分布式控制系统01a

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1.2 新型DCS的体系结构
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1.2 新型DCS的技术支撑、体系结构
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体系结构
1.现场仪表层 将物理信号转变为电信号，控制输出信号转 变为物理信号 2. 装置控制层 独立完成实时控制，有连续控制、离散控制 、混合控制等
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第一章 概述
分布式控制系统- Distributed Control System, DCS 或曰：集散控制系统 分布式控制系统基本概念 新型分布式控制系统技术支撑、体系结构 新型分布式控制系统技术特点 分布式控制系统的展望
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直接数字控制系统
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1.1 分布式控制系统基本概念
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分布式控制系统组成
1. 现场控制站 完成系统的运算处理控制 2. 操作员站 完成人机界面操作，监视 3. 工程师站 对DCS进行应用组态和编辑 4. 通信系统=系统网路+现场总线网络 5. 高层管理网络 更高层次或全厂范围的控制
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1.1 分布式控制系统基本概念
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分布式控制系统结构
1. 递阶控制结构
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1.1 分布式控制系统基本概念
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分布式控制系统结构(2)
2. 分散控制结构(Decentralized Control Structure ) 大系统中每个子系统分别用独立作出决策的控 制器进行控制以完成优化任务的控制结构 分散控制结构中大系统优化的总任务由各分 散的控制器共同完成。每个分散控制器只能获 得大系统的部分信息（信息分散），也只能对 大系统进行局部控制（控制分散）。在空间上 分散的大系统，或在空间上较集中但各个控制 通道的动态响应时间（或时间常数）差别较大 的大系统，均可采用分散控制
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1.2 新型DCS的技术支撑、体系结构
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体系结构(3)
4. 企业经营管理层 主要有企业资源规划(Enterprise Resource Planning ，ERP)，供应链 管理(Supply Chain Management， SCM) ，客户关系管理(Customer Relationship Management ， CRM) ，电子商务管理(Electronic Commerce Management，ECM)
分布式控制系统来源于直接数字控制系统 直接数字控制系统(Direct Digital Control， DDC) 计算机通过模拟量输入通道(AI)和开关量输入通 道(DI)采集实时数据，然后按照一定的规律进行 计算，最后发出控制信号，并通过模拟量输出通道 (AO)和开关量输出通道(DO)直接控制生产过程 DDC系统是一个闭环控制系统，是计算机在工业 生产过程中最普遍的一种应用方式。DDC系统中 的计算机直接承担控制任务，因而要求实时性好、 可靠性高和适应性强。
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1.1 分布式控制系统基本概念
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两个概念(3)
OSI参考模型
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1.2 新型DCS的技术支撑、体系结构
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分布式控制系统技术支撑 1.向上发展-计算机集成制造系统 (Computer Integrated Manufacturing Systems ，CIMS) 定义：CIMS是通过计算机硬软件，并综合运 用现代管理技术、制造技术、信息技术、自 动化技术、系统工程技术。将企业生产全部 过程中有关的人、技术、经营管理三要素及 其信息与物流有机集成并优化运行的复杂的 大系统 CIMS代表了当今工厂综合自动化的最高水 平，被誉为是未来的工厂
1.2 新型DCS的技术支撑、体系结构
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体系结构(2)
3. 工厂监控与管理层 主要内容有MES (Manufacturing Execution System)制造执行系统 MES是美国AMR公司(Advanced Manufacturing Research，Inc．)在 90年代初提出的 将MES定义为“位于上层的计划管理系统与 底层的工业控制之间的面向车间层的管理信 息系统”,它为操作人员/管理人员提供计划 的执行、跟踪以及所有资源(人、设备、物 料、客户需求等)的当前状态
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1.1 分布式控制系统基本概念
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分布式控制系统发展史(4)
3. 90年代中期至21世纪初为第三代产品。 90年代初各国知名的DCS有: Bailey的INFI—90 Rosemount的RS—3 Westing House的DPF Leeds & Nonthrup的MAX—1000, 日本横河的CENTUM 上述均为大型的DCS,为了适应市场的需要 各厂商也开发了不少中小型的DCS系统如 S—9000,MAX—2,LXL,A2PACS等等
