集散控制的第一章PPT

1、1集散控制系統(tǒng)集散控制系統(tǒng)2王嬈芬行政樓915677911263成績（考試課）成績（考試課）n平時：平時：40%40%p隨堂作業(yè)。隨堂作業(yè)。20%20%p大報告。大報告。20%20%（1111周）周）p出勤：每缺勤出勤：每缺勤1 1次，扣次，扣5 5分，缺勤超過本門課分，缺勤超過本門課1/31/3取取消考試資格。消考試資格。n考試：考試：60%60%，閉卷，閉卷一、一、 本課程在課程體系中的定位本課程在課程體系中的定位1. 具備一定的系統(tǒng)設(shè)計、分析、仿真、控制、決策的知識和具備一定的系統(tǒng)設(shè)計、分析、仿真、控制、決策的知識和技能；技能；2. 具有在自動化相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域進行科學(xué)研究的能力；具有在自動

2、化相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域進行科學(xué)研究的能力；3. 具有自動化工程實踐應(yīng)用的能力。具有自動化工程實踐應(yīng)用的能力。二、二、教學(xué)目標教學(xué)目標1. 加強學(xué)生對實際過程工業(yè)控制方法的認識，培養(yǎng)學(xué)生從應(yīng)加強學(xué)生對實際過程工業(yè)控制方法的認識，培養(yǎng)學(xué)生從應(yīng)用角度出發(fā)，分析、設(shè)計和維護控制系統(tǒng)的能力；用角度出發(fā)，分析、設(shè)計和維護控制系統(tǒng)的能力；2. 全面了解集散控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、評價方法和設(shè)計方法，培全面了解集散控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、評價方法和設(shè)計方法，培養(yǎng)學(xué)生樹立正確的設(shè)計思路，培養(yǎng)從事自動控制方法相關(guān)研養(yǎng)學(xué)生樹立正確的設(shè)計思路，培養(yǎng)從事自動控制方法相關(guān)研究的能力。究的能力。3. 培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用計算機技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)和顯

3、示技培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用計算機技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)和顯示技術(shù)，解決實際工程問題的能力；術(shù)，解決實際工程問題的能力；4三、三、教學(xué)效果教學(xué)效果通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生可具備：通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生可具備： 了解集散控制系統(tǒng)的發(fā)展、基本概念和結(jié)構(gòu)；了解集散控制系統(tǒng)的發(fā)展、基本概念和結(jié)構(gòu)； 掌握集散控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)、特點、分層體系和各層掌握集散控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)、特點、分層體系和各層功能；功能； 熟悉集散控制系統(tǒng)的性能評估和選型方法；熟悉集散控制系統(tǒng)的性能評估和選型方法； 熟悉集散控制系統(tǒng)的控制算法和組態(tài)；熟悉集散控制系統(tǒng)的控制算法和組態(tài)； 熟悉集散控制系統(tǒng)的工程設(shè)計過程和方法。熟悉集散控制系統(tǒng)的工程設(shè)

4、計過程和方法。 熟悉集散控制系統(tǒng)人機界面的功能和特點；熟悉集散控制系統(tǒng)人機界面的功能和特點； 熟悉集散控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信；熟悉集散控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信；56概述概述緒論緒論1.11.1 集散控制系統(tǒng)的基本概念集散控制系統(tǒng)的基本概念1.2 1.2 集散控制系統(tǒng)的特點集散控制系統(tǒng)的特點1.3 1.3 集散控制系統(tǒng)的展望集散控制系統(tǒng)的展望7緒論緒論n一、控制系統(tǒng)按照一、控制系統(tǒng)按照結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)分類分類p 集中控制系統(tǒng)集中控制系統(tǒng)p 分散控制系統(tǒng)分散控制系統(tǒng)p 集散控制系統(tǒng)集散控制系統(tǒng)( (分布式控制系統(tǒng)分布式控制系統(tǒng)) )n二、集散控制系統(tǒng)的產(chǎn)生二、集散控制系統(tǒng)的產(chǎn)生8一、控制系統(tǒng)按照結(jié)構(gòu)分類一、控制系統(tǒng)

5、按照結(jié)構(gòu)分類n1 1、集中控制系統(tǒng)（集中控制系統(tǒng)（Centralized Control SystemCentralized Control System，CCSCCS）n2 2、分散控制系統(tǒng)（、分散控制系統(tǒng)（Decentralized Control SystemDecentralized Control System，DCSDCS）n3 3、集散控制系統(tǒng)（集散控制系統(tǒng)（Total Distributed Control Total Distributed Control SystemSystem，TDCSTDCS）（分布式控制系統(tǒng)）（分布式控制系統(tǒng)）91 1、集中控制系統(tǒng)、集中控制系統(tǒng)控制

6、控制計算機計算機基本基本控制控制過程過程1 1基本基本控制控制過程過程2 2基本基本控制控制過程過程3 3基本基本控制控制過程過程4 4基本基本控制控制過程過程5 510集中控制系統(tǒng)的概念集中控制系統(tǒng)的概念 單機系統(tǒng)，用一臺計算機對多個對象或設(shè)備進行單機系統(tǒng)，用一臺計算機對多個對象或設(shè)備進行集中管理集中管理和和集中控制集中控制，有時稱為，有時稱為“群控群控”。 112 2、分散控制系統(tǒng)、分散控制系統(tǒng)多機系統(tǒng)多機系統(tǒng) 多臺計算機多臺計算機分別控制不同的對象或設(shè)備，各自構(gòu)成分別控制不同的對象或設(shè)備，各自構(gòu)成子系統(tǒng)子系統(tǒng)，各子系統(tǒng)間有，各子系統(tǒng)間有通信通信或或網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的關(guān)系。從整個的關(guān)系。從

7、整個系統(tǒng)來說，在功能上、邏輯關(guān)系上、物理上以及地理位系統(tǒng)來說，在功能上、邏輯關(guān)系上、物理上以及地理位置上都是置上都是分散分散的。以的。以計算機網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò)為組成核心的控制系統(tǒng)為組成核心的控制系統(tǒng)都是分散式系統(tǒng)。都是分散式系統(tǒng)。 123 3、集散控制系統(tǒng)、集散控制系統(tǒng) 將微處理器作為核心的集中分散控制系統(tǒng)。利用將微處理器作為核心的集中分散控制系統(tǒng)。利用控制技控制技術(shù)術(shù)（ControlControl）、）、計算機技術(shù)計算機技術(shù)（ComputerComputer）、）、通信技術(shù)通信技術(shù)（CommunicationCommunication）和）和陰極射線管陰極射線管（CRTCRT）顯示技術(shù)顯示技術(shù)

8、4C4C技技術(shù)術(shù)，對生產(chǎn)過程進行集中，對生產(chǎn)過程進行集中監(jiān)視監(jiān)視、操作操作、管理管理和和分散控制分散控制的新的新型控制系統(tǒng)。型控制系統(tǒng)。nTotal Distributed Control SystemTotal Distributed Control System，TDCS,TDCS,又稱分布式又稱分布式控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)。n主要特點：主要特點：集中管理、分散控制集中管理、分散控制。 13集散控制系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)集散控制系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)14 比較比較分散控制系統(tǒng)分散控制系統(tǒng)和和集散控制系統(tǒng)集散控制系統(tǒng)n結(jié)構(gòu)相似：分層、子系統(tǒng)、聯(lián)系結(jié)構(gòu)相似：分層、子系統(tǒng)、聯(lián)系n不同：不同：p（1 1）采用的技術(shù)不同；

