計算機控制系統介紹計算機控制系統介紹1內容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1內容概述12內容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2內容現場總線控制系統23

第一節概述一、計算機控制系統的組成3

計算機控制系統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三個步驟：數據采集、控制決策、與控制輸出。第一節概述一、計算機控制系統的組成3計算

第一節概述4圖10-2計算機控制系統組成框圖第一節概述4圖10-2計算機控制系統組成框圖5

第一節概述二、計算機控制系統的特點5①計算機采用分時操作，用一臺計算機可以代替許多臺常規儀表，在一臺計算機上操作與監視很方便。②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。第一節概述二、計算機控制系統的特點5①計算機采用分時6

第一節概述6③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。④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。第一節概述6③計算機控制系統可以通過通信網絡而互通信息，7

第一節概述三、計算機控制系統的發展過程71.直接數字控制

由于提供了計算機與過程裝置間的接口，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。第一節概述三、計算機控制系統的發展過程71.直接數字控8

第一節概述8本質用一臺計算機取代一組模擬控制器，構成閉環控制回路。優點計算靈活，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。第一節概述8本質用一臺計算機取代一組模擬控制器，構成閉9

第一節概述92.集中型計算機控制系統圖10-3集中型計算機控制系統原理圖第一節概述92.集中型計算機控制系統圖10-3集中型10

第一節概述103.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。特點集中管理和分散控制

第一節概述103.集散控制系統集散控制系統是隨11

第一節概述114.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。本質全數字式的，取消了原來DCS系統中獨立的控制器，避免了反復進行A／D、D／A的轉換。特點雙向數據通信能力；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。第一節概述114.現場總線控制系統現場總線是連12第二節集散控制系統一、集散控制系統的特點12①控制功能豐富②監視操作方便③信息和數據共享④系統擴展靈活⑤安裝維護方便⑥系統可靠性高第二節集散控制系統一、集散控制系統的特點12①控制功能豐13第二節集散控制系統二、集散控制系統的基本組成13圖10-4集散控制系統基本構成圖圖10-5CENTUM-CS系統外觀圖第二節集散控制系統二、集散控制系統的基本組成13圖10-4第二節集散控制系統14圖10-6集散型控制系統的體系結構

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。小結第二節集散控制系統14圖10-6集散型控制系統的體系結構15第二節集散控制系統三、CENTUM-CS集散控制系統151.CENTUM-CS系統的構成圖10-7CENTUM-CS系統構成第二節集散控制系統三、CENTUM-CS集散控制系統151第二節集散控制系統162.基本操作方法（1）畫面的調出

操作站的畫面有三大類：操作畫面、應用畫面和組態畫面。調出的方法①利用畫面名稱調出。②利用功能鍵調出。③利用畫面選擇鍵或操作員應用功能鍵調出。④利用畫面展開調出。第二節集散控制系統162.基本操作方法（1）畫面的調出17第二節集散控制系統17畫面類別畫面名稱畫面類別畫面名稱綜觀畫面·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·TG

××××系統維護畫面·SM表10-1

CENTUM－CS系統10種監視畫面名稱注：××××

表示頁面號第二節集散控制系統17畫面類別畫面名稱畫面類別畫面名稱綜觀第二節集散控制系統18（2）參數及控制方式的調整①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。圖10-8控制方式更改確認窗口第二節集散控制系統18（2）參數及控制方式的調整①控制方19第二節集散控制系統19②改變閥位輸出值（MV）僅在手動方式時能操作。③改變設定值（SV）在自動方式下操作同②；④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［確認鍵］數據真正進入內部儀表。最后用［CL］鍵關閉錄入窗口。第二節集散控制系統19②改變閥位輸出值（MV）僅在手動方20第二節集散控制系統203.顯示畫面及操作

CENTUM-CS系統的操作站主要有９種類型的畫面用于系統的監視和操作，它們分別是綜觀畫面、分組畫面、調整畫面、報警畫面、操作指導信息畫面、流程圖畫面、趨勢畫面、用戶屏幕及信息屏幕。第二節集散控制系統203.顯示畫面及操作CENTU21第二節集散控制系統（1）儀表圖

儀表圖是系統顯示的主要內容，也是操作的關鍵。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。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。21第二節集散控制系統（1）儀表圖儀表圖是系統顯示的主要內容22第二節集散控制系統22圖10-9主要的儀表圖（一）第二節集散控制系統22圖10-9主要的儀表圖（一）23第二節集散控制系統23圖10-9主要的儀表圖（二）第二節集散控制系統23圖10-9主要的儀表圖（二）24第二節集散控制系統24（2）綜觀顯示畫面作用

