安徽工程科技学院：《计算机控制技术》PPT教学课件 第6章 测控网络技术——DCS与FCS术 （陈进）

第6章测控网络技术(2)DCS与FCS 本章要点 1DcS的基本概念、体系结构与功能特点 2.FCS的基本概念、体系结构与功能特点(new) 3.DCS与FCS的几种典型产品 4实现的物质基础:自动化众多专业课PLC变频器电机 调速单片机网络传感器 安欲程利枝恬览

1 第6章 测控网络技术(2) DCS与FCS 本章要点 1.DCS的基本概念、体系结构与功能特点 2.FCS的基本概念、体系结构与功能特点(new) 3.DCS与FCS的几种典型产品 4.实现的物质基础:自动化众多专业课:PLC,变频器,电机 调速,单片机,网络,传感器…

61DCS体系结构 61.1分散过程控制级 6.4FCS体系结构 612集中操作监控级 6.5FCS功能特点 613综合信息管理级 651FCS的特点 614通信网络系统 652FCS的组态 62DCS功熊特点 6.6FCS产品简介 621DCS的软件 6.6.1 CAN 622DCS的特点 6.6.2 Lon Works 63DCS产品简介 6.63 PROFIBUS 6.3.1TDc-3000 6. 6. 4 WorldFIP 6.3.2 I/AS 6.6.5 HART 6.3. 3 SUPCON JX 666FF 300 2安歡王程利枝悸院

2 6.1 DCS体系结构 6.1.1 分散过程控制级 6.1.2 集中操作监控级 6.1.3 综合信息管理级 6.1.4 通信网络系统 6.2 DCS功能特点 6.2.1 DCS的软件 6.2.2 DCS的特点 6.3 DCS产品简介 6.3.1 TDC-3000 6.3.2 I/AS 6.3.3 SUPCON JX－ 300 6.4 FCS体系结构 6.5 FCS功能特点 6.5.1 FCS的特点 6.5.2 FCS的组态 6.6 FCS产品简介 6.6.1 CAN 6.6.2 LonWorks 6.6.3 PROFIBUS 6.6.4 WorldFIP 6.6.5 HART 6.6.6 FF

分散控制系统Dcs( Distributed contro| System是 以微型计算机为基础的集散型综合控制系统它是为满足大型 工业生产的要求从综合自动化的角度按控制功能分散、操作 管理集中的原则设计记忆)自从美国霍尼韦尔公司1975年成 功推出世界上第一套DCS以来产品几经更新换代技术性能日 趋完善二十几年来,DCS首当其冲地成为大型工业生产过程的 主流控制系统 现场总线控制系统FCS( Field Control System是继 DCS之后出现的新一代控制系统它代表的是一种数字化网络 化到现场、控制管理到现场的发展方向.FCS将要取代Dcs,或 者说DCS已在吸纳FCS总之FCS已经成为当今世界范围内自 动控制系统的热点 3安歡王程利枝悸院

3 分散控制系统DCS (Distributed Control System)是 以微型计算机为基础的集散型综合控制系统.它是为满足大型 工业生产的要求,从综合自动化的角度,按控制功能分散、操作 管理集中的原则设计(记忆).自从美国霍尼韦尔公司1975年成 功推出世界上第一套DCS以来,产品几经更新换代,技术性能日 趋完善.二十几年来,DCS首当其冲地成为大型工业生产过程的 主流控制系统. 现场总线控制系统FCS (Field Control System)是继 DCS之后出现的新一代控制系统,它代表的是一种数字化网络 化到现场、控制管理到现场的发展方向.FCS将要取代DCS,或 者说DCS已在吸纳FCS.总之,FCS已经成为当今世界范围内自 动控制系统的热点

61DCS体系结 构 典型的DcS体系结构分为三层如图6-1所示: 第一层为分散过程控制级; 第二层为集中操作监控级; 第三层为综合信息管理级 层间由高速数据通路HW和局城网络LAN两级通 信线路相连级内各装置之间由本级的通信网络进行 通信联系 4安徽工程科枝恬院

4 典型的DCS体系结构分为三层,如图6-1所示: 第一层为分散过程控制级; 第二层为集中操作监控级; 第三层为综合信息管理级. 层间由高速数据通路HW和局域网络LAN两级通 信线路相连,级内各装置之间由本级的通信网络进行 通信联系. 6.1 DCS体系结 构

其他局域网络 综合信息 管超 网间 连接器 局域网络LAN 程师 作站 操桂 ; 接器 /集中操作 监控級 高潋鸯道路 现场 现场 控制站1 控制站2 控制器 调节器 测控装置 过程 囟8 工业对象 图6-1分散控制系统体系结构 5安歡王程利枝悸院

5 图6-1 分散控制系统体系结构

61.1分散过程控制级 1分散过程控制级的功能及其主要装置 分散过程控制级是DCS的基础层它向下直接面向工业对象, 其输入信号来自于生产过程现场的传感器(如热电偶、热电阻 等)、变送器(如温度、压力、液位、流量等)及电气开关(输入触 点)等其输出去驱动执行器(如调节阀、电磁阀、电机等)完成 生产过程的数据釆集、闭环调节控制、顺序控制等功能;其向上 与集中操作监控级进行数据通信,接收操作站下传加载的参数和 操作命令,以及将现场工作情况信息整理后向操作站报告 构成这一级的主要装置有现场控制站,可编程控制器智能调 节器及其它测控装置 6安歡王程利枝悸院

