轧制过程计算机控制系统幻灯片.ppt

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1、轧制过程计算机控制系统2022/10/72022/10/71 1第1页，共38页，编辑于2022年，星期二过程计算机控制系统的组成过程计算机控制系统的组成1.1过程计算机控制系统的发展概述过程计算机控制系统的发展概述1.2第一章第一章 绪论绪论轧制过程计算机控制概述轧制过程计算机控制概述1.3过程计算机控制系统的基本类型过程计算机控制系统的基本类型1.42022/10/72022/10/72 2第2页，共38页，编辑于2022年，星期二1.4 1.4 计算机控制系统的主要类型计算机控制系统的主要类型计算机控制系统的主要类型计算机控制系统的主要类型1.数据收集系统（数据收集系统（Date Acq

2、uired System-DAS）2.操作指导控制系统操作指导控制系统(Direct Digital ControlDDC系统）系统）3.直接数字控制直接数字控制(Direct Digital ControlDDC系统）系统）4.集中型计算机控制系统集中型计算机控制系统(Concentric Control system-CCS)5.分布式控制系统（分布式控制系统（Distributed Control SystemDCS系统系统6.现场总线现场总线控制系统控制系统（Fieldbus Control SystemFCS系统）系统）控制是作为一个系统与生产过程结合在一起的。根据应用特点、控制目的

3、、控制是作为一个系统与生产过程结合在一起的。根据应用特点、控制目的、控制方法和系统的构成，过程计算机控制系统大体上可分成以下几种基本控制方法和系统的构成，过程计算机控制系统大体上可分成以下几种基本类型：类型：2022/10/72022/10/73 3第3页，共38页，编辑于2022年，星期二1 1 1 1 数据收集系统数据收集系统数据收集系统数据收集系统（Date Acquired System-DASDate Acquired System-DASDate Acquired System-DASDate Acquired System-DAS）n n轧制过程中的各种过程变量，计算机可以通过检

4、测仪器检测到，轧制过程中的各种过程变量，计算机可以通过检测仪器检测到，转换成数字量送入计算机内存转换成数字量送入计算机内存,这种检测叫做计算机采样。计算机这种检测叫做计算机采样。计算机还可以再将这些数据经过适当的计算，量纲换算将它换成所需要还可以再将这些数据经过适当的计算，量纲换算将它换成所需要的数值，或者进行其他的数学分析或数据加工。的数值，或者进行其他的数学分析或数据加工。n n在这类系统中，计算机只对工业过程的各种参数进行巡回检测、在这类系统中，计算机只对工业过程的各种参数进行巡回检测、报警、结果处理，并在给定的时间间隔时，通过显示、打印等报警、结果处理，并在给定的时间间隔时，通过显示、

5、打印等方式向操作人员提供各种数据，即不参加对过程的控制。这种方式向操作人员提供各种数据，即不参加对过程的控制。这种巡回检测数据收集系统，现已成为各种计算机控制系统的重要巡回检测数据收集系统，现已成为各种计算机控制系统的重要组成部分，它的连接形式如下图所示。组成部分，它的连接形式如下图所示。2022/10/72022/10/74 4第4页，共38页，编辑于2022年，星期二 工业工业 对象对象 数据收集数据收集 装置装置 计算机计算机 数据收集系统数据收集系统参数：参数：压力、流量、温度的输入信号；压力、流量、温度的输入信号；模拟量：模拟量：脉冲量：脉冲量：开关量：开关量：通过光电编码器测量的速

6、度、位移信号。通过光电编码器测量的速度、位移信号。操作台上的开关、按钮；行程开关、极限开关；操作台上的开关、按钮；行程开关、极限开关；信号指示灯、音响报警、继电器的接通与断开、电磁阀的打开与关闭；信号指示灯、音响报警、继电器的接通与断开、电磁阀的打开与关闭；电机的启动与停止；计数器的预定数值计满；定时器的预定时间已到电机的启动与停止；计数器的预定数值计满；定时器的预定时间已到达。达。电机控制系统中的速度给定、电流给定的输入信号；电机控制系统中的速度给定、电流给定的输入信号；控制伺服阀、比例阀的输出信号控制伺服阀、比例阀的输出信号。2022/10/72022/10/75 5第5页，共38页，编辑

