集散系统范文11篇(全文)

• 花匠小妙招
• 2024-09-10 15:20

集散系统范文（精选11篇）

集散系统 第1篇

集散控制系统 (Distributedcontrolsystem) 是以微处理器为基础的对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的集中分散控制系统, 简称DCS系统。该系统将若干台微机分散应用于过程控制, 全部信息通过通信网络由上位管理计算机监控, 实现最优化控制, 整个装置继承了常规仪表分散控制和计算机集中控制的优点, 克服了常规仪表功能单一, 人-机联系差以及单台微型计算机控制系统危险性高度集中的缺点, 既实现了在管理、操作和显示三方面集中, 又实现了在功能、负荷和危险性三方面的分散。因此, DCS系统在现代化生产过程控制中起着越来越重要的作用。

2 集散控制系统的产生

上世纪30年代40年代, 工业自动化装置采用的是分散性控制系统。所有设备都是独立运行, 不联网控制。随后采用了气动、电动模拟仪表组成过程控制系统, 在一定程度上实现了集中监视、操作和分散控制。最致命的就是老系统之间不便于实现通信, 很难分级控制和综合管理。

第三次科技革命开始后, 随着计算机技术的发展, 人们开始尝试将计算机用于过程控制。试图利用计算机所具有的功能特点, 来克服常规模拟仪表的局限性。但当时采用的办法是用一台计算机控制几十甚至上百个回路, 危险性很高, 这就是所谓的“危险集中”。若采用双机双工系统, 虽可以提高系统的可靠性, 但成本太高, 经济性很差, 用户难以接受。

直到上世纪70年代开始, 随着计算机技术的日渐成熟, 大规模集成电路及微处理器的诞生后, 人们开始思考是否能将“危险分散”。就是原来靠一台大计算机完成的工作, 能否用几十台微处理器来完成?如果可行, 即使某一处微理器坏了, 也不至于会影响其它微理器工作, 从而使危险系数大大降低。答案是肯定的。至此DCS就诞生了。

进入九十年代以后, 计算机技术突飞猛进, 更多新的技术被应用到了DCS之中。PLC是一种针对顺序逻辑控制发展起来的电子设备, 它主要用于代替不灵活而且故障率高的继电器逻辑。还有, 现场总线技术在进入九十年代中期以后发展十分迅猛, 以至于有些人已做出预测:基于现场总线的FCS将取代DCS成为控制系统的主角。

3 集散控制系统的基本组成

集散控制系统一般有以下四部分组成:

3.1 现场控制级

又称数据采集装置, 主要是将过程非控变量进行数据采集和预处理, 而且对实时数据进一步加工处理, 供CRT操作站显示和打印, 从而实现开环监视, 并将采集到的数据传输到监控计算机。输出装置在有上位机的情况下, 能以开关量或者模拟量信号的方式, 向终端元件输出计算机控制命令。这一个级别直接面对现场, 跟现场过程相连。比如阀门、电机、各类传感器、变送器、执行机构等等。它们都是工业现场的基础设备、同样也是DCS的基础。它们的功能就是服从上位机发来的命令, 同时向上位机反馈执行的情况。至于它与上位机交流, 就是通过模拟信号或者为了减少模拟信号在传递的过程的失真或者受到干扰的现场总线的数字信号来进行。

3.2 过程控制级

又称现场控制单元或基本控制器, 是DCS系统中的核心部分。生产工艺的调节都是靠它来实现。比如阀门的开闭调节、顺序控制、连续控制等等。过程控制级接受现场控制级传来的信号, 按照工艺要求进行控制规律运算, 然后将结果作为控制信号发给现场控制级的设备, 还必须将现场的情况反馈给过程管理级。

3.3 过程管理级

DCS的人机接口装置, 普遍配有高分辨率、大屏幕的色彩CRT、操作者键盘、打印机、大容量存储器等。操作员通过操作站选择各种操作和监视生产情况、这个级别是操作人员跟DCS交换信息的平台。是DCS的核心显示、操作和管理装置。操作人员通过操作站来监视和控制生产过程。它可以根据需要随时进行手动自动切换、修改设定值, 调整控制信号、操纵现场设备, 以实现对生产过程的控制。

3.4 经营管理级

又称上位机, 功能强、速度快、容量大。通过专门的通信接口与高速数据通路相连, 综合监视系统各单元, 管理全系统的所有信息。只有大规模的集散控制系统才具备这一级。它的权限很大, 可以监视各部门的运行情况, 利用历史数据和实时数据预测可能发生的各种情况, 为企业管理人员进行决策提供依据。

4 集散控制系统的特点

集散控制系统与常规模拟仪表及集中型计算机控制系统相比, 具有很显著的特点:

1) 系统构成灵活。从总体上看, DCS就是由各个工作站通过网络通信系统组网而成的。根据生产需求, 随时加入或撤去工作站。系统组态很灵活。

2) 操作管理便捷。DCS的人机反馈都是通过CRT跟键盘、鼠标等实现的。能随时监视生产装置和整个工厂的运行情况。

3) 控制功能丰富。原先用模拟控制回路实现的复杂运算, 通过高精度的微处理器来实现。

4) 信息资源共享。在DCS系统工作站中, 根据设定权限, 能了解到系统的相关参数。

5) 安装、调试方便, 安全性、可靠性高。

5 集散控制系统的发展方向

自控人员在总结集散型控制系统使用情况的同时认为其发展方向是:基本调节器向少回路或单回路方向发展;基本调节器除了PID和其他算法外, 还将逐步采用更为有效的新的算法, 使之具有新的功能 (如增益自适应功能) ;采用光导纤维代替高速数据通道, 并统一通讯规程;力求灵活地运用现代控制理论, 以得到更为通用的控制算法等。

6 结语

总之, 集散型控制系统 (DCS) 的实质就是利用计算机技术对生产过程进行集中监视、操作、管理和现场前端分散控制相统一的新型控制技术。它的出现是工业控制的一个里程碑。工业过程控制的发展逐步从单机监控、直接数字控制发展到集散控制, 也必将由集散控制进展到拥有更广阔应用前景的计算机集成制造技术。

参考文献

[1]张雪中.集散控制系统应用.机械工业出版社, 2006.

[2]张德全.集散控制原理及其应用.电子工业出版社, 2007.

集散系统 第2篇

（1）SCC：Supervisory Computer Control 计算机监督控制（2）DDC: Direct Digital Control 直接数字控制（3）DCS：Distributed Control System 集散控制系统

（4）CIMS：Computer Integrated Manufactured System 计算机集成制造系统（5）FCS：Fieldbus Control System 现场总线控制系统

（6）CIPS：Computer Integrated Process System 计算机集成过程系统（7）PLC：Programmable Logic Controller 可编程逻辑控制器

关于DCS: 集散型控制系统，又称分布式控制系统。是计算机技术（Computer），通信技术（Communication），图形显示技术（CRT）,控制技术（Control）的发展产物。主要特点：可靠性高，灵活的扩展性，完善的自主控制性，完善的通信网络。设计思想：危险分散，控制功能分散，操作和管理集中。

DDZ_II DDZ_III:电动单元组合仪表

II特点：

（1）采用0-10mA的直流电流为统一的联络信号（信号制式），只有电流输出。

方便各单元联系

（2）将整套仪表分为若干能单独完成某项功能的典型单元

（3）信号下限从0开始，便于模拟量的加减乘除开方等数学运算，并能使用通

用刻度的指示、记录仪表。

III特点：

（1）采用国际上统一使用的4-20mA的直流电流或者1-5V的直流电压作为联络

信号（信号制式），信号电流与电压转换成电阻250欧姆。现场与控制室之 间的信号传输采用电流传输方式，控制室内的仪表之间使用电压传输方式。（2）信号下限不是从0开始，使仪表的电气零点和机械零点得以分开，便于检验信号传输线是否断线以及仪表是否断电，并为现场送变器实现两线制（既是电源线又是信号线）提供可能性。（3）集中统一供电，采用线性集成电路

SCC结构

计算机定时采集生产过程参数，按指定的控制算法求出输出关系和控制量，并通过一定方式提供现场信息。可以不经过人员的参与而直接对生产过程施加影响。闭环结构

DDC结构

计算机对被控参数进行检测，再根据设定值和控制算法经过运算输出到执行机构，是参数稳定在给定值上。

DCS主流网络协议： OSI：七层

TCP/IP：TCP（传输控制协议）和IP（网际协议）FF:Fieldbus Foundation现场总线基金会 FCS主流协议：

CAN: Controller Area Network 一种有效支持分布式控制系统的串行通信网络 性能高，可靠性高，传输速率高。采用一种称作广播式的传输工作方式，其特点是废除了传统的以节点地址为中心的编码方式，而代之以基于数据块的编码方式 LonWorks：Local Operation Networks 特色是智能节点，可以脱离上层的管理工具自行完成数据采集和处理，并能与其他节点共享数据。节点内部可以编程 ProfiBus： 应用最广泛，包括12M的高速总线DP和用于过程控制的低速总线PA，完美结合使其在结构和性能上优越于其他总线 FF：

DeviceNet：CAN总线的基础上建立起来的，开放，低成本，高效率，高可靠性

AI采集温度信号

现场PLC电源电源rCRRRRrBRTDRTADrRrRr 1-5V转化为4-20mA

这个电路叫郝兰德电路，是典型的电压电流转换电路。其特点是负载电阻有一端接地(恒流源通常有这个要求)，而取样电阻两端均不接地。之所以能够实现这个要求，关键就是上面一个运放和电阻的匹配。上面一个运放显然是跟随器，其输入阻抗很高，可以看成开路，其输出阻抗很低，可以看成电压源，而电位与Rs右端相同。这样就避免了R2中电流对输出的影响(R2不从输出端取用电流)。利用运放的虚短和虚断可以退出加在RL两端的电压是 V*RL*R2/R1/RS,因此流过RL的电流IL为V/RS*R2/R1,与负载无关。由运放虚短概念可知，V2=V1,V5=V4 V3=V2+(V2/R3)*R4 ―> V3=V2*(1+R4/R3)=V1*(1+R4/R3)V1=R1*(V5-V)/(R1+R2)+ V －> V5=V1*(1+R2/R1)–V*(R2/R1)

= V3

–V*(R2/R1)= V4 采样电阻RS两端的电压为：V4-V3= V*(R2/R1)流过RS的电流为：(V*(R2/R1))/RS，其大小与负载电阻RL无关，受输入电压V

控制。电流源

4-20mA转化为0-5V

看门狗电路原理

看门狗芯片和单片机的一个I/O引脚相连,该I/O引脚通过程序控制它定时地往看门狗的这个引脚上送入高电平(或低电平),这一程序语句是分散地放在单片机其他控制语句中间的，一旦单片机由于干扰造成程序跑飞后而陷入某一程序段不进入死循环状态时,写看门狗引脚的程序便不能被执行,这个时候,看门狗电路就会由于得不到单片机送来的信号,便在它和单片机复位引脚相连的引脚上送出一个复位信号,使单片机发生复位,即程序从程序存储器的起始位臵开始执行,这样便实现了单片机的自动复位.RTOS 当外界事件或数据产生时，能够接受并以足够快的速度予以处理，处理的结果又能在规定的时间内来控制生产过程或度对处理系统做出快速响应，并控制所有实时任务协调一致运行。特点：