9、）采用的技術(shù)不同；p（2 2）各子系統(tǒng)有密切聯(lián)系和信息交換，系統(tǒng)對各子系）各子系統(tǒng)有密切聯(lián)系和信息交換，系統(tǒng)對各子系統(tǒng)的總體目標和任務(wù)進行協(xié)調(diào)和分配。統(tǒng)的總體目標和任務(wù)進行協(xié)調(diào)和分配。n集散控制系統(tǒng)也是多機系統(tǒng)，嚴格地說是分散控制系統(tǒng)集散控制系統(tǒng)也是多機系統(tǒng)，嚴格地說是分散控制系統(tǒng)的一種。的一種。15 3030年代初期：分散控制方式年代初期：分散控制方式n 特點特點p直接作用式氣動控制器；直接作用式氣動控制器；p控制裝置安裝在被控過程附近，每個回路有單獨控控制裝置安裝在被控過程附近，每個回路有單獨控制器；制器；p運行人員分布在全廠各處；運行人員分布在全廠各處；p適用于規(guī)模不太大、工藝過程不太復(fù)

10、雜的企業(yè)。適用于規(guī)模不太大、工藝過程不太復(fù)雜的企業(yè)。 二、集散控制系統(tǒng)的產(chǎn)生二、集散控制系統(tǒng)的產(chǎn)生16控制系統(tǒng)的發(fā)展史控制系統(tǒng)的發(fā)展史172. 302. 30年代末期：集中控制方式年代末期：集中控制方式n中央控制室，信息遠距離傳輸；中央控制室，信息遠距離傳輸；n變送器、執(zhí)行器和控制器分離：變送器、執(zhí)行器安裝在變送器、執(zhí)行器和控制器分離：變送器、執(zhí)行器安裝在現(xiàn)場，控制器在中央控制室；現(xiàn)場，控制器在中央控制室；n優(yōu)點：運行人員可獲得整個的生產(chǎn)信息，便于優(yōu)點：運行人員可獲得整個的生產(chǎn)信息，便于協(xié)調(diào)控制協(xié)調(diào)控制；n注意：控制儀表和運行人員在地理上的集中，控制器分注意：控制儀表和運行人員在地理上的集中，

11、控制器分別完成各控制任務(wù)，故障影響不大別完成各控制任務(wù)，故障影響不大運行管理的集中，運行管理的集中，仍然仍然分散控制分散控制；n采用氣動單元組合儀表、電動單元組合儀表和組件組裝采用氣動單元組合儀表、電動單元組合儀表和組件組裝式儀表。式儀表。18控制系統(tǒng)的發(fā)展史19控制系統(tǒng)的發(fā)展史20控制系統(tǒng)的發(fā)展史213. 503. 50年代末年代末6060年代初：集中控制方式年代初：集中控制方式n計算機用于生產(chǎn)過程直接數(shù)字控制，造價高，一臺計算計算機用于生產(chǎn)過程直接數(shù)字控制，造價高，一臺計算機控制全廠的生產(chǎn)過程，整個系統(tǒng)控制任務(wù)的集中。機控制全廠的生產(chǎn)過程，整個系統(tǒng)控制任務(wù)的集中。n特點：特點：控制集中、管

12、理集中控制集中、管理集中n缺點：受硬件水平限制，計算機可靠性低，一旦發(fā)生故缺點：受硬件水平限制，計算機可靠性低，一旦發(fā)生故障，全廠生產(chǎn)癱瘓。障，全廠生產(chǎn)癱瘓。22集中控制系統(tǒng)集中控制系統(tǒng)控制控制計算機計算機基本基本控制控制過程過程1 1基本基本控制控制過程過程2 2基本基本控制控制過程過程3 3基本基本控制控制過程過程4 4基本基本控制控制過程過程5 5234. 704. 70年代年代: :集散控制方式集散控制方式 集散控制系統(tǒng)產(chǎn)生的原因：集散控制系統(tǒng)產(chǎn)生的原因：n 模擬儀表難以勝任生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大；模擬儀表難以勝任生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大；n 儀表控制系統(tǒng)應(yīng)適應(yīng)工業(yè)技術(shù)發(fā)展的要求；儀表控制系統(tǒng)應(yīng)

13、適應(yīng)工業(yè)技術(shù)發(fā)展的要求；n 計算機集中控制的風險太大；計算機集中控制的風險太大；n 系統(tǒng)上下及子系統(tǒng)之間的通信聯(lián)系要求越來越高系統(tǒng)上下及子系統(tǒng)之間的通信聯(lián)系要求越來越高提出了集散控制系統(tǒng)的概念，把控制功能分散在不同的計提出了集散控制系統(tǒng)的概念，把控制功能分散在不同的計算機中完成，采用通信技術(shù)實現(xiàn)各部分之間的聯(lián)系和協(xié)算機中完成，采用通信技術(shù)實現(xiàn)各部分之間的聯(lián)系和協(xié)調(diào)。調(diào)。特點：控制分散、管理集中特點：控制分散、管理集中24控制系統(tǒng)的發(fā)展史控制系統(tǒng)的發(fā)展史25總結(jié)：總結(jié)： 控制系統(tǒng)的發(fā)展歷史控制系統(tǒng)的發(fā)展歷史 ( (循環(huán)循環(huán)) )n1. 301. 30年代初期：分散控制年代初期：分散控制 ( (控

14、制分散、控制分散、 管理分散管理分散) ) n2. 302. 30年代末期：集中控制年代末期：集中控制 ( (控制分散、管理集中控制分散、管理集中) ) n3. 503. 50年代末年代末6060年代初：集中控制年代初：集中控制 ( (控制集中、管理集中控制集中、管理集中) )n4. 704. 70年代年代: :集散控制集散控制 ( (控制分散、管理集中控制分散、管理集中) )26一、集散系統(tǒng)的發(fā)展歷史一、集散系統(tǒng)的發(fā)展歷史n 五個歷史階段（五代）五個歷史階段（五代）二、集散系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)二、集散系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)n 三大塊三大塊1.1 1.1 集散控制系統(tǒng)的基本概念集散控制系統(tǒng)的基本概念27一、

15、一、 集散控制系統(tǒng)的發(fā)展集散控制系統(tǒng)的發(fā)展（五個歷史階段）（五個歷史階段）1. 1. 第一階段第一階段（初創(chuàng)期）（初創(chuàng)期）（1975197519801980年）年） DCS DCS的雛形，三大組成部分：的雛形，三大組成部分：n 分散過程控制裝置分散過程控制裝置n 操作管理裝置操作管理裝置n 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)28n基本特點：基本特點：p集中管理、分散控制；集中管理、分散控制；p融入融入4C4C技術(shù)，數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)為技術(shù)，數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)為初級局域網(wǎng)初級局域網(wǎng)。p比較注重控制功能的實現(xiàn)，設(shè)計重點是比較注重控制功能的實現(xiàn)，設(shè)計重點是現(xiàn)場控制現(xiàn)場控制站站，直接控制功能成熟可靠，人機界面功能相對，直接

16、控制功能成熟可靠，人機界面功能相對較弱。較弱。p各個廠家的系統(tǒng)均由各個廠家的系統(tǒng)均由專有專有產(chǎn)品構(gòu)成。產(chǎn)品構(gòu)成。29n第一個集散控制系統(tǒng)是第一個集散控制系統(tǒng)是19751975年首先由美國年首先由美國霍尼威爾霍尼威爾（HoneywellHoneywell）公司推出公司推出n第一代典型產(chǎn)品（公司）：第一代典型產(chǎn)品（公司）： HoneywellHoneywell公司的公司的TDCS2000TDCS2000 ?？怂共_公司的福克斯波羅公司的SpectrumSpectrum 橫河公司的橫河公司的CentumCentum 西門子西門子(Siemens)(Siemens)公司的公司的TelepermTele