7、于2022年，星期二实例：冷轧带钢平整机的计算机数据收集系统实例：冷轧带钢平整机的计算机数据收集系统压力传感器压力传感器光电编码器光电编码器光电编码器光电编码器v控制目的：控制目的：给予带钢小压下量改善板型平直度，使之达到国家标准；给予带钢小压下量改善板型平直度，使之达到国家标准；v被控量：被控量：平整延伸率平整延伸率、轧辊辊缝、轧辊辊缝v巡回检测数据：巡回检测数据：轧制力、轧制速度、辊缝。轧制力、轧制速度、辊缝。v应用特点：应用特点：数据收集系统纪录和显示轧制过程中的各种不同情况，分析和研数据收集系统纪录和显示轧制过程中的各种不同情况，分析和研究轧制过程，建立和改善数学模型。究轧制过程，建立

8、和改善数学模型。模拟量输入通道模拟量输入通道脉冲输入计数器板脉冲输入计数器板2022/10/72022/10/76 6第6页，共38页，编辑于2022年，星期二2操作指导控制系统操作指导控制系统P17优点：结构简单，控制灵活和安全。优点：结构简单，控制灵活和安全。缺点：要由人工操作，速度缺点：要由人工操作，速度受到限制，不能控制多个对象。受到限制，不能控制多个对象。操作指导系统直接从现场输入实洲参数，操作指导系统直接从现场输入实洲参数，由计算机进行分析和计算并给出操作指由计算机进行分析和计算并给出操作指导，故称其为导，故称其为“在线在线”操作指导系统。操作指导系统。2022/10/72022/

9、10/77 7第7页，共38页，编辑于2022年，星期二计算机：计算机：利用所检测的数据，根据一定的控制利用所检测的数据，根据一定的控制和管理方法进行计算，给出相应的操作指导和管理方法进行计算，给出相应的操作指导信息，通过信息，通过CRT或打印机输出给操作人员。或打印机输出给操作人员。在线操作指导控制系统在线操作指导控制系统离线操作指导控制系统离线操作指导控制系统2022/10/72022/10/78 8第8页，共38页，编辑于2022年，星期二实例：二辊可逆式冷轧机操作指导系统实例：二辊可逆式冷轧机操作指导系统轧制数据表轧制数据表道次道次厚度厚度轧制力轧制力辊缝辊缝实测厚度实测厚度实测压力实

10、测压力实测辊缝实测辊缝反算压力反算压力自适应参数自适应参数02.7282.7281.15012.30074.422.1902.31580.762.19273.101.21521.90077.831.7801.92581.221.78275.901.25931.60071.181.4991.59077.091.49772.041.302输入测量厚度输入测量厚度h(1)=2.315h(2)=1.925h(3)=1.590Learn是自学习参数，其初值为是自学习参数，其初值为1.08应力状态系数应力状态系数QP用布兰德用布兰德-福德公式的福德公式的希尔简化式计算。希尔简化式计算。控制目标：控制目标：

11、厚度精度厚度精度被控量：被控量：辊缝辊缝巡检参数：巡检参数：轧制力、辊缝、轧制力、辊缝、应用特点：应用特点：数据收集、记录；在线操作指导，建数据收集、记录；在线操作指导，建立自适应模型。立自适应模型。2022/10/72022/10/79 9第9页，共38页，编辑于2022年，星期二 3 3 直接数字控制直接数字控制直接数字控制直接数字控制 (Direct Digital ControlDirect Digital ControlDirect Digital ControlDirect Digital ControlDDCDDCDDCDDC）本质本质本质本质 用一台计算机取代一组模拟调节器，用

