【正文】 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。 ? 擴(kuò)充容易，不用修改軟件，只需增加硬件。 2021年 6月 16日 11 ? 分散控制方式：儀表間相距過遠(yuǎn)、儀表盤尺寸過大、無法全面了解信息； ? 集中控制方式：危險(xiǎn)過集中，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。直接數(shù)字控制裝置，采集現(xiàn)場(chǎng)信息。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。 ? 可靠性高，功能分散。 ? 集散控制系統(tǒng) (DCS)存在的問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 20 集散控制系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)控制站 ?? 主要設(shè)備：現(xiàn)場(chǎng)控制單元。 ? ● 以順序控制、聯(lián)鎖控制功能為主的現(xiàn)場(chǎng)控制站； ? ● 構(gòu)成對(duì)大批量過程信號(hào)進(jìn)行總體信息采集的現(xiàn)場(chǎng)控制站。 2021年 6月 16日 23 DCS操作站的功能（三大功能） ? 工程功能－完成系統(tǒng)生成、系統(tǒng)維護(hù)、系統(tǒng)測(cè)試和系統(tǒng)管理； ? 操作功能－監(jiān)視、記錄、運(yùn)行； ? 通信功能－完成現(xiàn)場(chǎng)控制站于上位機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換。 ? ● 工程師站主要是 技術(shù)人員與控制系統(tǒng)的人機(jī)接口 ， 可以對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視 。 ? 在實(shí)際應(yīng)用中，如石化行業(yè)， DCS一直多用在一個(gè)生產(chǎn)裝置范圍內(nèi)的多機(jī)通信系統(tǒng)中，而且控制站和操作站均集中放置在控制室內(nèi)。 b) 硬件配置。 a) 設(shè)計(jì)與建立應(yīng)用技術(shù)文檔文件。它很好地解決了中小企業(yè)中量大面廣的設(shè)備監(jiān)督與控制問題。 2021年 6月 16日 32 工控機(jī)定義 ? 工控機(jī)即工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，英文簡(jiǎn)稱 IPC，全稱Industrial Personal Computer。 2021年 6月 16日 33 ? 工控機(jī)可以作為一個(gè)工業(yè)控制器在工業(yè)環(huán)境中可靠運(yùn)行。 2021年 6月 16日 34 IPC的技術(shù)特點(diǎn) 采用符合“ EIA”標(biāo)準(zhǔn)的全鋼化工業(yè)機(jī)箱，增強(qiáng)了抗電磁干擾能力。 配有高度可靠的工業(yè)電源，并有過壓、過流保護(hù)。 設(shè)有“看門狗”定時(shí)器，在因故障死機(jī)時(shí)，無需人的干預(yù)而自動(dòng)復(fù)位。 2021年 6月 16日 35 IPC的主要結(jié)構(gòu) ? 全鋼機(jī)箱 IPC的全鋼機(jī)箱是按標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的，抗沖擊、抗振動(dòng)、抗電磁干擾，內(nèi)部可安裝同 PCbus兼容的無源底板。 CPU卡 IPC的 CPU卡有多種，根據(jù)尺寸可分為長卡和半長卡，根據(jù)處理器可分為38 48 58 PII、 PIII主板，用戶可視自己的需要任意選配。國外的工控機(jī)西門子的很出名。 ?現(xiàn)場(chǎng)總線是以 單個(gè)分散的數(shù)字化智能化的測(cè)量設(shè)備 和 控制設(shè)備 作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)用總線相連接實(shí)現(xiàn)相互交換信息共同完成自動(dòng)控制功能的 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與控制系統(tǒng) 。 2021年 6月 16日 40 420mA信號(hào) ?420mA信號(hào)是國際通用標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，是連接儀表、變送設(shè)備、控制設(shè)備、計(jì)算機(jī)采樣設(shè)備的一種標(biāo)準(zhǔn)。 2021年 6月 16日 42 ?那么為什么選擇 420mA而不是 020mA呢？為了減少接線的復(fù)雜性，傳感器選擇 2線要比多線簡(jiǎn)單的多， 2線既要傳輸信號(hào)，又要給傳感器供電，所以設(shè)計(jì)者從中借用 4mA電流給傳感器放大電路供電，這樣 420mA的標(biāo)準(zhǔn)就確定了。