17、permM 泰勒公司的泰勒公司的MOD 3MOD 3等等302. 2. 第二階段第二階段（成熟期）（成熟期）（1980198019851985年）年）n集散控制系統(tǒng)的功能不斷完善：集散控制系統(tǒng)的功能不斷完善：p控制算法擴充；控制算法擴充；p常規(guī)控制和邏輯控制、批量控制結(jié)合；常規(guī)控制和邏輯控制、批量控制結(jié)合；p過程操作管理范圍擴大；過程操作管理范圍擴大；p功能增添；功能增添；p顯示屏分辨率提高；顯示色彩增加；顯示屏分辨率提高；顯示色彩增加；p多微處理器技術(shù)得到應(yīng)用等。多微處理器技術(shù)得到應(yīng)用等。31n數(shù)據(jù)通信技術(shù)發(fā)展：數(shù)據(jù)通信技術(shù)發(fā)展：p由主從式星式數(shù)據(jù)通信轉(zhuǎn)為對等式總線網(wǎng)或環(huán)網(wǎng)由主從式星式數(shù)據(jù)通

18、信轉(zhuǎn)為對等式總線網(wǎng)或環(huán)網(wǎng)通信；通信；p局域網(wǎng)；局域網(wǎng)；p通信范圍擴大、傳輸速率提高、通信質(zhì)量改善。通信范圍擴大、傳輸速率提高、通信質(zhì)量改善。n通信系統(tǒng)各自為政、不同廠家通信困難通信系統(tǒng)各自為政、不同廠家通信困難“自動化自動化孤島孤島”。3233 引入引入局域網(wǎng)局域網(wǎng)作為系統(tǒng)骨干，使得系統(tǒng)的規(guī)模容量進一步作為系統(tǒng)骨干，使得系統(tǒng)的規(guī)模容量進一步增加，并且有擴充的余地。在功能上也逐步完善，除增加，并且有擴充的余地。在功能上也逐步完善，除回路控回路控制制以外，增加了與以外，增加了與順序控制、邏輯控制順序控制、邏輯控制相結(jié)合的控制方式。相結(jié)合的控制方式。 加強管理站功能，可實現(xiàn)加強管理站功能，可實現(xiàn)優(yōu)化

19、控制和生產(chǎn)管理功能優(yōu)化控制和生產(chǎn)管理功能。人。人機界面功能也有顯著的改善，通過機界面功能也有顯著的改善，通過CRTCRT的顯示能得到更多的的顯示能得到更多的生產(chǎn)和系統(tǒng)控制信息。系統(tǒng)的生產(chǎn)和系統(tǒng)控制信息。系統(tǒng)的開放性仍然很差開放性仍然很差。34n第二代典型產(chǎn)品（公司）：第二代典型產(chǎn)品（公司）： HoneywellHoneywell公司的公司的TDCS-3000TDCS-3000 泰勒公司的泰勒公司的MOD300MOD300 貝利公司的貝利公司的Network-90Network-90 西屋公司的西屋公司的WDPFWDPF ABB ABB公司的公司的MasterMaster 利諾公司的利諾公司的M

20、AX1MAX1等等353. 3. 第三階段第三階段（開放期）（開放期）（19851985年年-1990-1990年）年）主要特征：主要特征：開放系統(tǒng)開放系統(tǒng)n通信標準符合國際標準組織通信標準符合國際標準組織ISOISO的的OSIOSI開放系統(tǒng)互連的開放系統(tǒng)互連的參參考模型考模型，第三方軟件和程序可在集散控制系統(tǒng)中應(yīng)用和，第三方軟件和程序可在集散控制系統(tǒng)中應(yīng)用和移植；移植；n不同制造廠家的產(chǎn)品可以進行數(shù)據(jù)通信，克服了不同制造廠家的產(chǎn)品可以進行數(shù)據(jù)通信，克服了 “自動自動化孤島化孤島”等困難；等困難；n系統(tǒng)的軟件和控制功能也有所增強。系統(tǒng)的軟件和控制功能也有所增強。 3637 增加了增加了上層網(wǎng)絡(luò)

21、上層網(wǎng)絡(luò)，將，將生產(chǎn)的管理功能生產(chǎn)的管理功能納入系統(tǒng)中。形成納入系統(tǒng)中。形成直接控制、監(jiān)督控制和協(xié)調(diào)優(yōu)化、上層管理直接控制、監(jiān)督控制和協(xié)調(diào)優(yōu)化、上層管理的現(xiàn)代的現(xiàn)代DCSDCS的標的標準體系結(jié)構(gòu)準體系結(jié)構(gòu)。各種。各種DCSDCS的差異體現(xiàn)在不同行業(yè)應(yīng)用的控制方的差異體現(xiàn)在不同行業(yè)應(yīng)用的控制方法和高層管理功能上。法和高層管理功能上。 另外另外組態(tài)實現(xiàn)標準化組態(tài)實現(xiàn)標準化，支持，支持IEC 61131-3IEC 61131-3所定義的五種編所定義的五種編程語言。系統(tǒng)的開放性有很大的提高，構(gòu)成系統(tǒng)的產(chǎn)品不再程語言。系統(tǒng)的開放性有很大的提高，構(gòu)成系統(tǒng)的產(chǎn)品不再專有化。專有化?，F(xiàn)場總線技術(shù)現(xiàn)場總線技術(shù)也

22、開始應(yīng)用到系統(tǒng)中。也開始應(yīng)用到系統(tǒng)中。38n美國美國FoxboroFoxboro公司在公司在19871987年推出的年推出的I/A SI/A S系統(tǒng)系統(tǒng)標志著集散標志著集散控制系統(tǒng)進入了第三代?？刂葡到y(tǒng)進入了第三代。n其他代表產(chǎn)品其他代表產(chǎn)品: :pHoneywellHoneywell公司的帶有公司的帶有UCNUCN網(wǎng)網(wǎng)的的TDC3000TDC3000p橫河公司帶有橫河公司帶有SV-NETSV-NET網(wǎng)的網(wǎng)的CENTUM-XLCENTUM-XLp羅斯蒙特公司的羅斯蒙特公司的RS-3RS-3p利諾公司的利諾公司的MAX1000MAX1000394.4.第四階段（集成期）（第四階段（集成期）（19

23、90-19951990-1995）n開放性、可操作性、互相聯(lián)系、共享資源及運行第開放性、可操作性、互相聯(lián)系、共享資源及運行第三方軟件等已成為各制造廠家生產(chǎn)集散控制系統(tǒng)的三方軟件等已成為各制造廠家生產(chǎn)集散控制系統(tǒng)的標準標準n管控一體化：管控一體化：集散控制系統(tǒng)不僅對生產(chǎn)過程進行控集散控制系統(tǒng)不僅對生產(chǎn)過程進行控制和管理，還對整個車間、工廠到企業(yè)的生產(chǎn)計劃、制和管理，還對整個車間、工廠到企業(yè)的生產(chǎn)計劃、資源進行調(diào)度和管理。資源進行調(diào)度和管理。n 硬件：開放式的工作站，硬件：開放式的工作站，RISCRISC代替代替CISCCISC，客戶機，客戶機/ /服務(wù)器的結(jié)構(gòu)；服務(wù)器的結(jié)構(gòu)；40n軟件：則采用軟

24、件：則采用UNIXUNIX系統(tǒng)和系統(tǒng)和X-WindowsX-Windows的圖形界面，系統(tǒng)的的圖形界面，系統(tǒng)的軟件更豐富；軟件更豐富；n工廠信息網(wǎng)（工廠信息網(wǎng)（IntranetIntranet）的出現(xiàn)，在計算機集成制造系）的出現(xiàn)，在計算機集成制造系統(tǒng)統(tǒng)CIMSCIMS得到應(yīng)用。得到應(yīng)用。n信息的集成化和網(wǎng)絡(luò)化信息的集成化和網(wǎng)絡(luò)化。41 p引入引入企業(yè)信息網(wǎng)企業(yè)信息網(wǎng)，更加注重，更加注重信息化信息化和和集成化集成化；p已實現(xiàn)已實現(xiàn)管控一體化管控一體化，采用，采用C/SC/S的結(jié)構(gòu)，可以直接連的結(jié)構(gòu)，可以直接連到到InternetInternet；pI/OI/O處理單元小型化、智能化、低成本；處理