12、一台计算机取代一组模拟调节器，构成闭环控制回路。构成闭环控制回路。优点优点优点优点 计算灵活，精度高，可以处理多个控制回路。不仅能实现常规的计算灵活，精度高，可以处理多个控制回路。不仅能实现常规的PIDPID控制规律，控制规律，也能实现也能实现PIDPID以外的多种复杂控制。以外的多种复杂控制。问题问题问题问题 当时的计算机系统的价格昂贵，计算机运算速度不能满足快速过程实时控当时的计算机系统的价格昂贵，计算机运算速度不能满足快速过程实时控制的需求。制的需求。AIAI、DIDIAOAO、DODO控制站控制站2022/10/72022/10/71010第10页，共38页，编辑于2022年，星期二

13、要求：实时性好、可靠性高和适应要求：实时性好、可靠性高和适应性强性强 一台计算机通常要控制几个或几十个回路一台计算机通常要控制几个或几十个回路输入通道输入通道(AI.DI(AI.DI）输出通道输出通道(AO.DO)(AO.DO)打印机打印机报报 警警操作台操作台CRTCRT计计 算算 机机生生 产产 过过 程程2022/10/72022/10/71111第11页，共38页，编辑于2022年，星期二3.3.直接数字控制系统直接数字控制系统Direct Digital Control Direct Digital Control SystemSystem，DDCDDC被测变量被测变量操作变量操作变

14、量控制规律：控制规律：基于经典控制理论和现代控制理论的程序算法。基于经典控制理论和现代控制理论的程序算法。DDC DDC 特点特点：信号转换信号转换控制功能强大控制功能强大控制方法灵活控制方法灵活要求实时性好、可靠性高、适应性强。要求实时性好、可靠性高、适应性强。2022/10/72022/10/71212第12页，共38页，编辑于2022年，星期二实例：制药厂的实例：制药厂的实例：制药厂的实例：制药厂的DDCDDCDDCDDC控制控制控制控制土霉素生产车间土霉素生产车间2020只发酵缸每个缸有只发酵缸每个缸有2-42-4个参个参数，共需数，共需6060个参数进行实时控制个参数进行实时控制系统

15、完成的功能：系统完成的功能：对对2020只缸共只缸共5050个参数（温度、溶氧、个参数（温度、溶氧、pH)pH)实现实现PIDPID控制；控制；对对1010只三级缸实行消沫控制（开关量控制）；只三级缸实行消沫控制（开关量控制）；对对2020只缸的温度、溶样、只缸的温度、溶样、pHpH进行巡回检测；进行巡回检测；对以上对以上6060个参数定时制表；个参数定时制表；对上限、下限、实时钟停等故障实现故障报警；对上限、下限、实时钟停等故障实现故障报警；土霉素车间的土霉素车间的DDC控制框图控制框图计算机：计算机：对各路信号按对各路信号按PIDPID调节规律进行运算，并对生产过程进行实时控制、巡回检测、

16、实时制表、越限报警、事故调节规律进行运算，并对生产过程进行实时控制、巡回检测、实时制表、越限报警、事故报警。报警。中央控制台：中央控制台：在操作台显示各路参数值；设置和改变参数的给定值和上下限；打印。在操作台显示各路参数值；设置和改变参数的给定值和上下限；打印。(人机接口）人机接口）路路 给定值给定值 偏差值偏差值 单位单位 01 30.00 +0.06 C 01 30.00 +0.06 C010mA+24V010mA=40ms60=2.4s2022/10/72022/10/71313第13页，共38页，编辑于2022年，星期二直接数字控制系统与模拟系统的不同n n在模拟系统中，信号的传送不需

17、要数字化，而数字系统中由于采用在模拟系统中，信号的传送不需要数字化，而数字系统中由于采用计算机，因此在信号的传送过程中就需要采用数模和模数转换。计算机，因此在信号的传送过程中就需要采用数模和模数转换。n n另外，另外，DDCDDC是用程序进行控制运算，这就比模拟量控制与控制对是用程序进行控制运算，这就比模拟量控制与控制对象一一对应的控制方式灵活而又经济。只要改变计算机程序就象一一对应的控制方式灵活而又经济。只要改变计算机程序就可以对控制对象实现不同控制功能，因此可以控制几百个回路，可以对控制对象实现不同控制功能，因此可以控制几百个回路，并可以对上下限进行监视和报警。并可以对上下限进行监视和报警