 实时：每个可执行的任务都能及时响应，都可享用“时间片”。 多任务：多个程序并行执行。

 响应异步实体：能够接受来自外部的中断

 能够保证任务切换时间：必须有定时系统和实时时钟

 必须有尽快的中断响应时间：即对最高优先级中断的快速响应  可以实现多任务调度功能：循环、优先级  必须可以实现同步和互斥功能：资源共享

CSMA/CD 优点：原理比较简单，技术上易实现，网络中各工作站处于平等状态，不需要集中控制，不提供优先级控制

缺点：网络负载增大时，发送时间增加，发送效率急剧下降。

原理：发送数据前先侦听信道是否空闲。如果空闲，则立即发送数据。如果忙碌，则等待一段时间至信道中的信息传输结束后再发送数据。若在上一段信息发送结束后有两个或以上的节点都提出发送请求，则判定为冲突。冲突的话就立即停止发送数据，等待一段时间后再重新尝试。先听先发，边发变听，冲突停发，随机延迟后重发。Token Bus/Token Ring 令牌总线（Token Bus）是一种在总线拓扑结构中利用令牌（Token）作为控制节点访问公共传输介质的控制方法。在令牌总线网络中，任何一个节点只有在拿到令牌后才能在共享总线上发送数据。若节点不需发送数据，则将令牌交给下一个节点。

CSMA/CD与Token Bus都是针对总线拓扑的局域网设计的，而Token Ring 是针对环型拓扑的局域网设计的。如果从介质访问控制方法的角度看，CSMA/CD属于随机型介质访问控制方法，而Token Bus 和Token Ring属于确定型介质访问控制方法。Token Bus适用于实时性要求较高的场合。OSI的七层：

 物理层:数据单位为比特。为数据端设备提供传送数据的通路  数据链路层：数据单位为帧。为网络层提供数据传送服务

 网络层：数据单位为数据包。选择合适的网间路由和交换节点，确保数据及时传送。主要设备是路由器  传输层：数据单位为数据段。

 会话层：以后单位均为报文。不参与具体的传输，提供包括访问验证和会话管理在内的建立和维护应用之间通信的机制。如用户登录验证。

 表示层：主要解决用户信息的语法表示问题。将某一用户使用的抽象语法转化为OSI系统内部使用的传送语法。如数据的压缩和解压缩，加密和解密。 应用层：为操作系统或网络应用程序提供访问网络服务的接口。TCP/IP：

 网络接口层：定义物理介质的各种特性。

 网络层：负责相邻计算机之间的通信。Ip协议是网络层的核心

 传输层：提供应用程序之间的通信；格式化信息流，提供可靠传输。接收端必须发回确认，并且假如分组丢失，必须重新发送  应用层：提供常用的应用程序

PID：

U(t)Kc[e(t)1Tit0e(t)dtTdde(t)]dt

U(k)U(k)U(k1)Kc{[e(k)e(k1)]TTe(k)d[e(k)2e(k1)e(k2)]}TiT

PID整定方法：

（1）临界比例度法/闭环震荡法

通过试验得到临界比例度PB和临界周期Tk，然后根据经验公式求出控制器各参考值。被控系统稳定后，首先将积分时间放大最大，微分时间放到0，相当于只使用比例作用。然后观察其阶跃响应，从大到小逐步把控制器的比例度减小，看测量值震荡的变化情况，当产生恒定幅度和周期的震荡波形时，记下PB，Tk。然后根据经验公式求得PID参数。

特点：不需要求得控制对象的特性，而可以直接在闭合的系统中进行整定，适用于一般的系统。对于临界比例度比较小的系统不适用，而且有的系统是不容许震荡的。

（2）衰减曲线法

跟1差不多，只是不是等幅振荡，而是衰减4:1或者10:1的时候记下衰减比例度Ps和衰减周期Ts，然后根据经验公式求得

特点：简单实用，适用于一般的控制系统。但是对于干扰频繁，记录曲线不规则，不断有小摆动时，难以获取有效参数，不适合用。（3）经验凑试法

选取一个合适的P，Ti作为起始值；改变参数观察曲线变化形状，不断改变参数满足需求。然后在此基础上加入微分作用，选取微分参数后试着减小P，Ti凑试，得到最佳结果为止。Pid各参数的作用：

Kp越大，被控曲线越平稳。但是会产生余差，需要引入积分作用。Ti：消除余差

Td：超前控制，在偏差大之前调整

IEC标准编程语言： 1 梯形图：适合于逻辑控制 功能块图：合适于典型固定复杂算法控制如PID调节 3 顺序功能图：适合于多进程时序混合型复杂控制 4 指令表：适合于简单文本自编专用程序 结构化文本：适合于复杂自编专用程序，如特殊的模型算法 未来组态的发展：

组态就是利用工控软件中提供的工具和方法来完成工程中某一具体任务的过程，这个软件就叫做组态软件。

组态软件作为一种工业信息化的管理工具，其发展方向必然是不断降低工程开发工作量，提高工作效率。易用性是提高效率永恒的主题，但是提高易用性对于提高开发效率是有限的，亚控科技则率先提出通过复用来提高效率，创造性地开发出模型技术，并将这一技术集成到KingView7.0中。这一技术能将客户的工程开发周期缩短到原来的30%或更低，将组态软件为客户创造价值的能力提高到了一个新的境界，代表了组态软件的未来。

组态软件的发展必将沿着更好的人机交互、更加逼真的画面、能满足客户个性化需求、具备行业特征和区域特征、具有很好的开放性、信息唾手可得和更高的可靠性以及大型SCADA的方向发展。

FCS：

减少接线和安装的原因：由于现场总线系统设备前端的智能设备能执行多种功能，可以减少变送器的数量，也不需要信号的调理转换、隔离技术等，节省了一大笔硬件投资。

现场总线的接线非常简单，由于一对双绞线或一条电缆上通常可以挂接多个设备，所以电缆、端子、槽盒、桥架的用量大大减少。当需要增加现场控制设备时，无需增加新的电缆，可就近连接在原有的电缆上，这样可以节省大量的电缆。特点：

适应工业应用环境，要求实时性强，可靠性高，安全性好。多为短帧传送，通信的传输速率相对较低。

结构：全分布、网络集成式控制系统。企业的底层网络

FCS区别于DCS的特点

 系统的开放性、互用性  摆脱了传统常规模拟仪表的束缚  在各个层次上都采用了数字通信技术  系统结构的高度分散

 数字仪表在生产现场构成虚拟控制站(Virtual control station)

CAN总线： 特点：

 CAN不采用节点地址编码，而是对报文编码，节点通过报文滤波决定是否与其有关，即接受或发送相应的报文。

 CAN采用多主工作方式，节点不分主从。

 CAN总线节点报文分成不同的优先级，满足不同的实时需求。 CAN总线采用总线仲裁技术，保证优先级高的节点实时传输报文。

工业以太网与商业以太网的区别：

商用以太网具有价格低、通信速率和带宽高、兼容性好、软件资源丰富、广泛的技术支持基础和强大的发展潜力等优点。但是以太网采用了载波侦听多路访问/碰撞（冲突）检测（CSMA/CD）的传输规范，这无法满足工业控制中的实时性、确定性、可重复性等方面的要求；此外，现有的高层协议也无法满足工业控制要求。工业以太网需要应对更为恶劣的环境需求。工业以太网的优势

 可满足控制系统各个层次的要求，利于管控一体化。 设备成本下降。

 用户拥有成本下降。（维护） 易与Internet集成。 广泛的开发技术支持。 大量的现有软件资源。以太网的优势：

工业以太网面临的问题

 通信实时性

 环境适应性与可靠性（结构、连接器） 总线供电（5类线中的空闲线，10-36V） 本质安全（防爆安全栅）

本质安全是指通过设计等手段使生产设备或生产系统本身具有安全性，即使在误操作或发生故障的情况下也不会造成事故的功能。具体包括失误—安全（误操作不会导致事故发生或自动阻止误操作）、故障—安全功能（设备、工艺发生故障时还能暂时正常工作或自动转变安全状态）。

本质安全防爆方法是利用安全栅技术将提供给现场仪表的电能量限制在既不能产生足以引爆的火花，又不能产生足以引爆的仪表表面温升的安全范围内，从而消除引爆源的防爆方法。

现场总线的发展趋势： 1.注重系统的开放性

2.注重应用系统设备间的互操作性 3.注重控制网络与公用数据网络的结合 4.注重使测控设备具备网络浏览功能 5.以太网已直接进入控制网络

6.多种通信方式下的数据传输与数据集成，管控一体化目标下的数据综合利用

PLC 优点：

1.编程方法简单易学 2.功能强，性能价格比高

3.硬件配套齐全．用户使用方便。适应性强 4.可靠性高。抗干扰能力强

5.系统的设计、安装、调试工作量少

6.维修工作量小，维修方便 7.体积小，能耗低

“集散控制系统”教学改革和实践 第3篇

关键词：集散控制系统；实践教学；自动化专业

集散控制系统是利用计算机技术对生产过程进行集中监测、操作、管理和分散控制的一种新型控制技术。[1]近年来随着工业生产规模的不断扩大，对产品质量的要求不断提高，在过程控制领域例如造纸、石化、电力行业中，集散控制系统得到非常广泛的应用，并取得了良好的社会经济效果。同时，社会也需要大量的懂原理、能操作、会组态的相关人才。为了适应社会对人才的需求开设了“集散控制系统”课程，该课程为自动化专业的一门核心专业课程，内容涉及知识面广，实践性非常强。笔者通过不断摸索，对教学内容、教学手段及考核方式上进行了教学改革，是把单一的教学过程与工程实践相结合，让学生将所学理论知识应用到工程实际中。在课堂中引入案例教学，让学生积极参与教学，分组设计，相互讨论，共同进步。根据课程特点，改进了考核方式，增加实验的考核以及课外设计题目的考核，经过两学期的试验，取得了良好的教学效果。