25、單元小型化、智能化、低成本；p更注重更注重平臺的開放型平臺的開放型與與應(yīng)用的專業(yè)化應(yīng)用的專業(yè)化。42nHoneywellHoneywell公司的公司的TPSTPS系統(tǒng)系統(tǒng)n橫河公司的橫河公司的CSCS系統(tǒng)系統(tǒng)nABBABB公司的公司的AdvantAdvant系列系列OCSOCS系統(tǒng)系統(tǒng)nFoxboroFoxboro的的I/A S 50/51I/A S 50/51系列系列43 5.5.第五階段第五階段（合成階段）（合成階段）（9090年代后期）年代后期）n現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展，使得現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展，使得現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（Fieldbus Control System, FCSFi

26、eldbus Control System, FCS）與集散控制系統(tǒng)合）與集散控制系統(tǒng)合成。成。pFCS將將集散控制系統(tǒng)的優(yōu)點集中，使控制功能更完善，集散控制系統(tǒng)的優(yōu)點集中，使控制功能更完善，操作更方便，組態(tài)更容易。操作更方便，組態(tài)更容易。p采用數(shù)字傳輸技術(shù)代替模擬傳輸技術(shù)。采用數(shù)字傳輸技術(shù)代替模擬傳輸技術(shù)。n隨著隨著FCSFCS的逐步完善，現(xiàn)場總線設(shè)備功能的不斷增強，的逐步完善，現(xiàn)場總線設(shè)備功能的不斷增強，操操作的方便、成本的降低和功能的完善作的方便、成本的降低和功能的完善等將使等將使FCSFCS應(yīng)用越來應(yīng)用越來越廣，并將逐步代替?zhèn)鹘y(tǒng)意義的集散控制系統(tǒng)。越廣，并將逐步代替?zhèn)鹘y(tǒng)意義的集散控制系

27、統(tǒng)。 44n第五代典型產(chǎn)品：第五代典型產(chǎn)品： Honeywell公司的公司的Experion-PKS和和PlantScape系統(tǒng)系統(tǒng). Emerson公司的公司的Delta V和和Ovation系統(tǒng)系統(tǒng). 英維思公司的英維思公司的I/A系列系列FoxCAE系統(tǒng)系統(tǒng) ABB的的IndustrialIT Smar公司的公司的System302 西門子公司的西門子公司的PCS 7控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)45DCSDCS的發(fā)展趨勢的發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面：主要體現(xiàn)在以下幾個方面：n1 1、系統(tǒng)的功能從、系統(tǒng)的功能從低層低層逐步向逐步向高層高層擴展。擴展。n2 2、系統(tǒng)的功能由、系統(tǒng)的功能由單一的回路控

28、制單一的回路控制發(fā)展到綜合了發(fā)展到綜合了邏輯控制、邏輯控制、順序控制、程序控制、批量控制及配方控制順序控制、程序控制、批量控制及配方控制等混合控制等混合控制功能。功能。n3 3、構(gòu)成系統(tǒng)的各個部分由、構(gòu)成系統(tǒng)的各個部分由專有產(chǎn)品專有產(chǎn)品改變?yōu)楦淖優(yōu)殚_放的市場采開放的市場采購產(chǎn)品購產(chǎn)品。46n4 4、開放的趨勢使得、開放的趨勢使得DCSDCS廠家重視公開廠家重視公開標準標準，注意與第三，注意與第三方產(chǎn)品的集成。方產(chǎn)品的集成。 n5 5、開放性的系統(tǒng)趨同化使得、開放性的系統(tǒng)趨同化使得DCSDCS廠家向高層、與生產(chǎn)工廠家向高層、與生產(chǎn)工藝結(jié)合緊密的藝結(jié)合緊密的高級控制功能高級控制功能發(fā)展。發(fā)展。n6

29、 6、數(shù)字化的發(fā)展越來越向現(xiàn)場延伸，使得現(xiàn)場控制功能、數(shù)字化的發(fā)展越來越向現(xiàn)場延伸，使得現(xiàn)場控制功能和系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)發(fā)生重大變化，將發(fā)展為更加智能、和系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)發(fā)生重大變化，將發(fā)展為更加智能、更加分散化的控制系統(tǒng)。更加分散化的控制系統(tǒng)。47集散控制系統(tǒng)的主要類型集散控制系統(tǒng)的主要類型n以生產(chǎn)電動模擬儀表為主的儀表制造商，在常規(guī)過以生產(chǎn)電動模擬儀表為主的儀表制造商，在常規(guī)過程控制方面進行深入研究，形成第一類程控制方面進行深入研究，形成第一類DCS的特色。的特色。在常規(guī)模擬儀表基礎(chǔ)上，這類在常規(guī)模擬儀表基礎(chǔ)上，這類DCS以過程控制見長。以過程控制見長。n 以生產(chǎn)繼電器、開關(guān)邏輯器件為主的制造商

30、，在邏以生產(chǎn)繼電器、開關(guān)邏輯器件為主的制造商，在邏輯控制、順序控制方面發(fā)揮其特長，在可編程邏輯控輯控制、順序控制方面發(fā)揮其特長，在可編程邏輯控制器研究的基礎(chǔ)上，形成第二類制器研究的基礎(chǔ)上，形成第二類DCS產(chǎn)品。這類產(chǎn)品。這類DCS以邏輯控制、順序控制見長。以邏輯控制、順序控制見長。n 以生產(chǎn)計算機、半導(dǎo)體和集成電路為主的制造商，以生產(chǎn)計算機、半導(dǎo)體和集成電路為主的制造商，充分發(fā)揮其在數(shù)據(jù)通信、計算機技術(shù)的優(yōu)勢，利用其充分發(fā)揮其在數(shù)據(jù)通信、計算機技術(shù)的優(yōu)勢，利用其數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)存儲、微處理器技術(shù)和網(wǎng)數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)存儲、微處理器技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方面的特長，形成了第三類絡(luò)技術(shù)方面的

31、特長，形成了第三類DCS。這類。這類DCS以以計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)見長。計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)見長。48集散控制系統(tǒng)的定義集散控制系統(tǒng)的定義 教材定義：集散控制系統(tǒng)是一類分散控制、集中管教材定義：集散控制系統(tǒng)是一類分散控制、集中管理的共用控制、共用顯示的開放的儀表計算機控制系統(tǒng)。理的共用控制、共用顯示的開放的儀表計算機控制系統(tǒng)。n分散控制分散控制指控制可以分散在各控制裝置或現(xiàn)場設(shè)備；指控制可以分散在各控制裝置或現(xiàn)場設(shè)備；n集中管理集中管理指操作人員主要集中在控制室操作整個生產(chǎn)指操作人員主要集中在控制室操作整個生產(chǎn)過程；過程；n共用控制共用控制指各種控制回路是共用一個或幾個分散過程指各種控制回路是共用一個

32、或幾個分散過程控制裝置；控制裝置；49n共用顯示共用顯示指顯示裝置既顯示生產(chǎn)過程的流程，也顯示指顯示裝置既顯示生產(chǎn)過程的流程，也顯示用于操作的儀表面板，在一個顯示畫面上可獲得多個用于操作的儀表面板，在一個顯示畫面上可獲得多個設(shè)備或過程的運行狀態(tài)等；設(shè)備或過程的運行狀態(tài)等；n開放開放指系統(tǒng)能夠與其他系統(tǒng)友好地連接，實現(xiàn)信息共指系統(tǒng)能夠與其他系統(tǒng)友好地連接，實現(xiàn)信息共享，系統(tǒng)內(nèi)部的設(shè)備，例如變送器和執(zhí)行器等可以互享，系統(tǒng)內(nèi)部的設(shè)備，例如變送器和執(zhí)行器等可以互操作和互換；操作和互換；n儀表計算機控制系統(tǒng)儀表計算機控制系統(tǒng)指控制系統(tǒng)既包含儀表，也包含指控制系統(tǒng)既包含儀表，也包含計算機及相關(guān)通信系統(tǒng)，其