18、。n n此外，因为计算机有较强的计算能力，所以控制方法的改此外，因为计算机有较强的计算能力，所以控制方法的改变很方便，只要改变程序就可以实现。就一般的模拟控制变很方便，只要改变程序就可以实现。就一般的模拟控制而言，要改变控制方法，必须改变硬件，这不是轻而易举而言，要改变控制方法，必须改变硬件，这不是轻而易举的事。的事。2022/10/72022/10/71414第14页，共38页，编辑于2022年，星期二DDC系统对计算机的要求n n由于由于DDCDDC系统中的计算机直接承担控制任务，所以要求系统中的计算机直接承担控制任务，所以要求n n实时性好、可靠性高和适应性强。实时性好、可靠性高和适应性

19、强。n n为了充分发挥计算机的利用率，一台汁算机通常要控制多个回路，那为了充分发挥计算机的利用率，一台汁算机通常要控制多个回路，那就要求合理地设计应用软件，使之不失时机地完成所有功能。就要求合理地设计应用软件，使之不失时机地完成所有功能。n n工业生产现场环境恶劣，干扰频繁，直接威胁着计算机的可靠运行。工业生产现场环境恶劣，干扰频繁，直接威胁着计算机的可靠运行。因此，必须采取抗干扰措施来提高系统的可靠性，使之能适应各种工因此，必须采取抗干扰措施来提高系统的可靠性，使之能适应各种工业环境。业环境。2022/10/72022/10/71515第15页，共38页，编辑于2022年，星期二DDC控制系

20、统的存在的问题一台一台DDCDDC计算机可以控制几百个回路，以及上千个过程变量的计算机可以控制几百个回路，以及上千个过程变量的显示、操作，控制集中在单一计算机上实现。显示、操作，控制集中在单一计算机上实现。DDCDDC机上所实现的功能有：过程监视、数据收集、数据处理、数机上所实现的功能有：过程监视、数据收集、数据处理、数据存储、报警、过程控制、生产调度、工厂管理等。据存储、报警、过程控制、生产调度、工厂管理等。局部的小故障造成整个系统的崩溃。局部的小故障造成整个系统的崩溃。2022/10/72022/10/71616第16页，共38页，编辑于2022年，星期二集中型计算机控制系统集中型计算机控

21、制系统集中型计算机控制系统集中型计算机控制系统出发点：出发点：出发点：出发点：用一台计算机来控制尽可能多的控制回路用一台计算机来控制尽可能多的控制回路(几百个回路几百个回路)，实现尽可能多的功能。实现尽可能多的功能。数字调节器数字调节器控制计算机控制计算机现场操作台现场操作台终端显示器终端显示器I/O设备设备监测仪表监测仪表执行设备执行设备数据处理、上下限报数据处理、上下限报警、过程控制、显示警、过程控制、显示输出、生产调度输出、生产调度 优点：优点：信息集中，便于实信息集中，便于实 现优化控制和优化生产。现优化控制和优化生产。问题：一方面容易出现负荷问题：一方面容易出现负荷 过载，另一方面控

22、制的集中过载，另一方面控制的集中 也直接导致危险的集中。也直接导致危险的集中。2022/10/72022/10/71717第17页，共38页，编辑于2022年，星期二4.4.监督计算机控制系统监督计算机控制系统 Supervisory Computer Control Supervisory Computer Control System,SCCSystem,SCCSCC计算机：根据反映生产过程工况的数据和数学模型，进行必要的计算，给DDC计算机提供各种控制信号，如最佳给定值、最优控制量等。一般选用高档微型机或小型机作为SCC用计算机。2022/10/72022/10/71818第18页，共3