一、教学内容改革

1.保持教学内容的前沿性

集散控制系统是控制理论与方法、网络通信技术、检测技术等多门技术和理论为基础的综合控制系统，其系统复杂，功能强大。随着科学技术不断发展，集散控制系统的技术进步速度很快，系统更新换代周期短，新知识新应用新技术层出不穷。为了适应社会的发展需求，在教学中应该不断关注新型的集散控制系统的特点及优势，同时比较各个厂家产品的差异与特点，与厂家保持联系更新教师的知识体系，使教学内容保持前沿性和时代感。对集散控系统来说，虽然新旧系统原理可能相似，但是实现方法和设计理念却千差万别，因此在掌握原理基础上更应该站在时代前列。在教学中力图以主流公司的主流产品给大家介绍，并相互比较各自优劣，使学生融会贯通。教学中以和利时的集散控制系统为例详细介绍了软硬件组态过程以及算法和界面的组态，对其公司的几代产品都有介绍，使学生对集散控制系统的发展历程有所了解，同时对其他公司系统也作了对比，让学生对整个行业有所认识。教学内容方面针对用户界面的组态及显示方法，不仅介绍了其工作原理以及系统中的组态方法，也介绍了其他的专业界面组态软件，开阔了学生视野。在通信部分，着重介绍了各种现场总线工作原理、工业以太网的原理以及各种总线节点的设计。算法部分除了传统的内容之外，还增加了先进控制算法并介绍了行业的优化算法，同时与北京和利时公司积极沟通，建立良好关系，以便及时学习新知识和技术。

2.注重实践环节，锻炼学生动手能力

由于“集散控制系统”是一门实践性很强的课程，因此，实践是重中之重。有些课本内容简单地介绍原理后把时间留给同学去实际操作，这样学生更容易掌握。例如集散控制系统的显示部分，讲授一节课不如让学生实践20分钟的效果好。因此，只有把DCS课程的教学活动和具体的工程设计相结合，才能将单一课程的教学变为相关专业知识的综合运用和训练，才能真正培养学生自主学习的能力。为了让学生对集散控制系统有感性认识，学校要与多个企业建立良好的关系，带领学生去参观现场，并让工厂系统维护工程师给大家讲解系统的构成情况及运行情况。这既让学生对整个系统有感性认识，又激发了学生的学习热情。为了让学生有充足实践机会，除实验时间之外，课程期间每周下午实验室都会开放，供学生实践或完成课堂布置的设计任务，并帮助实验室老师维护设备，这既减轻了实验老师的负担，又增加的学生实践的时间。学生在去实验室之前，要完成软件仿真以及其他资料的准备，然后再去实验室实际运行测试。课程结束前，会安排一个综合实验，让学生分组协调完成。每个小组根据系统控制要求，从方案选择、硬件组态、界面组图、算法设计、软件编程一直到最后的调试通过，实现整个设计的全过程，最后小组成员参加答辩，成绩计入考试总成绩，这样既锻炼了同学的动手能力，有增加了小组团队的协作能力。

二、教学方式的改革

课堂教学是整个教学最重要的环节，因此探讨有效的教学方法，充分调动学生的积极性和创造性保证课堂教学质量是教育教学的关键。大学期间传授扎实的基础知识是必不可少的，但学生独立学习的能力和创造性的培养也是非常重要的。[2]在课堂中，采用引导方式教学，遵循提出问题、思考问题和解决问题的思路，并让学生提出解决方案或者有些部分让学生来讲解，充分使学生参与到教学活动中。老师的积极鼓励，增强了学生信心，培养了学生的求知欲望。虽然每次只能让几个学生参与讨论，但是他们的方案和问题却具有共性，通过老师的讲解和点评，其他学生有则改之，无则加冕。课后作业以小组为单位来完成，在课堂上每个小组推举一个演讲者，留出几分钟让其中一个小组介绍自己的方案，并要求小组之间相互评价。经过大家讨论最终得到系统的最佳设计方案，使系统在先进性、可靠性、经济性、实用性等指标达到最佳，从而达到共同学习的目的。这种方式让学生真正参与的教学中，变被动学习为主动学习，对所学的知识牢固掌握。

为了避免课堂上空洞的讲解以及保证实验的实用性，让授课内容和工程相融合非常有必要。可以把学生将来参加实际生产工作要培训的部分内容放到学校的课程中完成，让教学更贴近实践应用。案例教学法也是经常采用的方式，和集散控制厂家联系，让对方提供一些实际采用的案例，这些案例来自实践更具有真实性，因此非常宝贵。通过分析案例，取其精华，让学生更加了解实际的需求以及工程设计的注意事项，找出自己案例设计的不足，使理论和实践相结合，使设计尽量达到能实际应用的目的。在课堂详细介绍系统工作原理，再根据企业的需求提出问题和设计指标，让学生思考并设计系统的硬件软件组成，包括硬件选择的模块、各部分的组成及控制算法的选择、操作员界面的组态等。

三、考核方式的改革

考核的目的是全面考查学生对知识的掌握情况。由于集散控制系统应用性、实践性强，与生产实际联系密切，因此仅仅凭借卷面成绩很难反映学生对知识的掌握情况，也不能反映学生解决问题的能力。[3]因此考核的最后成绩包括理论考试成绩、实验成绩以及最后的设计论文成绩。理论考试按照考核大纲闭卷100分钟，主要考查概念和基本原理性；实验成绩参考平时实验课得到，主要考查学生的动手能力；最后的设计论文成绩主要是课程结束的时候，结合实际生产给出的设计题目，以小组为单位完成，要求完成整个系统的软硬件设计，考查学生的综合设计能力。考核方式的改革，让学生既注重理论，又注重实践，达到了理论和实践相结合的目的，取得了良好的效果。

四、教学效果

通过正确引导，学生认识到集散控制系统在工厂自动化中的重要位置以及社会对这种人才的需求，调动了学习积极性。同学们不再依赖于考前的突击复习，课堂上也积极主动地思考和回答问题。由于很多设计和课下作业以小组为单位，组员之间也积极讨论，并分工完成任务，培养了同学之间的协作精神。从最后提交的设计报告来看，改革后的学生系统设计质量一届比一届高。对毕业学生的回访中发现，学生能很快适应集散控制系统相关的工作。本门课程先通过基础理论的学习，然后部分系统的设计，直到整个应用系统的设计，同学们逐渐掌握了集散控制系统的设计方法，在学习过程中充分发挥了主观能动性，提高了综合分析能力和创新能力。

五、结束语

“集散控制系统”课程知识涉及多个学科，并且实践性很强，所以让学生短时间内掌握集散控制系统的原理和使用非常困难。教学改革力求使学生能掌握基本的操作和设计知识，以便学生以后能尽快适应，这就达到了教学的目的。

参考文献：

[1]王轶卿.“集散控制系统”课程教学改革与实践[J].中国电力教育，2009，（1）：92-96.

[2]孙舒.浅谈教学中的案例引导式教学方式[J].中国科技信息，

2005，（16）：268-270.

[3]马乐，罗军，翁智生.计算机组成技术课程考核方式改革探究[J].河南教育学院学报（自然科学版），2009，（2）：62-64.

集散控制直流电源系统设计 第4篇

集散控制直流电源系统是对多个直流电源既可分散控制、调节、监视管理,又可利用现代网络技术集中监视和操作,达到掌握全局控制的目的。系统要求具有较高的稳定性、可靠性和可扩展性。通常直流电源的集中监控技术不利于监控系统的智能化改进[1,2,3]。

本文介绍的集散控制直流电源系统,直流电源由高频开关电源和铅酸免维护蓄电池组组成,高频开关电源采用全控型半导体器件IGBT及高频变压器等组成,具有效率高、体积小、重量轻及快速的动态响应,有效地提高电源的可靠性和可维护性。集中监控则采用自动化控制领域发展最快的CAN(Controller Area Network)总线技术,它是一种有效支持分布式控制和实时控制的串行通信网络,具有高性能、高可靠性以及独特的设计,被公认为是最有前途的现场总线之一[4,5]。中央控制器和节点控制器采用基于LPC2478的嵌入式系统,节点控制器将各控制节点现场采集的直流电源信息和数据快速、准确、实时地通过CAN总线上传到中央控制器,同时中央控制器也可以通过各节点控制器将控制指令准确无误地发送到各直流电源,从而实现集监控、调控、保护、通信于一体的自动化监控系统。

1 系统工作原理

图1是集散控制直流电源系统的组成结构框图,虚线框中为高频开关电源,它是整个直流电源的核心部件,设计为模块化结构。图1中,高频开关电源由N+1个模块并联输出,自动均流,采用冗余设置方式,使得N≥IK/Ime,其中,IK为开关电源的额定输出电流,Ime为每个整流模块的额定输出电流。模块可带电拔插,当一个模块出现故障需要更换时,不会影响整组充电设备的正常工作。每个高频开关电源可以根据负载大小的情况,灵活配置高频开关电源模块,当N<10时,采取N+1的冗余设置方式,当N>10时,采取每10个模块配置一个冗余模块的设置方式。直流电源在正常工作情况下,高频开关电源模块与蓄电池组(GB)并联工作,高频开关电源模块除了给直流负载供电外,还对蓄电池进行浮充电。当市电断电时,高频开关电源模块停止工作,由蓄电池组给直流负载供电,维持其负载设备的正常工作。市电恢复后,高频开关电源模块重新给设备供电,并对蓄电池组进行充电,补充消耗的电量。

中央控制器作为全局控制器件,既可向各直流电源发布命令,也可监视各直流电源的工作情况,节点控制器实现对各高频开关电源及蓄电池组工作状态的采集与控制。CAN总线完成中央控制器和各高频开关电源的数据通信,实时监测单个电池及整组电池运行状态、直流系统的母线电压和对地绝缘电阻等,发送报警信息,实现电源系统的集中监控组网。

2 高频开关电源模块

高频开关电源模块原理框图如图2所示。采用窗口比较器实现过/欠压保护,当交流输入电压高于420 V或低于340 V时,过/欠压保护电路发出报警信号,切断主电路的交流输入。输入滤波器由电感、电容网络电路组成,滤除来自电网的电磁干扰。三相交流电经三相桥式整流电路,把交流电变换成脉动直流电压。

经过无源功率因数校正电路,减小高频开关整流器输入电流中的谐波成分,使整流器的输入电流波形接近正弦波,提高功率因数,且无源功率因数校正不需要控制电路。直流变换器采用移相全桥ZVS-PWM变换器,由PWM集成控制器及驱动电路输出驱动脉冲去控制IGBT的导通和截止时间,调节输出电压,经高频变压器和输出滤波电路便能得到所需稳定的输出电压。输出的直流电压值,除了给定电压控制外,根据检测电路反馈的电压、电流自动调节,在情况异常时由保护电路控制,也可从中央控制器通过节点控制器来控制。由于各并联运行的电源模块的输出电压和等效内阻不可能完全一致,内阻低的模块负载过重,会造成并联失败,影响系统的可靠性。本设计采用最大电流法实现各电源模块自动均流,使设计的高频开关电源具有较高的稳压、稳流精度,且稳压、稳流自动转换,满足了蓄电池运行状态要求自动强充、均充、浮充功能。输出滤波器亦由LC组成,可滤除输出侧的尖峰和杂波等噪声电压,使输出电压对负载不产生电磁干扰[6,7,8,9]。