6 1.分散过程控制级的功能及其主要装置 分散过程控制级是DCS的基础层,它向下直接面向工业对象, 其输入信号来自于生产过程现场的传感器(如热电偶、热电阻 等)、变送器(如温度、压力、液位、流量等)及电气开关(输入触 点)等,其输出去驱动执行器(如调节阀、电磁阀、电机等),完成 生产过程的数据采集、闭环调节控制、顺序控制等功能;其向上 与集中操作监控级进行数据通信,接收操作站下传加载的参数和 操作命令,以及将现场工作情况信息整理后向操作站报告. 构成这一级的主要装置有:现场控制站,可编程控制器,智能调 节器及其它测控装置. 6.1.1 分散过程控制级

1现场控制站 现场控制站具有多种功能—集连续控制、顺序控制、批 量控制及数据采集功能为一身. (1)现场控制站的硬件构成 现场控制站一般是标准的机柜式机构柜内由电源、总线、 /o模件、处理器模件、通信模件等部分组成 一般在机柜的顶部装有风扇组件其目的是带走机柜内部 电子部件所散发出来的热量;机柜內部设若干层模件安装单元, 上层安装处理器模件和通信模件,中间安装I/O模件,最下边安 装电源组件机柜内还设有各种总线如电源总线接地总线数 据总线地址总线控制总线等等 现场控制站的电源不仅要为柜內提供电源还要为现场 检测器件提供外供电源这两种电源必须互相隔离不可共地, 以免干扰信号通过电源回路耦合到/0通道中去. 7安歡王程利枝悸院

7 现场控制站具有多种功能——集连续控制、顺序控制、批 量控制及数据采集功能为一身. (1)现场控制站的硬件构成 现场控制站一般是标准的机柜式机构,柜内由电源、总线、 I/O模件、处理器模件、通信模件等部分组成. 一般在机柜的顶部装有风扇组件,其目的是带走机柜内部 电子部件所散发出来的热量;机柜内部设若干层模件安装单元, 上层安装处理器模件和通信模件,中间安装I/O模件,最下边安 装电源组件.机柜内还设有各种总线,如电源总线,接地总线,数 据总线,地址总线,控制总线等等. 现场控制站的电源不仅要为柜内提供电源,还要为现场 检测器件提供外供电源,这两种电源必须互相隔离,不可共地, 以免干扰信号通过电源回路耦合到I/O通道中去. 1.现场控制站

一个现场控制站中的系统结构如图6-2所示包含一个或 多个基本控制单元基本控制单元是由一个完成控制或数据处理 任务的处理器模件以及与其相连的若干个输入/输出模件所构 成的有点类似于IPC 基本控制单元之间通过控制网络cnet连接在一起Cnet 网络上的上传信息通过通信模件送到监控网络Snet同理Snet 的下传信息也通过通信模件和cne传到各个基本控制单元在 每一个基本控制单元中处理器模件与/O模件之间的信息交换 白内部总线完成 内部总线可能是并行总线也可能是串行总线近年来多 采用串行总线 8安歡王程利枝悸院

8 一个现场控制站中的系统结构如图6-2所示,包含一个或 多个基本控制单元,基本控制单元是由一个完成控制或数据处理 任务的处理器模件以及与其相连的若干个输入／输出模件所构 成的(有点类似于IPC). 基本控制单元之间,通过控制网络Cnet连接在一起,Cnet 网络上的上传信息通过通信模件,送到监控网络Snet,同理Snet 的下传信息,也通过通信模件和Cnet传到各个基本控制单元.在 每一个基本控制单元中,处理器模件与I/O模件之间的信息交换 由内部总线完成. 内部总线可能是并行总线,也可能是串行总线.近年来,多 采用串行总线

无法显示该图片 图6-2现场控制站的系统结构 9安歡王程利枝悸院

9 图6-2 现场控制站的系统结构

(2)现场控制站的软件功能 现场控制站的主要功能有6种,即数据采集功能、DDc控制 功能、顺序控制功能、信号报警功能、打印报表功能、数据 通信功能 数据采集功能:对过程参数主要是各类传感变送器的模拟 信号进行数据采集、变换、处理、显示、存储、趋势曲线显 示、事故报警等 DDc控制功能:包括接受现场的测量信号进而求出设定值 与测量值的偏差并对偏差进行PID控制运算最后求出新的控 制量并将此控制量转換成相应的电流送至执行器驱动被控对 象 顺序控制功能:通过来自过程状态输入输出信号和反馈控制 功能等状态信号按预先设定的顺序和条件,对控制的各阶段进 行顺序控制 10徽工程利枝院

10 (2)现场控制站的软件功能 现场控制站的主要功能有6种,即数据采集功能、DDC控制 功能、顺序控制功能、信号报警功能、打印报表功能、数据 通信功能. 数据采集功能:对过程参数,主要是各类传感变送器的模拟 信号进行数据采集、变换、处理、显示、存储、趋势曲线显 示、事故报警等. DDC控制功能:包括接受现场的测量信号,进而求出设定值 与测量值的偏差,并对偏差进行PID控制运算,最后求出新的控 制量,并将此控制量转换成相应的电流送至执行器驱动被控对 象. 顺序控制功能:通过来自过程状态输入输出信号和反馈控制 功能等状态信号,按预先设定的顺序和条件,对控制的各阶段进 行顺序控制