23、8页，编辑于2022年，星期二 3 3监督控制系统监督控制系统（SupervisoryComputerControlSCC）DDCDDC计算机计算机生生 产产 过过 程程S SS SC C 计计算算机机记录记录显示显示打印打印调节调节测量测量设定值设定值(b)(b)工艺数据工艺数据模拟模拟调节器调节器生生 产产 过过 程程S SS SC C 计计 算算 机机记录记录显示显示打印打印调节调节测量测量设定值设定值(a)(a)工艺数据工艺数据IOIO通道通道IOIO通道通道通讯通讯RS232RS232通讯通讯RS232RS2322022/10/72022/10/71919第19页，共38页，编辑于2

24、022年，星期二实例：武钢热轧厂计算机监督控制系统2022/10/72022/10/72020第20页，共38页，编辑于2022年，星期二实例：武钢热轧厂计算机监督控制系统过程自动化级过程自动化级1.初始数据输入；初始数据输入；5.数据采集和处理数据采集和处理2.跟踪；跟踪；6.人机界面人机界面3.设定计算；设定计算；7.报告和纪录报告和纪录4.模型自适应模型自适应8.数据通信数据通信1.板坯测量；板坯测量；2.板坯确认；板坯确认；3.板坯移动和炉前定位；板坯移动和炉前定位；4.推钢机控制；推钢机控制；5.步进梁控制；步进梁控制；6.抽钢机控制；抽钢机控制；7.加热炉温度控制。加热炉温度控制。

25、1.粗轧机设定；粗轧机设定；2.辊道控制；辊道控制；3.可逆轧机的顺序控制；可逆轧机的顺序控制；4.除鳞控制；除鳞控制；5.速度控制；速度控制；6.宽度控制；宽度控制；1.精轧机设定；精轧机设定；2.飞将控制；飞将控制；3.速度控制；速度控制；4.活套控制；活套控制；5.除鳞和机架间喷水控除鳞和机架间喷水控制；制；6.穿带自适应控制。穿带自适应控制。1.卷取机控制；卷取机控制；2.张力控制；张力控制；3.顺序控制；顺序控制；4.卷取机温度控制；卷取机温度控制；5.钢卷运输控制。钢卷运输控制。加热炉加热炉1#DDC粗轧机粗轧机2#DDC飞剪、精轧机飞剪、精轧机3#DDC卷取机卷取机4#DDC1#

26、SCCVAX20002#SCC备用备用基础自动化基础自动化2022/10/72022/10/72121第21页，共38页，编辑于2022年，星期二n nSCCSCC系统通常采用两级计算机，其中系统通常采用两级计算机，其中DDCDDC计算机计算机(称为下位机称为下位机)完成完成直接数字控制功能；直接数字控制功能；SCCSCC计算机计算机(称为上位机称为上位机)则根据反映生产过程则根据反映生产过程工况的数据和数学模型进行必要的计算给工况的数据和数学模型进行必要的计算给DDCDDC计算机提供各种计算机提供各种控制信号，比如最佳给定值和最优控制量。控制信号，比如最佳给定值和最优控制量。n n DDC

27、DDC用计算机与生产过程连接，并直接承担控制任务。因此，要求用计算机与生产过程连接，并直接承担控制任务。因此，要求其可靠性高，抗干扰性强并能独立工作。一般选用单板机式微型机其可靠性高，抗干扰性强并能独立工作。一般选用单板机式微型机作为作为DDCDDC计算机。计算机。n nSCCSCC计算机承担高级控制与管理的任务，它的信息存储量大、计算任计算机承担高级控制与管理的任务，它的信息存储量大、计算任务繁重。一般选用高档微型机或小型机作为务繁重。一般选用高档微型机或小型机作为SCCSCC用计算机。用计算机。2022/10/72022/10/72222第22页，共38页，编辑于2022年，星期二n nS

28、CCSCC计算机功能有：对整个轧制线设备控制的设定计算，对整个轧计算机功能有：对整个轧制线设备控制的设定计算，对整个轧制线轧件跟踪，轧制节奏控制，处理轧制过程大量的技术数据、制线轧件跟踪，轧制节奏控制，处理轧制过程大量的技术数据、操作数据并显示。操作数据并显示。n nDDCDDC计算机的功能有：以比较短的取样间距直接控制各个电计算机的功能有：以比较短的取样间距直接控制各个电机驱动设备的位置，带钢厚度和温度以及轧机的程序控制。机驱动设备的位置，带钢厚度和温度以及轧机的程序控制。2 2号号SCCSCC与与4 4号号DDCDDC离线备用。离线备用。1 13 3号号DDCDDC的控制项目下：的控制项目