3 监控系统设计

监控系统包含中央控制器和节点控制器。中央控制器与高频开关电源接口电路如图3所示。中央控制器由作为系统控制核心的ARM芯片LPC2478及其接口电路、人机界面和CAN总线接口电路组成,其主要功能是监视各直流电源的工作参数和工作状态,通过触摸屏设置各直流电源的工作参数,经CAN总线控制现场的节点控制器,控制直流电源运行至所设置的状态[10,11,12,13]。

人机界面采用专用控制器ADS7843作为触摸屏控制器,液晶显示器采用7.8英寸256色的STN-LCD显示器,为了满足中央控制器中图形界面、实时操作系统和用户程序对存储器的要求,嵌入式系统的硬件设计扩展了2 MB的Flash ROM和8 MB的SDRAM。

中央控制器的CAN总线接口由LPC2478内部嵌入的CAN控制器、高速光耦6N137和总线收发器PCA82C250组成。

节点控制器由ARM芯片LPC2478、内部D/A、A/D模块等组成,节点控制器的CAN总线接口由LPC2478内部嵌入的CAN控制器、高速光耦6N137和总线收发器PCA82C250组成。节点控制器可以实现对系统中高频开关电源、蓄电池组参数的现场控制,完成高频开关电源输出电压、输出电流等工作参数和状态信息的采集、显示和报警;通过CAN总线向中央控制器发送这些工作参数和状态信息,由中央控制器集中监控系统中各个直流电流的工作状态;同时也可以通过CAN总线接收来自中央控制器的控制信息,经节点控制器控制直流电源运行至由中央控制器设定的工作状态,电压、电流的设置值存储于X5045的EEPROM中。

4 CAN总线驱动程序设计

系统的软件设计包含中央控制器和节点控制器的软件设计。其中基于LPC2478嵌入式平台的CAN总线的驱动程序设计是整个软件系统的关键技术之一。

CAN总线控制器的初始化程序包括设置总线波特率、设置滤波器、设置中断等过程。初始化程序流程图如图4所示。

软件设计是在μC/Linux的环境下编写应用程序和驱动程序,驱动程序加载到系统中通过设备注册实现[14,15]。μC/Linux驱动程序对文件的操作通过file_operations结构体来完成,它是文件操作函数指针的集合。在设备管理中该结构体各个成员项指向的操作函数就是模块驱动程序的各个操作例程,编写驱动程序实质上就是编写该结构体中的各个函数。对不同的设备可以配备其中全部或部分的操作函数,不使用的函数指针置为NULL。CAN总线file_operations结构体为

这个结构的每一个成员的名字都对应着一个系统调用。用户进程利用系统调用,来调用自己的驱动接口,系统调用通过设备文件的主设备号找到相应的模块驱动程序,然后读取这个数据结构相应的函数指针,接着把控制权交给该函数。

在μC/Linux中,当一种设备安装到系统时必须向系统进行注册,设备注册的主要任务是把模块驱动程序加载到系统中。μC/Linux对不同的设备(如字符设备和块设备)分开进行注册管理。每个设备描述符包括2个指针:name指向设备名字符串,fop指向文件操作函数结构file_operations,该结构体中包含着指向驱动程序各个操作例程的指针。图5给出了μC/Linux字符设备注册表的示意图。

CAN字符设备的注册函数是内核函数:

其中,参数DEVICE_NAME表示设备名,Lpc2478_fops表示指向file_operations结构体的指针,即指向模块的驱动程序。

CAN驱动程序的入口函数:

软件设计中各功能软件模块都采用中断触发方式,即通过中断服务程序完成各控制模块的功能。

5 结语

本文研究设计了一种集散控制的直流电源系统,高频开关电源采用模块化结构和N+1备份方式,以LPC2478为核心的嵌入式系统组成中央控制器,系统中各高频开关电源的现场控制也是由LPC2478为核心的嵌入式系统组成。中央控制器通过CAN总线可以实现对多个直流电源的远程集中监控,以达到对各直流电源的集中监视、操作、管理和现场电源分散控制相统一的新型控制,确保直流电源系统的安全可靠运行,提高其自动化程度。

摘要：介绍了以高频开关电源模块和铅酸免维护蓄电池组构成各独立的直流电源,以嵌入式系统芯片为控制核心,CAN总线为通信网络的集散控制直流电源系统。该系统中高频开关电源采用移相全桥零电压开关PWM变换器及高频变压器组成;中央控制器和节点控制器采用基于LPC2478的嵌入式系统,并配以人机界面;节点控制器对直流电源现场信息进行采集与控制,并通过CAN总线与中央控制器通信,以达到对直流电源的集中监视、操作、管理和对现场电源分散控制相统一的新型控制。系统的软件设计包括中央控制器和节点控制器的软件设计,软件设计是在μC/Linux环境下编写应用程序和驱动程序,驱动程序加载到系统中通过设备注册实现;各软件模块的功能通过中断服务程序来完成。

旅游集散中心工作总结 第5篇

半年的时间转眼即逝，作为一个新成立的部门，公司领导和各处室给予极大的支持与帮助。回顾这半年的工作，工作中有喜有忧，有坎坷，也有收获，虽没有轰轰烈烈的战果，但经历了一段不平凡的考验和磨砺。

作为一个新部门，再加上两新兵，一切工作都是摸索着开始，从第一个游客报名，到第一次成团发车，第一次在车上做讲解，第一次与景点协商，第一次拜访客户，第一次走访同行，第一次去刷小广告……..太多太多都是从零开始。三月份成立以来，共计发团14次，发送游客1416人次，车辆31辆，转同行97人次，走访同行30余家，达成协议协议景点40余家，策划线路30余条，拜访客户70余家。

2、没有认真学习相关制度，在财务制度执行上存有漏洞，同时缺乏社会经验，在与客户洽谈业务时，轻信对方，私自为其垫付非业务款项，严重违反了财务制度，给公司造成了一定的经济损失。经过此事后，加强财务制度学习，严格按照财务制度执行。该花的钱走好流程把好关，不该花的钱一分也不溜出去，钱袋子要捂的紧一点。

3、工作缺少计划。人无远虑必有近忧，经过一段时间的工作，计划从一周，到半月，到一个月，这些都是短期的工作目标，中长期的工作计划，对中长期的工作目标一直在思考、商讨，但一直没有确定下来，对将来的业务发展缺乏

定位，造成都是走一步看一步，缺少大方向，对未来的缺少定位。接下来首先要要制定短、中、长期的工作目标，定好方向，加速向前。

4、宣传不足。在公司领导和各处室帮助下，对旅游中心进行宣传起到一定的效果，但社会上对总站旅游知道的甚少。首先，要走出去，进社区，走企业，访同行，逐渐将总站旅游中心推出去，让的人知道、了解总站旅游中心。其次，利用好站内现有资源宣传，利用站内led屏、服务台摆台，售票口等进行宣传。再在传统宣传的基础上，不拉下网络宣传，通过总站微信、总站网站、旮旯、58同城等网络平台进行宣传。

5、欠缺资料整理，对景点情况、景点联系人、客户资料、同行资料登记不及时。虽然按照发团情况进行资料整理，但缺乏系统的详细的资料整理，并且没有形成回访机制。通过回访游客可以发现工作中的不足，也可以对新活动进行宣传，并且提高游客的忠实度。

6、安全工作不到位，经过多次带团，大部分游客都不接安全带，游客在车辆行驶中有在过道穿行的现象，工作中没有将安全责任放到首位来抓，同时也缺乏必要安全知识的宣传。

7、服务，服务技巧有待提高，在带团过程中对游客咨询的过程中，出现了语言生硬，缺乏沟通技巧的情况，引起

游客的不满。没有好的服务不可能带动好的效益，改善服务态度，提高服务水平，为游客提供方便、快捷、满意的服务，从而增收创效。

1、提高与客户的沟通能力。同时，也要想站内各科室学习业务知识，掌握常用的线路、时间、票价等客运知识，货运知识也要做相关的学习，在与客户交流时进行进行推介。

2、合作，内部合作，加强与各处室的沟通，各处室员工自己或者介绍亲戚朋友来旅行中心出游，一直对旅游中心帮助很大，并且一直在为旅游中心做着宣传工作，各处室就是旅游中心的娘家。外部合作，与同行做好合作，多到同行处进行沟通，了解旅游市场的动向，把握市场的情况，针对市场变化进行相应的调整。与游客的合作，通过初次接触的宣传讲解，让游客了解到总站旅游中心的价优质好，到旅游过程中让游客感受到合理的行程安排，服务的周到热心，游客一次开心的旅行会将喜悦的心情分享到身边的亲朋好友，这是对我们最好的宣传。

与企业、机构、团队的合作，与团队合作是最好的营销方式，为团队量身定做的私人定制线路，数量众多的客源，一次成功的合作可以成就长期的固定客户。

3、走出去，走出去是为了更好的宣传和营销，去了解旅游市场的动向，找准工作的重心，细分旅游市场，找准市

场定位，找好营销的重点，开拓不同旅游市场板块。

集散系统 第6篇

关键词：循环流化床锅炉;集散控制系统;上位机;下位机

中图分类号：TP273.5 文献标识码：A

循环流化床锅炉技术是一种新型的燃煤技术，较其他类型的锅炉，拥有更加优越的性能。然而，在将其应用于工业化和大型化时，很多问题凸现出来。这些问题中包括了循环流化床本身的设计问题以及自身结构的不足。循环流化床锅炉不同于煤粉炉和重油炉，因此，造成其在进行燃烧时无法完美控制其自动化进行，主要表现是不同的燃煤工况会出现不同的燃烧状态。

1、集散控制系统的硬件组成

集散控制系统的硬件由两大主要部分组成，分别是上位机和下位机，这两项组成部分分别承担不同的管理任务。上位机的主要任务是完成人机界面的协调和控制等功能，而下位机则是完成相关数据的采集和对工作过程进行控制。为了使系统的功能运行更加可靠、稳定，上下位机采用冗余的配置结构。

1.1 下位机介绍

HC900是honeywell公司的一种适应中小型用户和设备的集成控制系统，该系统能够将多种控制策略结合到一起，包括连续控制和顺序控制等。其具有分散的模块化结构和先进的控制功能，可以将用户对设备的连续及离散控制整合到一起，然后通过全开放的通讯标准，实现厂景的实时监控。HC900具有模块化结构，能够更加方便的对用户设备进行升级和扩展，具有先进的以太网接口，因此，能够和多款第三方软件或者设备进行通讯。HC900具有较多类型的远程I/O口，该I/O接口具备热插拔功能。因此，用户不需要停止设备的运行，就可以对I/O卡件进行维护。此外，HC900具有图形化组态功能，可以同时支持5000个功能模块的操控。

1.2 上位机介绍

上位机采用工业级的计算机产品，该计算机具备稳定性高、故障率低、扩张性强等特点。上位机上采用GE公司的IFIX组态软件。IFIX是世界上最流行的工业控制监控软件之一，将集中控制技术、数据库技术、人机界面技术和网络技术结合为一体，能够实现数据的采集和生产过程的实时控制监控等，因此具有很强的适应性和通用性，在工业和化工等生产领域中得到大面积应用。通过计算机对生产过程进行监控和对数据进行采集等。上位机具有稳定可靠的系统架构，同时还具有高效的数据库，在运行中取得了较好的应用效果。

