• ISO11898的CAN（Control Area Network） • EPA——我国自主制定
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现场总线控制系统(FCS) -多样性
• 行业习惯
–如Profibus一直应用于PLC行业，FF应用于仪表行业；
– Distinguishing feature: measure the controlled variable – Advantages:
• Corrective action is taken regardless of the source of the disturbance. • Reduces sensitivity of the controlled variable to disturbances and changes in the process (shown later).
– Disadvantages:
• No corrective action occurs until after the disturbance has upset the process, that is, until after x differs from xsp. • Very oscillatory responses, or even instability…
– 卡边生产 – 低投入，高产出 – APC软件应用年增长率－－30%
• 过程优化受到普遍重视 • DCS走向国际标准开放系统FCS • 综合自动化系统是发展方向
– 递阶系统结构 – 控制＋管理 – 信息集成
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现场总线控制系统(FCS)
定义：现场总线是将现场仪表与控制室系统连接起来的 全数字化、双向、多站的通信网络。 特点： 1. 通信数字化
2. 控制功能全分布
优点： 智能化、简单化、标准化 低成本、易移植、易扩展
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工程师站 操作站 计算机网络 操作站
操作站
工程师站
过程控制站 过程控制站
……
传统仪表
……
传统仪表
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集散型计算机控制系统
缺点： 1. DCS系统中最关键的部分是与工业生产过程打交道 的过程控制站，它仍然是集中的。 2. 4~20mA信号，以模拟方式进行传输。这种方式在检 测环节存在的问题是精度低、动态补偿能力差、无 自诊断功能，在传输上存在的问题是单向性
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先进过程控制
王卓 房间：A楼608
电话：3873 E-mail：zwang@
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第一讲 过程控制系统发展历程 及先进控制技术现状
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如直流电机转速开环控制
+V
功率 放大器 电动机 转速给定 控制量
机 械 设 备
转速
控制器
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对象
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控制策略分类
• 反馈控制，Feedback Control:
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控制术语
• set-point change - implementing a change in the operating conditions. The set-point signal is changed and the manipulated variable is adjusted appropriately to achieve the new operating conditions. Also called servomechanism (or "servo") control. • disturbance change - the process transient behavior when a disturbance enters, also called regulatory control or load change. A control system should be able to return each controlled variable back to its set-point.
• 组织：IEC和ISO • IEC61158(99年)
– FF H1 , ControlNet，Profibus，P-Net，FF H2， SwiftNet， WorldFIP，Interbus
• 随后IEC TC17B通过了三种总线标准：
– SDS（Smart Distributed System） – ASI（Actuator Sensor Interface） – Device NET
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工业以太网
工业以太网
EtherNet/IP Foundation Fieldbus HSE IDA
伴随总线
DeviceNet, ControlNet Foundation Fieldbus H1 IDA, Modbus TCP/IP
Ethernet Protocol EtherNet/IP Foundation Fieldbus HSE IDA PROFInet
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Complementary device netowrks DeviceNet, ControlNet Foundation Fieldbus H1 IDA, Modbus TCP/IP Profibus DP, Profibus PA, AS-i
集中型计算 机控制系统 集散型控制 系统(DCS) 现场总线的控 制系统（FCS）
80年代
90年代
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集中型计算机控制系统
直接数字控制系统(DDC)集中型计算机控制系统 分层计算机控制系统。 直接数字控制系统(DDC) ：主要是由一台数字计算 机替代一组模拟控制器 集中型计算机控制系统：把几十个甚至几百个控制 回路以及上千个过程变量的显示、操作和控制集中 在单一计算机上来实现。即在一台计算机上实现过 程监视、数据收集、数据处理、数据存储、报警和 登录、控制等功能。
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控制策略分类
• 前馈控制，Feedforward Control:
– Distinguishing feature: measure a disturbance variable – Advantage:
集中型计算机控制系统 -监督计算机控制系统(SCC)
SCC计算机 给定值 调节器 测 量 控 制 过程对象 测量 DDC计算机 测 量 控 制 第二级 第一级
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集散型计算机控制系统
DCS的核心结构 ——三点一线 ： 计算机网络 过程控制站
操作站 系统总线
服务器
H2 现场总线 ...... 现场设备（124） H1 现场总线 ......
H1 H1 H1 H1
网 桥
现场设备（32） H1 现场总线 ...... 现场设备（32）
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现场总线控制系统(FCS)-标准
• 利益冲突
–各工控厂商不愿放弃自己的标准和已占有的市场份 额；
• 领域差别
–不同的现场总线有着不同的应用领域，不存在能解 决所有工业问题的现场总线。
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现场总线控制系统(FCS)-标准
• 工业以太网－－21世纪的新宠
现场总线控制系统(FCS)
优点： • 结构开放，系统集成灵活、方便； • 硬件智能化、传输数字化、控制计算高品质化等特 点； • 布线容易，便于施工，可节省大量电缆、控制设备 ，从而降低系统成本 。
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现场总线控制系统(FCS)-结构
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集中型计算机控制系统 -计算机和调节器混合控制系统
CRT操作台 中央计算机
调 节 器
调 节 器 被测变量 过程变量
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集成方法
封装法 封装法
支持的厂商
美国罗克维尔 公司 现场总线基 金会 法国施耐德公 司
封装法
PROFInet
Profibus DP, Profibus PA, A法 司
OPC基金会
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OPC