29、下：n n1 1号号DDCDDC用来控制加热炉前后及粗轧各机械设备的动作，用来控制加热炉前后及粗轧各机械设备的动作，n n2 2号号DDCDDC用来控制精轧各机械设备的动作用来控制精轧各机械设备的动作n n3 3号号DDCDDC用来控制卷取机各机械的动作用来控制卷取机各机械的动作2022/10/72022/10/72323第23页，共38页，编辑于2022年，星期二 五、多级控制系统五、多级控制系统n n多级控制系统的产生是由于生产规模越来越大，信息来源越来越多，多级控制系统的产生是由于生产规模越来越大，信息来源越来越多，对计划管理信息收集的及时性要求越来越高，因此要求管理计算机系对计划管理信

30、息收集的及时性要求越来越高，因此要求管理计算机系统能直接指挥过程计算机系统，过程计算机也能直接向管理计算机系统能直接指挥过程计算机系统，过程计算机也能直接向管理计算机系统进行汇报。统进行汇报。n n在现代化大型企业中，生产的原料、产品、能源调度已成为企在现代化大型企业中，生产的原料、产品、能源调度已成为企业获得最好经济效益的关键因素，因此设有能源调度中心、生业获得最好经济效益的关键因素，因此设有能源调度中心、生产调度中心等大型计算机中心。它会带来较监控层更大的经济产调度中心等大型计算机中心。它会带来较监控层更大的经济效益。最高一层是企业管理层，它包括生产计划、财务会计、效益。最高一层是企业管理

31、层，它包括生产计划、财务会计、销售、人事工资和经营决策，属于现代管理科学范畴，通常由销售、人事工资和经营决策，属于现代管理科学范畴，通常由计算机网络系统实现。计算机网络系统实现。n n多级控制系统也称信息管理级控制系统多级控制系统也称信息管理级控制系统MISMIS。(Managment(Managment Information SystemInformation System）2022/10/72022/10/72424第24页，共38页，编辑于2022年，星期二5.5.多级控制系统多级控制系统 Management Information Management Information Sy

32、stem,MISSystem,MISqDDCDDC级用来直接控制生产过程，主要进行数字级用来直接控制生产过程，主要进行数字PIDPID控制、顺序控制、比值控制控制、顺序控制、比值控制串级控制等各种数字直接控制，数据收集、监视报警。串级控制等各种数字直接控制，数据收集、监视报警。qSCCSCC级主要进行最优控制的设定计算，指挥级主要进行最优控制的设定计算，指挥DDCDDC的工作，调整常规控制器的设定值的工作，调整常规控制器的设定值和给操作者发出操作指令等。和给操作者发出操作指令等。qMISMIS级是生产管理级，主要进行生产的计划和调度，指挥级是生产管理级，主要进行生产的计划和调度，指挥SCCSC

33、C级进行工作。级进行工作。DDC级SCC级 车间管理工厂管理公司管理MIS级2022/10/72022/10/72525第25页，共38页，编辑于2022年，星期二n n DDCDDC级用来直接控制生产过程，在这一级主要进行比例、积分、级用来直接控制生产过程，在这一级主要进行比例、积分、微分等各种数字直接控制，并可进行程序控制、顺序控制、比微分等各种数字直接控制，并可进行程序控制、顺序控制、比值控制、串级控制、前馈控制以及延迟补偿等各种的控制计算。值控制、串级控制、前馈控制以及延迟补偿等各种的控制计算。此外，它还可以进行数据收集和监视报警等。此外，它还可以进行数据收集和监视报警等。n n SC