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，也可以從綜觀畫面轉移到其他畫面上。第二節集散控制系統24（2）綜觀顯示畫面作用把反饋25第二節集散控制系統25圖10-10綜觀顯示畫面第二節集散控制系統25圖10-10綜觀顯示畫面26第二節集散控制系統26（3）分組顯示畫面圖10-11分組顯示畫面第二節集散控制系統26（3）分組顯示畫面圖10-11分組27第二節集散控制系統27（4）調整畫面主要顯示

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、３點調整趨勢圖和儀表圖。主要內容

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。第二節集散控制系統27（4）調整畫面主要顯示一個工位號反28第二節集散控制系統28圖10-12調整畫面第二節集散控制系統28圖10-12調整畫面29第二節集散控制系統29（5）趨勢組畫面根據采集方式、記錄周期和采樣周期的不同分類：

實時趨勢、歷史趨勢和批量趨勢三種。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。第二節集散控制系統29（5）趨勢組畫面根據采集方式、記錄周30第二節集散控制系統30圖10-13趨勢組畫面第二節集散控制系統30圖10-13趨勢組畫面31第二節集散控制系統31（6）趨勢點畫面

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和放大的詳細趨勢圖。趨勢點畫面與趨勢組畫面相似。第二節集散控制系統31（6）趨勢點畫面趨勢點畫面顯32第二節集散控制系統32（7）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。第二節集散控制系統32（7）流程圖畫面流程圖畫面可33第二節集散控制系統33圖10-14顯示畫面格式第二節集散控制系統33圖10-14顯示畫面格式34第二節集散控制系統34（8）報警概要畫面

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、秒，工位號，工位號說明，報警狀態這一順序進行顯示。第二節集散控制系統34（8）報警概要畫面報警畫面按35第二節集散控制系統35圖10-15報警概要畫面第二節集散控制系統35圖10-15報警概要畫面36第三節現場總線控制系統一、現場總線控制系統的特點361.現場總線控制系統的結構特點圖10-16傳統計算機控制系統結構示意圖傳統計算機控制系統的缺點

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。第三節現場總線控制系統一、現場總線控制系統的特點361.現第三節現場總線控制系統37

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A／D、D／A等I／O組件，第三節現場總線控制系統37現場總線控制系統FCS是38第三節現場總線控制系統382.現場總線控制系統的技術特點圖10-17現場總線控制系統結構示意圖①全數字化通信②開放型的互聯網絡③互操作性與互用性④系統的全分散式⑤現場設備的智能化第三節現場總線控制系統382.現場總線控制系統的技術特點圖39第三節現場總線控制系統393.現場總線控制系統的優點①節省硬件數量和投資②節省安裝費用③節省維護費用④用戶具有高度的系統集成主動權⑤提高系統的準確性與可靠性⑥對現場環境的適應性第三節現場總線控制系統393.現場總線控制系統的優點①節40第三節現場總線控制系統二、現場總線國際標準化40圖10-18IEC61158采用的8種類型

IEC標準的8種類型是平等的。其中Type2～Type8需要對Type1提供接口，而標準本身不要求Type2～Type8之間提供接口。第三節現場總線控制系統二、現場總線國際標準化40圖10-1第三節現場總線控制系統三、主要的現場總線系統簡介411.HART總線系統2.Profibus總線系統3.FF總線系統4.CAN總線系統5.LonWorks總線系統

第三節現場總線控制系統三、主要的現場總線系統簡介411.42計算機控制系統介紹計算機控制系統介紹43內容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1內容概述144內容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2內容現場總線控制系統245

第一節概述一、計算機控制系統的組成3

計算機控制系統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三個步驟：數據采集、控制決策、與控制輸出。第一節概述一、計算機控制系統的組成3計算

第一節概述4圖10-2計算機控制系統組成框圖第一節概述4圖10-2計算機控制系統組成框圖47

第一節概述二、計算機控制系統的特點5①計算機采用分時操作，用一臺計算機可以代替許多臺常規儀表，在一臺計算機上操作與監視很方便。②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。第一節概述二、計算機控制系統的特點5①計算機采用分時48

第一節概述6③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。④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。第一節概述6③計算機控制系統可以通過通信網絡而互通信息，49

第一節概述三、計算機控制系統的發展過程71.直接數字控制

由于提供了計算機與過程裝置間的接口，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。第一節概述三、計算機控制系統的發展過程71.直接數字控50

第一節概述8本質用一臺計算機取代一組模擬控制器，構成閉環控制回路。優點計算靈活，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。第一節概述8本質用一臺計算機取代一組模擬控制器，構成閉51