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1.1 分布式控制系统基本概念
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分布式控制系统发展史
分布式控制系统，或曰集散系统，是相 对于集中式控制系统而言的一种新型计算机 控制系统，它是在集中式控制系统的基础上 发展、演变而来的 在系统功能方面，DCS和集中式控制系 统的区别不大，但在系统功能的实现方法上 却完全不同 3代产品的区别，可从DCS的三大部分， 即控制站、操作站和通信网络的发展来判断
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1.1 分布式控制系统基本概念
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分布式控制系统定义
定义：分布式控制系统是以微处理器为基础，采用分散 控制、集中管理（共用控制、共用显示）的那一类开放 的仪表计算机控制系统
1.以闭环回路控制为主要功能的系统 2.除变送和执行单元外，其他控制功能及通信、人机界 面均采用数字技术 3.以计算机的显示屏、键盘、鼠标代替仪表盘形成系统 的人机界面 4.闭环回路控制功能由现场控制站完成 5.人机界面由操作员站实现，系统可以配多个操作员站 6.系统的现场控制站、个操作员站通过数字通信网络实 现连接
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两个概念(2)
2. OSI参考模型(Open System Interconnection，开放系统互连) OSI参考模型是一个逻辑上的定义，一个 规范，它把网络从逻辑上分为了7层。每一层 都有相关、相对应的物理设备，比如路由器， 交换机。 七层网络模型的定义是网络发展中一个重要 里程碑，不但成为以前的和后续的各种网络技 术评判、分析的依据，也成为网络协议设计和 统一的参考模型
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1.1 分布式控制系统基本概念
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分布式控制系统发展史(2)
TDC—2000 的控制界面
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1.1 分布式控制系统基本概念
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分布式控制系统发展史(3)
2. 80年代中期至90年代前期为集散控制 系统第二代产品。随着计算机的发展与网络 开发，各控制厂商更多地采用商业计算机的 技术 第二代集散系统的主要特征是： 新系统的局部网络采用MAP协议 引用智能变送器与现场总线结构 在控制软件上引入PLC的顺序控制与批量控 制，使DCS也具有PLC的功能
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1.2 新型DCS的技术支撑、体系结构
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分布式控制系统技术支撑(3)
2. 向下发展-现场总线控制系统(Fieldbus Control System，FCS) 现场总线控制系统，它是用现场总线这一开 放的、具有互操作性的网络将现场各个控制器 和仪表及仪表设备互联，构成现场总线控制系 统，同时控制功能彻底下放到现场，降低了安 装成本和维修费用。因此，FCS实质上是一种 开放的、具有互操作性的、彻底分散的分布式 控制系统，有望成为21世纪控制系统的主流 产品
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1.1 分布式控制系统基本概念
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分布式控制系统结构(3)
2. 分散控制结构
相互通信
分散控制器
分散控制器1 分散控制器i 分散控制器n
子过程1
子过程i
子过程n
被控过程或对象
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1.1 分布式控制系统基本概念
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分布式控制系统结构(4)
2. 分散控制结构 ■ 完全分散控制结构 当大系统的各分散控制器间没有任何信息交换 时，如电力网、交通管制网、数字通信系统、 宏观经济系统等 ■ 局部分散控制结构 各分散控制器间有部分(主要的和关键的)信息 交换 ■ 分散控制与多级递阶控制不同，它没有上一 级的协调器，大系统优化的总任务分配给各分 散控制器，依靠它们之间相互通信进行调整
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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1.2 新型DCS的技术支撑、体系结构
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分布式控制系统技术支撑(2)
1.向上发展-计算机集成制造系统 CIM的概念最早是由美国学者哈林顿博士 (Joseph Harrington)提出的，其基本 出发点是： 1）企业的各种生产经营活动是不可分割的， 要统一考虑； 2）整个生产制造过程实质上是信息的采集、 传递和加工处理的过程
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1.1 分布式控制系统基本概念
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分布式控制系统发展史(1)
1.1975年至80年代前期为第一代产品。 1975年美国最大的仪表控制公司霍尼韦尔 首次向世界推出了它的综合分散控制系统 TDC—2000(TotalDistributedControl2000),这一系统的发表,立即引起美国工业 控制界高度评价,称之为“最鼓舞人心的事 件”。世界各国的各大公司也纷纷仿效,推 出了一个又一个集散系统,从此过程控制进 入了集散系统的新时期。
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概述 分布式系统构成及指令 现场总线和数据通信 可编程序逻辑控制方法