过程控制仪表与装置概述PPT文件格式下载.ppt

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用一台计算机取代一用一台计算机取代一组模拟调节器，构成闭环控组模拟调节器，构成闭环控制回路制回路特点：

特点：

具有里程碑意义具有里程碑意义问题：

问题：

价格、性能价格、性能集中型计算集中型计算机控制机控制本质：

一台计算机取代尽一台计算机取代尽可能多的模拟调节器可能多的模拟调节器特点：

控制集中控制集中信息集中信息集中危险集中危险集中问题：

性能性能DCS控制控制始于始于70年代年代本质：

采用过程控制过采用过程控制过程管理生产管理等多层程管理生产管理等多层结构结构特点：

控制分散控制分散信息集中信息集中半数字，半分散半数字，半分散传统传统传统传统DCSDCSPLC_BasedDCSPLC_BasedDCSIPC_BasedDCSIPC_BasedDCSFCS本质：

支持双向、多节点、总支持双向、多节点、总线式的线式的全数字全数字通讯，将全厂最通讯，将全厂最基础的现场级仪表和装置均通基础的现场级仪表和装置均通过现场总线连接起来过现场总线连接起来特点：

把控制任务下移到智能把控制任务下移到智能现场设备，现场设备，全分散全分散控制控制分布式分布式IODCS现现场场信信号号根根据据传传输输距距离离或或功功能能不不同同连连接接到到现现场场I/O设设备备上上，各各现现场场I/O设设备备与与控控制制站站间间通通过过网网络络（现场总线）连接。

（现场总线）连接。

过渡型结构过渡型结构直接数字量控制直接数字量控制本质本质本质本质用一台计算机取代一组用一台计算机取代一组模拟调节器，构成闭环控模拟调节器，构成闭环控制回路，用数字控制技术制回路，用数字控制技术简单地取代模拟控制技术。

简单地取代模拟控制技术。

过程控制计算机过程控制计算机SPAI、DIAO、DO检测仪表检测仪表执行器执行器被控过程（对象）被控过程（对象）起始于起始于5050年代末期，开辟年代末期，开辟了一个轰轰烈烈的计算机了一个轰轰烈烈的计算机工业应用时代工业应用时代优点优点优点优点计算灵活，精度高，计算灵活，精度高，PIDPID控制规律，分时处理控制规律，分时处理多个控制回路多个控制回路此外，此外，DDCDDC也很快发展到也很快发展到PIDPID以以外的多种复杂控制。

外的多种复杂控制。

问题问题问题问题价格昂贵，运算速度不高价格昂贵，运算速度不高集中型计算机控制系统集中型计算机控制系统初衷：

初衷：

由于当时的计算机体积庞大，价格非常昂贵，为了使计由于当时的计算机体积庞大，价格非常昂贵，为了使计算机控制能与常规仪表控制相竞争，企图用一台计算机来算机控制能与常规仪表控制相竞争，企图用一台计算机来控制尽可能多的控制回路。

控制尽可能多的控制回路。

外设外设过程控制计算机过程控制计算机AIDIAODO被控过程（对象）被控过程（对象）被控变量被控变量操作变量操作变量输入子系统输入子系统输出子系统输出子系统优越性：

优越性：

从表面上看从表面上看信息集中，集中型计算机控制可信息集中，集中型计算机控制可以实现各种更复杂控制功能；

便于实现优化控制和以实现各种更复杂控制功能；

便于实现优化控制和优化生产。

优化生产。

问问题：

题：

由于当时计算机总体性能低，容量小，由于当时计算机总体性能低，容量小，容易出现负容易出现负荷过载荷过载，控制集中直接导致，控制集中直接导致危险集中危险集中，高度集中使，高度集中使系统变得十分系统变得十分“脆弱脆弱”。

集散控制系统集散控制系统DCS出发点（出发点（出发点（出发点（2222个方面）：

个方面）：

（1）

（1）不能采取控制回路高度集中的设计思想，不能采取控制回路高度集中的设计思想，需要把控制功能分散到若干个控制站实现，需要把控制功能分散到若干个控制站实现，以提高系统的可靠性；

以提高系统的可靠性；

（2）

（2）考虑到整个生产过程的整体性，各个控制考虑到整个生产过程的整体性，各个控制系统（回路）的运行应当服从工业生产管理系统（回路）的运行应当服从工业生产管理的总体目标。

的总体目标。

根本特征根本特征:

控制的分散性控制的分散性控制的分散性控制的分散性和和管理的集中性管理的集中性管理的集中性管理的集中性现场总线控制系统（FCS）是连接智能现场装置和自动化系统的数字式、是连接智能现场装置和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。

双向传输、多分支结构的通信网络。

支持双向、多节点、总线式的支持双向、多节点、总线式的全数字全数字全数字全数字通讯通讯双向数据通信能力避免了反复进行双向数据通信能力避免了反复进行A/DA/D、D/AD/A的转的转换换把控制任务下移到现场设备，以实现测量控把控制任务下移到现场设备，以实现测量控制一体化制一体化全分散全分散全分散全分散已成为全世界范围自动化技术发展的热点已成为全世界范围自动化技术发展的热点涉及整个自动化和仪表的工业涉及整个自动化和仪表的工业“革命革命”FCS现场总线控制系统现场总线控制系统计算机控制系统的发展特征计算机控制系统的发展特征随着局域网、随着局域网、InternetInternet、ITIT技术迅速发展，计算技术迅速发展，计算机控制系统向集成化、网络化、智能化、信息化机控制系统向集成化、网络化、智能化、信息化发展成为一种趋势发展成为一种趋势系统结构系统结构向网络化、网络扁平化方向发展向网络化、网络扁平化方向发展系统功能系统功能向综合化方向发展向综合化方向发展系统设备系统设备向多样化方向发展向多样化方向发展例例:

一贮罐液位控制系统。

要求贮罐液位保持一定，以满足生产需要；

图中液位变送器、控制器和执行器构成了一个单回路图中液位变送器、控制器和执行器构成了一个单回路控控制系统制系统。

分析分析:

贮贮罐罐液液位位由由液液位位变变送送器器转转换换成成相相应应的的标标准准信信号号送送到到控控制制器器，与与给给定定值值相相比比较较，控控制制器器按按比比较较得得到到的的偏偏差差，以以一一定定的的控控制制规规律律发发出出控控制制信信号号，控控制制执执行行器器的的动动作作，通通过过改改变变贮贮罐罐液液体体出出料料的的流流量量，从从而而使使贮贮罐罐液液位位保保持持在在与与给给定定值值基基本本相相等的数值上。

等的数值上。

控制器控制器被控对象被控对象变送器变送器zzxxe=x-ze=x-z-ppqqyy干扰干扰温度（压力、液位、流量）变送器、在线成分分析仪温度（压力、液位、流量）变送器、在线成分分析仪温度（压力、液位、流量）变送器、在线成分分析仪温度（压力、液位、流量）变送器、在线成分分析仪（通常输出：

（通常输出：

420mA420mA、115V5V等标准信号）液位开关、等标准信号）液位开关、等标准信号）液位开关、等标准信号）液位开关、料位开关、接近开关料位开关、接近开关料位开关、接近开关料位开关、接近开关（通常输出通常输出通常输出通常输出on/offon/off信号信号信号信号）传感器传感器传感器传感器（Pt100Pt100、热电偶、热电偶、热电偶、热电偶）通常安装通常安装于控制室于控制室通常安装通常安装于于现场现场显示显示仪表仪表四个基本环节：

被控对象、检测仪表、控制器、执行四个基本环节：

被控对象、检测仪表、控制器、执行器（显示仪表根据需要可选）器（显示仪表根据需要可选）器（显示仪表根据需要可选）器（显示仪表根据需要可选）阀门：

调节阀、电磁阀、阀门：

调节阀、电磁阀、气动蝶阀气动蝶阀泵：

开关泵、变频泵泵：

开关泵、变频泵控制阀控制阀一、过程控制仪表的发展概况及分类一、过程控制仪表的发展概况及分类发展概况发展概况5050年年代代6060年年代代7070年年代代8080年年代代9090年年代代2121世纪世纪至今至今QDZQDZQDZQDZQDZQDZDDZDDZDDZDDZDDZDDZ数数字字式式（智智能能式式）控控制制仪仪表表DCSDCS系系统统（PLCPLC）现现场场总总线线以太网以太网典型的仪表系统基地式系统基地式仪表基地式仪表第0代常规仪表控制系统单元组合仪表：

单元组合仪表：

调、变、执、算调、变、执、算（DDZ-II、III、QDZ）第第1代代DDC控制变、执变、执（DDZ-II、III）集中型计算机控制系统变、执变、执（DDZ-II、III）第2代DCSOS：

小型机、：

小型机、IPCCS：

IPC、PLC、智能调节器智能调节器现场仪表：

现场仪表：

DDZ-III为主为主第3代*分布式IODCS现现场场信信号号根根据据传传输输距距离离或或功功能能不不同同连连接接到到现现场场I/O设设备备上上，各各现现场场I/O设设备备与与控控制制站站间间通通过过网网络（现场总线）连接。

络（现场总线）连接。

DDZ-III、总线仪表总线仪表过渡型过渡型*FCS将将全全厂厂最最基基础础的的现现场场级级仪仪表表和和装装置置均均通通过过现现场场总总线线连连接接起起来来，实现全数字化通讯。

实现全数字化通讯。

总线仪表现场仪表：

总线仪表第第4代代*基基地地式式控控制制仪仪表表：

以以指指示示、记记录录仪仪表表为为主主体体，附附加加控控制制机机构所组成的装置。

构所组成的装置。

单单元元组组合合式式控控制制仪仪表表：

将将整整套套仪仪表表按按照照功功能能划划分分成成若若干干独独立立的的单单元元（分分为为变变送送、转转换换、计计算算、显显示示、给给定定、调调节节、执执行行与与辅辅助助单单元元等等八八大大类类），各各单单元元之之间间用用统统一一的的标标准准信信号号连连接接。

按按照照连连接接信信号号的的不不同同，单单元元组组合合式式控控制制仪仪表表分分为为气气动动单元组合仪表单元组合仪表（QDZ）和电动单元组合仪表和电动单元组合仪表（DDZ）两类。

两类。

组组装装式式综综合合控控制制装装置置：

它它的的最最大大的的特特点点是是控控制制和和显显示示操操作作功功能能分分离离，结结构构上上分分为为控控制制机机柜柜和和显显示示操操作作盘盘两两大大部部分分，可以实现对生产的集中显示和操作。

可以实现对生产的集中显示和操作。

计计算算机机（数数字字式式）控控制制装装置置：

以以微微型型计计算算机机为为核核心心的的自自动动控控制制系系统统。

包包括括：

集集散散控控制制系系统统、可可编编程程控控制制器器、现现场场总总线线控控制系统等。

制系统等。

过程控制仪表类型过过程程控控制制仪仪表表模模拟拟式式数数字字式式基地式基地式单元组合式单元组合式组装式组装式气动气动QDZ电动电动DDZDDZ-DDZ-DDZ-DDZ-单单/多回路控制器多回