【正文】 2021年 6月 16日 1 第 1章 網(wǎng)絡(luò)化的計(jì)算機(jī)監(jiān)督與控制系統(tǒng)概述 ? 網(wǎng)絡(luò)化的計(jì)算機(jī)監(jiān)督與控制系統(tǒng)概念 ? 網(wǎng)絡(luò)化的計(jì)算機(jī)監(jiān)督與控制系統(tǒng)的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀 ? 網(wǎng)絡(luò)化的計(jì)算機(jī)監(jiān)督與控制系統(tǒng)的主要技術(shù)問(wèn)題 ? 網(wǎng)絡(luò)化計(jì)算機(jī)監(jiān)督與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2021年 6月 16日 2 概念 ? 典型的監(jiān)督與控制系統(tǒng) ? 可以完成實(shí)時(shí)控制 ? 可以對(duì)控制過(guò)程實(shí)行優(yōu)化 監(jiān)控計(jì)算機(jī) 直接控制計(jì)算機(jī) 生產(chǎn)過(guò)程設(shè)備 監(jiān)督控制系統(tǒng)框圖 2021年 6月 16日 3 ? 監(jiān)控計(jì)算機(jī)：采集現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)設(shè)備的信息，決定直接控制計(jì)算機(jī)的最優(yōu)設(shè)定值。（信息來(lái)源于生產(chǎn)過(guò)程） ? 直接控制計(jì)算機(jī)和監(jiān)控計(jì)算機(jī)是主從關(guān)系。直接控制計(jì)算機(jī)接收命令。（作用于生產(chǎn)過(guò)程） 2021年 6月 16日 4 網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)督控制系統(tǒng) ? 是利用監(jiān)督控制系統(tǒng)作為單元，組成的功能及規(guī)模更強(qiáng)大的系統(tǒng)。 ? 具備網(wǎng)絡(luò)化的功能，各計(jì)算機(jī)之間是隨時(shí)可以進(jìn)行信息交換。 2021年 6月 16日 5 監(jiān)控計(jì)算機(jī) 1 監(jiān)控計(jì)算機(jī) 2 監(jiān)控計(jì)算機(jī) 3 直接控制計(jì)算機(jī) 1 直接控制計(jì)算機(jī) 2 直接控制計(jì)算機(jī) 3 多計(jì)算機(jī)的監(jiān)督控制系統(tǒng) 2021年 6月 16日 6 Modem 下位機(jī) Modem 遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī) 下位機(jī) 下位機(jī) 下位機(jī) RS 232 RS 485 轉(zhuǎn)換器 . . 子系統(tǒng) 1 …… 子系統(tǒng) 2 以太網(wǎng) 一個(gè)網(wǎng)絡(luò)化的管理監(jiān)督控制系統(tǒng) 上位機(jī) 1 本地監(jiān)控計(jì)算機(jī) 上位機(jī) 2 現(xiàn) 場(chǎng) 總 線 網(wǎng)關(guān) 4 8 5 總 線 PLC1 PLC2 PLC3 PLCn . . . . . . 2021年 6月 16日 7 網(wǎng)絡(luò)化的計(jì)算機(jī)監(jiān)督與控制系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)： ? 資源共享，包括程序和數(shù)據(jù)的共享。 ? 可靠性高，系統(tǒng)對(duì)故障的免疫力強(qiáng)。 ? 網(wǎng)絡(luò)化處理的效率較高，有很高的性能價(jià)格比，即以較低的價(jià)格達(dá)到較高的性能，尤其是微處理機(jī)價(jià)格低廉。 ? 維護(hù)方便，微型計(jì)算機(jī)維護(hù)方便。 ? 擴(kuò)充容易，不用修改軟件，只需增加硬件。 2021年 6月 16日 8 １ .２網(wǎng)絡(luò)化的計(jì)算機(jī)監(jiān)督與控制系統(tǒng)的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀 ?集散控制系統(tǒng) ?RS485總線監(jiān)督控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（ SCADA） ?現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng) 2021年 6月 16日 9 其 他 系 統(tǒng) 操 作 站操 作 站 M O P S基 本 型 控 制單 元 M F C D操 作 站 M O P S雙 重 型 控 制單 元 M F C D遠(yuǎn) 程 I / OS C擴(kuò) 展 型M F C U基 本 控 制單 元 M F C U擴(kuò)展單元打 印 機(jī)硬 拷 貝 機(jī)中 繼 器圖 1 . 2 . 1 集 散 控 制 系 統(tǒng) 框 圖R L U 總 線系 統(tǒng) 間 的 通 路M L Z 總 線基 本 系 統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控系統(tǒng)繼承于集散控制系統(tǒng) 一個(gè)實(shí)際的集散控制系統(tǒng)： 日本的 系統(tǒng)如下： XL??