中央控制系统_多媒体中央控制系统
对于中央控制系统的问题,我有一些了解和研究,也可以向您推荐一些专业资料和研究成果。希望这对您有所帮助。
1.简述智能家居系统构成?从功能上分,主要涉及哪些方面?
2.dcs是什么意思 dcs相关介绍
3.汽车手动中控和遥控中控有什么区别
简述智能家居系统构成?从功能上分,主要涉及哪些方面?
一、智能家居系统构成:? 智能家居系统包含的主要子系统有:家居布线系统、家庭网络系统、智能家居(中央)控制管理系统、家居照明控制系统、家庭安防系统、背景音乐系统(如TVC平板音响)、家庭影院与多媒体系统、家庭环境控制系统等八大系统。其中,智能家居(中央)控制管理系统(包括数据安全管理系统)、家居照明控制系统、家庭安防系统是必备系统,家居布线系统、家庭网络系统、背景音乐系统、家庭影院与多媒体系统、家庭环境控制系统为可选系统。
在智能家居系统产品的认定上,厂商生产的智能家居(智能家居系统产品)必须是属于必备系统,能实现智能家居的主要功能,才可称为智能家居。因此,智能家居(中央)控制管理系统(包括数据安全管理系统)、家居照明控制系统、家庭安防系统都可直接称为智能家居(智能家居系统产品)。而可选系统都不能直接称为智能家居,只能用智能家居加上具体系统的组合表述方法,如背景音乐系统,称为智能家居背景音乐。将可选系统产品直接称作智能家居,是对用户的一种误导行为。
? 在智能家居环境的认定上,只有完整地安装了所有的必备系统,并且至少选装了一种及以上的可选系统的智能家居才能称为智能家居。
布线系统
? 对于一个智能住宅需要有一个能支持语音/数据、多媒体、家庭自动化、保安等多种应用的布线系统,这个系统也就是智能化住宅布线系统。
安防系统
家庭安防系统包括如下几个方面的内容:视频监控、对讲系统、门禁一卡通、紧急求助、烟雾检测报警、燃气泄露报警、碎玻探测报警、红外双鉴探测报警等。
二、智能家居主要功能及其特点:
1、智能灯光控制
? 实现对全宅灯光的智能管理,可以用遥控等多种智能控制方式实现对全宅灯光的遥控开关,调光,全开全关及“会客、影院”等多种一键式灯光场景效果的实现;并可用定时控制、电话远程控制、电脑本地及互联网远程控制等多种控制方式实现功能,从而达到智能照明的节能、环保、舒适、方便的功能。
优点:
1、控制:就地控制、多点控制、遥控控制、区域控制等。
2、安全:通过弱电控制强电方式,控制回路与负载回路分离。
3、简单:智能灯光控制系统采用模块化结构设计,简单灵活、安装方便。
4、灵活:根据环境及用户需求的变化,只需做软件修改设置就可以实现灯光布局的改变和功能扩充。
二、智能电器控制
电器控制采用弱电控制强电方式,即安全又智能,可以用遥控、定时等多种智能控制方式实现对在家里饮水机、插座、空调、地暖、投影机、新风系统等进行智能控制,避免饮水机在夜晚反复加热影响水质,在外出时断开插排通电,避免电器发热引发安全隐患;以及对空调地暖进行定时或者远程控制,让您到家后马上享受舒适的温度和新鲜的空气。
优点:
1、方便:就地控制、场景控制、遥控控制、电话电脑远程控制、手机控制等。
2、控制:通过红外或者z-wave信号控制方式,安全方便不干扰。
3、健康:通过智能检测器,可以对家里的温度、湿度、亮度进行检测,并驱动电器设备自动工作。
4、安全:系统可以根据生活节奏自动开启或关闭电路,避免不必要的浪费和电气老化引起的火灾。
三、安防监控系统
