1、1化工儀表及自動化第十章第十章 計算機控制系統計算機控制系統 2內容提要 概述 計算機控制系統的組成 計算機控制系統的特點 計算機控制系統的發展過程 集散控制系統 集散控制系統的特點 集散控制系統的基本構成 CENTUM-CS集散控制系統3 現場總線控制系統 現場總線控制系統的特點 現場總線國際標準化 主要的現場總線系統簡介4 第一節 概述 一、計算機控制系統的組成 是利用計算機實現工業生產過程的自動控制系統。 圖10-1 計算機控制系統原理框圖計算機控制的工作過程的：5圖10-2 計算機控制系統組成框圖6 第一節 概述 二、計算機控制系統的特點 計算機采用分時操作，用一臺計算機可以代替許多臺

2、常規儀表，在一臺計算機上操作與監視很方便。 計算機控制系統，由于其所實現功能的軟件化，復雜控制系統的實現或控制方案的修改可能只需修改程序、重新組態即可實現。 計算機控制系統可以通過通信網絡而互通信息，實現數據和信息共享，能使操作人員及時了解生產情況，改變生產控制和經營策略，使生產處于最優狀態。 計算機具有記憶和判斷功能，它能夠綜合生產中各方面的信息，在生產發生異常情況下，及時做出判斷，采取適當措施，并提供故障原因的準確指導，縮短系統維修和排除故障時間，提高系統運行的安全性，提高生產效率，這是常規儀表所達不到的。 7 第一節 概 述 三、計算機控制系統的發展過程 由于提供了計算機與過程裝置間的接

3、口，實現了“傳感器計算機執行器”三者電氣信號的直接傳遞，計算機在配備了傳感器、執行器以及相關的電氣接口后就可以實現過程的檢測、監視、控制和管理。這種用數字控制技術簡單地取代模擬控制技術，而不改變原有的控制功能。 用一臺計算機取代一組模擬控制器，構成閉環控制回路。 計算靈活，它不僅能實現典型的DDC控制規律，而且能方便地對傳統的PID算法進行改進或實現其他的控制算法。 8 第一節 概述圖10-3 集中型計算機控制系統原理圖93.3.集散控制系統集散控制系統 是隨著現代大型工業生產自動化的不斷興起和過程控制要求的日益復雜應運而生的綜合控制系統。 特點特點集中管理和分散控制 4.4.現場總線控制系統

4、現場總線控制系統 現場總線是連接智能現場裝置和自動化系統的數字式、雙向傳輸、多分支結構的通信網絡。 全數字式的，取消了原來DCS系統中獨立的控制器，避免了反復進行AD、DA的轉換。 雙向數據通信能力；把控制任務下移到智能現場設備，以實現測量控制一體化，從而提高系統固有可靠性。 10第二節 集散控制系統 一、集散控制系統的特點 控制功能豐富 監視操作方便 信息和數據共享 系統擴展靈活 安裝維護方便 系統可靠性高 11第二節 集散控制系統 二、集散控制系統的基本組成圖10-4 集散控制系統基本構成圖圖10-5 CENTUM-CS系統外觀圖12第二節 集散控制系統圖10-6 集散型控制系統的體系結構

5、 操作站、工程師站和上位計算機構成集中管理部分；現場監測站、現場控制站構成分散控制部分；通信網絡是連接集散系統各部分的紐帶，是實現集中管理、分散控制的關鍵。 13第二節 集散控制系統 三、CENTUM-CS集散控制系統圖10-7 CENTUM-CS系統構成14第二節 集散控制系統 操作站的畫面有三大類：操作畫面、應用畫面和組態畫面。 利用畫面名稱調出。 利用功能鍵調出。 利用畫面選擇鍵或操作員應用功能鍵調出。 利用畫面展開調出。 15第二節 集散控制系統綜觀畫面OV 趨勢點畫面TP 分組畫面CG 流程圖畫面GR 報警畫面AL 過程報警畫面 PR操作指導信息畫面OG 操作應用畫面OU趨勢組畫面

6、TG 系統維護畫面SM表10-1 CENTUMCS系統10種監視畫面名稱注： 表示頁面號16第二節 集散控制系統 控制方式的調整 DCS控制系統一般有幾種控制方式，在操作過程中，可以調整。調出要進行操作的控制系統對應的儀表圖，根據儀表圖下的軟鍵號調整對應控制鍵上的手動、自動按鍵。 改變閥位輸出值（MV）僅在手動方式時能操作。 改變設定值（SV）在自動方式下操作同；圖10-8 控制方式更改確認窗口17 數據錄入a.按壓ITEM數據類型鍵來確定更改數據類型。但在流程圖上利用光標調出字符輸入區時例外。b.按壓DATA更改后的數字。c.輸入錯誤可用BS鍵進行修改。d.數據輸入后或控制方式更改后，按確認

