1、化工仪表及自动化,第十五章 计算机控制系统,内容提要,计算机控制简述 计算机控制系统的组成 计算机控制系统的类型 集散控制系统概述 集散控制系统的基本构成 集散控制系统的特点 CENTUM-CS集散控制系统,1,内容提要,CENTUM-CS集散控制系统 CENTUM-CS系统的构成 ICS的组成及功能 CRT显示画面的显示格式 CENTUM-CS系统中的字母代号 基本操作方法 显示画面及操作现场总线控制系统 现场总线系统的产生和特征 现场总线国际标准化 几种有影响的现场总线技术 以现场总线为基础的控制系统,2,第一节 计算机控制简介,定义,用模拟控制器等常规自动化工具实现的自动化系统称之为常规
2、控制系统,也叫模拟式控制系统。以计算机为主要控制装置的自动化系统称之为计算机控制系统。,3,第一节 计算机控制简介,一、过程计算机控制系统的组成,图15-1 计算机控制系统组成框图,4,第一节 计算机控制简介,二、过程计算机控制系统的类型,(1)操作指导控制系统(2)直接数字控制系统,5,第一节 计算机控制简介,(3)计算机监督控制(SCC),SCC系统有两种结构形式：一种结构是由上、下位机构成，上位机起监控作用，下位机起DDC作用见图15-3 (a)；另一种结构是由监督计算机与模拟控制器构成 见图15-3(b)。,6,第一节 计算机控制简介,就其功能而言，有两种形式：一种是寻求控制手段的最优
3、设定值，又称之为SPC控制系统，即根据工况的变化，计算出最优的控制指标作为DDC计算机或模拟控制器的设定值；另一种是设计一个最优控制器，以满足一个控制系统的最优指标，即根据工况来确定控制方式或控制器的控制规律。,7,第一节 计算机控制简介,(4)集散控制系统,8,(5)现场总线控制系统,(6)工业过程计算机集成制造系统,第二节 集散控制系统概述,一、集散控制系统的基本构成,9,图15-4 集散控制系统基本构成图,图15-5 CENTUM-CS系统外观图,第二节 集散控制系统概述,10,图15-6 集散型控制系统的体系结构,第二节 集散控制系统概述,二、集散控制系统的特点,11, 控制功能丰富
4、监视操作方便 信息和数据共享 系统扩展灵活 安装维护方便 系统可靠性高,第三节 CENTUM-CS集散控制系统,12,一、CENTUM-CS系统的构成,图15-7 CENTUM-CS系统构成,第三节 CENTUM-CS集散控制系统,二、 ICS的组成及功能 ICS由一个或两个CRT显示器、操作键盘、鼠标、工程师键盘及智能部件组成。,图15-8 CENTUM-CS系统操作站外观图,13,表15-1 操作员键盘各键的功能,14,续表,15,续表,16,第三节 CENTUM-CS集散控制系统,图15-9 CENTUM-CS操作员键盘,17,第三节 CENTUM-CS集散控制系统,图15-10 操作员
5、键盘的系统维护面板图,18,第三节 CENTUM-CS集散控制系统,三、 CRT显示画面的显示格式DCS系统利用CRT显示器显示生产过程的信息, CENTUM-CS系统的CRT显示画面主要由系统信息区、主面板区、窗口区、软键区及录入区组成。 图15-11为流程图画面。,19,第三节 CENTUM-CS集散控制系统,图15-11 显示画面格式,20,第三节 CENTUM-CS集散控制系统,四、 CENTUM-CS系统中的字母代号在DCS中用字母代号表示回路状态、报警状态、数据类型等。认识字母代号,才能正确认识DCS系统的显示画面,才能正确完成DCS的工艺操作。 常用字母代号见表15-2。,21,
6、第三节 CENTUM-CS集散控制系统,表15-2 CENTUM-CS系统的字母代号,22,第三节 CENTUM-CS集散控制系统,续表,23,第三节 CENTUM-CS集散控制系统,图15-12 系统信息区显示内容举例,24,第三节 CENTUM-CS集散控制系统,25,五、基本操作方法,1.画面的调出,操作站的画面有三大类：操作画面、应用画面和组态画面。,调出的方法, 利用画面名称调出。 利用功能键调出。 利用画面选择键或操作员应用功能键调出。 利用画面展开调出。,第三节 CENTUM-CS集散控制系统,26,表15-3 CENTUMCS系统10种监视画面名称,注：表示页面号,第三节 CE
7、NTUM-CS集散控制系统,27,2.参数及控制方式的调整,(1)控制方式的调整,DCS控制系统一般有几种控制方式，在操作过程中，可以调整。调出要进行操作的控制系统对应的仪表图，根据仪表图下的软键号调整对应控制键上的手动、自动按键。,图15-13 控制方式更改确认窗口,第三节 CENTUM-CS集散控制系统,28,第三节 CENTUM-CS集散控制系统,29,六、显示画面及操作,CENTUM-CS系统的操作站主要有种类型的画面用于系统的监视和操作，它们分别是综观画面、分组画面、调整画面、报警画面、操作指导信息画面、流程图画面、趋势画面、用户屏幕及信息屏幕。,第三节 CENTUM-CS集散控制系
8、统,1.仪表图,仪表图是系统显示的主要内容，也是操作的关键。仪表图没有单独的显示画面，但在大部分显示画面中都可调出。仪表图显示由工位号说明、工程单位、数字显示、方式状态显示、模拟显示和工位号几部分组成。,30,第三节 CENTUM-CS集散控制系统,31,图15-14 主要的仪表图（一）,第三节 CENTUM-CS集散控制系统,32,图15-14 主要的仪表图（二）,第三节 CENTUM-CS集散控制系统,33,2.综观显示画面,作用,把反馈控制系统、顺序控制系统、各种操作画面定义在一个个显示块中，以便了解过程系统的综合概貌。若发生报警时，可用声光通知操作人员进行确认。利用光标的操作，也可以从