随着人们居住环境的升级,人们越来越重视自己的个人安全和财产安全,对人、家庭以及住宅的小区的安全方面提出了更高的要求;同时,经济的飞速发展伴随着城市流动人口的急剧增加,给城市的社会治安增加了新的难题,要保障小区的安全,防止偷抢事件的发生,就必须有自己的安全防范系统,人防的保安方式难以适应我们的要求,智能安防已成为当前的发展趋势。
优点:
1、安全:安防系统可以对陌生人入侵、煤气泄漏、火灾等情况提前及时发现并通知主人;
2、简单:操作非常简单可以通过遥控器或者门口控制器进行布防或者撤防。
3、实用:视频监控系统可以依靠安装在室外的摄像机可以有效的阻止小偷进一步行动,并且也可以在事后取证给警方提供有利证据。
四、智能背景音乐
? 家庭背景音乐是在公共背景音乐的基本原理基础上结合家庭生活的特点发展而来的新型智能背景音乐系统。简单地说,就是在家庭任何一间房子里,比如花园、客厅、卧室、酒吧、厨房或卫生间,可以将MP3、FM、DVD、电脑等多种音源进行系统组合让每个房间都能听到美妙的背景音乐,音乐系统即可以美化空间,又起到很好的装饰作用。
优点:
1、独特:与传统音乐不同,专业针对家庭进行设计。
2、效果:采用高保真双声道立体声喇叭,音质效果非常好。
3、简单:控制器人性化设计,操作简单,无论老人小孩都会操作。
五、智能视频共享
? 视频共享系统是将数字电视机顶盒、DVD机、录像机、卫星接收机等视频设备集中安装于隐蔽的地方,系统可以做到让客厅、餐厅、卧室等多个房间的电视机共享家庭影音库,并可以通过遥控器选择自己喜欢的音源进行观看,采用这样的方式既可以让电视机共享音视频设备,又不需要重复购买设备和布线,既节省了资金又节约了空间。
优点:
1、简单:布线简单,一根线可以传输多种视频信号,操作更方便。
2、实用:无论主机在哪里,一个遥控器就可以对所有视频主机进行控制。
3、安全:采用弱电布线,网线传输信号,永不落伍,即使以后升级还是用网线。
六、可视对讲系统
? 可视对讲产品已比较成熟,成熟案例随处可见,这其中有大型联网对讲系统,也有单独的对讲系统,比如别墅用的,其中有分一拖一、二、三等;一般实现的功能是可以呼叫、可视、对讲等功能,通过“@com守护者”将逐一实现!七、家庭影院系统
对于高档别墅或者公寓的户型,客厅或者影视厅一般为20平米左右,是目前最主要的建筑面积之一,客厅或者视听室自然是家里最气派的地方,除了要宽敞舒服,也得热闹娱乐才行,要满足这样的要求,“LivingLab两大智能管家系统 ”是家庭影院必不可少的“镇宅之宝”。
优点:
1、简单:操作非常简单,一键可以启动场景,如音乐模式、试听模式、卡拉OK、**模式等。
2、实用:拥有私人**院,自己就是导演,在家可以随时看大片,为您节约宝贵时间。说“镇宅之宝”一点也不为过,在周末可以与自己的好朋友拉近距离。
3、气派:通过千兆交换机连接到各个房间,即可通过遥控器/平板在不同的房间操作投影仪、电视机,分享私家影库。
七、系统整合控制
? 智能家居智能整合控制是利用先进的计算机技术、网络通讯技术、综合布线技术、医疗电子技术依照人体工程学原理,融合个性需求,将与家居生活有关的各个子系统如安防、灯光控制、窗帘控制、煤气阀控制、信息家电、场景联动、地板采暖、健康保健、卫生防疫、安防保安等有机地结合在一起,通过网络化综合智能控制和管理,实现“以人为本”的全新家居生活体验。
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在暖通空调系统的管理控制过程中,自动化空调控制系统的有效应用,在降低能耗、改善系统运行品质以及强化管控劳动强度等方面发挥出了重要的作用。接下来就跟随我们一起来了解一下中央空调系统中自动控制技术的应用的相关内容吧!