IFIX系统是一个集成式的软件包。可以利用网络将自身的服务程序同其他的组件进行数据的交换和共享。其有着先进的图形开发环境，能够将面向对象的图形技术应用到其中，然后快速进行组态和运行模式的切换。IFIX核心是分布式的实时数据库，能够对整个系统的数据和报警信息进行处理。

2、集散控制系统的功能

该集散控制系统的功能分为二大部分，分别是现场控制层和操作运转层。

2.1 现场控制层

现场控制层包括多个组成部分，大致可分为过程控制站、各种传感器、输入输出I/O卡件等，能够实现运行参数的采集和回路的控制等。过程控制站是整个控制系统的核心，能够利用网络将数据传送到运转层的计算机中。其主要的组成是HC900控制器，该控制器具有多种功能模块可进行组合，包括基本的CPU模块、通讯模块和电源模块等，其中的通讯模块及其I/O卡件支持带电热插拔功能。为了提高该系统的稳定性和可靠性，CPU模块和电源等模块都必须采用冗余结构。当系统发生故障时，自控系统可以自动切换到备用器件上，从而保证自控系统的连续运行。

HC900控制器与传统的PLC控制器相比，具有连续的控制功能，能够将图形的组态进行顺序控制，从而实现在线监视和数据控制等功能。

2.2 操作运转层

操作运转层主要由操作员站和工程师站组成，主要是用来监视和控制设备的安全运行，通过手动或者自动两种方式实现设备的控制。操作运转层不仅能够对锅炉的生产过程进行控制和监测，还具有更多的拓展功能：第一，实时动画模块，能够通过计算机显示器实现系统总貌的显示，以及报警和分组等信息的显示。此外，对于动态流程图、历史曲线以及实时趋势等也能进行良好的显示。操作运转层方便直观的显示模式，使操作人员仅仅站在监控台前，就能实现如同查看常规仪表和控制设备的相同操作功能。第二，参数报警功能，该功能能够对现场的数据进行分析，然后形成报警信息，系统根据检测到的报警程度的高低，进行不同程度的报警警示。此外，系统还能够将出现故障的地点进行显示，从而方便相关人员的维修。第三，事故情况下设备的联锁控制功能。锅炉是一种危险的高压容器，在生产中，锅炉安全运行是非常重要的。因此，在重要的环节系统进行了事故连锁关机功能，能够大大降低安全事故的发生率。第四，对锅炉的运行成本和收益进行计算，根据锅炉的生产效率和成本消耗等，得到锅炉运行产生的经济效益。第五，对锅炉安全性的管理，主要是根据锅炉运行的各种实时数据，判断锅炉是否处于安全生产状态。第六，故障诊断功能，主要是结合得到的实时数据和数据库中的历史数据进行分析，根据相应的推理和判断程序，对锅炉运行中的主要设备的运行状态进行实时监控和诊断。

3、总结

本文主要对循环流化床锅炉集散控制系统的硬件和软件进行了分析，并对该系统的组成和工作原理等进行了详细的介绍。其深入的自控运行方式，大大提高了锅炉的生产效率，节约能源，降低污染，还能够使锅炉系统的各项参数保持稳定，满足锅炉运行的生产要求。

参考文献：

[1]姚仁汉，王建林.循环流化床锅炉控制系统研究[J].电子制作，2014，（7）：121-121.

[2] 曹梦婷，吴飞等.循环流化床锅炉DCS控制方案[J].机械工程与自动化，2011，（5）：172-173.

集散型楼宇自控系统的实现 第7篇

智能建筑的自动化系统基本构成为:楼宇自动化系统(BAS)、通信自动化系统(CAS)、办公自动化系统(OAS),其中BAS为智能大厦中最为关键、复杂的系统。

1 BAS的体系结构

1.1 BAS的组成

楼宇自动化系统(BAS)是智能建筑系统的一大基石。实现了对建筑供电、照明、报警、消防、电梯、空调通风、给排水、电梯等设备子系统的监控和管理[1];对设备运行参数进行实时控制与监视;对动力设备进行节能控制;对设备非正常运行状态报警等,从而实现对设备的优化管理与控制,保障设备运行的安全性和可靠性,提供费用计算、各类报表生成、设备使用率分析、系统生命周期成本分析等运营管理服务。BAS的组成结构图如图一所示。

BAS一般有集中控制与集散控制二种类型,集中控制型应用于设备集中于单一场所的建筑物,实现集中控制,单人管理较为方便。而对于大型的、综合性的建筑物,控制点多而分散,则集散控制型优势明显。

1.2 集散型BAS

楼宇自动化系统采用的集散式控制系统DCS(distributed Control system)是实现对楼宇内的多台设备集中管理,分散控制,达到综合信息集中管理的目的。其结构形式如图二。

1.2.1 系统构成

集散型BAS包括中央工作站、通信网络(LAN)及直接数字控制器(DDC),现场传感器和电动执行机构,管理和控制软件等。系统以PC机为中央工作站,通过高速局域网络进行实时数据通信,形成一个网络结构的计算机控制系统,实现了分散控制、集中管理、故障分析等,对全部设备24小时监测和控制,完成系统优化,同时收集、记录、保存重要的信息和数据,并具有能量管理及报警处理的功能。中央集中监测和控制由现场分散的计算机程序实现PID调节规律,计算机控制是按DDC方式来实现。DDC控制就是现场计算机在参加闭环控制过程中,不需要中间环节(调节器),而是利用现场计算机的断续输出的形式去直接控制执行机构。DDC分散于各控制现场,直接与传感器、变送器、执行装置等相连,实现对现场信号的实时监控,通过通信的方式与中央计算机连接在一起。各控制器独立地完成系统分配给自己的任务,如数据采集、计算、处理、检测、控制等。控制器对现场数据进行采集并进行简单的处理后,把信号送入中央计算机,通过分布式操作系统(可实现双机或多机运行)软件来调度现场控制器所采集到的信息,并设置信息传输路径,通过系统的信息路径(通信网络)分配、接收和处理某一个系统的信息。监控中心通过网络接收控制计算机发送的系统状况信息及时显示有关运行参数、报警及进行控制操作。系统数据库保存系统状态数据、事故数据等。

集散型BAS采用集中式数据库系统,管理人员通过远程终端实现对系统的操作。该控制系统具有通用性强,控制功能完善,系统组态灵活,尤其是友好地使用界面、人机对话、图形图面的丰富、系统设计灵活性和可扩充性等一系列优点。BAS中各设备子系统分散于各个场地,且环境普遍恶劣,因此,采用集散式控制结构是实现实时控制及管理的最佳方式。

1.2.2 系统特点

现场各传感器、变送器等检测元件感受被测参数的大小,输出检测信号送至现场控制器的输入接口。

现场控制器的中央处理单元从输入端口读出各传感器的输出信号转化为数字信号,并经过运行预先编制的控制程序进行数学运算和逻辑分析判断,将运算、分析、判断的中间结果和最终结果存放在数据存储器中。根据控制要求和存于数据存储器中的分析运算结果,自动将控制指令送到输出接口。现场控制器在控制过程中显示所控设备的状态、参数、故障报警、启停控制等。

现场设备上的执行机构接受控制器输出的控制信号,控制执行机构动作并输出动作结果至现场控制器,完成一次调节控制过程。

所有参数可通过高速LAN网上传至控制中心,现场控制器通过通讯接口与中央站及其它现场控制器进行数据交换,使整个系统协同工作,实现控制中心和现场两地控制。现场控制器具有可编程功能,可独立监控现场设备。当中央主机及网络发生故障时,各现场控制器亦能独立运行,互不影响。

2 网络及通信协议

在DCS系统中,所有的信息都是通过系统的通信总线进行传输的。其中内部总线包括计算机的数据总线、地址总线、控制总线以及电源总线;外部总线包括楼宇自控系统中各台计算机之间或计算机与各智能设备之间的通信连线[2]。

由于在楼宇自控系统中各个控制设备分布较为分散,传输距离较远,一般采用串行总线方式。串行总线的传输通信方式,包括非平衡传输和平衡传输两种。不平衡传输采用单端双极性电源供电线路,利用地线作为信号的回路,由于低电位的波动和信号线上感应干扰信号的叠加使信号接收质量较差,从而使其传输距离受到限制。RS一232C就是一种典型的不平衡传输方式。而平衡传输方式是利用双绞线传输信号,地线不作为信号回路,因此地线上的干扰不影响信号的传输质量,同时,双绞线上的感应干扰又相互抵消,所以平衡传输方式具有良好的抗干扰性能,同时增大了信号的传输距离和传输速率,因此楼宇自控系统中广泛采用平衡传输模式,如RS一422A,RS一485通信协议[3]。

RS一422A协议是一种全双工的通信传输模式,它采用平衡驱动和差分接收的方式。RS一422A驱动器相当于两个单端驱动器两点传输电路,RS一485协议实际上是RS一422A的变形,它采用半双工传输模式,因为在楼宇自控系统中一般为多点相连,而不是两点相连。系统中通常一个时刻只有一个主控模块(控制点)发送数据,其他模块均处于接收数据状态,因此采用半双工传输的RS一485协议更适用于需要多点通信的楼宇自控系统,目前的楼宇自控系统较多地采用此协议。

3 集散型BAS的实施意义

集散型BAS最大的实际意义是减少能耗、节约人力资源、提高效率和可靠性。

3.1 中央空调系统

在满足需要的条件下,最大限度地减少冷热源设备的运行时间,并根据实际环境,实时运行于节能状态、优化焓值控制、采用变新/回风比例自动控制,最大限度避免冷热源相互抵消。依据各部位在不同时间的冷热量的要求,进行制冷剂流量、风量控制,如采用先进的变频装置,对室内风机、压缩机及新风机组进行无级变频调速,节能效果明显。

3.2 照明控制、管理系统

大厦照明控制、管理系统主要是对大厦内的照明设备实行集中的管理和控制,照明可分正常照明、应急照明、值班照明、警卫照明、景观照明、障碍标志灯照明等。根据照明种类、建筑物内房间的不同用处、楼层公共区等,进行照明的时间程序控制和照度控制,充分利用自然光照,实现自动节能控制。

3.3 给排水系统

在保证人们用水质量的前提下,及时了解用水量的变化,并据此变化改变水网中相应水泵的运行方式,使水泵处于最佳运行状态,从而实现水网的合理调度和节能。在给水系统中,同样采用变频装置对水泵进行变频控制,实现节能和节水。

3.4 电梯的集选控制

电梯的集选控制,作为BAS系统的一个分站,它控制和扫描电梯升降层的信号,对各部电梯的运行状态进行检测,控制各部电梯的开/停。当任一层用户呼叫电梯时,最接近用户的同方向电梯,将率先到达用户层,以节省电梯运行时间,避免电梯的空运行;自动检测电梯运行的繁忙程度以及控制电梯组的开启/停止的台数,以便节省能源。另外,利用BAS系统添加电梯能源再生技术,扑捉电梯系统在刹车时损耗的能源,将其补充供应到建筑内部电网上,从而供其他设备使用。

3.5 输变电系统

此系统对高配电压间、变电所和应急发电机组的主进出线的三相电流、三相电压、功率因素、频率、功率检测计量;对各空气断路器、发电机组的开关状态进行监控;对变压器工作温度、状态、故障进行监测。实现自动检测、自动计量、自动投切、节约人力资源、提高了设备运行效率和可靠性。

4 结束语

楼宇集散控制系统具有如下优点:设计灵活、简单实用、各组成器件较成熟、性能稳定、故障率低、易掌握等,其对提高楼宇设备整体系统控制及物业管理均具有积极意义,在现代建筑中得到越来越多的采用。

摘要：介绍了智能建筑的基本概念,重点阐述了集散型楼宇自控系统的结构、特点、控制方式,指出了集散型控制系统给现代化智能建筑带来的实际意义。

关键词：智能建筑,自动化,DCS,协议

参考文献

[1]吴立新.论智能大厦的集散型楼宇自控系统[J].工业控制计算机,2003,7.