第一節概述92.集中型計算機控制系統圖10-3集中型計算機控制系統原理圖第一節概述92.集中型計算機控制系統圖10-3集中型52

第一節概述103.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。特點集中管理和分散控制

第一節概述103.集散控制系統集散控制系統是隨53

第一節概述114.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。本質全數字式的，取消了原來DCS系統中獨立的控制器，避免了反復進行A／D、D／A的轉換。特點雙向數據通信能力；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。第一節概述114.現場總線控制系統現場總線是連54第二節集散控制系統一、集散控制系統的特點12①控制功能豐富②監視操作方便③信息和數據共享④系統擴展靈活⑤安裝維護方便⑥系統可靠性高第二節集散控制系統一、集散控制系統的特點12①控制功能豐55第二節集散控制系統二、集散控制系統的基本組成13圖10-4集散控制系統基本構成圖圖10-5CENTUM-CS系統外觀圖第二節集散控制系統二、集散控制系統的基本組成13圖10-4第二節集散控制系統14圖10-6集散型控制系統的體系結構

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。小結第二節集散控制系統14圖10-6集散型控制系統的體系結構57第二節集散控制系統三、CENTUM-CS集散控制系統151.CENTUM-CS系統的構成圖10-7CENTUM-CS系統構成第二節集散控制系統三、CENTUM-CS集散控制系統151第二節集散控制系統162.基本操作方法（1）畫面的調出

操作站的畫面有三大類：操作畫面、應用畫面和組態畫面。調出的方法①利用畫面名稱調出。②利用功能鍵調出。③利用畫面選擇鍵或操作員應用功能鍵調出。④利用畫面展開調出。第二節集散控制系統162.基本操作方法（1）畫面的調出59第二節集散控制系統17畫面類別畫面名稱畫面類別畫面名稱綜觀畫面·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·TG

××××系統維護畫面·SM表10-1

CENTUM－CS系統10種監視畫面名稱注：××××

表示頁面號第二節集散控制系統17畫面類別畫面名稱畫面類別畫面名稱綜觀第二節集散控制系統18（2）參數及控制方式的調整①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。圖10-8控制方式更改確認窗口第二節集散控制系統18（2）參數及控制方式的調整①控制方61第二節集散控制系統19②改變閥位輸出值（MV）僅在手動方式時能操作。③改變設定值（SV）在自動方式下操作同②；④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［確認鍵］數據真正進入內部儀表。最后用［CL］鍵關閉錄入窗口。第二節集散控制系統19②改變閥位輸出值（MV）僅在手動方62第二節集散控制系統203.顯示畫面及操作

CENTUM-CS系統的操作站主要有９種類型的畫面用于系統的監視和操作，它們分別是綜觀畫面、分組畫面、調整畫面、報警畫面、操作指導信息畫面、流程圖畫面、趨勢畫面、用戶屏幕及信息屏幕。第二節集散控制系統203.顯示畫面及操作CENTU63第二節集散控制系統（1）儀表圖

儀表圖是系統顯示的主要內容，也是操作的關鍵。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。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。21第二節集散控制系統（1）儀表圖儀表圖是系統顯示的主要內容64第二節集散控制系統22圖10-9主要的儀表圖（一）第二節集散控制系統22圖10-9主要的儀表圖（一）65第二節集散控制系統23圖10-9主要的儀表圖（二）第二節集散控制系統23圖10-9主要的儀表圖（二）66第二節集散控制系統24（2）綜觀顯示畫面作用

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，也可以從綜觀畫面轉移到其他畫面上。第二節集散控制系統24（2）綜觀顯示畫面作用把反饋67第二節集散控制系統25圖10-10綜觀顯示畫面第二節集散控制系統25圖10-10綜觀顯示畫面68第二節集散控制系統26（3）分組顯示畫面圖10-11分組顯示畫面第二節集散控制系統26（3）分組顯示畫面圖10-11分組69第二節集散控制系統27（4）調整畫面主要顯示

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、３點調整趨勢圖和儀表圖。主要內容

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。第二節集散控制系統27（4）調整畫面主要顯示一個工位號反70第二節集散控制系統28圖10-12調整畫面第二節集散控制系統28圖10-12調整畫面71第二節集散控制系統29（5）趨勢組畫面根據采集方式、記錄周期和采樣周期的不同分類：

實時趨勢、歷史趨勢和批量趨勢三種。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。第二節集散控制系統29（5）趨勢組畫面根據采集方式、記錄周72第二節集散控制系統30圖10-13趨勢組畫面第二節集散控制系統30圖10-13趨勢組畫面73第二節集散控制系統31（6）趨勢點畫面

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和放大的詳細趨勢圖。趨勢點畫面與趨勢組畫面相似。第二節集散控制系統31（6）趨勢點畫面趨勢點畫面顯74第二節集散控制系統32（7）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。第二節集散控制系統32（7）流程圖畫面流程圖畫面可75第二節集散控制系統33圖10-14顯示畫面格式第二節集散控制系統33圖10-14顯示畫面格式76第二節集散控制系統34（8）報警概要畫面

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