33、目的是用于生產(chǎn)過程的控計算機及相關(guān)通信系統(tǒng)，其目的是用于生產(chǎn)過程的控制和管理。制和管理。50 集散控制系統(tǒng)由集散控制系統(tǒng)由分散過程控制裝置、操作管理裝置、分散過程控制裝置、操作管理裝置、通信系統(tǒng)通信系統(tǒng)組成組成。二、集散系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)二、集散系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)51（1 1）分散過程控制裝置分散過程控制裝置 集散控制系統(tǒng)與生產(chǎn)過程的集散控制系統(tǒng)與生產(chǎn)過程的界面界面：n 過程變量過程變量分散過程控制裝置分散過程控制裝置操作監(jiān)視的數(shù)據(jù)操作監(jiān)視的數(shù)據(jù)n 操作信息操作信息分散過程控制裝置分散過程控制裝置執(zhí)行機構(gòu)。執(zhí)行機構(gòu)。 數(shù)數(shù)/ /模、模模、模/ /數(shù)轉(zhuǎn)換、控制算法運算、軟件濾波等數(shù)轉(zhuǎn)換、控制算法運算、軟

34、件濾波等 可細分為控制裝置和輸入輸出接口模塊。可細分為控制裝置和輸入輸出接口模塊。52 （2 2）操作管理裝置）操作管理裝置 操作人員、管理人員與集散控制系統(tǒng)間的界面操作人員、管理人員與集散控制系統(tǒng)間的界面人機界面。人機界面。n 監(jiān)視和操作監(jiān)視和操作。 （3 3）通信系統(tǒng)）通信系統(tǒng) 分散過程控制裝置與操作管理之間數(shù)據(jù)傳遞和交換。分散過程控制裝置與操作管理之間數(shù)據(jù)傳遞和交換。53 一、分級遞階控制體系結(jié)構(gòu)一、分級遞階控制體系結(jié)構(gòu) 集散控制系統(tǒng)在集散控制系統(tǒng)在水平和垂直方向水平和垂直方向都是分級（層、塊）的。都是分級（層、塊）的。 （1 1）垂直分級垂直分級：是指功能方面不同的分級，至少有兩個分：

35、是指功能方面不同的分級，至少有兩個分級，即級，即操作管理級和過程控制級操作管理級和過程控制級。1.2 1.2 集散控制系統(tǒng)的特點集散控制系統(tǒng)的特點54 （2 2）水平分級水平分級：各過程控制級之間是互相協(xié)調(diào)的分級，：各過程控制級之間是互相協(xié)調(diào)的分級，它們把數(shù)據(jù)向上送達操作管理級，同時接受操作管理級的指它們把數(shù)據(jù)向上送達操作管理級，同時接受操作管理級的指令，各水平分級之間也進行數(shù)據(jù)交換；令，各水平分級之間也進行數(shù)據(jù)交換； 信息結(jié)構(gòu)：信息結(jié)構(gòu)：自下向上逐漸集中，自上而下逐漸分散。自下向上逐漸集中，自上而下逐漸分散。5556二、分散控制二、分散控制n分散的含義：分散的含義：p 控制分散、人員分散、地

36、域分散、功能分散、?？刂品稚?、人員分散、地域分散、功能分散、危險分散、設(shè)備分散、操作分散。險分散、設(shè)備分散、操作分散。n分散的目的：分散的目的：p 使危險分散，提高設(shè)備的可利用率使危險分散，提高設(shè)備的可利用率57三、信息集成與管理三、信息集成與管理n信息集成的要求：信息集成的要求：p保證系統(tǒng)中每個部分、在運行的每個階段，都能保證系統(tǒng)中每個部分、在運行的每個階段，都能將正確的信息，在正確的時間、正確的地點，以將正確的信息，在正確的時間、正確的地點，以正確的方式，傳送給需要該信息的人員。正確的方式，傳送給需要該信息的人員。n管控一體化、信息集成化和網(wǎng)絡(luò)化；管控一體化、信息集成化和網(wǎng)絡(luò)化；n不同的集

37、散控制系統(tǒng)、不同部門的計算機系統(tǒng)可集成不同的集散控制系統(tǒng)、不同部門的計算機系統(tǒng)可集成在一個系統(tǒng)中，實現(xiàn)信息的共享；在一個系統(tǒng)中，實現(xiàn)信息的共享；n實現(xiàn)企業(yè)資源的共享：系統(tǒng)內(nèi)的各種信息無縫集成。實現(xiàn)企業(yè)資源的共享：系統(tǒng)內(nèi)的各種信息無縫集成。n集散控制系統(tǒng)已經(jīng)從單一的控制系統(tǒng)發(fā)展為開放的網(wǎng)集散控制系統(tǒng)已經(jīng)從單一的控制系統(tǒng)發(fā)展為開放的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，通過通信網(wǎng)絡(luò)對生產(chǎn)過程管理調(diào)度等。絡(luò)系統(tǒng)，通過通信網(wǎng)絡(luò)對生產(chǎn)過程管理調(diào)度等。58四、自治性和協(xié)調(diào)性四、自治性和協(xié)調(diào)性n集散控制系統(tǒng)的各組成部分是集散控制系統(tǒng)的各組成部分是各自為政各自為政的自治系統(tǒng)，完成的自治系統(tǒng)，完成各自的功能各自的功能，相互間又有聯(lián)系，數(shù)據(jù)

38、信息互相制約，在系，相互間又有聯(lián)系，數(shù)據(jù)信息互相制約，在系統(tǒng)的協(xié)調(diào)下工作。統(tǒng)的協(xié)調(diào)下工作。p分散過程控制裝置：數(shù)據(jù)采集、信號處理、計算、數(shù)據(jù)分散過程控制裝置：數(shù)據(jù)采集、信號處理、計算、數(shù)據(jù)輸出等輸出等p操作管理裝置：數(shù)據(jù)顯示、操作監(jiān)視、操作指令等。操作管理裝置：數(shù)據(jù)顯示、操作監(jiān)視、操作指令等。p通信系統(tǒng)：數(shù)據(jù)通信。通信系統(tǒng)：數(shù)據(jù)通信。n自治性與協(xié)調(diào)性和分散控制、集中管理相對應(yīng)。自治性與協(xié)調(diào)性和分散控制、集中管理相對應(yīng)。59五、開放系統(tǒng)五、開放系統(tǒng) 以以規(guī)范化規(guī)范化和和實際存在的接口標準實際存在的接口標準為依據(jù)而建立起來為依據(jù)而建立起來的計算機系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及相關(guān)的通信系統(tǒng)。的計算機系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系

39、統(tǒng)及相關(guān)的通信系統(tǒng)。 這些這些標準標準可為各種應(yīng)用系統(tǒng)的標準平臺提供軟件的可為各種應(yīng)用系統(tǒng)的標準平臺提供軟件的可移植性、系統(tǒng)的互操作性、信息資源管理的靈活性和可移植性、系統(tǒng)的互操作性、信息資源管理的靈活性和更大的用戶可選擇性。更大的用戶可選擇性。60第三代集散控制系統(tǒng)的主要特征。第三代集散控制系統(tǒng)的主要特征。 n（1 1）可移植性可移植性（PortabilityPortability） 第三方的應(yīng)用軟件可以在集散控制系統(tǒng)提供的平臺上運第三方的應(yīng)用軟件可以在集散控制系統(tǒng)提供的平臺上運行。行。p包括程序、數(shù)據(jù)、人員的可移植性。包括程序、數(shù)據(jù)、人員的可移植性。p優(yōu)點：減少應(yīng)用開發(fā)、維護和人員培訓(xùn)的費