[2]赵辉.楼宇集散控制系统[J].电气时代,2006,1.

基于RTU的集散式油库发油系统 第8篇

关键词：RTU控制器,集散式系统,自动发油,油库

0 引言

油库的汽车付油自动控制系统属于中小型规模的控制系统,目前在国内采用的有工控机(IPC)集中控制系统、可编程控制器(PLC)控制系统和分散式(RTU)控制系统。其中集中式控制系统采用主流微型计算机的体系结构,一般不适于实时控制;PLC是专用的自动控制系统控制器,特别适用于实时控制系统的基本控制器,但是因为PLC的工作环境温度为0～50℃,在北方冬天寒冷的条件下不能可靠工作,与常用的可编程控制器PLC相比,RTU通常具有优良的通信能力和更大的存储容量,适用于更恶劣的温度和湿度环境,提供更多的计算功能。我们对油库分散式发油系统的控制采用RTU嵌入式可编程控制器,结合动态C语言(Dynamic C)进行软件编程,实现了对单路发油流程的控制。

1 控制系统实现的功能

(1)体积/质量换算

流量计检测到油料的体积数值,而要得到油料的质量数值必须根据油料的密度进行转化。定量系统可以根据油料的视密度将油料的体积换算成质量。在付油结束时,同时将体积和质量数值传送到上位监控计算机和业务管理计算机。

(2)实时温度修正

定量控制系统对于体积和质量分别同时进行累计计算。在付油的整个过程中连续测量油料的温度,并且不断修正油料的视密度。可以最大限度地避免由于在付油过程中管道内油料温度发生变化时所引起的质量计算误差。

(3)上位监控

建立上位机工作站,实现控制系统管理、运行参数设定、实时工作状况显示、故障报警显示、人工干预操作、操作记录、设备运行记录等功能。

(4)状态连锁

鹤管防溢连锁:由鹤管防溢开关检测油罐车内油料的高液位,当达到高限时自动产生报警信号,控制系统立即自动关泵、关阀并停止付油。

鹤管在位连锁:通过设置鹤管在位检测开关检测鹤管的倾角,保证鹤管未插入到油罐车内适当位置时不能启动付油。

静电接地连锁:设置带有回信的静电接地夹,检测静电接地状态,若未静电接地通则不能启动发油,发油过程中若静电接地出现故障马上暂停发油。

2 发油系统简介

整个发油系统分为上位机和下位机2个部分,系统结构如图1所示。

上位机包括监控室和业务室2部分。业务室是油库自动化管理的最顶层,其功能包括发油预约、发油量实时统计、发油汇总表统计、发货日报表统计等等。监控室有一套监控机系统通过实据库和业务室系统相连,负责监控油库发油每一时刻的状态,还可以实现发油操作比如开通道、关通道、设置发油比例、在线作业查询和报警显示等等。

下位机系统由RTU控制器和现场设备组成。其中RTU控制器将在下文详细介绍,现场设备包括电液阀、泵、鹤管、操作终端、流量计、IC卡读卡器等。

3 分散式发油控制的硬件设计

3.1 RTU控制器

系统核心采用的是一款紧凑的RTU-6600型控制器,它的设计基于VIC-3000芯片,开发语言为动态C语言,其参数主要有:

●控制器内存容量256K

●24路数字输入和24路数字输出端口

●16个模拟输入端口和8个模拟输出端口

其原理图如图2所示,完全满足单路油库发油系统的需要。

RTU硬件控制框图如图3所示,温度采集信号通过模拟输入端口输入到RTU控制器内部;通道溢油信号、静电接地信号、鹤管在位信号、终端键盘信号、通道泵过荷信号、流量计信号通过数字输入端口采集;终端显示屏、泵和电液阀通过数字输出端口的信号进行控制。

3.2 1C卡及读写器设计

本系统采用的非接触的IC卡发油模式,将发油的信息存储在IC卡上,提高了油库的发油效率。IC卡读写器由PVC材料制作,符合ISO10536标准。通过Visual C编程,在IC卡内存放卡的序号、用户密码、发油方式、卡的状态、用户密码、发油量等信息。

3.3 操作终端设计

操作终端由2部分组成:液晶显示屏和终端键盘。考虑到油库现场的条件,一般要进行防暴设计,即将终端键盘和显示屏同时封装。

(1)终端键盘

终端键盘由0到9数字键和“运行”、“暂停”、“确认”、“清除”、“功能”5个功能键,一共15个键组成。

(2)液晶显示屏

①功能特点

显示屏由4块HT1621芯片控制,图4为芯片原理图。本系统采用图5所示的4块芯片并联,引出端口一共8个,除电源端口外其他6个端口为:CLK(串行移位脉冲)、DI(串行数据输入)、/CS1～/CS4(片选1～4),它们跟RTU的6个数字端口连接。

图5中所标注的“驱动LED”指的是图6显示面板上的各个7段码以及“L”、“KG”、“IC卡”、“密码”、“鹤管”、“接地”、“溢出”、“运行”、“暂停”等内容。

②显示原理

RTU将要显示的数据代码,通过串行方式送入模块,在CLK脉冲的上升沿把DI端口上的数据写进模块,当/CS端口为低电平的时候数据被允许写进芯片内,当/CS片选端口为高电平时候,模块被禁止,同时串行界面也会被重置。

显示驱动器的RAM是由32×4单元组成,用来存储LCD要显示的数据,其内容直接映射到LCD驱动器的内容,表1列举了第一块芯片的映射表。每一块芯片都对应一组映射表,控制显示板上相关部分数字或者汉字的显示。RAM0-29表示地址,每两个地址可存放一个字节数据,每一位数据控制一个LED,因此一个字节数据就可控制一个7段码,用来显示RTU所需数据(其中RAM0-1中的T1-T7分别用来显示图6中的“IC卡”、“密码”、“鹤管”、“接地”、“溢出”、“运行”、“暂停”)。

③指令系统

图7为写数据进显示模块的“写指令”时序图,写一次数据包含3部分内容:模式指令、数据地址、数据内容。本文用到的模式指令为写入模式指令(101)和命令模式(100),指令的时序图如图7所示。

4 发油系统软件设计与实现

系统软件主要包括2方面:下位机部分RTU程序采用Dynamic C语言编写,编程序需充分考虑控制系统所要实现的功能;上位机部分包括业务室、监控室软件,在Visual Basic环境下设计实现,上位机部分程序基本思路与集中式系统[1,2]的上位机软件设计部分类似,不再赘述。

4.1现场设备信号采集和发送

现场设备信号的发生端口与RTU控制器的I/O端口连接,编程环境Dynamic C。信号采集和发送通过以下3种函数实现。

(1) digIn函数

digIn为数字输入函数,其函数书写方式为“digln(channel)”。其中channel表示端口号,该函数功能为读取第(channel)个数字输入端口的状态信息。在编程过程中将读取的数字信息保存到相应的存储空间,如图8(1)所示。与RTU的数字输入端口连接的现场设备包括:汽油管道和乙醇管道的流量计发生信号、静电接地信号、通道溢油信号、乙醇通道过荷信号、汽油通道过荷信号、终端键盘。

(2) digOut函数

digOut函数是数字信号输出函数,书写格式为“digOut(channel,value)”,流程图如图8(2)所示,其中“channel”表示通道号,“value”为数字信号,仅有“0”或者“1”两个状态。

(3) analn函数

analn函数是模拟信号输入函数,书写格式为“analn(channel,opmode)”。Channel表示通道号码,opmode表示操作模式。函数从程序上实现读取模拟输入端口的状态,根据转化标准将其转换成电压信号存入相关寄存单位中,流程图参考图8(1)只是端口性质和函数不同。

4.2终端显示软件设计

操作终端的显示通过Display显示子函数来实现,编程环境为Dynamic C,流程图如图9所示。

(1)初始化芯片显示板在每一次显示之前都要先进行初始化,包括下面指令:

关闭系统振荡器(指令码:100 00000000X)

开启系统振荡器(指令码:100 00000001X)

开启偏压发生器(指令码:100 00000011X)

关闭偏压发生器(指令码:100 00000010X)

控制器模式设置(指令码:100 00101001X)

(2)显示程序编写

整个显示部分程序都在名字为Display(x,y,z)的函数内进行。为了方便显示,将图6整个界面按照显示内容的不同划分成16个组(x取值1～16),每组内的数字按照个数又分成7位(y取值0～7)。

编程时只需写入要显示数字所在的组x、位y和值z即可。Display函数内部有3个翻译子函数将x,y,z的十进制数值翻译成二进制数据存放到显示数组中,程序运行结束后会返回1个17位显示数组,存放将要显示的数据的命令模式、地址和内容,通过数字输出端口写入显示模块。

5 RTU通信设计

如图3所示,采用以太网,使用MODBUS通信协议进行RTU与上位机的通信。MODBUS协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。通过此协议,控制器相互之间及控制器经由网络(例如以太网)和其它设备之间可以通信。

6 结束语

油库的发油系统采用分散式设计方式,能有效减小因软件故障而导致整个油库停产的事故发生概率。本系统具有结构简单、控制精确、修改方便等优点,完全满足油库的自动化改造的需要,能显著提高付油作业效率和服务质量。

本系统软件设计思路简洁,操作便利,发油的整个控制过程都由软件控制,可靠性高,可维护性高,具有较高的推广价值。

参考文献

[1]周建平，蔡萍．基于MCS_51单片机的油库自动发油集散控制和管理系统[J]．测控技术，2005，24(11)：29-32．

冗余系统在选矿集散控制中的应用 第9篇

1.1 总体硬件配置

从图1中可以看出, 冗余系统所需硬件包括:

(1) 2套S7-400HPLC控制器。

(2) 3条通讯链路:主系统与从站通讯链路 (PROFIBUS 1) 、备用系统与从站通讯链路 (PROFIBUS 2) 、主系统与备用系统的数据同步通讯链路 (Ethernet) ;

(3) 若干个ET200M从站, 每个从站包括2个IM153-2接口模块和若干个I/O模块。

(4) 除此之外, 还需要一些相关的附件, 用于编程和上位机监控的PC-Adapter (连接在计算机串口) 或CP5611 (插在主板上的PCI槽上) 或CP5511 (插在笔记本的PCMIA槽里) 、PROFIBUS电缆、PROFIBUS总线链接器以及工业以太网交换机等。

系统是由两套独立S7-400H PLC系统组成, 冗余系统能够实现:主机架电源、背板总线等冗余、PLC处理器冗余;PROFIBUS现场总线网络冗余 (包括通讯接口、总线接头、总线电缆的冗余) ;ET200M站的通讯接口模块IM153-2冗余。冗余系统由A和B两套PLC控制系统组成。开始时, A系统为主, B系统为备用, 当主系统A中的任何一个组件出错, 控制任务会自动切换到备用系统B当中执行, 这时, B系统为主, A系统为备用, 这种切换过程是包括电源、CPU、通讯电缆和IM153接口模块的整体切换。通过软件冗余, 系统运行过程中, 即使没有任何组件出错, 操作人员也可以通过设定控制字, 实现手动的主备系统切换, 这种手动切换过程, 对于控制系统的软硬件调整, 更换, 扩容非常有用。

1.2 主站 (S7-400H) 基本硬件配置 (图2)

核心是2块CPU, 安装在UR2H机架中, 构成2个独立的子系统, 每个系统含有9个槽。电源模板的额定输入电压可以是24V DC也可以是120/230V AC输出电流为10A, 若要加强供电能力每个子系统也可以采用冗余供电方式在这种情况下需使用PS 40710AR电源模板其额定电压为120/230V AC输出功率的电流为10A。用4个同步化子模板连接两个中央处理器, 它们已放置在中央处理器内部 (每个CPU内需配置2块同步子模板) 并由光缆完成互连任务。光缆用在同步子模板内, 用它完成2个中央处理器之间的物理连接 (冗余链接方式) 。

1.3 通讯链路

通讯链路由E t h e r n e t、M P I、PROFIBUS组成。Ethernet实现主系统与备用系统的数据同步, MPI实现多台PLC之间通讯, PROFIBUS实现与远程I/O之间的通讯。

从图3中可以看出UR2H有2套独立的CPU, 有2条PROFIBUS总线与ET200M连接, 构成冗余。下面图4为网络组态图。

1.4 ET200M从站

现场控制站的ET200M分布式I/O站通过Profbus-DP现场总线与S7-400H中央控制器进行实时通信, 它主要功能是:采集现场I/O信号, 通过ET200 M的I/O信号接口模块将现场数字量或模拟量信号传送到中央控制站, 同时将中央控制器发送来的控制信号送至现场。I/O采用单通道切换式, 其原理图见图5。

从图5可以看出, 当2个SM模块之一发生故障时, 会切换到另一个SM模块继续工作, 不会因故障导致整个系统停机。

2、监控计算机的配置及Wincc冗余

监控计算机为现场设备的运行参数、运行状态和历史数据的显示、保存和打印提供了一个形象的平台, 极大地方便了用户的操作和维护。对于每台与S7-400H PLC通讯的监控计算机, 都需要进行必要的设置, 其主要包括PC站 (PC Station) 的配置和Wincc监控画面的组态, 冗余计算机所需要的软件由:WinccRc软件 (用于运行监控画面) 、Wincc Redundancy (冗余选项) 、Wincc Server (服务器) 、H System (用于Setp7中组态H站) 。通常, 两个WinCC站或过程数据服务器完全以并行方式运行, 也就是说, 每个站都有其自身的过程接口和自身的数据归档。如果两个WinCC站中的一个发生故障, 另一个站就承担报文和过程数据的归档任务, 因而保证了数据的连续完整性。服务器在运行时间彼此监控以便在早期识别出发生故障的伙伴服务器。如果一个服务器出现故障, 客户机将被自动从发生故障的服务器切换到仍然活动的服务器。这就确保了所有的客户机始终是可用于监控和操作过程的。在故障期间, 活动的服务器将继续归档WinCC项目的所用信息以及过程资料。在出故障的服务器重新在线之后, 所有信息的内容、过程值以及用户的档案都将自动复制到返回的服务器上。为了使每台监控计算机与S7-400H冗余PLC中的任何一个CPU都能通讯, 就必须配置PC Station, 通过PC Station的Application选项, Wincc可以从PLC中读取现场数据。在实际运行中, 如果两个CPU中的一个发生故障问题Wincc必须能够自动的切换到完好的CPU上, 恢复正常的数据通讯, 因此监控计算机必须配置Simatic Net Redconnect选项软件。Wincc监控画面的组态主要是要设置好与PLC连接问题。由于监控计算机安装有专用网卡, 所以不能采用平常使用的TCP/IP连接或ISO连接, 对于H系统的连接, 一般采用的是Simatic S7 Protocol Suite中的Named Connections连接, 由此, 仅需要定义一套与PLC连接的变量, 当PLC系统出现问题时, 系统会自动切换到完好的PLC上继续通讯。

3、结语

通过使用S7-400H冗余系统和Wincc监控软件, 不但提高系统工作的可靠性, 而且能减轻员工的劳动强度, 能极大提高企业管理水平, 减少查找设备故障点和发生系统故障的时间。

参考文献

[1]Simatic自动化系统S7-400容错系统使用手册.西门子公司, 2010年11月

[2]Siemens HMI选项手册.西门子公司, 2007年8月

浅谈集散控制系统的网络结构 第10篇

最开始的时候, 大部分的集散控制系统采用的网络结构都是比较单一的。正是由于集散控制系统单一的网络结构, 使得集散控制系统的稳定性、抗干扰性和可靠性都非常差, 并且出现故障的概率非常高, 使得集散控制系统很难发展。

如今, 计算机技术和工业以太网技术都在飞速的发展, 使得控制领域的技术发生了深刻的变革, Ethernet慢慢地进入到了工业领域。Ethernet的进入使得控制领域的网络结构发生了很大的改变, 集散控制系统的可靠性和稳定性等都得到了极大地提高。控制领域中Ethernet应用得越来越广泛, 当前最常见的网络协议是Ethernet, 从智能传感器到监控系统都采用了它。由于Ethernet的出现, 使得控制系统正逐渐走向了开放性、网络化。作为当前应用比较广泛的以太网局域网技术, 在过程控制和工业自动化领域中应用得越来越多, 特别是在集散控制系统中, Ethernet的应用使得集散控制系统发生了根本性的改变。

1 以太网的使用

当前通信技术发展的非常迅速, 使得以太网的传输速度也提高的非常快, 很多控制系统采用的网络标准都是基于TCP/IP协议簇的, 这就使不同厂商的不同网络系统进行通信的时候变得至关重要。如果把以太网应用到工业控制方面, 应用层主要表现是采用应用协议进行实时通信、工程模型和系统组态的对象。如今, 工业以太网不断往下延伸, 从管理层到系统层、控制层和设备层。如果在集散控制系统中加入以太网的架构, 集散控制器的位置使得传统网络架构的限制得到了突破, 它可以出现在现场, 也可以出现在中央控制室里面。

到目前, 大部分的控制器和远程I/O都可以支持以太网, 有部分的控制器和远程I/O里面加入了Web服务器, 使得在信息层的用户变得跟控制层的用户一样, 对于控制器和远程I/O里面的实时状态值可以进行获取。另外, 通过Ethernet对工业生产过程的远程实时监控可以实现, 把ERP系统和实时生产数据以及实时用户的需求相结合, 使得生产的时候不只是面向订单, 而是直接面向市场和机会, 就算经济全球化带来的要求企业也能够适应。

2 集散控制系统的网络结构

通常情况下, 现代集散控制系统的网络可以分成四层, 分别是管理网、系统网、控制网和设备层, 具体的分层以及连接情况如图1所示。

2.1 管理网简介

光纤、双绞线和同轴电缆是管理网通常采用的通信介质。实现的功能主要有:系统的过程参数和系统的运行信息可以从运行着数据的服务软件的操作站上面获得;同时把上层管理计算机的调度指令和生产指导信息向下面进行传送。计算机的调度指令和生产指导信息主要包括:大型工业过程各个子系统之间的协调控制与调度管理;工厂级的综合管理、统计、决策和调度;企业内部多组装置或者生产过程的数据通信管理。

2.2 系统网简介

系统网完成的基本功能主要有:现场的控制站把现场的I/O采集数据传送到操作站里面;为了满足大面积的协调控制的需求, 每个现场控制站之间都进行数据传递;操作站和工程师把控制指令或者组态数据传递到现场控制站;每个操作站之间的数据一致性要保证完好。

系统网里面的交换设备、网络适配器和通信介质等在配置的时候都可以双重冗余, 对于两个已经冗余配置的网络来说, 在工业系统里面分别把这两个网叫做A、B网。发送数据的站点在进行数据发送的过程中, 只要两条线里面有一条可以工作, 能工作的线就会把接收到的数据包往两个线路上面同时进行发送;接收数据包的站点会根据接收到的数据包的时间顺序或者是质量的标记, 在冗余的数据包里面只选择里面的一个。这样的话假如网络中出现了线路交错故障的话, 收发数据照样可以正常进行, 并且如果出现故障的网络恢复了正常的话, 系统重新进行通信的时候基本上不消耗恢复时间。

2.3 控制网简介

控制网使用的现场总线网是CAN (control area network的简称) , 符合的标准是ISO 11898 CAN Specification 20B, 控制网的这种总线网络的特点是根据优先级进行抢占式的。控制网在进行数据通信的时候可靠性、实时性和灵活性都比较高。CAN总线的特点是:通信的速度快、距离长, 并且价格跟其他的网络比是比较低的, 作为通信的总线在很多中工业环境里面都适用, 控制网具备的主要特点有:

1) 主工作方式有多种。网络上面的任意一个节点都可以主动的向任意一个别的节点发送信息, 在发送信息的过程中并不区分主从, 通信的时候方式也可以灵活的变化, 并不需要地址等这些节点信息, 在构成多台机器的备份系统方面非常方便。

2) 网络节点的信息可以分成多种优先级, 这些优先级对于不同的实时要求都可以满足, 对于高优先级的数据在传输的时候最多耗费时间134us。

3) 采用的总线仲裁技术是非破坏性的, 如果有很多个节点同时向总线发送消息的时候, 优先级比较低的节点会主动退出发送, 而优先级较高的节点可以继续传输数据, 而且发送的过程是不受影响的, 这样可以大大降低总线的仲裁时间, 就算是网络非常繁忙, 网络系统也不会瘫痪。

