工业控制系统概述.pptx

工业控制系统概述史洪源2004.72工业过程的类型w流程工业（Process Industry）8连续生产过程8产品论“斤”卖8如：化肥w制造业（Manufacturing Industry）8离散制造过程8产品论“个数”卖8如：螺丝钉3工业控制的分类w过程控制（Process Control）8控制流程工业的生产过程8一条生产线只生产一种产品8主要控制手段是PID8现在流行叫Process Automation（过程自动化）w离散控制（Discrete Control）8控制制造业的加工过程8主要手段是顺序与逻辑控制8现在流行叫Factory Automation（工厂自动化）w批量控制（Batch Control）8同一生产线上的间歇性、多品种生产过程，半连续过程。8既有顺序与逻辑控制，也有连续过程控制8每种产品有自己的“配方”8主要是食品和制药行业4连续控制：流程工业5离散控制：制造业6批量过程：制药行业7工业控制的分类outputcontroller+-plant statedisplaycontrol variable(analog)set-pointplantmeasurementplant statesequenceron/offplantdisplay过程控制：闭环的特征closed-loop control/regulationkeywords:feedback,analog variables,continuous processes,process control 离散控制：开环的特征open-loop control/commandkeywords:sequential/combinatorial,binary variables,discrete processes,batch control,manufacturingoutputerror(deviation)binary%process valuemeasurementclock8大部分工厂都是混合过程工厂w啤酒厂：8发酵是 连续过程（Process Control）8装瓶灌封是 离散过程Discrete Control）Automotive ManufacturingElectronicsMachineryTextilesPharmaceuticalsFine ChemicalFood&BeverageMetals&MiningWater&WastePulp&PaperPetrochemicalsOil&GasElectrical Powerdiscretecontinuous9工业控制系统分类w分布式控制系统（Distributed Control System：DCS）8属于过程控制系统（Process Control）8适用于流程工业（Process Industryw可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller：PLC）8属于离散控制系统（Discrete Control）8适用于制造业（Manufacturing Industry）批量过程有对应的控制系统吗？10工业控制：几个重要的阶段w模拟监测仪表手动控制（1930以前）w模拟单回路反馈控制器（1930以后）81945年美国人Bode，奠定了控制理论的基础。w监督控制（SCADA：Supervisory Control and Data Aquisition）8计算机开始用于过程控制，主要是监视功能（1950s）w设定值控制（SPC：Set Point Control）8由计算机计算出给定值，输出给模拟调节器（1960s）w直接数字控制（DDC：Direct Digital Control）8模拟PID电路变成了数字PID（1960s）w可编程控制器（PLC：Programmable Logic Controller）8Dick Morley博士，1968年，Modicon公司，084系列w分布式控制系统（DCS：Distributed Control System）8分布式控制器，集中CRT监视（1975年，Honeywell：TDC2000）w现场总线仪表（Fieldbus Instrument）8用数字信号仪表取代420mA模拟仪表（1990s）“间接数字控制”呢？11信息化工厂的层次生产执行系统（生产执行系统（MES）监视与人机接口监视与人机接口(SCADA)单元控制单元控制回路控制回路控制传感器、变送器、执行器传感器、变送器、执行器被控主设备被控主设备企业管理（企业管理（ERP）DCS12信息化工厂的层次MES单元控制回路控制输入输出传感器、变送器、执行器AV控制室操作接口control room被控主设备工作流与生产执行过程控制SCADA=Supervisory ControlAnd Data AcquisitionTERP企业管理13现场设备：传感器、变送器、执行器14控制器与输入输出15控制室人机接口：模拟时代16控制室人机接口：数字时代17各层次系统的相应时间PlanningLevelExecutionLevelControlLevelSupervisoryLevelms Seconds Hours Days Weeks Month YearsERP(Enterprise Resource Planning)DCS MES(Manufacturing Execution System)PLC(Programmable Logic Controller)(Distributed Control System)(Supervisory Control and Data Acquisition)SCADA18DCS的基本体系结构19DCS组成wIO模块8模入（AI）、模出（AO）、开入（DI）、开出（DO）、脉入（PI）。w主控制器（Main Control Unit：MCU）8执行控制运算w控制网络（Control Network）8将主控制器与IO模块连接起来w系统网络（System Network）8将主控制器、操作员站、工程师站和系统服务器连接w操作员站（Operator Station）8操作工用计算机w工程师站（Engineer Station）8组态（configuration）工程师用计算机w系统服务器（System Server）8集中存储组态或历史数据信息什么是“组态”？20组态（Configuration）w设备组态：确定系统中的硬件设备w图形组态：设计操作员站画面w控制算法组态：设计控制算法w其它组态：趋势、报表、报警21图形组态22控制算法组态：IEC61131-3五种语言Structured Text(ST)VAR CONSTANT X:REAL:=53.8;Z:REAL;END_VARVAR aFB,bFB:FB_type;END_VARbFB(A:=1,B:=OK);Z:=X-INT_TO_REAL(bFB.OUT1);IF Z57.0 THEN aFB(A:=0,B:=“ERR”);ELSE aFB(A:=1,B:=“Z is OK”);END_IFLadder Diagram(LD)AUTOMAN_ONACTCALC1CALCIN1IN2OUTPUMPFunction Block Diagram(FBD)CALC1CALCIN1IN2OUTPUMPAUTOMAN_ONACT=1DIVDOVInstruction List(IL)A:LD%IX1(*PUSH BUTTON*)ANDN%MX5(*NOT INHIBITED*)ST%QX2(*FAN ON*)Sequential Flow Chart(SFC)START STEPT1T2D1_READYD2_READYSTEP AACTION D1NDACTION D2STEP BD3_READYD4_READYACTION D3NDACTION D4T323一个专业的仪控工程师（I&C Professional）w通晓各种传感器、变送器、执行器的应用w通晓基本控制元件（如继电器等）w通晓DCS/PLC等系统硬件的指标和应用w通晓HMI软件的应用w通晓过程控制算法的设计和现场调试w通晓网络设备和现场总线的应用w通晓各种流行的软件接口（如OPC）应用w通晓各种行业标准、国际和国家强制型法规w通晓仪控项目的实施和管理24The End祝你们成功！祝你们成功！