34、C SCC级主要进行最优控制的设定计算，指挥级主要进行最优控制的设定计算，指挥DDCDDC级的工作，调整级的工作，调整常规控制器的设定值和向操作者发出操作指令等。常规控制器的设定值和向操作者发出操作指令等。n n MIS MIS级是生产管理级，它主要进行生产的计划和调度，指挥级是生产管理级，它主要进行生产的计划和调度，指挥SCCSCC级级进行工作。这一级又可以按企业的规模和管理范围的大小，分成进行工作。这一级又可以按企业的规模和管理范围的大小，分成几级，例如车间管理级、分厂管理级和公司管理级。几级，例如车间管理级、分厂管理级和公司管理级。MISMIS级的计算级的计算机都是大型的通用计算机，要求

35、数据处理和科学计算的能力强，机都是大型的通用计算机，要求数据处理和科学计算的能力强，内存和外存的容量大。内存和外存的容量大。2022/10/72022/10/72626第26页，共38页，编辑于2022年，星期二6 6 分布式控制系统分布式控制系统 Distributed Control SystemDistributed Control System出发点（出发点（出发点（出发点（2 2 2 2个方面）：个方面）：个方面）：个方面）：(1)(1)不能采取控制回路高度集中的设计思想，需要把控制功能分散到不能采取控制回路高度集中的设计思想，需要把控制功能分散到若干个控制站实现，以提高系统的可靠性

36、；若干个控制站实现，以提高系统的可靠性；(2)(2)考虑到整个生产过程的整体性，各个控制系统（回路）的运行应当服从工业考虑到整个生产过程的整体性，各个控制系统（回路）的运行应当服从工业生产管理的总体目标。生产管理的总体目标。根本特征根本特征:控制的分散性控制的分散性和和管理的集中性管理的集中性2022/10/72022/10/72727第27页，共38页，编辑于2022年，星期二微型机的优点：运算速度快、可靠性高、价格便宜、体积小。新技术：测量控制技术control、通讯技术communication 人机接口技术CRT 以及上述的计算机技术computer 即4C技术的相互发展、相互渗透产生

37、的。特征：利用计算机技术对生产过程进行集中监视、操作、管理，分散控制、分散负载、分散危险的一种新型控制技术。它既不同于分散的仪表控制，也不同于集中的计算机控制系统。它吸收两者的优点，在此基础上发展起来的。6 分布式控制系统 Distributed Control System2022/10/72022/10/72828第28页，共38页，编辑于2022年，星期二6.6.分布式控制系统分布式控制系统 Distributed Control System,DCS Distributed Control System,DCS服务器服务器工作站工作站终端终端终端终端网关网关网关打印机打印机工程师站工程

38、师站操作员站操作员站管理网络管理网络MNET系统网络系统网络SNET现场现场I/OI/O控制控制站站控制网络控制网络CNET2022/10/72022/10/72929第29页，共38页，编辑于2022年，星期二6.6.分布式控制系统分布式控制系统 大型控制系统大型控制系统2022/10/72022/10/73030第30页，共38页，编辑于2022年，星期二6.6.分布式控制系统分布式控制系统 大型控制系统大型控制系统1.将现场发生的过程量进行将现场发生的过程量进行数字化，并将数字化后的数字化，并将数字化后的量存在存储器的本地数据量存在存储器的本地数据库中，并能按实际运行情库中，并能按实际运

39、行情况实时地改变和更新现场况实时地改变和更新现场过程量。过程量。2.将本站采集的实时数据通过网络送到操将本站采集的实时数据通过网络送到操作员站、工程师站、其他作员站、工程师站、其他I/O站，以实现站，以实现全范围内的监督和控制。同时现场全范围内的监督和控制。同时现场I/O还还可以接受由操作员站、工程师站下发的可以接受由操作员站、工程师站下发的信息，以实现对现场的人工控制，或对信息，以实现对现场的人工控制，或对本站的参数设定。本站的参数设定。3.在本站实现局部自动控制，在本站实现局部自动控制，回路计算。及闭环控制、回路计算。及闭环控制、顺序控制等经典算法，也顺序控制等经典算法，也可下装非标准算法