9、综观画面转移到其他画面上。,第三节 CENTUM-CS集散控制系统,34,图15-15 综观显示画面,第三节 CENTUM-CS集散控制系统,35,3.分组显示画面,图15-16 分组显示画面,第三节 CENTUM-CS集散控制系统,36,4.调整画面,主要显示 一个工位号反馈控制的内部仪表或顺序控制的顺序元素的各种设定参数、控制参数、点调整趋势图和仪表图。 主要内容 包括工位号标记、工位号、工位号说明、该工位号的设定及控制参数、调整趋势图和仪表图。,第三节 CENTUM-CS集散控制系统,37,图15-17 调整画面,第三节 CENTUM-CS集散控制系统,38,5.趋势组画面,根据采集方式
10、、记录周期和采样周期的不同分类：实时趋势、历史趋势和批量趋势三种。实时趋势用于记录控制系统的过渡过程曲线，可以进行PID参数的整定；历史趋势用于记录控制系统的运行状况，以备检查，或将其数据存入硬盘及软盘；批量趋势用于记录批量过程的数据。,第三节 CENTUM-CS集散控制系统,39,图15-18 趋势组画面,第三节 CENTUM-CS集散控制系统,40,6.趋势点画面,趋势点画面显示趋势组画面中某一个数据项，显示两组趋势图：包含所有采样点的总体趋势图和放大的详细趋势图。趋势点画面与趋势组画面相似。,第三节 CENTUM-CS集散控制系统,41,7.流程图画面,流程图画面可以用图形、颜色和数据，
11、将设备和控制系统图案化，以满足用户监视和操作的要求。在主显示区显示的内容是用户自己编制的工艺设备、控制系统的显示图案以及仪表图。,第三节 CENTUM-CS集散控制系统,42,图15-11 显示画面格式,第三节 CENTUM-CS集散控制系统,43,8.报警概要画面,报警画面按报警发生的顺序，依次在主显示区显示20个报警信息。每个报警信息按序号，工位号标记，报警发生的月、日、分、秒，工位号，工位号说明，报警状态这一顺序进行显示。,第三节 CENTUM-CS集散控制系统,44,图15-19 报警概要画面,第四节 现场总线控制系统,一、现场总线系统的产生和特点,1.现场总线系统的产生,目前的DCS
12、的检测、变送和执行等现场仪表仍采用模拟信号连接,无法满足上位机系统对现场仪表的信息要求, 产生了上位机与现场仪表进行数字通信的要求。智能化现场仪表的出现,也要求与上位机系统实现数字通信。 在上述因素的驱动下,要求建立一个标准的现场仪表与上位机系统的数字通信链路即现场总线(FCS)。,45,第四节 现场总线控制系统,46,2.现场总线系统的特征,图15-20 传统计算机控制系统结构示意图,第四节 现场总线控制系统,47,现场总线控制系统FCS是在DCS系统的基础上发展而成的，它继承了DCS的分布式特点，但在各功能子系统之间，尤其是在现场设备和仪表之间的连接上，采用了开放式的现场网络，从而使系统现
13、场设备的连接形式发生了根本的改变，具有自己所特有的性能和特征。,第四节 现场总线控制系统,48,现场总线控制系统的特征,图15-21 现场总线控制系统结构示意图, 全数字化的现场通信网络。 开放型的互联网络。 采用数字信号传输取代模拟信号传输。 增强了系统的自治性,系统控制功能更加分散。,第四节 现场总线控制系统,二、现场总线国际标准化,49,图15-22 IEC61158采用的8种类型,IEC标准的8种类型是平等的。其中Type2Type8需要对Type1提供接口，而标准本身不要求Type2Type8之间提供接口。,第四节 现场总线控制系统,三、主要的现场总线系统简介,50,1. HART
14、总线系统 2. Profibus 总线系统 3. FF 总线系统 4. CAN 总线系统 5. Lon Works 总线系统,第四节 现场总线控制系统,四、以现场总线为基础的控制系统 1.现场总线控制系统的组成现场智能仪表，监控计算机，网络通讯设备，监控软件2.现场总线控制系统实例,51,例题分析,1.DCS系统硬件日常维护工作主要有哪些？ 答：硬件日常维护工作主要有以下几点：a 检查环境条件（温度、湿度等），使其满足系统正常运行要求； b 检查供电及接地系统，定期更换电池，使其符合技术标准； c 确保电缆接头、端子、转接插件接触良好； d 检查系统风扇的运转状况，定期对运动机件加润滑油； e
15、 观察系统状态画面及指示灯状态，确认系统运行正常； f 周期做好各种过滤网、设备的清洁工作； g 按防静电的要求，正确存放好各种常用备件，并建立好硬件设备档案及维护档案。,52,例题分析,2.试述CENTUM CS 系统的V-NET功能。 答：V-NET是操作站与控制站连接的实时通信网络，是一个基于IEEE802.4标准的双重化冗余总线。通信方式为令牌通信，通信速率为10Mbps。V网的标准长度为500m，传输介质为同轴电缆，采用光纤可扩展20km。V-NET上可连接64个站，通过总线转换器可扩展到256个站。在正常工作情况下，两根总线交替使用，保证了极高水平的冗余度，如果一根总线发生故障，另外一根可实现不间断切换。,53,例题分析,3.CENTUM CS 系统造成V-NET故障可能有哪些原因？ 答：V-NET出现故障可能的原因有： a 网络连接不好； b控制站通讯卡有问题； c操作站V网卡有问题； d终端电阻连接有问题、或者电阻值发生变化。,54,END,