7、鍵數據真正進入內部儀表。最后用CL鍵關閉錄入窗口。 CENTUM-CS系統的操作站主要有種類型的畫面用于系統的監視和操作，它們分別是、及。 18第二節 集散控制系統l 儀表圖是系統顯示的主要內容，也是操作的關鍵。l 儀表圖沒有單獨的顯示畫面，但在大部分顯示畫面中都可調出。l 儀表圖顯示由工位號說明、工程單位、數字顯示、方式狀態顯示、模擬顯示和工位號幾部分組成。 19圖10-9 主要的儀表圖（一）20圖10-9 主要的儀表圖（二）21作用作用:把反饋控制系統、順序控制系統、各種操作畫面定義在一個個顯示塊中，以便了解過程系統的綜合概貌。若發生報警時，可用聲光通知操作人員進行確認。利用光標的操作，也

8、可以從綜觀畫面轉移到其他畫面上。 圖10-10 綜觀顯示畫面22第二節 集散控制系統圖10-11 分組顯示畫面23第二節 集散控制系統一個工位號反饋控制的內部儀表或順序控制的順序元素的各種設定參數、控制參數、點調整趨勢圖和儀表圖。包括工位號標記、工位號、工位號說明、該工位號的設定及控制參數、調整趨勢圖和儀表圖。 圖10-12 調整畫面24第二節 集散控制系統 實時趨勢實時趨勢、歷史趨勢歷史趨勢和批量趨勢批量趨勢三種。 實時趨勢用于記錄控制系統的過渡過程曲線，可以進行PID參數的整定； 歷史趨勢用于記錄控制系統的運行狀況，以備檢查，或將其數據存入硬盤及軟盤； 批量趨勢用于記錄批量過程的數據。 2

9、5第二節 集散控制系統圖10-13 趨勢組畫面26第二節 集散控制系統 趨勢點畫面顯示趨勢組畫面中某一個數據項，顯示兩組趨勢圖：包含所有采樣點的總體趨勢圖總體趨勢圖和放大的詳細趨詳細趨勢圖勢圖。 趨勢點畫面與趨勢組畫面相似。 流程圖畫面流程圖畫面可以用圖形、顏色和數據，將設備和控制系統圖案化，以滿足用戶監視和操作的要求。 在主顯示區顯示的內容是用戶自己編制的工藝設備、控制系統的顯示圖案以及儀表圖。 27第二節 集散控制系統圖10-14 顯示畫面格式28第二節 集散控制系統 報警畫面報警畫面按報警發生的順序，依次在主顯示區顯示20個報警信息。 每個報警信息按序號，工位號標記，報警發生的月、日、分

10、、秒，工位號，工位號說明，報警狀態這一順序進行顯示。 29圖10-15 報警概要畫面30第三節 現場總線控制系統 一、現場總線控制系統的特點圖10-16 傳統計算機控制系統結構示意圖 這種傳輸方式一方面要使用大量的信號線纜； 另一方面模擬信號的傳輸和抗干擾能力低。 31 現場總線控制系統FCS是在DCS系統的基礎上發展而成的，它繼承了DCS的分布式特點，但在各功能子系統之間，尤其是在現場設備和儀表之間的連接上，采用了開放式的現場網絡，從而使系統現場設備的連接形式發生了根本的改變，具有自己所特有的性能和特征。 現場總線采用數字信號傳輸取代模擬信號傳輸。現場總線允許在一條通信線上掛多個現場設備，而不需要AD、DA等IO組件， 32圖10-17 現場總線控制系統結構示意圖 全數字化通信 開放型的互聯網絡 互操作性與互用性 系統的全分散式 現場設備的智能化 第三節 現場總線控制系統33 節省硬件數量和投資 節省安裝費用 節省維護費用 用戶具有高度的系統集成主動權 提高系統的準確性與可靠性 對現場環境的適應性 第三節 現場總線控制系統34 二、現場總線國際標準化圖10-18 IEC61158采用的8種類型 的8種類型是平等的。 其中Type2Type8需要對Type1提供接口，