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1、工業(yè)控制系統(tǒng)概述史洪源2004.72工業(yè)過程的類型w 流程工業(yè)（Process Industry）8連續(xù)生產(chǎn)過程8產(chǎn)品論“斤”賣8如：化肥w 制造業(yè)（Manufacturing Industry）8離散制造過程8產(chǎn)品論“個數(shù)”賣8如：螺絲釘3工業(yè)控制的分類w 過程控制（Process Control）8控制流程工業(yè)的生產(chǎn)過程8一條生產(chǎn)線只生產(chǎn)一種產(chǎn)品8主要控制手段是PID8現(xiàn)在流行叫Process Automation（過程自動化）w 離散控制（Discrete Control）8控制制造業(yè)的加工過程8主要手段是順序與邏輯控制8現(xiàn)在流行叫Factory Automation（工廠自動化）w 批
2、量控制（Batch Control）8同一生產(chǎn)線上的間歇性、多品種生產(chǎn)過程，半連續(xù)過程。8既有順序與邏輯控制，也有連續(xù)過程控制8每種產(chǎn)品有自己的“配方”8主要是食品和制藥行業(yè)4連續(xù)控制：流程工業(yè)5離散控制：制造業(yè)6批量過程：制藥行業(yè)7工業(yè)控制的分類outputcontroller+-plant statedisplaycontrol variable(analog)set-pointplantmeasurementplant statesequenceron/offplantdisplay過程控制：閉環(huán)的特征closed-loop control / regulationkeywords: f
3、eedback, analog variables, continuous processes, process control 離散控制：開環(huán)的特征open-loop control / commandkeywords: sequential / combinatorial, binary variables, discrete processes,batch control, manufacturingoutputerror(deviation)binary%process valuemeasurementclock8大部分工廠都是混合過程工廠w 啤酒廠：8發(fā)酵是 連續(xù)過程（Process
4、 Control）8裝瓶灌封是 離散過程（Discrete Control）Automotive ManufacturingElectronicsMachineryTextilesPharmaceuticalsFine ChemicalFood & BeverageMetals & MiningWater & WastePulp & PaperPetrochemicalsOil & GasElectrical Powerdiscretecontinuous9工業(yè)控制系統(tǒng)分類w 分布式控制系統(tǒng)（Distributed Control System：DCS）8屬于過程控制系統(tǒng)（Process Co
5、ntrol）8適用于流程工業(yè)（Process Industry）w 可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller：PLC）8屬于離散控制系統(tǒng)（Discrete Control）8適用于制造業(yè)（Manufacturing Industry）批量過程有對應(yīng)的控制系統(tǒng)嗎？10工業(yè)控制：幾個重要的階段w 模擬監(jiān)測儀表手動控制（1930以前）w 模擬單回路反饋控制器（1930以后）81945年美國人Bode，奠定了控制理論的基礎(chǔ)。w 監(jiān)督控制（SCADA：Supervisory Control and Data Aquisition）8計算機(jī)開始用于過程控制，主要是監(jiān)視功
6、能（1950s）w 設(shè)定值控制（SPC：Set Point Control）8由計算機(jī)計算出給定值，輸出給模擬調(diào)節(jié)器（1960s）w 直接數(shù)字控制（DDC：Direct Digital Control）8模擬PID電路變成了數(shù)字PID（1960s）w 可編程控制器（PLC：Programmable Logic Controller）8Dick Morley博士，1968年，Modicon公司，084系列w 分布式控制系統(tǒng)（DCS：Distributed Control System）8分布式控制器，集中CRT監(jiān)視（1975年，Honeywell：TDC2000）w 現(xiàn)場總線儀表（Fieldbu
