过程计算机控制系统.ppt

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1、Process Control&Instrumentation Technology主要内容主要内容主要内容主要内容t过程计算机控制系统特点及构成过程计算机控制系统特点及构成t直接数字控制（直接数字控制（DDC）系统系统t监督控制与数据采集（监督控制与数据采集（SCADA）系统系统t集散控制系统（集散控制系统（DCS）系统系统tPLC-SCADA系统与系统与DCS系统间的区别系统间的区别t计算机控制系统应用举例计算机控制系统应用举例Process Control&Instrumentation Technology过程计算机控制系统特点过程计算机控制系统特点过程计算机控制系统特点过程计算机控制

2、系统特点 t可靠性高；t对计算机的速度和精度要求较低；t输入、输出等外部设备较完善；t实时响应性好；t中断系统比较完善；t具有比较丰富的指令系统；t有比较完善的软件系统等。Process Control&Instrumentation Technology过程计算机控制系统构成过程计算机控制系统构成过程计算机控制系统构成过程计算机控制系统构成 t主机；t过程通道；t自动化仪表；t应用软件等。Process Control&Instrumentation Technology直接数字控制（直接数字控制（直接数字控制（直接数字控制（DDCDDCDDCDDC）系统系统系统系统 t最普遍的一种应用形式

3、，采用计算机直接对生产进行自动控制。最常用的是工业PC机（IPC）。tIPC是在PC机的基础上经过改进使之能适合恶劣工业环境的PC机。tIPC配有各种过程输入/出接口板和相应的工业应用软件，具有良好的开放性、安全性、灵活性和可联网性。t其突出优点是：非常强的计算处理能力，标准化总线，丰富的图形显示及多媒体功能，丰富操作系统支持和网络支持。Process Control&Instrumentation TechnologyIPCIPCt目前IPC已进入工业控制的各个层次，包括控制层、监控层、调度层、管理层和决策层。t几乎所有大型PLC应用中都以IPC作为操作员接口。t在大部分DCS中，IPC用作

4、操作员站的主机和工程师站的主机。Process Control&Instrumentation Technology监督控制与数据采集（监督控制与数据采集（监督控制与数据采集（监督控制与数据采集（SCADASCADASCADASCADA）系统系统系统系统 t利用计算机自动调整调节器的给定值，或可调参数值，或由第二级计算机监控第一级DDC系统。t特点：系统可靠性高，一旦计算机出故障，仍能由调节器维持生产过程的正常运行。Process Control&Instrumentation Technology集散控制系统（集散控制系统（集散控制系统（集散控制系统（DCSDCSDCSDCS）系统系统系统系

5、统 tDCS的设计思想是“控制分散、管理集中”。t 与传统的集中式计算机控制系统相比，控制系统的危险被分散，可靠性大大增加。tDCS具有良好的图形界面，方便的组态软件，丰富的控制算法和开放的联网能力等优点。t成为过程控制系统，特别是大中型流程工业企业中控制系统的主流。Process Control&Instrumentation TechnologyDCSDCS代表厂家代表厂家t80年代国内DCS的市场几乎全被国外产品占有，代表厂家有：t美国的HONEYWELL；t日本的横河（YAKOGAWA）；t德国的SIEMENS等等。t进入90年代，国产DCS的市场占有率不断上升，代表性的有：t北京和利

6、时公司；t浙大中控公司。Process Control&Instrumentation TechnologyDCSDCS的特点的特点 t采用分级结构：通常分为三级，第一级为过程控制，第二级为监督控制，第三级为工厂管理；t采用局部网络通信技术；t丰富的功能软件包；t强有力的人机接口功能；t采用高可靠性技术。Process Control&Instrumentation TechnologyPLC-SCADAPLC-SCADAPLC-SCADAPLC-SCADA系统与系统与系统与系统与DCSDCSDCSDCS系统间的区别系统间的区别系统间的区别系统间的区别 tPLC-SCADA系统和基于DCS的过

7、程控制系统从原理上区别不大：t起初，PLC是作为继电逻辑电子设备对数字量进行控制的；DCS系统则引入了模拟量控制。随着系统的发展，至今两者都能对数字量和模拟量进行控制。tDCS系统的设计是面向对象的，而PLC程序的编码则更多是面向线性顺序控制的。Process Control&Instrumentation TechnologyPLC-SCADAPLC-SCADAPLC-SCADAPLC-SCADA系统与系统与系统与系统与DCSDCSDCSDCS系统间的区别系统间的区别系统间的区别系统间的区别t一个DCS系统是由硬件、处理器、I/O模块、运行界面和与之相匹配的应用软件组成的一个完整系统。PLC