现阶段,在暖通空调控制系统的管理控制过程中,自动化中央空调控制系统的有效应用,在降低能耗、改善系统运行品质以及强化管控劳动强度等方面发挥出了重要的作用。本文主要就针对中央空调控制系统自动控制系统的应用进行了简述,文中首先介绍了中央空调系统中的自动控制技术,而后又针对智能控制技术的应用进行了分析,以希望能够对后期的相关工作有所指导。
目前,随着科学技术的不断发展,中央空调控制系统应用日趋广泛,陆续投入到一些高级写字楼、工作厂房等大型建筑物的室内温度调节过程。同时,又由于自动化与智能化控制技术的不断成熟,自动控制技术也逐渐被引入到了中央空调控制调节系统,由此不仅为人们提供出了一种更为舒适的工作与生活环境,而且在节约运行成本与延长中央空调控制系统使用寿命方面也发挥出了巨大的价值。
1中央空调控制系统中的自动控制技术
1.1冷热源及水管系统的调节
对于中央空调控制系统的主机系统而言,其自身所带有的单元控制器能够提供出冷凝器与蒸发器等设备的进出口温度以及水流开关压缩机的压力等多项指标因素。在这一过程中,系统所采取的主要也是一种群控模式,由此很好的实现了对热泵的自动化管控,而且也发挥出了一种很好的监控、查询及报警等功能。
在机组平时的运行过程中一旦出现故障,系统主控制器便会立刻出现相应的显示并发出警报;此外,还能够对系统所设定的相关数值进行调整和改_等操作。比如在一天的不同时段,如晚上和白天,系统所设定的数值存在着较大的差异。针对系统压缩机结合相关命令进行操作,参照冷冻机房出口的设定值来调整压缩机入口导叶阀。在这一过程中也可以针对冷冻水的出库温度进行设定,并对主机的运行状态可通过水流量传感器与温度传感器等来进行实时的监控。
1.2新风和空调机组的参数测量
为了更好的提升室内空气洁净程度和新鲜度以及室内舒适度,需要中央空调控制系统能够对新风进行及时的补充。一般情况下,在新风空调机组送风通道的位置需要进行温度以及适度传感器的安装,并通过加湿法的应用来有效的控制流量,由此更好的满足设计要求。中央空调系统还能够结合室内温、适度的计算负荷来完成风挡的自行更换,进而也成功的实现了对送风量的有效控制。此外,中央空调控制系统还能够结合室内外温湿度以及系统所预定温湿度调整风阀的开度,并对排风阀实施一种联动控制,进而也达成了一种降耗节能的效果。
新风阀与排风阀在机组运行停止之后就会处于一种关闭状态,此时回风阀应当保持全开,对于中央空调系统的自动化管控可应用DOC控制器来实现。在实践过程中,结合新风温度,对水阀通过PID进行调节,从而有效的保证了送风度为预定值,同时通过控制蒸汽阀与加湿阀,保证了冬季风机出口空气温度的达标。而且系统还能够对风机出口的温湿度以及新风过滤器的两侧压差进行实时监控,一旦这些数值出现异常,系统将随即发生自动报警。
1.3中央空调系统中风机盘管的监控
中央空调系统中的冷暖设备主要由空调机组、新风机组以及大量的风机盘管。其中风机盘管目前市场上主要由DOC控制器与具备通讯能力的控制器两种类型;其中DOC控制器具备与系统主机的通讯功能,能够对冷机、冷水进行很好的控制,这种类型的控制市场价格一般较高;而具备通讯能力的盘管控制器,在应用过程中建议要参照水系统的连接情况对风机盘管进行分组,并在每组支路的入口侧进行流量计、水温传感器以及水压变送器的安装。
目前,在中央空调控制系统的自动化控制过程中,还无法实现完全依靠DOC技术进行控制,所以在系统的制冷效果控制与风量调试等过程中也就无法应用各类风阀的自动化调节功能来达到风量均匀的设计要求。针对此类问题,一般比较常用的方法就是“基准风口法”,也就是用手动方式实现对风量的调整。
2智能控制技术的应用