40、。可下装非标准算法。2022/10/72022/10/73131第31页，共38页，编辑于2022年，星期二6.6.分布式控制系统分布式控制系统 大型控制系统大型控制系统与运行操作有关的人机界面功能与运行操作有关的人机界面功能的网络节点。的网络节点。为操作员提供人机界面，使操作员可以通过为操作员提供人机界面，使操作员可以通过操作员站及时了解现场运行状态，各种运行操作员站及时了解现场运行状态，各种运行参数的当前值，是否由异常发生，并通过输参数的当前值，是否由异常发生，并通过输出设备对工艺过程进行控制和调节。出设备对工艺过程进行控制和调节。2022/10/72022/10/73232第32页，共3

41、8页，编辑于2022年，星期二6.6.分布式控制系统分布式控制系统 大型控制系统大型控制系统对对DCS进行离线配置、组态工进行离线配置、组态工作和在线系统监督、控制、维作和在线系统监督、控制、维护的网络节点。护的网络节点。2022/10/72022/10/73333第33页，共38页，编辑于2022年，星期二6.6.分布式控制系统分布式控制系统 大型控制系统大型控制系统企业内部管理数据通信，不同工业过企业内部管理数据通信，不同工业过程之间协调控制，采用开放式标准局程之间协调控制，采用开放式标准局域网络协议，诸如域网络协议，诸如TCP/IPETHERNET等协议。等协议。I/O站向操作员站的数据

42、传输，站向操作员站的数据传输，I/O站站之间的数据传递，以及保持操作员站之间的数据传递，以及保持操作员站之间的数据的一致性。之间的数据的一致性。SENT采用双冗余结构，采用工业令采用双冗余结构，采用工业令牌、总线协议，符合牌、总线协议，符合IEEE标准。标准。I/O组件之间及各组件内部模板之间组件之间及各组件内部模板之间的数据联系，采用工业现场网络通信。的数据联系，采用工业现场网络通信。如如ProfiBusModiBus2022/10/72022/10/73434第34页，共38页，编辑于2022年，星期二4 4集散型控制系统集散型控制系统 （DistributedControlSystemD

43、CS）2022/10/72022/10/73535第35页，共38页，编辑于2022年，星期二管理级管理级控制级控制级现场设备级现场设备级操作站操作站控制站控制站I/O系统系统高级控制器高级控制器数据服务器数据服务器WEB服务器服务器管理计算机管理计算机互联网互联网服务器服务器Internet/IntranetEthernetEthernet/专用总线专用总线网关网关FF、ProfiBus等现场总线等现场总线典型的分布式计算机控制系统结构示意图典型的分布式计算机控制系统结构示意图控制站控制站控制站控制站根据生产计划，利用数根据生产计划，利用数学模型对各个设备设定学模型对各个设备设定计算，进行控

44、制站之间计算，进行控制站之间和操作站之间相互通讯。和操作站之间相互通讯。本厂生产计划的编制、本厂生产计划的编制、与上、下游厂间的生与上、下游厂间的生产协调、原料管理、产协调、原料管理、成品管理。成品管理。在控制级计算机完成在控制级计算机完成设定计算后，由现场设定计算后，由现场控制站执行控制，使控制站执行控制，使各设备的位置、速度各设备的位置、速度调节到设定值调节到设定值I/O系统系统I/O系统系统2022/10/72022/10/73636第36页，共38页，编辑于2022年，星期二生产生产管理管理级级操作站操作站控制站控制站I/O系统系统高级控制器高级控制器数据服务器数据服务器工程师站工程师站管理计算机管理计算机互联网互联网服务器服务器Internet/IntranetEthernetWestHouse-net网关网关热轧厂分布式计算机控制系统结构示意图热轧厂分布式计算机控制系统结构示意图基础基础自动自动化级化级加热炉加热炉控制站控制站粗轧机粗轧机控制站控制站精轧机精轧机控制站控制站过过程程自自动动化化级级工程师站工程师站操作站操作站I/O系统系统I/O系统系统I/O系统系统2022/10/72022/10/73737第37页，共38页，编辑于2022年，星期二Thanks2022/10/72022/10/73838第38页，共38页，编辑于2022年，星期二