集散系统基础知识2.4功能ppt课件

2 4集散控制系统的基本功能 本节内容提要 控制站的基本功能 反馈控制 逻辑控制 顺序控制 批量控制 辅助功能 操作站的基本功能 显示 操作 报警 组态 系统维护 报告生成 自诊断功能 离线自诊断 在线自诊断 显示故障代码 定位故障卡件 1 1 反馈控制 2 4 1现场控制站的基本功能 反馈控制功能分布图 2 1 输入信号处理 开关量数据预处理 模拟量近零死区处理 模拟量超量程检查 工程单位变换 模拟量变化率超差检查 3 当扰动处于近0死区之内 时 将进入计算机系统变量值y t 强置为0 模拟量近零死区处理 4 模拟量超量程检查 1 有效数据 好数据 在量程范围内 2 可疑数据 超过量程但在允许范围内 超量程死区 3 无效数据 超过允许范围 此时有硬件故障 要报警提示 5 工程单位变换 工程单位变换类型由数据库组态定义 包括以下三种工程单位变换类型 线性变换非线性变换开方变换 6 工程单位变换 线性变换按照工程上下限和电量程上下限由系统自动实现 模拟量线性变换如图所示 线性变换 线性变换公式 7 线性变换 工程单位变换 8 非线性变换 非线性变换由组态工具中的计算公式来完成 变量的非线性变换公式 一般由用户通过组态来定义 主要的非线性变换大体包括如下内容 工程单位变换 1 分段计算 2 流量信号温度压力非线性补偿计算 3 指数公式 4 对数公式 5 多项式计算 公式 9 模拟量开方变换如图所示 其表达式为 开方变换 工程单位变换 10 模拟量变化率超差检查 在信号的周期采集中 保留上一周期的采集值 将本周期采集值与上周期采样值比较 计算出周期变化率 工程值 s 如果该变化率大于变化率限值 则认为变化率超差 输入信号的变化率超差 同样也可以认为是信号输入部件 变送器 I O模块等 出现故障 此功能用于硬件自检测 11 开关量信号是表示设备状态的信号 通常用1位的 0 和 1 表示 现场的开关量信号存在抖动成分 如图所示 在采集时需要通过系统自身的软件 消抖 抖动时间一般为4ms 15ms 软件通过延时来消除 开关量数据预处理 12 2 报警处理 报警类型 报警限值 报警优先级控制参数 报警优先级参数 报警链中断参数 最高报警选择参数 报警优先级 13 3 控制运算 常规PID 微分先行PID 积分分离 开关控制 时间比例式开关控制 信号选择 比率设定 常用算法 时间程序设定 Smith预估控制 多变量解耦控制 一阶滞后运算 超前 滞后运算 其他运算等 14 4 控制回路组态 根据控制策略的需要 将一些功能模块通过软件连接起来 构成检测回路或控制回路 日本横河电机CENTUM CS串级控制系统回路组态图 15 5 输出信号处理 输出开路检验 输出上下限检验 输出变化率限幅 模拟输出 开关输出 脉冲宽度输出 16 2 逻辑控制 根据输入变量的状态 按逻辑关系进行的控制 在DCS中 由逻辑功能模块实现逻辑控制功能 逻辑控制功能 与 AND 或 OR 非 NO 异或 XOR 连接 LINK 进行延时 ONDELAY 停止延时 OFFDELAY 触发器 FLIP FLOP 脉冲 PULSE 17 3 顺序控制 顺序控制 按预定的动作顺序或逻辑 依次执行各阶段动作程序 顺序控制中可以兼用反馈控制 逻辑控制和输入 输出监视等功能 实现顺序控制的常用方法 1 顺序表法 2 程序语言方式 3 梯形图法 18 1 顺序表法 将控制顺序按逻辑关系和时间关系预先编成顺序记录 存储于管理文件中 然后逐项执行 2 程序语言方式 通过语言编程来实现顺序控制 3 梯形图法 梯形逻辑控制语言 由继电器逻辑电路图演变而来的一种解释执行程序的设计语言 随着DCS的发展 已出现了梯形逻辑与连续控制算法相结合的复合控制功能 19 4 批量控制 根据工艺要求 将反馈控制与逻辑 顺序控制结合起来 使一个间歇式生产过程得到合格产品的控制 反馈控制的报警信号 回路状态信号 模拟信号的比较 判断 运算结果 顺序控制的条件信号 20 回路的切换 参数的变更 设定值的调整 控制算法的变更 控制方案的变更 由顺序控制转换为反馈控制的条件 21 5 辅助功能 在手动方式时 使本回路的设定值不再保持原来的值 而跟踪测量值 1 控制方式选择 手动 MAN 自动 AUT 串级 CAS 计算机 COMP 2 测量值跟踪 22 3 输出值跟踪 在手动方式时 使内存单元中PID输出值跟踪手操输出值 在自动方式时 手操器的输出值是始终跟踪控制器的自动输出值的 从手动切换到自动时 内存单元中的自动输出数值与手操输出值相等 切换是无扰动的 从自动切换到手动时 手操器的输出值与PID的输出值相等 切换是无扰动的 23 2 4 2操作站的基本功能 操作站的基本功能分布图 24 2 4 3自诊断功能 在系统投运前 用离线诊断程序检查各部分的工作状态 系统运行中 各设备不断执行在线自诊断程序 一旦发现错误 立即切换到备用设备 同时经过通信网络在显示器上显示出故障代码 等待及时处理 故障代码可以定位到卡件板 用户只需及时更换卡件 25 思考题与习题 2 1简述集散控制系统的体系结构 按照功能 集散控制系统设备分为哪四级 对应的网络名称分别是什么 2 2电源系统的可靠性措施 增加直流电源系统的稳定性措施 2 3操作站主要包括哪些设备 操作站的功能有哪些 2 4冗余方式有哪两种 自动备用是如何工作的 2 5集散控制系统的软件系统包括哪些软件 2 6现场控制站有哪些基本功能 2 7反馈控制有哪些功能 2 8输入输出处理功能主要包括哪些方面 2 9实现顺序控制的常用方法 2 10集散控制系统如何实现无扰动切换 26