以某酒店为例。在该酒店中总计安装了3台冷却水泵,其电机容量和负荷率分别为65KW、90%。在该中央空调系统中分别采用下位机为S7-300PLC和上位机为监控软件,其中央空调变频器的节能所示。
在该案例的中央空调管控技术主要应用了模糊控制技术与神经网络控制技术两大智能控制技术;其中模糊控制技术通过对人思维的模拟实现了对一些无法构造模型的有效管控;此外,在变射频技术以及PLC应用的基础上,模糊控制器的应用相比传统的PID控制模式能取得一种更为显著的效果。
2.1自动控制系统在定风量空调系统中的应用
定风量系统的运行过程中,一旦风量确定,风机不管负荷如何改变其都保持一种全风量的运转,而且伴随着送风温度的改变也会很好的满足室内冷热负荷的变化需求,从而更好的保持室内能够处于一种最佳的温湿度状态。一般中央控制系统,不仅要具备基础的供暖、供热和加除湿功能,而且还要能够对系统排风口、电动风门及回风机等部件进行智能化的控制,从而实现控制系统的循环自动化运行,由此也能取得一种良好的管控效果。在定风量空调系统的自动控制系统中,其工作重点就是对于空调温湿度调节以及排风阀、新风阀、回风阀等应用比例的管理控制方面。
2.2自动控制在变风量空调系统中的有效应用
在变风量系统的运行过程中,当室内冷、热负荷变化时,并不会造成送风温度的变化,改变的也只是风量,由此便能很好的维持了室内的温度与湿度。该系统在每一房间的送风入口位置都进行了自动管控风阀的布设。在其实践应用过程中,通过对送风量大小的控制与调节,实现了对每一房间温度与湿度的很好控制。可变风量控制系统的一大主要特点就是送风温度维持恒定,也就是表冷器的回收调节阀开度保持不变。
总之,在中央空调中自动控制系统的有效应用,发挥出了巨大的应用价值,其不仅实现了一种良好的节能降耗的效果,而且也使得系统的控制效率得到了显著的提升。所以,自动控制系统在中央空调系统中的应用前景也是十分广阔的。
以上就是关于中央空调系统中自动控制技术的应用的详细解答,不知道大家对我们的介绍是否满意。
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中文名: 分布式控制系统
外文名: Distributed Control System
别称: 分布式控制系统
概述: DCS是分布式控制系统的英文缩写(Distributed Control System),在国内自控行业又称之为集散控制系统。是相对于集中式控制系统而言的一种新型计算机控制系统,它是在集中式控制系统的基础上发展、演变而来的。
系统的主要技术概述
系统主要有现场控制站(I/O站)、数据通讯系统、人机接口单元(操作员站OPS、工程师站ENS)、机柜、电源等组成。系统具备开放的体系结构,可以提供多层开放数据接口。硬件系统在恶劣的工业现场具有高度的可靠性、维修方便、工艺先进。底层汉化的软件平台具备强大的处理功能,并提供方便的组态复杂控制系统的能力与用户自主开发专用高级控制算法的支持能力;易于组态,易于使用。支持多种现场总线标准以便适应未来的扩充需要。系统的设计采用合适的冗余配置和诊断至模件级的自诊断功能,具有高度的可靠性。
系统内任一组件发生故障,均不会影响整个系统的工作。系统的参数、报警、自诊断及其他管理功能高度集中在CRT上显示和在打印机上打印,控制系统在功能和物理上真正分散,整个系统的可利用率至少为99.9%;系统平均无故障时间为10万小时,实现了核电、火电、热电、石化、化工、冶金、建材诸多领域的完整监控。“域”的概念。把大型控制系统用高速实时冗余网络分成若干相对独立的分系统,一个分系统构成一个域,各域共享管理和操作数据,而每个域内又是一个功能完整的DCS系统,以便更好的满足用户的使用。