40、用優(yōu)點：減少應(yīng)用開發(fā)、維護和人員培訓(xùn)的費用。 61n（2 2）可操作性可操作性（InteroperabilityInteroperability）p定義：一個產(chǎn)品制造商的設(shè)備具有了解和使用來自另一定義：一個產(chǎn)品制造商的設(shè)備具有了解和使用來自另一個制造商設(shè)備的數(shù)據(jù)的能力，而不管子系統(tǒng)的類型或原個制造商設(shè)備的數(shù)據(jù)的能力，而不管子系統(tǒng)的類型或原來功能，也不需要使用昂貴的網(wǎng)關(guān)或協(xié)議轉(zhuǎn)換器。開放來功能，也不需要使用昂貴的網(wǎng)關(guān)或協(xié)議轉(zhuǎn)換器。開放系統(tǒng)由多個廠商符合統(tǒng)一工業(yè)標準的產(chǎn)品建立，能在統(tǒng)系統(tǒng)由多個廠商符合統(tǒng)一工業(yè)標準的產(chǎn)品建立，能在統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)上提供全面的可操作性。一的網(wǎng)絡(luò)上提供全面的可操作性。 p可以

41、進行操作的設(shè)備或裝置在網(wǎng)絡(luò)的各節(jié)點上：操作監(jiān)可以進行操作的設(shè)備或裝置在網(wǎng)絡(luò)的各節(jié)點上：操作監(jiān)視站（操作員站、工程師站）、分散過程控制站等，通視站（操作員站、工程師站）、分散過程控制站等，通過網(wǎng)絡(luò)獲得其他節(jié)點信息。過網(wǎng)絡(luò)獲得其他節(jié)點信息。p不同計算機系統(tǒng)之間能正確有效地進行數(shù)據(jù)互通、協(xié)同不同計算機系統(tǒng)之間能正確有效地進行數(shù)據(jù)互通、協(xié)同工作、共享資源。工作、共享資源。62n（3 3）可適宜性可適宜性（ScalabilityScalability） 系統(tǒng)對計算機運行的要求變得更為寬松，系統(tǒng)的級別和系統(tǒng)對計算機運行的要求變得更為寬松，系統(tǒng)的級別和軟件版本高低互用。軟件版本高低互用。n（4 4）可用性可

42、用性（AvailabilityAvailability）p對用戶的友好程度。易使用、易學(xué)習(xí)、可用于不同環(huán)對用戶的友好程度。易使用、易學(xué)習(xí)、可用于不同環(huán)境下。境下。p采用統(tǒng)一標準的通信協(xié)議，使用戶能夠靈活選擇產(chǎn)品。采用統(tǒng)一標準的通信協(xié)議，使用戶能夠靈活選擇產(chǎn)品。 63 開放系統(tǒng)要求通信系統(tǒng)應(yīng)符合開放系統(tǒng)要求通信系統(tǒng)應(yīng)符合統(tǒng)一統(tǒng)一通信協(xié)議。已有通信協(xié)議。已有的在的在OSIOSI參考模型基礎(chǔ)上提出的參考模型基礎(chǔ)上提出的通信標準通信標準：IEEE802IEEE802通信通信協(xié)議、協(xié)議、TCP/IPTCP/IP、基金會現(xiàn)場總線協(xié)議等。、基金會現(xiàn)場總線協(xié)議等。64特點之間的關(guān)系特點之間的關(guān)系n分散分散的基

43、礎(chǔ)是被分散的系統(tǒng)應(yīng)是的基礎(chǔ)是被分散的系統(tǒng)應(yīng)是自治系統(tǒng)自治系統(tǒng)；n分級遞階分級遞階的基礎(chǔ)是被分級的系統(tǒng)是的基礎(chǔ)是被分級的系統(tǒng)是相互協(xié)調(diào)的系統(tǒng)相互協(xié)調(diào)的系統(tǒng)；n分散分散是是互相協(xié)調(diào)互相協(xié)調(diào)的分散；的分散；n分散分散中有中有集中管理集中管理；n分散的自治系統(tǒng)分散的自治系統(tǒng)是在是在統(tǒng)一管理和協(xié)調(diào)統(tǒng)一管理和協(xié)調(diào)下分散工作的。下分散工作的。65集散控制系統(tǒng)的優(yōu)點集散控制系統(tǒng)的優(yōu)點n1.1.適應(yīng)性和擴展性強適應(yīng)性和擴展性強n2.2.控制能力強控制能力強n3.3.人機聯(lián)系手段先進人機聯(lián)系手段先進n4.4.可靠性高可靠性高n5.5.可維修性好可維修性好n6.6.安裝費用少安裝費用少66n1.1.適應(yīng)性和擴展性強

44、適應(yīng)性和擴展性強p集散控制系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上采用了不同于常規(guī)系統(tǒng)的集散控制系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上采用了不同于常規(guī)系統(tǒng)的模塊化模塊化設(shè)計方法。設(shè)計方法。p硬件、軟件都可根據(jù)需要硬件、軟件都可根據(jù)需要靈活組合靈活組合，以適應(yīng)生產(chǎn)規(guī)模的，以適應(yīng)生產(chǎn)規(guī)模的大小。大小。p采用采用組態(tài)方法組態(tài)方法構(gòu)成各種回路，容易進行方案修改。構(gòu)成各種回路，容易進行方案修改。p擴展靈活，有利于分批投資、分批受益。擴展靈活，有利于分批投資、分批受益。67n2.2.控制能力強控制能力強p控制功能由軟件來實現(xiàn)，具有高度的靈活性和完善的控控制功能由軟件來實現(xiàn)，具有高度的靈活性和完善的控制能力。制能力。p實現(xiàn)常規(guī)算法、復(fù)雜的優(yōu)化控制算法、邏輯控制

45、和批量實現(xiàn)常規(guī)算法、復(fù)雜的優(yōu)化控制算法、邏輯控制和批量控制?？刂?。p可以實現(xiàn)監(jiān)控、顯示、打印、報警、歷史數(shù)據(jù)存儲等日可以實現(xiàn)監(jiān)控、顯示、打印、報警、歷史數(shù)據(jù)存儲等日常全部操作要求。常全部操作要求。68n3.3.人機聯(lián)系手段人機聯(lián)系手段(CRT+(CRT+鍵盤鍵盤) )p人機聯(lián)系信息流向：人機聯(lián)系信息流向：“人人過程過程”聯(lián)系和聯(lián)系和“過程過程人人”聯(lián)系聯(lián)系p更先進的人機聯(lián)系手段：更先進的人機聯(lián)系手段：CRTCRT圖形顯示和鍵盤操作圖形顯示和鍵盤操作p“過程過程人人” ：信息直接顯示在：信息直接顯示在CRTCRT屏幕屏幕p“人人過程過程” ：通過鍵盤輸入各種操作指令：通過鍵盤輸入各種操作指令p人