直接輸出一組 4～20mA正負(fù)兩線的信號(hào)回路 ,給采集設(shè)備直接測(cè)量。 ?還有 CAN、 FF、 Lonwork、 1Wire(單總線 )等其他類型的現(xiàn)場(chǎng)總線產(chǎn)品； 2021年 6月 16日 46 現(xiàn)場(chǎng)總線的技術(shù)特點(diǎn) ?系統(tǒng)的開放性 ? 開放系統(tǒng)是指通信協(xié)議公開，各不同廠家的設(shè)備之間可進(jìn)行互連并實(shí)現(xiàn)信息交換，現(xiàn)場(chǎng)總線開發(fā)者就是要致力于建立統(tǒng)一的工廠底層網(wǎng)絡(luò)的開放系統(tǒng)。用戶可按自己的需要和對(duì)象把來自不同供應(yīng)商的產(chǎn)品組成大小隨意的系統(tǒng)。 2021年 6月 16日 49 ?系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度分散性 ?由于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備本身已可完成自動(dòng)控制的基本功能，使得現(xiàn)場(chǎng)總線已構(gòu)成一種新的全分布式控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。 ? 變送器：將物理測(cè)量信號(hào)或普通電信號(hào)轉(zhuǎn)換為 標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)輸出 或能夠以 通訊協(xié)議方式輸出 的設(shè)備。據(jù)有關(guān)典型試驗(yàn)工程的測(cè)算資料，可節(jié)約安裝費(fèi)用 60%以上。避免因選擇了某一品牌的產(chǎn)品被“框死”了設(shè)備的選擇范圍，不會(huì)為系統(tǒng)集成中不兼容的協(xié)議、接口而一籌莫展，使系統(tǒng)集成過程中的主動(dòng)權(quán)完全掌握在用戶手中。 2021年 6月 16日 56 典型現(xiàn)場(chǎng)總線簡(jiǎn)介 ? 基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線，即 FoudationFieldbus,簡(jiǎn)稱 FF，這是在過程自動(dòng)化領(lǐng)域得到廣泛支持和具有良好發(fā)展前景的技術(shù)。 2021年 6月 16日 57 ?基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線分低速 H1和高速 H2兩種通信速率。其物理媒介的傳輸信號(hào)采用曼徹斯特編碼，每位發(fā)送數(shù)據(jù)的中心位置或是正跳變，或是負(fù)跳變。 ISO/OSI模型也是它的參考模型。該項(xiàng)技術(shù)是由西門子公司為主的十幾家德國公司、研究所共同推出的。主站具有對(duì)總線的控制權(quán)，可主動(dòng)發(fā)送信息。主站可采取對(duì)所有站點(diǎn)廣播 (不要求應(yīng)答 ),或有選擇地向一組站點(diǎn)廣播。其總線規(guī)范現(xiàn)已被 ISO國際標(biāo)準(zhǔn)組織制訂為國際標(biāo)準(zhǔn)，得到了 Motorola、 Intel、 Philips、 Siemens、 NEC等公司的支持，已廣泛應(yīng)用在離散控制領(lǐng)域。當(dāng)節(jié)點(diǎn)嚴(yán)重錯(cuò)誤時(shí)，具有自動(dòng)關(guān)閉的功能以切斷該節(jié)點(diǎn)與總線的聯(lián)系，使總線上的其它節(jié)點(diǎn)及其通信不受影響，具有較強(qiáng)的抗干擾能力。按照一般的要求，現(xiàn)場(chǎng)總線的數(shù)據(jù)誤碼率應(yīng)小于 108，而且應(yīng)有較強(qiáng)的檢測(cè)和糾錯(cuò)能力，關(guān)鍵的軟硬件應(yīng)有必要的冗余，發(fā)生故障時(shí)可以在線切換。 ? 解決復(fù)雜系統(tǒng)或大系統(tǒng)的維數(shù)災(zāi)問題．通常采用遞階控制或分散控制的方法。 ? 第二階段是系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段。 ? 其二是系統(tǒng)集成，網(wǎng)絡(luò)化計(jì)算機(jī)監(jiān)督與控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)并不一定要從部件開始設(shè)計(jì)，目前已有許多智能部件可供使用，因此設(shè)計(jì)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)化計(jì)算機(jī)監(jiān)督與控制系完全可以用系統(tǒng)集成的方法完成。 2021年 6月 16日 70 優(yōu)化控制算法設(shè)計(jì) ?網(wǎng)絡(luò)化計(jì)算機(jī)監(jiān)督與控制系統(tǒng)是由許多智能模塊通過連網(wǎng)構(gòu)成的。