7、s Instrument）8用數(shù)字信號儀表取代420mA模擬儀表（1990s）“間接數(shù)字控制”呢？11信息化工廠的層次生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)（生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)（MES）監(jiān)視與人機(jī)接口監(jiān)視與人機(jī)接口(SCADA)單元控制單元控制回路控制回路控制傳感器、變送器、執(zhí)行器傳感器、變送器、執(zhí)行器被控主設(shè)備被控主設(shè)備企業(yè)管理（企業(yè)管理（ERP）DCS12信息化工廠的層次MES單元控制回路控制輸入輸出傳感器、變送器、執(zhí)行器AV控制室操作接口control room被控主設(shè)備工作流與生產(chǎn)執(zhí)行過程控制SCADA =Supervisory ControlAnd Data AcquisitionTERP企業(yè)管理13現(xiàn)場設(shè)備：傳感
8、器、變送器、執(zhí)行器14控制器與輸入輸出15控制室人機(jī)接口：模擬時代16控制室人機(jī)接口：數(shù)字時代17各層次系統(tǒng)的相應(yīng)時間PlanningLevelExecutionLevelControlLevelSupervisoryLevelms Seconds Hours Days Weeks Month YearsERP(Enterprise Resource Planning)DCS MES(Manufacturing Execution System)PLC(Programmable Logic Controller)(Distributed Control System)(Supervisory
9、Control and Data Acquisition)SCADA18DCS的基本體系結(jié)構(gòu)19DCS組成w IO模塊8模入（AI）、模出（AO）、開入（DI）、開出（DO）、脈入（PI）。w 主控制器（Main Control Unit：MCU）8執(zhí)行控制運(yùn)算w 控制網(wǎng)絡(luò)（Control Network）8將主控制器與IO模塊連接起來w 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（System Network）8將主控制器、操作員站、工程師站和系統(tǒng)服務(wù)器連接w 操作員站（Operator Station）8操作工用計算機(jī)w 工程師站（Engineer Station）8組態(tài)（configuration）工程師用計算機(jī)w 系統(tǒng)
10、服務(wù)器（System Server）8集中存儲組態(tài)或歷史數(shù)據(jù)信息什么是“組態(tài)”？20組態(tài)（Configuration）w 設(shè)備組態(tài)：確定系統(tǒng)中的硬件設(shè)備w 圖形組態(tài)：設(shè)計操作員站畫面w 控制算法組態(tài)：設(shè)計控制算法w 其它組態(tài)：趨勢、報表、報警21圖形組態(tài)22控制算法組態(tài)：IEC61131-3五種語言Structured Text (ST)VAR CONSTANT X : REAL := 53.8 ;Z : REAL; END_VARVAR aFB, bFB : FB_type; END_VARbFB(A:=1, B:=OK);Z := X - INT_TO_REAL (bFB.OUT1);IF
11、 Z57.0 THEN aFB(A:=0, B:=“ERR”);ELSE aFB(A:=1, B:=“Z is OK”);END_IFLadder Diagram (LD)AUTOAUTOMAN_ONMAN_ONACTACTCALC1CALC1CALCCALCIN1IN1IN2IN2OUTOUTPUMPPUMPFunction Block Diagram (FBD)CALC1CALC1CALCCALCIN1IN1IN2IN2OUTOUTPUMPPUMPAUTOAUTOMAN_ONMAN_ONACTACT=1=1DIDIV VDODOV VInstruction List (IL)A: LD %
12、IX1 (* PUSH BUTTON *) ANDN %MX5 (* NOT INHIBITED *) ST %QX2 (* FAN ON *)Sequential Flow Chart (SFC)START STEPT1T2D1_READYD2_READYSTEP AACTION D1NDACTION D2STEP BD3_READYD4_READYACTION D3NDACTION D4T323一個專業(yè)的儀控工程師（I&C Professional）w 通曉各種傳感器、變送器、執(zhí)行器的應(yīng)用w 通曉基本控制元件（如繼電器等）w 通曉DCS/PLC等系統(tǒng)硬件的指標(biāo)和應(yīng)用w 通曉HMI軟件的應(yīng)用w 通曉過程控制算法的設(shè)計和現(xiàn)場調(diào)試w 通曉網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和現(xiàn)場總線的應(yīng)用w 通曉各種流行的軟件接口（如OPC）應(yīng)用w 通曉各種行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、國際和國家強(qiáng)制型法規(guī)w 通曉儀控項目的實(shí)施和管理24The End祝你們成功！祝你們成功！
工業(yè)控制系統(tǒng)概述