网络结构可靠性、开放性及先进性。在系统操作层,采用冗余的100Mbps以太网;在控制层,采用冗余的100Mbps工业以太网,保证系统的可靠性;在现场信号处理层,12Mbps的PROFIBUS总线连接中央控制单元和各现场信号处理模块。标准的Client/Server结构。有的DCS的操作层采用Client/Server结构开放并且可靠的操作系统。系统的操作层采用WINDOWS NT操作系统;控制站采用成熟的嵌入式实时多任务操作系统QNS以确保控制系统的实时性、安全性和可靠性。标准的控制组态软件。系统采用IEC61131-3标准的控制组态工具,可以实现任何监测、控制要求。可扩展性和可裁剪性,保证经济性。
历史前沿
DCS自1975年问世以来,已经经历了三十多年的发展历程。在这三十多年中,DCS虽然在系统的体系结构上没有发生重大改变,但是经过不断的发展和完善,其功能和性能都得到了巨大的提高。总的来说,DCS正在向着更加开放,更加标准化,更加产品化的方向发展。
作为生产过程自动化领域的计算机控制系统,传统的DCS仅仅是一个狭义的概念。如果以为DCS只是生产过程的自动化系统,那就会引出错误的结论,因为现在的计算机控制系统的含义已被大大扩展了,它不仅包括过去DCS中所包含的各种内容,还向下深入到了现场的每台测量设备、执行机构,向上发展到了生产管理,企业经营的方方面面。传统意义上的DCS现在仅仅是指生产过程控制这一部分的自动化,而工业自动化系统的概念,则应定位到企业全面解决方案,即total solution 的层次。只有从这个角度上提出问题并解决问题,才能使计算机自动化真正起到其应有的作用。
进入九十年代以后,计算机技术突飞猛进,更多新的技术被应用到了DCS之中。PLC是一种针对顺序逻辑控制发展起来的电子设备,它主要用于代替不灵活而且笨重的继电器逻辑。现场总线技术在进入九十年代中期以后发展十分迅猛,以至于有些人已做出预测:基于现场总线的FCS将取代DCS成为控制系统的主角。
但是现场总线并未能够代替DCS。其原因如下:
1.现场总线的低速网络特性,使其每条总线的仪表数并未达到理性数量。实际应用中,一条H1总线大约只能安装8台仪表。这样一来,现场总线的节省电缆优势就非常有限了。
2.现场总线标准不统一,没有一种取得绝对优势,用户无从选择。
3.现场总线始终未能很好解决危险区本安特性问题。
系统结构
从结构上划分,DCS包括过程级、操作级和管理级。过程级主要由过程控制站、I/O单元和现场仪表组成,是系统控制功能的主要实施部分。操作级包括:操作员站和工程师站,完成系统的操作和组态。管理级主要是指工厂管理信息系统(MIS系统),作为DCS更高层次的应用,目前国内纸行业应用到这一层的系统较少。
DCS的控制程序:DCS的控制决策是由过程控制站完成的,所以控制程序是由过程控制站执行的(也有在IO模件中执行控制逻辑的情况,如FOXBORO的DI/DO模件中就可以执行顺序控制逻辑)。
过程控制站的组成:
DCS的过程控制站是一个完整的计算机系统,主要由电源、CPU(中央处理器)、网络接口和I/O组成
I/O:控制系统需要建立信号的输入和输出通道,这就是I/O。DCS中的I/O一般是模块化的,一个I/O模块上有一个或多个I/O通道,用来连接传感器和执行器(调节阀)。
I/O单元:通常,一个过程控制站是有几个机架组成,每个机架可以摆放一定数量的模块。CPU所在的机架被称为CPU单元,同一个过程站中只能有一个CPU单元,其他只用来摆放I/O模块的机架就是I/O单元。
系统特点
