。CSMA/CD工作原理如圖2-12 所示。 這種方法的優(yōu)點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)，可靠性高，允許節(jié)點(diǎn)迅速地訪(fǎng)問(wèn)通信網(wǎng)絡(luò)；它的缺點(diǎn)是通信響應(yīng)時(shí)間不確定，如果網(wǎng)絡(luò)分布區(qū)域較廣，則通信效率會(huì)降低。,,圖2-12 CSMA/CD工作原理,2.5 DCS的組態(tài),,DCS的組態(tài)（configure）就是根據(jù)控制系統(tǒng)的要求，確定DCS的規(guī)模和具體組成，形成一個(gè)完整的控制方案的設(shè)計(jì)過(guò)程。正確組態(tài)涉及到系統(tǒng)的正確設(shè)計(jì)。 DCS的組態(tài)功能一般包括以下兩方面：,硬件組態(tài)（又稱(chēng)系統(tǒng)配置） 軟件組態(tài),2.5.1 DCS硬件組態(tài),,DCS硬件組態(tài)實(shí)際上是完成系統(tǒng)設(shè)備間的軟連接，它
20、是先選擇硬件設(shè)備，然后在顯示器上完成系統(tǒng)硬件的配置 ，也就是硬件系統(tǒng)的建立（setup）問(wèn)題，它包括以下幾方面的內(nèi)容：工程師站的選擇（包括機(jī)型、顯示器尺寸、內(nèi)存、硬盤(pán)容量、打印機(jī)等）；操作員站的選擇（包括操作員站的個(gè)數(shù)和操作員站的配置，如顯示器尺寸及是否采用雙屏、主機(jī)型號(hào)、內(nèi)存配置、磁盤(pán)容量的配置、打印機(jī)的臺(tái)數(shù)和型號(hào)等）；現(xiàn)場(chǎng)控制站的選擇（包括現(xiàn)場(chǎng)控制站的個(gè)數(shù)、地域分布、每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制站中所配的各種模板的種類(lèi)及塊數(shù)、電源的選擇等）。 硬件配置一般視現(xiàn)場(chǎng)具體要求而定。,2.5.2 DCS軟件組態(tài),,DCS軟件組態(tài)包括畫(huà)面組態(tài)和控制組態(tài)。 畫(huà)面組態(tài)主要完成操作員站上的各種畫(huà)面、畫(huà)面間連接。
21、控制組態(tài)是指控制系統(tǒng)軟件的生成，包括基本配置組態(tài)和應(yīng)用軟件的組態(tài)?；九渲媒M態(tài)是給系統(tǒng)一個(gè)配置信息，采用面向問(wèn)題的語(yǔ)言；應(yīng)用軟件的組態(tài)采用功能塊語(yǔ)言，即把常用的運(yùn)算功能、信號(hào)交換功能、PID控制功能及其他功能所對(duì)應(yīng)的程序預(yù)先固化成ROM中的各種模塊，然后用最簡(jiǎn)單的編程語(yǔ)言或圖上作業(yè)方法，將這些模塊進(jìn)行軟連接，構(gòu)成各種控制系統(tǒng)的應(yīng)用軟件，這類(lèi)應(yīng)用軟件主要用于現(xiàn)場(chǎng)控制層。,2.5.3 DCS組態(tài)方法,,DCS的組態(tài)方法大致可分為兩種。 1.填表格法或功能圖法 填表格法是用戶(hù)根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程要求，在DCS制造商提供的、用于組態(tài)的表格上采用菜單方式，逐行填入相關(guān)參數(shù)，完成相應(yīng)組態(tài)工作的方法。實(shí)現(xiàn)這種組
22、態(tài)的語(yǔ)言是面向問(wèn)題的語(yǔ)言。功能圖法主要用于功能塊的選擇，填寫(xiě)功能參數(shù)，通過(guò)軟連接實(shí)現(xiàn)組態(tài)功能，這一組態(tài)過(guò)程也叫功能塊語(yǔ)言，屬于DCS組態(tài)語(yǔ)言的一種。 2.編程法 編程法是采用廠(chǎng)商提供的編程語(yǔ)言或允許采用的高級(jí)語(yǔ)言編制程序，輸入組態(tài)信息，用C語(yǔ)言等在管理層編制優(yōu)化管理軟件等。高級(jí)語(yǔ)言是DCS組態(tài)語(yǔ)言的一種。,2.6 DCS的可靠性,,DCS的可靠性主要體現(xiàn)在以下5個(gè)方面： DCS的分散結(jié)構(gòu) 主要體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)分散化、功能和地域分散化、負(fù)荷分散化和數(shù)據(jù)庫(kù)分散化。 DCS的冗余化結(jié)構(gòu) 采用冗余化結(jié)構(gòu)的方法有：用多重化構(gòu)成的自動(dòng)備用方式，手動(dòng)備用方式。 DCS的高可靠性通信系統(tǒng) DCS的程序化自診斷
23、功能 DCS的軟、硬件的可靠性,2.7 DCS的常用控制算法,,串級(jí)控制 是在單回路單參數(shù)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。 前饋控制 是對(duì)擾動(dòng)量或給定值的變化按補(bǔ)償原理進(jìn)行調(diào)節(jié)的開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)，是在不變性原理的基礎(chǔ)上發(fā)展成的。 SMITH預(yù)估補(bǔ)償控制 是克服大時(shí)間滯后系統(tǒng)的主要方法之一。 超弛控制 特點(diǎn)是若干個(gè)控制器共用一個(gè)執(zhí)行器，其中一臺(tái)控制器處于正常工作狀態(tài)，另一臺(tái)處于待命備用狀態(tài)。 順序控制 是按照預(yù)先規(guī)定的順序(邏輯關(guān)系)，逐步對(duì)各階段進(jìn)行信息處理的控制方法。分為時(shí)間順序、邏輯順序和條件順序控制三類(lèi)。 自適應(yīng)控制 是建立在系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型參數(shù)難以確定的基礎(chǔ)上的，其結(jié)構(gòu)形式包括簡(jiǎn)單自適應(yīng)控制系統(tǒng)、參考模型自適應(yīng)控制系統(tǒng)和自校正控制系統(tǒng)等。,本章小結(jié),本章圍繞“控制與管理集中，功能與危險(xiǎn)分散”的設(shè)計(jì)思想，著重介紹了集散型控制系統(tǒng)的基本概念、結(jié)構(gòu)組成及其特點(diǎn)，充分體現(xiàn)了集散型控制系統(tǒng)是以4C技術(shù)為基礎(chǔ)，采用分級(jí)、逐層的控制結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)過(guò)程控制為目的。 圍繞集散型控制系統(tǒng)所采用的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，介紹了數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí)及通信數(shù)據(jù)存取控制技術(shù)。重點(diǎn)掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、數(shù)據(jù)通信過(guò)程中差錯(cuò)控制的幾種方法以及信道傳輸能力的計(jì)算。并介紹了幾種常用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的內(nèi)涵及數(shù)據(jù)存取方式的工作原理。 簡(jiǎn)要介紹了集散型控制系統(tǒng)的軟件組態(tài)、可靠性問(wèn)題、常用的幾種控制技術(shù)以及其基本工作原理和典型應(yīng)用。,
集散控制系統(tǒng)及現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn).ppt