4) 采用的帧结构是短帧的, 这种结构传输的时间短, 受干扰的概率也不高, 检错效果非常好, 每帧信息都有CRC校检或者其他的检错措施, 数据传输出现错误的概率非常低, 如果节点中出现了严重的错误, 它就会自动关闭传输功能, 这样就不影响总线上面的其他节点。

下图就是控制网里面的总线连接图, 从图2可以看出, 有四个机笼接在了现场控制站的控制网络上面, 左边的两个是本地的机笼, 右边的两个是远程的I/O机笼, 远程I/O机笼在于本地I/O机笼相连的时候是通过光纤来实现的。每个机笼里面都有10个插槽, 最左边的两个插槽需要插入控制模块里, 右边的插槽插入到I/O模块里。

2.4 设备层简介

灵巧总线SmartBus是一种实时控制网络, 位于I/O模块的里面, 用来连接I/O模块和底板控制器的, 控制器和全部的I/O模块之间的互连和信息传送都可以实现。主要的特点有:发送和广播发送功能是支持点对点的;有些节点发生了严重的错误的时候不会影响别的节点的正常工作;传输的时间比较短, 不容易受到干扰, 检错效果非常好;对于信号和信号之间或者信号与主机之间的隔离非常容易实现;对于模块级别的功能扩展也非常容易实现。

3 结语

分布式的网络结构能够确保网络中的各个模块在工作的时候都能够保持独立, 可以把危险的系统进行分散。系统结构和外界的接口进行连接就是开放化, 网络的传输分工非常的细致就是立体化。信息在处理的时候能够综合进行, 并且和网络的技术相结合起来, 可以达到网络自动化和管控一体化的目的, 这就是信息化。计算控制系统是基于以太网技术的, 具备的特点是成本低、对外开放、扩展性和稳定性都比较好, 远程控制也可以实现, 管理起来也非常的方便, 实现管控一体化。

摘要：为了提高集散控制系统的抗干扰性、可扩展性和稳定性, 同时还要降低集散控制系统通信时候的故障概率, 本文提出了一种网络通信方式, 这种网络通信方式是基于以太网的, 最后验证了该通信方式的可行性。

关键词：集散控制系统,以太网,通信方式

参考文献

[1]张智杰.以太网在自动化中的应用[J].国内外机电一体化技术, 2004 (6) :87

[2]王开春.以太网技术在闸门自动化系统中的应用[J].自动化与仪表, 2009, 24 (5) :15

[3]王常力, 罗安.分布式控制系 (DCS) 设计与应用实例[M].北京:电子工业出版社, 2005:289-290

[4]邹益仁, 马增良, 蒲维.现场总岸线控制系统的设计和开发[M].北京:国防工业出版社, 2003:108-109

[5]田志强, 于立波, 万德平.酒精生产线DCS控制系统的设计与实现[J].自动化与仪表, 2008, 23 (12) :33

[6]魏衡华, 陈根杰, 张玉斌, 等.基于CAN总线的步进电机控制系统的设计[J].自动化与仪表, 2009, 24 (1) :29-30

[7]张颖超, 杨宇峰, 叶小岭, 等.基于CAN总线的温度检测系统的通信设计[J].控制工程, 2009, 16 (1) :103-104

浅谈化工自动化集散控制系统 第11篇

DCS被广泛运用于石油化工所在的系统之中, 其原因是它能对以下几个功能进行满足:1) 模拟量的控制还有采集数据;2) 控制开关量的先后顺序;3) 对模拟量还有开关量进行混合控制, 也就是结合控制。除了上面这三个控制功能之外, 还有安全可靠、容易使用、容易升级或者扩展、人机界面友好、方便维护以及容易安装等等特点。

根据估计, 在最近五年之内, 在化工行业之中, 没有产品可以代替DCS在中型或者大型自控装置中的地位, 就现在来说, 石化行业在我国, 至少有一千多套需要对DCS控制加以应用的装置, 而扩容更新改造设备也需要将原本的DCS系统加以扩大, 至于备件备品还有日常维护, 也是非常具有客观性的。所以在今后很长一段时间之内, 化工行业之中, DCS的重要性是不用去质疑的。

2 主要构成DCS的部分

DCS主要有三个部分构成, 这三个部分分别是数据通信、网络、控制站、工程师站以及操作站。

1) 控制站。控制站在DCS这个系统之中, 是一个可以在短暂没有连接网络以及操作站的情况下, 让一个没有损坏的计算机可以进行实际运行, 对控制策略的过程进行完成, 对运行生产装置进行保证。控制站身为一个没有任何损坏的计算机, 现场的输出、输入处理设备都主要靠它的I/O设备, 也就是说过程输出/输入 (O/PI) , 信息调理和信号变换也包括在里面, D/A、A/D转换。为了对从现场传来的干扰信号进行防止, 应该将隔离技术运用在变换信号的过程之中, 以及要和现场连接的输出、输入信号还有端子所在的物理位置进行确认, 这一点是非常重要的。整个DCS都是以控制站为基础的, 它最主要的就是安全性与可靠性, 绝对不能够让控制失灵或者说死机的现象出现, 而且在抗电磁干扰、对防爆系统进行构成、掉电保护等等方面都必须可靠而且行之有效, 才能对用户的要求进行满足。

2) 工程师站和操作站。在DCS系统初期形成的时候, 操作站所有的工程师都是重合的, 也就是说当时的操作站有着工程师功能、高级语言功能、操作员功能以及通信功能等。其中系统通用功能、系统组态、系统维护等功能包括在工程师功能之中。DCS是一个计算机, 而且非常典型, 有着非常丰富的人机界面和外围设备。如果想要对多项功能进行实现, 操作机必须对储存还有数据组织这两个方面的任务进行完成, 如果某些数据与工位号有所关联, 对于某些现场仪表与某个控制站中的某端子相连的, 工位号的决定由所在物理位置规定, 操作站需要对每个工位进行说明 (允许使用汉字) , 使工艺对象和它保持一致, 用来对操作人员的工艺操作进行保证, 在整个体统之中, 工位号都可以被通用。其他还有操作标记、趋势记录、工艺单元、区域组态以及系统配置等, 将这些都组织成文件, 最后做成数据库, 储存在相应区域的硬盘之内, 让数据拥有共享性和独立性, 保证数据拥有安全性、实时性以及完整性。

3) 数据网络以及通信。上面两节对于操作站、工程师站、控制站的描述, 都是通信网络之中的节点, 上位机或者说连接工厂管理的网关也有可能是DCS在网络上面的节点。DCS所在的生命线是DCS网络, 它在整个DCS系统之中起着非常重要的作用, 特别是在可靠性、可扩充性还有实时性这几个方面。现在DCS想要发展通信功能, 必须对网络全厂管理技术进行融合, 对通信网络实现从多重结构向着扁平化的逐步过渡, 也因为这样, 有着更明显的开放性。通信能力和DCS所在系统持有的规模有着着联系, 而品上面的互联问题表现出了通信方面的复杂性, 这个样子才能够既对初期的用户投资进行保护, 又对系统拥有的扩展性进行保证。

3 对DCS水平应用途径进行提高

1) 对控制算法进行改进。控制算法在各种各样的DCS之中都有所改进。比如, 采用梯形积分、对积分分离在积分控制中进行采用;采用实际微分、滤波或者说微分先行等方法计算微分。2) 对控制系统进行改进。对前馈控制的增设需要根据当时的扰动情况, 并且结合原本有的反馈进行控制;串级控制也要根据扰动情况, 还要根据关联的控制系统情况对解耦控制进行设置;为了将系统拥有的安全性进行提高, 应该采用选择性控制。3) 离散控制和连续控制相结合。采用连续控制和离散控制相结合, 将控制水平或者控制质量加以提高, 比如说, 在开始批量控制的时候, 先利用离散控制全部打开控制阀, 然后在达到某一个设定的定值时, 被控制量应该对连续控制进行自动切换。4) 将控制和管理加以结合。传送生产过程中产生的数据到管理部, 用来进行生产过程中需要的计划, 调度等等, 对信息管理系统进行建立, 对控制过程集成的系统进行组建, 集成需要信息, 让自动综合化得到实现。上面说提到的关于DCS应用上的提高, 在实际上的生产之中已经取得了不错的经济效益。

4 DCS系统在实际的运用之中所遭遇到的问题

1) 选型问题。在石化行业之中, 无论是改造项目还是新建的项目, 都有着关于对DCS进行选型的问题。所有的DCS都有着一定的通用性, 而且参加竞争的系统集成商或者说DCS厂商比较多, 也因为这一点, 各个业主或者设计院在标书中都对DCS的型号不作指定, 只对I/O点数进行规定, 以及控制室、工艺现场装置以及它们之间的物理位置, 控制回路数, 优化数学模型、先进控制以及人机界面要求等等方面要求进行规定, 为了在标书中显示出公正、公开、公平的原则, 在表述之中, 选型应该尽可能多的对国外或者国际各种方面的要求进行列举, 同时, 也要对国内DCS相关的标准进行重视。

2) 业绩问题。DCS有着比较复杂的功能, 因为它在开发过程中针对的是不同的行业, 而且也有很有具体的要求在工程项目里面, 所以, 对于DCS, 很难做出唯一的抉择。业主对风险比较小的选型进行选择是可以理解的。因此, 如果国内生产的DCS有着很高的可靠性, 在同类产品中又有着很好的应用, 又有着扩充系统的能力等等, 再加上如果DCS如果是自己国家生产的, 那么厂家就可以对原程序进行掌握, 可以根据业主所提的要求增加某一些特殊的功能, 所以, 在价格相等的条件下, 参加竞争也是没有问题的。

3) 服务问题。DCS产品拥有着很高的技术含量, DCS系统集成商或者厂家新的亮点就成了服务。怎么样将售前服务, 售中服务, 售后服务最好, 对于他们非常重要, 对于DCS工程, 应该做到有始有终, 而且不但如此, 还应该将其做好。如果服务问题能够做好, 那么DCS工程不但可以得到非常好的经济效益、还可以得到非常好的社会效益, 可以说, 做好服务问题, 是一个双赢的政策。

摘要：文章中对DCS的现状进行了评述, 对DCS构成的主要部分进行了讨论, 对DCS的运用水平进行了探讨, 将DCS在不断发展中所遭遇的问题给指了出来。

关键词：集散控制系统,化工自动化

参考文献

[1]邹斌.DCS集散控制系统故障分析及维护管理[J].中国石油和化工标准与质量, 2012.

[2]杨跃, 郭飞鸿, 计鹏飞等.横河CS3000集散控制系统在Shell煤气化装置中的应用[J].化工自动化及仪表, 2011.

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网址: 集散系统范文11篇(全文) https://m.huajiangbk.com/newsview105225.html