(1)高可靠性由于DCS将系统控制功能分散在各台计算机上实现,系统结构采用容错设计,因此某一台计算机出现的故障不会导致系统其它功能的丧失。此外,由于系统中各台计算机所承担的任务比较单一,可以针对需要实现的功能采用具有特定结构和软件的专用计算机,从而使系统中每台计算机的可靠性也得到提高。
(2)开放性DCS采用开放式、标准化、模块化和系列化设计,系统中各台计算机采用局域网方式通信,实现信息传输,当需要改变或扩充系统功能时,可将新增计算机方便地连入系统通信网络或从网络中卸下,几乎不影响系统其他计算机的工作。
(3)灵活性通过组态软件根据不同的流程应用对象进行软硬件组态,即确定测量与控制信号及相互间连接关系、从控制算法库选择适用的控制规律以及从图形库调用基本图形组成所需的各种监控和报警画面,从而方便地构成所需的控制系统。
(4)易于维护功能单一的小型或微型专用计算机,具有维护简单、方便的特点,当某一局部或某个计算机出现故障时,可以在不影响整个系统运行的情况下在线更换,迅速排除故障。
(5)协调性各工作站之间通过通信网络传送各种数据,整个系统信息共享,协调工作,以完成控制系统的总体功能和优化处理。
(6)控制功能齐全控制算法丰富,集连续控制、顺序控制和批处理控制于一体,可实现串级、前馈、解耦、自适应和预测控制等先进控制,并可方便地加入所需的特殊控制算法。DCS的构成方式十分灵活,可由专用的管理计算机站、操作员站、工程师站、记录站、现场控制站和数据采集站等组成,也可由通用的服务器、工业控制计算机和可编程控制器构成。处于底层的过程控制级一般由分散的现场控制站、数据采集站等就地实现数据采集和控制,并通过数据通信网络传送到生产监控级计算机。生产监控级对来自过程控制级的数据进行集中操作管理,如各种优化计算、统计报表、故障诊断、显示报警等。随着计算机技术的发展,DCS可以按照需要与更高性能的计算机设备通过网络连接来实现更高级的集中管理功能,如计划调度、仓储管理、能源管理等。
相关介绍
计算机和网络技术的飞速发展,引起了自动化控制系统结构的变革,一种世界上最新型的控制系统即现场总线控制系统(Fieldbus Control System,FCS)在上世纪九十年代走向实用化,并正以迅猛的势头快速发展。现场总线控制系统是目前自动化技术中的一个热点,正越来越受到国内外自动化设备制造商与用户的关注。现场总线控制系统的出现,将给自动化领域在过程控制系统上带来又一次革命,其深度和广度将超过历史的任何一次,从而开创自动化的新纪元。
FCS可以说是第五代过程控制系统,是由PLC(Programmable Controller)或DCS(Distributed Control System)发展而来的。FCS与PLC及DCS之间有千丝万缕的联系,又存在着本质的差异。本文针对PLC、DCS、FCS三大控制系统的特点、性能和差异作一分析。
1 PLC、DCS、FCS三大控制系统的基本特点
目前,在连续型流程生产工业过程控制中,有三大控制系统,即PLC、DCS和FCS。它们各自的基本特点如下:
1.1 PLC
(1)从开关量控制发展到顺序控制、运算处理,是从下往上的。
(2)逻辑控制、定时控制、 计数控制、 步进(顺序)控制、连续PID控制、 数据控制――PLC具有数据处理能力、 通信和联网等多功能。
(3)可用一台PC机为主站,多台同型PLC为从站。
(4)也可一台PLC为主站,多台同型PLC为从站,构成PLC网络。这比用PC机作主站方便之处是:有用户编程时,不必知道通信协议,只要按说明书格式写就行。
(5)PLC网络既可作为独立DCS/TDCS,也可作为DCS/TDCS的子系统。
(6)主要用于工业过程中的顺序控制,新型PLC也兼有闭环控制功能。
1.2 DCS
