第2节--分布式测控系统.ppt

分布式测控系统,2011-3-30,DistributedMeasurementandControlSystems,课程内容,概述体系结构设计与选型关键技术课程安排,1、概述,目前控制领域中一些具有挑战性的研究方向既有符号特性逻辑操作又有连续动态特性的系统的控制高层次的协调和自动化整合自诊断和自校正的控制算法的自动化基于不可靠部件的可靠系统的构建分布,异步和网络环境下的控制分布式测控系统ReportofthePanelonFutureDirectionsinControl,Dynamics,andSystems,30June2002,RichardM.Murraychair,CaliforniaInstituteofTechnology,1、概述续,对象测控节点（传感器、控制器、执行器）方法综合使用各种技术特点集中管理，分散控制，资源共享，协同工作,分布式测控系统是指通过网络通讯媒介把物理上分布的测控单元连接起来，实现集中管理、分散控制、资源共享、协同工作等目的的计算机测量控制网络系统。它是网络、通信、控制和测试技术结合的产物,1、概述（续）,1、概述（续）,第四代分布式测控系统集成化产品的集成和功能的集成混合控制过程、逻辑、批处理控制新技术FCS、工业以太网、无线、嵌入式等网络系统全开放性、易于互联,2、体系结构,经营管理,工厂监控与管理,装置控制,现场仪表,ERPe-business,月/周/天,文档管理质量管理生产计划资源分配,班/小时/分钟,PLCRTU,各种传感器，变送器，执行器,秒/毫秒,毫秒,企业综合自动化与管理结构图,2、体系结构（续）,现场仪表和执行机构层,装置控制层,工厂监控与管理层,企业经营管理层,（横河电机）,3、分布式测控系统的设计与选型,1、确定工艺流程（控制对象）,2、明确运行参数（控制指标）,3、选择测控系统（控制算法）,4、系统安装、调试、维护,,,,便于选择合适规模的分布式测控系统，不造成资源浪费,使下一步所选的控制系统能达到控制指标，选出高性价比的控制系统方案,选择测控系统时应考虑到系统的规模、可靠性、可扩展性、易维护性等,需要考虑到安装环境、电磁干扰、安全性等，同时需要预留一定的升级空间,4、分布式测控系统中的关键技术,1、现场设备层先进测量技术（压力、温度、物位、流量等）嵌入式系统2、装置控制层智能控制算法（自适应控制、鲁棒控制等）嵌入式系统各种通讯网络（FCS、工业以太网、无线通讯）3、车间监控管理层组态软件实时数据库,5、课程安排,5.1分布式测控系统分布式测控系统的发展、概述成熟系统实例及应用分布式测控系统新技术及发展,5、课程安排（续）,5.2智能现场设备网络化智能传感器、变送器、执行器，以及各类先进控制器的开发和应用单片机、数字信号处理DSP、现场可编程门阵列FPGA等在智能测控的应用开发嵌入式应用、开发,5、课程安排（续）,5、课程安排（续）,5.3控制单元嵌入式应用、开发、实时操作系统应用开发智能控制、网络控制算法在控制单元中的实现,,5.4工业通讯网络现场总线技术工业以太网技术工业无线通讯技术多协议转换技术,5、课程安排（续）,5.5组态软件国内外各类组态软件技术应用、二次开发、发展基于Web的网际组态软件在远程监控的应用,5、课程安排（续）,5.6分布式控制中的数据库管理实时数据库技术应用、发展其他数据管理与交换技术,5、课程安排（续）,组态软件,,现场仪表设备,压力变送器单晶硅、电容式,温度变送器,,涡街流量变送器,,,电磁流量变送器,涡轮流量变送器,质量流量变送器,各种流量变送器,现场仪表设备,,射频电容物位变送器,超声波物位变送器,雷达物位变送器,各种物位变送器,现场仪表设备,,实时数据库,OSIsoft公司PIWonderware公司IndustrialSQLServer（INSQL）GE,Intellution公司iHistorianInStep公司eDNAHONEYWELL公司ProcessHistoryDatabase（PHD）AspenTech公司InfoPlus,实时系统和数据库技术相结合的产物，处理不断更新的快速变化的数据及具有时间限制的事务处理多用于工业监控领域,,通讯技术,FCSFF,Pfofibus,DeviceNet,CAN,Lonworks,ControlNet,CC-Link工业以太网EtherNet/IP,PROFInet,Modbus-TCP,HSE,Powerlink,EtherCAT,EPA无线技术GPRS/CDMA,WiFi,Bluetooth,ZigBee,,实时数据库（续）,基于PI实时数据库的应用平台,,,,,,控制理论,仪器仪表,信息科学,测控系统,（分布式）测控系统的基础,网络控制,测控算法的前沿方向之一,,采样周期,控制性能分析,大,小,性能差,性能好,PB,,,,PA,PC,,,,,,,可接受,不能控制,网络控制,采样和延时所带来的影响,网络饱和诱导更长的延时,不可接受,,理想的工作区间,采样所带来的影响,网络控制带来的机遇与挑战,组态软件的发展标准化、网络化内部推动力PC-based外部推动力IT界面技术,自动化软件,,,,自主开发的油罐现场VR界面,自动化软件的发展趋势之一,