46、機聯(lián)系手段雙向集中：一致性，防止誤操作人機聯(lián)系手段雙向集中：一致性，防止誤操作69 常規(guī)控制系統(tǒng)的人機聯(lián)系常規(guī)控制系統(tǒng)的人機聯(lián)系p“人人過程過程”：操作器、定值器、開關(guān)、按鈕；運行：操作器、定值器、開關(guān)、按鈕；運行人員通過這些設(shè)備調(diào)整和控制生產(chǎn)過程。人員通過這些設(shè)備調(diào)整和控制生產(chǎn)過程。p“過程過程人人”：各種顯示儀表、記錄儀表、報警裝置、：各種顯示儀表、記錄儀表、報警裝置、信號等等設(shè)備；運行人員通過它們了解生產(chǎn)過程的運信號等等設(shè)備；運行人員通過它們了解生產(chǎn)過程的運行情況。行情況。p人機聯(lián)系設(shè)備安裝在控制盤或操作臺上，迅速準確地人機聯(lián)系設(shè)備安裝在控制盤或操作臺上，迅速準確地找到需要操作和監(jiān)視的對

47、象比較困難，容易出錯。找到需要操作和監(jiān)視的對象比較困難，容易出錯。70n4.4.可靠性高可靠性高p（1 1）器件高度集成，可靠性高；模塊化結(jié)構(gòu)，每個過）器件高度集成，可靠性高；模塊化結(jié)構(gòu)，每個過程控制站只控制少數(shù)幾路控制回路，個別回路或單元程控制站只控制少數(shù)幾路控制回路，個別回路或單元故障不影響全局。故障不影響全局。p（2 2）在電源、通信、過程控制站等處廣泛采用冗余技）在電源、通信、過程控制站等處廣泛采用冗余技術(shù)，為可靠性創(chuàng)造條件。術(shù)，為可靠性創(chuàng)造條件。p（3 3）軟件模塊化組態(tài)方法形成各種控制方案，取消常）軟件模塊化組態(tài)方法形成各種控制方案，取消常規(guī)系統(tǒng)中模件之間的連線，減少故障。規(guī)系統(tǒng)中

48、模件之間的連線，減少故障。71n5.5.可維修性好可維修性好p可維修性：可維修性：系統(tǒng)部件發(fā)生故障后對其進行維修的難易程系統(tǒng)部件發(fā)生故障后對其進行維修的難易程度。度。p常規(guī)系統(tǒng)可維修性差：部件種類繁多、穩(wěn)定性較差、缺常規(guī)系統(tǒng)可維修性差：部件種類繁多、穩(wěn)定性較差、缺少必要自診斷功能。少必要自診斷功能。p集中式計算機控制系統(tǒng)可維修性要好些：但系統(tǒng)龐大、集中式計算機控制系統(tǒng)可維修性要好些：但系統(tǒng)龐大、關(guān)聯(lián)密切的硬、軟件系統(tǒng)需要較高技術(shù)水平的維修人員。關(guān)聯(lián)密切的硬、軟件系統(tǒng)需要較高技術(shù)水平的維修人員。72 集散控制系統(tǒng)的可維修性有明顯優(yōu)勢：集散控制系統(tǒng)的可維修性有明顯優(yōu)勢：p少數(shù)集中統(tǒng)一設(shè)計的標準模件

49、，硬件簡單；少數(shù)集中統(tǒng)一設(shè)計的標準模件，硬件簡單；p控制任務(wù)由多個處理器分別完成，只擔負少量控制任控制任務(wù)由多個處理器分別完成，只擔負少量控制任務(wù)，分散故障風險；務(wù)，分散故障風險；p采用較完善的在線診斷技術(shù)，故障定位準確；采用較完善的在線診斷技術(shù)，故障定位準確；p通過各種人機接口設(shè)備，運行員和工程師迅速發(fā)現(xiàn)系通過各種人機接口設(shè)備，運行員和工程師迅速發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)故障的性質(zhì)和地點。統(tǒng)故障的性質(zhì)和地點。73n6.6.安裝費用少安裝費用少p安裝費用：電纜、導(dǎo)線的安裝鋪設(shè)費用和控制室、電安裝費用：電纜、導(dǎo)線的安裝鋪設(shè)費用和控制室、電子設(shè)備室的建筑費用。子設(shè)備室的建筑費用。 常規(guī)控制系統(tǒng)安裝費用比較高：常規(guī)控

50、制系統(tǒng)安裝費用比較高：p由變送器、傳感器和執(zhí)行器到控制系統(tǒng)機柜之間需要由變送器、傳感器和執(zhí)行器到控制系統(tǒng)機柜之間需要很長的電纜；很長的電纜；p各種模件之間通過導(dǎo)線連接組成不同的控制方案；各種模件之間通過導(dǎo)線連接組成不同的控制方案；p各種機柜和控制盤、臺占相當大的建筑空間。各種機柜和控制盤、臺占相當大的建筑空間。74 集散控制系統(tǒng)安裝費用少：集散控制系統(tǒng)安裝費用少：p控制方案主要靠軟件功能塊實現(xiàn)；控制方案主要靠軟件功能塊實現(xiàn)；p過程控制站分散在被控過程附近，大大減少變送器、過程控制站分散在被控過程附近，大大減少變送器、傳感器和執(zhí)行器到控制系統(tǒng)機柜之間的連接電纜，減傳感器和執(zhí)行器到控制系統(tǒng)機柜之間

51、的連接電纜，減少中央控制室的占地面積。少中央控制室的占地面積。p工作量：工作量：30%-50%30%-50%；控制室面積：；控制室面積：60%60%751.3 1.3 集散控制系統(tǒng)的展望集散控制系統(tǒng)的展望 集散控制系統(tǒng)將向兩個方向發(fā)展：集散控制系統(tǒng)將向兩個方向發(fā)展：n一個方向是向上發(fā)展：向一個方向是向上發(fā)展：向CIMSCIMS計算機集成制造系統(tǒng)、計算機集成制造系統(tǒng)、CIPSCIPS計算機集成生產(chǎn)系統(tǒng)發(fā)展；計算機集成生產(chǎn)系統(tǒng)發(fā)展；n另一個方向是向下發(fā)展：向另一個方向是向下發(fā)展：向FCSFCS（Fieldbus Control Fieldbus Control SystemSystem）現(xiàn)場總線控

52、制系統(tǒng)發(fā)展。）現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)發(fā)展。761 1CIMSCIMS的概念及由來的概念及由來 CIMSCIMS即計算機集成制造系統(tǒng)，是基于即計算機集成制造系統(tǒng)，是基于19731973年美國年美國Joseph Joseph HarringtonHarrington博士在其博士論文博士在其博士論文Computer Integrated Computer Integrated ManufacturingManufacturing中首次提出的中首次提出的CIMCIM（Computer Integrated Computer Integrated ManufacturingManufacturing計算機集成

53、制造）的概念而構(gòu)成的一種計算機集成制造）的概念而構(gòu)成的一種現(xiàn)代制造系統(tǒng)。現(xiàn)代制造系統(tǒng)。77 HarringtonHarrington博士提出的博士提出的CIMCIM概念包括兩個基本觀點：概念包括兩個基本觀點：n企業(yè)生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)，即從市場分析、產(chǎn)品設(shè)計、加工企業(yè)生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)，即從市場分析、產(chǎn)品設(shè)計、加工制造、經(jīng)營管理到售后服務(wù)的全部生產(chǎn)活動，彼此是緊制造、經(jīng)營管理到售后服務(wù)的全部生產(chǎn)活動，彼此是緊密聯(lián)系的，是一個不可分割的密聯(lián)系的，是一個不可分割的整體整體，應(yīng)該在企業(yè)整體框，應(yīng)該在企業(yè)整體框架下統(tǒng)一考慮各環(huán)節(jié)的生產(chǎn)活動；架下統(tǒng)一考慮各環(huán)節(jié)的生產(chǎn)活動；n整個生產(chǎn)過程實質(zhì)上是一個數(shù)據(jù)采集、傳遞和