(1)分散控制系统DCS与集散控制系统TDCS是集4C(Communication,Computer, Control、CRT)技术于一身的监控技术,是第四代过程控制系统。既有计算机控制系统控制算式先进、精度高、响应速度快的优点,又有仪表控制系统安全可靠、维护方便的要求。
(2)从上到下的树状拓扑大系统,其中通信(Communication)是关键。
(3)是树状拓扑和并行连续的链路结构,也有大量电缆从中继站并行到现场仪器仪表。
(4)模拟信号,A/D—D/A、带微处理器的混合。是由几台计算机和一些智能仪表智能部件组成,并逐渐地以数字信号来取代模拟信号。
(5)一台仪表一对线接到I/O,由控制站挂到局域网LAN。
(6)DCS是控制(工程师站)、操作(操作员站)、现场仪表(现场测控站)的3级结构。缺点是成本高,各公司产品不能互换,不能互操作,大DCS系统是各家不同的。
(7)用于大规模的连续过程控制,如石化、大型电厂机组的集中控制等。
1.3 FCS
(1)FCS是第五代过程控制系统,它是21世纪自动化控制系统的方向。是3C技术(Communication,Computer, Control)的融合。基本任务是:本质(本征)安全、危险区域、易变过程、难于对付的非常环境。
(2)全数字化、智能、多功能取代模拟式单功能仪器、仪表、控制装置。
(3)用两根线联接分散的现场仪表、控制装置,取代每台仪表的两根线。“现场控制”取代“分散控制”;数据的传输采用“总线”方式。
(4)从控制室到现场设备的双向数字通信总线,是互联的、双向的、串行多节点、开放的数字通信系统取代单向的、单点、并行、封闭的模拟系统。
(5)用分散的虚拟控制站取代集中的控制站。
(6)把微机处理器转入现场自控设备,使设备具有数字计算和数字通信能力,信号传输精度高,远程传输。实现信号传输全数字化、控制功能分散、标准统一全开放。
(7)可上局域网,再可与internet相通。既是通信网络,又是控制网络。
(8)3类FCS的典型应用:1) 连续的工艺过程自动控制如石油化工,其中“本安防爆”技术是绝对重要的;2)分立的工艺动作自动控制如汽车制造机器人、汽车;3)多点控制如楼宇自动化。
这三大控制系统,尤其是DCS、PLC,都在电站得到了广泛应用,而且效果也非常好。
2 三大控制系统之间的差异
2.1 差异
2.1.1 DCS或PLC
PLC系统与DCS系统的结构差异不大,只是在功能的着重点上的不同,DCS着重于闭环控制及数据处理。PLC着重于逻辑控制及开关量的控制,也可实现模拟量控制。
DCS或PLC系统的关键是通信。也可以说数据公路是分散控制系统DCS及PLC的脊柱。由于它的任务是为系统所有部件之间提供通信网络,因此,数据公路自身的设计就决定了总体的灵活性和安全性。数据公路的媒体可以是:一对绞线、同轴电缆或光纤电缆。
DCS的特点是:(1)控制功能强。可实现复杂的控制规律,如串级、前馈、解耦、自适应、最优和非线性控制等。也可实现顺序控制。(2)系统可靠性高。(3)采用CRT操作站有良好的人机界面。(4)软硬件采用模块化积木式结构。(5)系统容易开发。(6)用组态软件,编程简单,操作方便。(7)有良好的性价比。
通过数据公路的设计参数,基本上可以了解一个特定DCS或PLC系统的相对优点与弱点。
(1)系统能处理多少I/O信息。
(2)系统能处理多少与控制有关的控制回路的信息。
(3)能适应多少用户和装置(CRT、控制站等)。
(4)传输数据的完整性是怎样彻底检查的。
(5)数据公路的最大允许长度是多少。
(6)数据公路能支持多少支路。
