分布式控制系统(DCS)3-第一章-DCS课件.ppt

1、什么是DCS？ 以多台微处理器为核心，采用控制功能分散、显示操作集中，兼顾分而自治和综合协调原则设计的新一代仪表控制系统——即：计算机网络控制系统。 2、控制仪表的分类： 能源、信号、结构 3、工业控制仪表发展历程 第一章DCS概述 约五个阶段： 集中型计算机控制阶段； 计算机与模拟仪表混合式分散控制阶段； 第一代集散系统； 第二代集散系统； 第三代集散系统。 第一章DCS概述 称作集散系统的孕育期。 1946第一台数字计算机问世。美国阿伯丁港，军用，弹道计算； 1959美国 TRW公司研制的TEW300用于德州阿赛港的炼油厂，投运成功。 1965 用于电力系统：美小吉普赛电厂，中国同期上海南市电厂，北京石景山电厂高井电站 50年代末、60年代初，计算机技术迅速发展起来,MTBF2000h(平均无故障时间)。 70年代初约5000台中小型计算机用于过程控制，70年代中=〉5万台。 第一章DCS概述 第一章DCS概述 结构及应用方式： 集中式——生产过程全部信息都集中于一台计算机中。 直接数字控制(DDC：Direct Digital Control) 监督计算机控制(SCC: Supervisory Computer Control)。 DDC与SCC在实际应用中并不成功。弊病主要有： ?投资大，安装困难。 ?由于现场条件恶劣，干扰多。 ?扩展困难。 ?计算机技术不成熟，慢、功能少。 ?危险集中。——这是一个尤为严重的问题。一个系统成百个回路，主计算机发生故障，全系统停运，这将给生产过程带来严重威胁。 第一章DCS概述 集中型计算机系统暴露了集中控制的重大缺馅，促使控制系统向分散型转变。美国的Bailey公司率先发表了Bailey tronic2系列仪表控制系统。 它采用了分层分叉结构 第一章DCS概述 在Bailey tronic2中，现场的控制功能是由传统的模拟仪表(单回路调节仪表)实现的。 但模拟显示器与操作器却是另一个分离的单元，通过多芯电缆与调节仪相连。 突破： 这是在过程控制中第一次实现了输入／输出、控制功能与操作显示功能的分离，实现了控制器向现场的分散。 系统中调节仪的信号也送入主计算机，主计算机可显示过程参数，并附带文档存储和管理的装置。 Bailey tronic2主要用于电站控制中，虽然它还属牙SCC范畴。但毕竟实现了控制器与显示操作的分离。 第一章DCS概述 一、背景及产品： 70年代初，大规模集成电路制造技术成熟，微处理器问世——可靠、低耗、低价，为计算机分散控制提供了可能。 组装仪表的结构+板级产品的智能化+信息管理的集中化=〉DCS 1975年美国最大的仪表公司Honey Well首次向全世界推出了它的TDC-2000(Total Distributed Control 2000). 1975年5月，东芝公司的TOSDIC;1975年6月，日立公司的UNITROL; 美国泰勒仪器公司(Taylor Instrument Co.)的MOD III 美国费希尔公司（Fisher Porter Co.）的DC1-4000，福克斯波罗的Spectrum； 英国肯特公司的P4000(第一代) 德国西门子公司的Teleperm(第一代)等 此后的三、四年间，美国和西欧、日本的一些著名公司都相继推出里了他们的第一代系统。 第一章DCS概述 技术重点是：实现分散控制，引入网络通信技术，加强可靠性设计。 1、用以微处理为基础的过程控制单元(PCU)实现了分散控制。 2、 CRT操作站与PCU相分离，使集中显示、集中操作、远程组态、全系统信息的综合管理与现场控制相分离，这是集散系统的重要标志。 3、采用了电缆和双绞线作转输媒质，大幅度地降低了连线费用。 注：第一代集散系统是应克服计算机集中控制系统的四大弊病的需求而产生的。一方面它必须保持计算机控制的优点，解决模拟仪表解决不了的问题。另一方面又要实现分散控制，将集中产生的危险分散，并要大幅度地减少集中系统的连线费用。更为重要的是必须能适应现场环境的严酷要求，满足现代大工业过程有效度99．99％的要求。 第一章DCS概述 第一代集散系统的基本结构 第一章DCS概述 过程控制单元（PCU）： 亦称现场控制单元FCU（Field Control Unit）或基本控制器BC(Basic Controller)。一般它是由微处理器(CPU)、存贮器(ROM、RAM)、多路转换器、I／O输入输出板、A／D、D／A转换、内总线、电源、通信接口等组成。它可以控制一个和多个回路，具有较强的运算能力和较复杂的控制功能。 数据采集装置(DAU：Data Acquisition Unit)： 亦称过程接口单元(PIU：Process Interface Unit)。它也是以