集散测控系统.ppt
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1、第四章 集散测控系统,4.1 概 述,集散测控系统又称为分布式测控系统,它是一种综合计算机技术、测量技术、控制技术、通信技术对生产过程集中监测、操作、管理和分散控制的新型测控系统,其特点是采用模块化、标准化和系列化的设计,实现大范围远程多点集中监测、操作、管理与分散控制。,集散测控系统的体系结构从垂直方向分为三级,第一级为分散过程测量与控制级;第二级为集中操作管理级;第三级为综合信息管理级,各级相互独立又相互联系。从水平方向,每一级按功能可分成若干子块(相当于在水平方向分成若干级)。各级之间由通信网络连接,级内各装置之间由本级的通信网络进行通信联系。它的典型体系结构,如图4.1.1所示。,图4
2、.1.1 集散测控系统体系结构,集散测控系统既不同于分散的仪表测控,又不同于集中计算机测控系统,它克服了二者的缺陷而集中了二者的优势。与模拟仪表测控相比,它具有连接方便采用软连接的方法连接,容易更改,显示方式灵活,显示内容多样,数据存储量大,占用空间少等优点;与计算机集中测控系统相比,它具有操作监督方便,危险分散、功能分散等优点。,目前的集散测控系统中,直接使用许多成熟技术和标准部件。利用现有的工业PC(IPC)、工业标准通信控制网络和通用控制级设备,构成的中小型集散测控系统是应用最为广泛的集散测控系统。其基本结构如图4.1.2所示。,图4.1.2 中小型集散测控系统的基本结构,它的拓扑结构一
3、般采用总线拓扑结构,监控级设备(也可以称为上位机或操作站)一般使用IPC,测控级设备使用产品化的测量与调节仪表、可编程序控制器(PLC)和远程I/O模块等。,根据控制级所采用的不同控制设备,可以将中小型集散测控系统分为IPC+仪表、IPC+PLC、IPC+远程I/O三种基本形式。由IPC+仪表这种方式构成的中小型集散测控系统侧重于过程控制,该系统在脱开IPC后仍是一个独立的仪表控制系统,具有仪表的基本调节功能和显示功能。,由IPC+PLC构成的中小型集散测控系统侧重于逻辑控制和顺序控制,由于PLC可靠性极高,因此,由此构成的中小型集散测控系统具有高可靠性。由IPC+远程I/O构成的中小型集散测
4、控系统适用于过程控制和逻辑控制。如果远程I/O为子系统,则整个系统在脱开IPC后仍然可以独立运行,如果远程I/O为输入/输出模块,则整个系统在脱开IPC后将无法自主运行。,4.2 基于IPC与PLC的集散测控系统,PLC是基于微处理器技术的通用工业自动化控制设备。它采用了计算机的设计思想,实际上就是一种特殊的工业控制专用计算机。现在许多场合利用PLC网络构成一个计算机测控系统,或是将其作为集散测控系统的下位子系统。,4.2.1 系统构成 基于IPC与PLC的集散测控系统实际上就是由多个PLC独立承担各个现场局部范围内的测控工作,再将PLC通过现场总线组成局域网络与作为中央控制计算机的IPC进行
5、通讯,实现数据的上传、指令的下传等通讯功能,从而实现远程集中监控。基于IPC与PLC的集散测控系统的架构图见图4.2.1。,图4.2.1 基于IPC与PLC的集散测控系统架构图,其中IPC是主站(上位机),PLC是从站(下位机),两者进行主从式通信,现场总线可以是任何现场总线,对于不同公司的PLC,采用的现场总线不同,目前,采用RS-485串行总线的居多。,设计的主要工作包括:测控系统的组网、PLC测控程序的设计、IPC上位机系统程序的设计。一般情况下,PLC是作为被测控对象的内嵌式控制计算机,是被控对象的核心环节,它的控制程序通常是由测控对象的研制公司自行设计,而集散测控系统设计人员的主要工
6、作是设计IPC上位机系统测控程序。,4.2.2 螺杆冷水机组远程监控系统1.总体方案 螺杆冷水机组远程监控系统的构成见图4.2.2。监控系统由现场监控系统与远程监控计算机组成,现场系统与远程计算机通过公共电话网相连,以拨号的方式连通并通讯。现场冷水机组是提供冷水的设备,该系统就是要对机组的工作状况及出水温度、压力进行实时监测与控制。,图4.2.2 螺杆冷水机组远程监控系统的构成,机组分为冷水系统与PLC控制系统两部分,PLC是机组的控制核心,它的主要功能包括:采集机组的开关量信号用以判断机组的运行状况;采集机组出水温度信号和压力信号;输出开关量信号控制机组阀门的开关、压缩机的运行。,图4.2.
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