首页信息与系统科学控制科学与技术集散控制系统 03 第3章 DCS的硬件及通信.pptx

03 第3章 DCS的硬件及通信.pptx

页数:18页文件大小:1.39 MB来源: 集散控制系统ppt课件

本课件为《集散控制系统》第三章,先给出控制站、操作站与冗余技术的硬件结构总览,再逐层展开现场控制站的机柜、电源与控制计算机,说明模拟量、开关量与脉冲量各类输入输出通道的作用,最后介绍操作员站、工程师站的组成与中央控制室设备布置。

第三章DCS的硬件及通信章节封面,标示本章围绕硬件体系、控制站与操作站构成及通信接口展开
第三章知识点与学习目标页,列出掌握基本构成及特征功能、输入输出模件原理与通信标准等六项要求
硬件结构内容提要页,列出控制站与操作站各自的组成部件,以及多重化自动备用与手动备用等冗余措施
查看本课件的文字版(共 18 页,供检索与复制)

第1页:第三章DCS的硬件及通信封面

本章为《集散控制系统》第三章,围绕集散控制系统的硬件体系、硬件构成的基本原理、控制站与操作员站和工程师站的硬件构成及功能、输入输出模件的种类和工作原理、控制器的定义与作用,以及通信标准与标准通信接口展开。

第2页:知识点与学习目标

知识点

  • 了解集散控制系统硬件体系,了解硬件构成的基本原理
  • 掌握基本构成及各自的特征和功能
  • 掌握控制站、操作员站和工程师站的硬件构成及功能、输入输出模件的种类和各自的工作原理、控制器的定义与作用
  • 了解集散控制系统的常规组态工作
  • 理解集散控制系统的通信标准和标准通信接口

第3页:集散控制系统的硬件结构

控制站包括现场控制站和数据采集站等,组成部件包括机柜、电源、控制计算机及其他部件。

操作站一般分为操作员站和工程师站,包括操作台、微处理机系统、图形显示设备、操作键盘和鼠标、打印输出设备等。

冗余技术

  • 冗余方式:多重化自动备用和手动备用;
  • 冗余措施:通信网络冗余、操作站冗余、现场控制站冗余、电源冗余、输入/输出模块冗余。

第4页:现场控制站

  • 主要设备:现场控制单元。
  • 主要任务:进行数据采集及处理,对被控对象实施闭环反馈控制、顺序控制和批量控制。

用户可以根据不同的应用需求,选择配置不同的现场控制单元以构成现场控制站:

  • 以面向连续生产的过程控制为主、顺序逻辑控制为辅,构成可以实现多种复杂控制方案的现场控制站;
  • 以顺序控制、联锁控制功能为主的现场控制站;
  • 构成对大批量过程信号进行总体信息采集的现场控制站。

第5页:1、机柜与现场控制站机柜布置

图示为现场控制站机柜在中央控制室与机柜间中的布置,机柜按组排列。

有了现场控制站,生产过程控制的安全性和可靠性都很容易得到保证。

第6页:现场控制站机柜正反面结构

图示为现场控制站机柜的正面(前面)与背面(后面)结构。

  • 机柜正面:现场控制单元、多层 I/O 卡件箱;
  • 机柜背面:电源单元、通信接口、接线端子板。

第7页:2、电源

电源系统的可靠性措施

  • 每一个现场控制站均采用双电源供电,互为冗余;
  • 采用超级隔离变压器,将其初级、次级线圈间的屏蔽层可靠接地,以克服共模干扰的影响;
  • 采用交流电子调压器,快速稳定供电电压;
  • 配有不间断供电电源 UPS,以保证供电的连续性。

现场控制站内各功能模块所需直流电源一般为 ±5V、±15V(或 ±12V)以及 +24V。

第8页:增加直流电源系统稳定性的措施

增加直流电源系统的稳定性措施:

  • 给主机供电与给现场设备供电的电源要在电气上隔离,以减少相互间的干扰;
  • 采用冗余的双电源方式给各功能模块供电;
  • 一般由统一的主电源单元将交流电变为 24V 直流电供给柜内的直流母线,然后通过 DC-DC 转换方式将 24V 直流电源变换为子电源所需的电压;
  • 主电源一般采用 1:1 冗余配置,而子电源一般采用 N:1 冗余配置。

第9页:3、控制计算机

图示为控制计算机的硬件组成:控制器、电源单元、I/O 卡件、现场总线接口卡件安装在导轨上,共同构成控制计算机。

第10页:控制计算机的组成与CPU

控制计算机一般是由 CPU、存储器、输入/输出通道等基本部分组成。

(1)CPU
用以实现算术运算和逻辑运算,可以执行复杂的先进控制算法,如自动整定、预测控制、模糊控制和自适应控制等。

第11页:(2)存储器

控制计算机的存储器分为 RAM 和 ROM,在控制计算机中 ROM 占有较大的比例。

由于控制计算机在正常工作时运行的是一套固定的程序,DCS 中大都采用了程序固化的办法。

在冗余控制计算机系统中,还特别设有双端口随机存储器 RAM,其中存放有过程输入输出数据、设定值和 PID 参数等。

第12页:(3)总线与(4)输入/输出通道

(3)总线
总线是将现场控制站内部各单元连接起来的通信介质。

(4)输入/输出通道

  • 模拟量输入/输出(AI/AO)
  • 开关量输入/输出(SI/SO)
  • 数字量输入/输出(DI/DO)
  • 脉冲量输入通道(PI)

第13页:① 模拟量输入输出通道(AI/AO)

模拟量输入通道(AI)
将来自在线检测仪表和变送器的连续性模拟电信号转换成数字信号,送给 CPU 进行处理。
模拟量输出通道(AO)
一般将计算机输出的数字信号转换为 4~20mADC(或 1~5VDC)的连续直流信号,用于控制各种执行机构。

第14页:② 开关量输入/输出通道(SI/SO)

开关量输入通道(SI)
主要用来采集各种限位开关、继电器或电磁阀连动触点的开、关状态,并输入至计算机。
开关量输出通道(SO)
主要用于控制电磁阀、继电器、指示灯、声光报警器等只具有开、关两种状态的设备。

第15页:③ 脉冲输入通道(PI)

脉冲输入通道(PI)将现场仪表(如涡轮流量计等)输出的脉冲信号处理后送入计算机。

第16页:操作站与中央控制室设备

图示为中央控制室设备布置:嵌入型操作站、台式操作站、桌面型操作站、信息报警站、工程师站、控制站,配合显示器、标准键盘、主机、操作站主机柜与工作台共同组成。

第17页:DCS操作站的两种类型

DCS 操作站一般分为操作员站和工程师站两种。

工程师站主要是技术人员与控制系统的人机接口,可以对应用系统进行监视。工程师站为用户提供了一个灵活的、功能齐全的工作平台,通过组态软件来实现用户所要求的各种控制策略。有些小型 DCS 的工程师站可以用一个操作员站代替。

第18页:DCS操作站主要设备

DCS 操作站主要设备:

  • 操作台
  • 微处理机系统
  • 外部存储设备
  • 图形显示设备
  • 操作键盘和鼠标
  • 打印输出设备
顶部目录