分散控制系统及现场总线技术(第一章).ppt
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分 散 控 制 系 统及 现 场 总 线 技 术 华北电力大学 自动化系 翟永杰 副教授/博士 华北电力大学控制工程研究中心 负责人:韩璞 教授/博导 开发经验: 济南:鲁能控制工程有限公司——LN2000 山东省科技进步一等奖 南京:国电南自——PAS300M分散控制系统 西安:西安热工研究院——FCS165现场总线控制系统的开发 开发工作:源码级 教材 白焰 等,《分散控制系统与现场总线控制系统:基础、评选、设计和应用》,中国电力出版社,2001,(30.00) 王常力 等,《分布式控制系统(DCS)设计与应用实例》电子工业出版社,2004(68.00) 张新薇 等, 《集散系统及系统开放》,机械工业出版社,2005.1,(33.00) 王常力 等,《集散型控制系统设计与应用》,1993.6,(16.00)1993年被中央电视台作为“集散型控制系统”讲座的教材,王常力亲自任讲教师。 主要内容 分散控制系统部分 DCS的发展 DCS的原理 DCS的设计 DCS的开发 第1章 DCS基本原理和发展历程 1.1什么是DCS DCS:Distributed Control System 英文直译为“分布式控制系统”。 由于产品生产厂家众多,系统设计不尽相同,功能和特点各具千秋,所以,对产品的命名也各显特色。国内在翻译时,也有不同的称呼: 分散控制系统(Distributed Control System,简称 DCS); 集散控制系统(Total Distributed Control System,简称 TDCS或 TDC); 分布式计算机控制系统(Distributed Computer Control System,简称DCCS)。 1.2 控制系统概述 控制: 一锤在手,万物皆钉 《人有人的用处--控制论和社会》N.维?纳?著 液位控制 1.2.1 控制系统的基本组成 控制系统组成 控制系统: 1) 被控对象(即生产过程):实施生产过程的主体。 2) 控制设备或装置:所有控制作用由控制装置实现的。在使用同样生产设备的情况下,通过改进控制装置就可实现生产效率和产品质量的提高。 3) 人:设计和决定 人的作用 设定?算法?异常情况决策? 作为一个整体,人必须是控制系统的一个重要组成部分。 人机界面必不可少:测量值的显示、计算参数的显示、人工操作设备、算法预置等。 完整的控制系统 1.2.2 直接控制与监督控制 直接控制系统 直接控制系统 直接控制系统: 1) 测量方法和测量装置: 2) 控制方法(包括算法)和运算处理装置: 3) 执行方法和执行装置: 其中方法是软件,装置是硬件 1.2.3 测量方法和测量装置 运行状态是生产过程的表征 可测性:一个被控对象能够被测量的难易程度。 表征生产过程的量称为过程量,分为模拟量和开关量两大类。 模拟量 1) 模拟量 表达量值的连续变化的量,数值随时间变化而变化,表现为一个时间的函数。最大的特点是连续性,可求导。温度、压力、湿度等。 模拟量 开关量 2) 开关量 表示所处状态的量,也可直接称之为状态量。 取值一般为两个,也可多个,如多抽头的分接头位置,多工位。有限。 需要转换为标准信号。 两个:0和1;多个:多个二进制数。 测量过程 过程量 还有一些特殊的过程量,在工程实际中经常用到,属于以上两种过程量: SOE量 2)SOE量 Sequence of Event 特殊的开关量 a. 仅在现场设备的状态发生变化时产生 b. 不仅表示状态改变后的状态,还要记录出现改变的准确时间,一般要精确到毫秒。 作用:事后分析故障原因时找出动作的顺序,以确定引起故障的第一原因、其后的联锁动作过程。 1.2.4 控制方法和运算处理装置 1)对连续过程的控制 过程控制或流程控制 是一种连续调节性质的控制 调节是控制的一种,特指通过反馈的方法对连续变化的对象进行连续的控制。 没有明显的起点和终点 对连续过程的控制 要素: a. 受控对象对目标值的允许偏差 b. 进行测量和控制的周期 c. 调节控制算法,如PID、模糊控制、神经网络、专家控制等 测量值、设定值 运算处理装置的任务: a. 设定值变化时,调节 b. 出现干扰时,调节 方法:前馈、反馈、结合 对连续过程的控制 对连续过程的控制 对连续过程的控制 对连续过程的控制 对连续过程的控制 对连续过程的控制 对连续过程的控制 2) 对离散过程的控制 程序控制或逻辑控制 以状态控制为主, 非连续对象、非连续过程 按照一定的方式改变被控对象的状态或位置。 有很明显的起点和终点。 要素: 动作时间、动作顺序、逻辑关系 对离散过程的控制 3) 比
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