54、加工處理整個生產(chǎn)過程實質(zhì)上是一個數(shù)據(jù)采集、傳遞和加工處理的過程，最終形成的產(chǎn)品可以看作是的過程，最終形成的產(chǎn)品可以看作是“數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)”的物質(zhì)表的物質(zhì)表現(xiàn)。應(yīng)該說，這一概念具有很強的超前意識，正確地指現(xiàn)。應(yīng)該說，這一概念具有很強的超前意識，正確地指出了在未來的計算機時代企業(yè)運行管理的最佳模式。出了在未來的計算機時代企業(yè)運行管理的最佳模式。 78 CIMS CIMS：以計算機系統(tǒng)為基礎(chǔ)，綜合生產(chǎn)過程中信息流、資：以計算機系統(tǒng)為基礎(chǔ)，綜合生產(chǎn)過程中信息流、資金流和物資流的運動，集市場研究、生產(chǎn)決策、經(jīng)營管理、金流和物資流的運動，集市場研究、生產(chǎn)決策、經(jīng)營管理、設(shè)計制造與銷售服務(wù)等功能為一體，使企業(yè)走向

55、高度集成設(shè)計制造與銷售服務(wù)等功能為一體，使企業(yè)走向高度集成化、自動化和智能化的生產(chǎn)技術(shù)與組織方式。它將化、自動化和智能化的生產(chǎn)技術(shù)與組織方式。它將CAD/CAMCAD/CAM、PDMPDM、ERP/MISERP/MIS等企業(yè)所涉及到的設(shè)計、生產(chǎn)、等企業(yè)所涉及到的設(shè)計、生產(chǎn)、管理業(yè)務(wù)融為一體，組成企業(yè)先進的生產(chǎn)和管理模式。管理業(yè)務(wù)融為一體，組成企業(yè)先進的生產(chǎn)和管理模式。792 2CIPSCIPS的概念的概念nCIPSCIPS（Computer Integrated Producing SystemComputer Integrated Producing System，計算，計算機集成生產(chǎn)系統(tǒng)）

56、：是企業(yè)在當前實施的人工集成信息機集成生產(chǎn)系統(tǒng)）：是企業(yè)在當前實施的人工集成信息的生產(chǎn)系統(tǒng)。的生產(chǎn)系統(tǒng)。CIPSCIPS屬于工業(yè)生產(chǎn)控制論系統(tǒng)。屬于工業(yè)生產(chǎn)控制論系統(tǒng)。n其主要硬件系統(tǒng)除原生產(chǎn)系統(tǒng)中的基礎(chǔ)自控裝置如其主要硬件系統(tǒng)除原生產(chǎn)系統(tǒng)中的基礎(chǔ)自控裝置如DCSDCS，PLCPLC等外，還有計算機網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架及服務(wù)器，網(wǎng)絡(luò)交換機等。等外，還有計算機網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架及服務(wù)器，網(wǎng)絡(luò)交換機等。n軟件系統(tǒng)除各相關(guān)的系統(tǒng)軟件及數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)外，應(yīng)用軟軟件系統(tǒng)除各相關(guān)的系統(tǒng)軟件及數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)外，應(yīng)用軟件開發(fā)是件開發(fā)是CIPSCIPS的主體，它包括三大類：的主體，它包括三大類： 80p（1 1）管理信息系統(tǒng)類管理信息系統(tǒng)類

57、：生產(chǎn)計劃管理，營銷合同管理，：生產(chǎn)計劃管理，營銷合同管理，生產(chǎn)調(diào)度管理，物資及庫存管理，產(chǎn)品質(zhì)量保證體系，生產(chǎn)調(diào)度管理，物資及庫存管理，產(chǎn)品質(zhì)量保證體系，廠務(wù)管理、人事財務(wù)管理等等；廠務(wù)管理、人事財務(wù)管理等等；p（2 2）信息存貯、綜合統(tǒng)計類信息存貯、綜合統(tǒng)計類：市場信息管理，包括原、：市場信息管理，包括原、材、燃料，產(chǎn)品的國內(nèi)外價格信息，工程數(shù)據(jù)庫，生材、燃料，產(chǎn)品的國內(nèi)外價格信息，工程數(shù)據(jù)庫，生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)庫，質(zhì)量數(shù)據(jù)庫；產(chǎn)過程數(shù)據(jù)庫，質(zhì)量數(shù)據(jù)庫；p（3 3）生產(chǎn)過程優(yōu)化及管理決策類生產(chǎn)過程優(yōu)化及管理決策類：企業(yè)系統(tǒng)物料平衡：企業(yè)系統(tǒng)物料平衡模型，企業(yè)能量平衡模型，企業(yè)投入產(chǎn)出動態(tài)經(jīng)濟模模

58、型，企業(yè)能量平衡模型，企業(yè)投入產(chǎn)出動態(tài)經(jīng)濟模型，企業(yè)生產(chǎn)運行和管理優(yōu)化系統(tǒng)。型，企業(yè)生產(chǎn)運行和管理優(yōu)化系統(tǒng)。81 向向CIMS/CIPSCIMS/CIPS發(fā)展，表現(xiàn)在以下幾個方面：發(fā)展，表現(xiàn)在以下幾個方面：n系統(tǒng)硬件系統(tǒng)硬件 通信系統(tǒng)采用高速的網(wǎng)絡(luò)。主機采用帶海量存儲設(shè)備的通信系統(tǒng)采用高速的網(wǎng)絡(luò)。主機采用帶海量存儲設(shè)備的RISCRISC工作站，有多種標準通信接口。系統(tǒng)采用客戶機工作站，有多種標準通信接口。系統(tǒng)采用客戶機/ /服務(wù)服務(wù)器模式。另外采取一些改善操作環(huán)境的措施。器模式。另外采取一些改善操作環(huán)境的措施。82n系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件 網(wǎng)絡(luò)軟件采用遵循國際標準化原則、主流產(chǎn)品原則、實網(wǎng)絡(luò)軟件采用

59、遵循國際標準化原則、主流產(chǎn)品原則、實用性原則、安全性和性價比最優(yōu)等原則。用性原則、安全性和性價比最優(yōu)等原則。 系統(tǒng)軟件便于改善操作環(huán)境。系統(tǒng)軟件便于改善操作環(huán)境。 應(yīng)用軟件根據(jù)具體需要進行開發(fā)。應(yīng)用軟件根據(jù)具體需要進行開發(fā)。 開發(fā)及應(yīng)用各種智能的控制算法、綜合控制、智能控制和開發(fā)及應(yīng)用各種智能的控制算法、綜合控制、智能控制和優(yōu)化軟件包。優(yōu)化軟件包。833.3.現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線n現(xiàn)場總線：連接工業(yè)現(xiàn)場的傳感器、執(zhí)行機構(gòu)、控制系現(xiàn)場總線：連接工業(yè)現(xiàn)場的傳感器、執(zhí)行機構(gòu)、控制系統(tǒng)之間現(xiàn)場儀表的全數(shù)字式、雙向傳輸、多分支的通信統(tǒng)之間現(xiàn)場儀表的全數(shù)字式、雙向傳輸、多分支的通信網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)。n現(xiàn)場總線控制系

60、統(tǒng)（現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（Fieldbus Control SystemFieldbus Control System：FCSFCS）是采用現(xiàn)場總線作為通信系統(tǒng)的分布式控制系統(tǒng)。是采用現(xiàn)場總線作為通信系統(tǒng)的分布式控制系統(tǒng)。 8485 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)實現(xiàn)了真正的分散控制現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)實現(xiàn)了真正的分散控制 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)將使控制得到最終的分散，現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)將使控制得到最終的分散，在在FCSFCS中中各種現(xiàn)場設(shè)備有足夠的自主性，它們彼此之間互相通信，完各種現(xiàn)場設(shè)備有足夠的自主性，它們彼此之間互相通信，完全可以把各種控制功能分散到各種現(xiàn)場設(shè)備中全可以把各種控制功能分散到各種現(xiàn)場設(shè)備中，實現(xiàn)真正的