最小系統(tǒng) 2021年 6月 16日 10 集散控制系統(tǒng)的定義 ? 集散控制系統(tǒng) 又稱分散型綜合控制系統(tǒng)（ DCS）系統(tǒng)，是對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制的一種全新的分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)將若干臺(tái)微機(jī)分散應(yīng)用于過(guò)程控制，全部信息通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)由上位管理計(jì)算機(jī)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化控制，通過(guò) CRT裝置、通信總線、鍵盤、打印機(jī)等，進(jìn)行集中操作、顯示和報(bào)警。整個(gè)裝置繼承了常規(guī)儀表分散控制和計(jì)算機(jī)集中控制的優(yōu)點(diǎn)，克服了常規(guī)儀表功能單一、人一機(jī)聯(lián)系差，以及單臺(tái)微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)危險(xiǎn)性高度集中的缺點(diǎn)，既在管理、操作和顯示三方面集中，又在功能、負(fù)荷和危險(xiǎn)性三方面分散。 2021年 6月 16日 11 ? 分散控制方式：儀表間相距過(guò)遠(yuǎn)、儀表盤尺寸過(guò)大、無(wú)法全面了解信息； ? 集中控制方式：危險(xiǎn)過(guò)集中，計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)整個(gè)生產(chǎn)裝置癱瘓； ? 集散控制方式：控制功能分散、操作管理集中－DCS。 ? 集散控制中危險(xiǎn)分散的方法：將控制功能分散到多臺(tái)計(jì)算機(jī)上，采取雙重化冗余措施?，F(xiàn)場(chǎng)控制站危險(xiǎn)分散的設(shè)計(jì)原則 2021年 6月 16日 12 集散系統(tǒng) 特點(diǎn) ? 控制設(shè)備的分散 ,監(jiān)視和管理操作的集中 ,開(kāi)放的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) . ? 硬件單元化： 系統(tǒng)分級(jí)。 第一級(jí)現(xiàn)場(chǎng)級(jí)。直接數(shù)字控制裝置，采集現(xiàn)場(chǎng)信息。 第二級(jí)操作站級(jí)。微型計(jì)算機(jī)控制直接數(shù)字裝置。 第三級(jí)管理級(jí)。高檔微機(jī)，對(duì)整體系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)督管理和信息處理。 ? 軟件與模塊化 ：采用組態(tài)方式生成各種控制系統(tǒng)。 ? 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)靈活，易于擴(kuò)展。一般只需兩級(jí)，規(guī)模大的需要第三級(jí)。 ? 可靠性高，功能分散。 ? 降低了成本，提高了性能 /價(jià)格比。直接數(shù)字控制裝置安裝在現(xiàn)場(chǎng)。減少了現(xiàn)場(chǎng)單元到操作站的電纜連接。 ? 集散控制系統(tǒng) (DCS)存在的問(wèn)題是控制站雖然放在離現(xiàn)場(chǎng)比較近的地方，但它仍是一種集中式控制，它與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備仍須大量電纜連接。 2021年 6月 16日 13 集散控制系統(tǒng)的發(fā)展 ? 初創(chuàng)期 (1975—— l980年 ) ? 成熟期 (1980—— 1985年 ) ? 擴(kuò)展期 (1985年以后 ) 2021年 6月 16日 14 ? 國(guó)際著名廠商 TDC2021 TDC3000 SPECTRUM I/A series CENTUM XL? 愛(ài)默生電氣公司 WDPF PROVOX 2021年 6月 16日 15 ? 國(guó)際著名廠商 2021年 6月 16日 16 DCS系統(tǒng)操作臺(tái) 2021年 6月 16日 17 DCS系統(tǒng)控制單元 2021年 6月 16日 18 DCS系統(tǒng)用戶界面 2021年 6月 16日 19 集散控制系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)控制站 ? DCS系統(tǒng)中，它是一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)，實(shí)際運(yùn)行中可以在不與操作站及網(wǎng)絡(luò)相連的情況下，完成過(guò)程控制策略，保證生產(chǎn)裝置正常運(yùn)行。 ? 控制站作為一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)，它的主要 I/O設(shè)備為現(xiàn)場(chǎng)的輸入、輸出處理設(shè)備，以及過(guò)程輸入 /輸出（ P I/O）量，包括信號(hào)變換與信號(hào)調(diào)理， A/D、D/A轉(zhuǎn)換等。它在第二代和第三代產(chǎn)品中已陸續(xù)采用