8、-SCADA则将整个系统分散成不同的部分，各个部分之间需要进行组合和通讯。tDCS系统只有一个全局的数据库，一旦修改了这个数据库，它将影响整个系统的运行。PLC-SCADA系统至少有两个不同的数据库，一个是用于PLC的，另一个是用在SCADA应用程序中的。任何修改都将在所有的数据库中进行。tPLC的硬件、软件和授权与DCS系统的相比相对便宜。Process Control&Instrumentation TechnologyPLC-SCADAPLC-SCADAPLC-SCADAPLC-SCADA系统与系统与系统与系统与DCSDCSDCSDCS系统间的区别系统间的区别系统间的区别系统间的区别tP

9、LC能以毫秒级的速度扫描，而DCS则只能以秒级速度扫描。tDCS只有固定的扫描速率，而PLC的扫描速率则是由负载多少和I/O的数量决定的。t起初的DCS是一个很封闭的系统，换句话说，要实现系统与其它系统接口设计是很困难的。SCADA系统是基于PC设计的，所以它与其它系统的接口是通用的。Process Control&Instrumentation TechnologyPLC-SCADAPLC-SCADAPLC-SCADAPLC-SCADA系统与系统与系统与系统与DCSDCSDCSDCS系统间的区别系统间的区别系统间的区别系统间的区别tPLC-SCADA系统在PLC和SCADA进行通讯的时候要进

10、行很多工作。tDCS中通讯检测、系统性能管理和系统报警都使用标准函数，而在PLC-SCADA中这些功能都需要使用编程来实现。tPLC更适用于小工程，而DCS系统则适用于大工程。现在，人们组合了PLC-SCADA和DCS两者的优点，并把它称之为小型DCS系统，它具有典型的DCS性能。Process Control&Instrumentation Technology基于基于基于基于PROFIBUSPROFIBUSPROFIBUSPROFIBUS的的的的PLC-SCADAPLC-SCADAPLC-SCADAPLC-SCADA系统系统系统系统在磨矿过程中的应用在磨矿过程中的应用在磨矿过程中的应用在磨

11、矿过程中的应用 t磨矿过程自动控制的目标：t一是控制分级溢流的矿石粒度满足工艺要求，以利于后面的浮选作业；t二是在保证粒度满足工艺要求的前提下，尽可能提高磨机的入磨台时（即单台设备每小时的处理量），从而提高产量，降低能耗。Process Control&Instrumentation Technology磨矿过程控制特点磨矿过程控制特点 t数据量大而且分散t根据低压配电室及车间信号采集点的实际布局，需设多个站点，对系统通信联网的方便性和可靠性要求很高。t受控设备多并且存在紧密的联锁关系t润滑油泵、磨机、分级机、给矿皮带、集矿皮带和摆式给矿机等设备之间是一个典型的以电机启/停和互锁控制为主的系统

12、，要求控制器应易于实现此类控制。Process Control&Instrumentation Technology磨矿过程控制特点磨矿过程控制特点t测量和控制参数多 t要实现上述控制目标，要求实时检测矿浆粒度值、入磨台时和多个给水点的给水量，并通过若干调节阀和变频器实现上述参数的调节与控制。t控制算法较复杂t为达到良好的粒度和入磨台时控制效果，需采用除PID控制算法外其它先进算法，如模糊控制算法，算法的复杂性较大，这对控制器的数据处能力要求较高。Process Control&Instrumentation Technology控制系统网络结构设计控制系统网络结构设计 t磨矿系统决定采用基于

13、西门子PLC的SCADA控制方案。t选择S7300系列 PLC（315-2DP）作为主控制器。t每个系列各设1个主站点。t选择ET200M模块作为远程I/O，根据每系列的实际情况，每系列在车间设有多个远程I/O站点。Process Control&Instrumentation Technology控制系统网络结构设计控制系统网络结构设计Process Control&Instrumentation Technology网络结构特点网络结构特点 t一根通信线就可以实现现场I/O信号和CPU之间、CPU与上位机PC之间的连接。t采用PLC，对系统的联锁、保护等以开关量为主的处理极为方便。t采用模块化编程，通过组织块（OB）、功能块（FB）、数据块（DB）等模块之间的调用，可以实现复杂的控制算法。t通过局域网，车间主任、车间调度可在网上直接浏览车间的生产和底层设备的运行情况。Process Control&Instrumentation Technology操作站主要功能操作站主要功能t工艺流程和工艺数据实时显示；t查询功能；t历史曲线；t报警；t参数设置；t报表统计；t联网等等。