(7)数据公路是否能支持由其它制造厂生产的硬件(可编程序控制器、计算机、数据记录装置等)。为保证通信的完整,大部分DCS或PLC厂家都能提供冗余数据公路。
为了保证系统的安全性,使用了复杂的通信规约和检错技术。所谓通信规约就是一组规则,用以保证所传输的数据接收与发送。
目前在DCS和PLC系统中一般使用两类通信手段,即同步的和异步的,同步通信依靠一个时钟信号来调节数据的传输和接收,异步网络采用没有时钟的报告系统。
2.1.2 FCS
FCS具有(1)很好的开放性、互操作性和互换性。(2)全数字通信。(3)智能化与功能自治性。(4)高度分散性。(5)很强的适用性。
FCS的关键要点有三点:
(1)FCS系统的核心是总线协议,即总线标准。
采用双绞线、光缆或无线电方式传输数字信号,减少大量导线,提高了可靠性和抗干扰能力。FCS从传感器、变送器到调节器一直是数字信号,这就使我们很容易地处理更复杂、更精确的信号,同时数字通信的差错功能可检出传输中的误码。
FCS可以将PID控制彻底分散到现场设备(Field Device)中。基于现场总线的FCS又是全分散、全数字化、全开放和可互操作的新一代生产过程自动化系统,它将取代现场一对一的4~20mA模拟信号线,给传统的工业自动化控制系统体系结构带来革命性的变化。
根据IEC61158的定义,现场总线是安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。现场总线使测控设备具备了数字计算和数字通信能力,提高了信号的测量、传输和控制精度,提高了系统与设备的功能、性能。IEC/TC65的SC65C/WG6工作组于1984年开始致力于推出世界上单一的现场总线标准工作,走过了16年的艰难历程,于1993年推出了IEC61158-2,之后的标准制定就陷于混乱。2000年初公布的IEC61158现场总线国际标准子集有八种,分别为:
①类型1 IEC技术报告(FFH1);②类型2 Control-NET(美国Rockwell公司支持);③类型3 Profibus(德国Siemens公司支持);④类型4 P-NET(丹麦Process Data公司支持);⑤类型5 FFHSE(原FFH2)高速以太网(美国Fisher Rosemount公司支持);⑥类型6 Swift-Net(美国波音公司支持);⑦类型7 WorldFIP(法国Alsto公司支持);⑧类型8 Interbus(美国Phoenix Contact公司支持)。
除了IEC61158的8种现场总线外,IEC TC17B通过了三种总线标准:SDS(Smart Distributed System);ASI(Actuator Sensor Interface);Device NET。另外,ISO公布了ISO 11898 CAN标准。其中Device NET于2002年10月8日被中国批准为国家标准,并于2003年4月1日开始实施。
所以,要实现这些总线类型的相互兼容和互操作,就目前状态而言,几乎是不可能的。开放的现场总线控制系统的互操作性,就一个特定类型的现场总线而言,只要遵循同一类型现场总线的总线协议,对其产品是开放的,并具有互操作性。换句话说,不论什么厂家的产品,也不一家是该现场总线公司的产品,只要遵循同一类型总线的总线协议,产品之间是开放的,并具有互操作性,就可以组成总线网络。
另外,FCS还可以通过网关和企业的上级管理网络相连,以便管理者掌握第一手资料,为决策提供依据。所以现场总线具有开放性、互操作性、系统结构的高度分散性、灵活的网络拓扑结构、现场设备的高度智能化、对环境的高度适应性等诸多突出特点。
(2)FCS系统的基础是数字智能现场装置
控制功能下放到现场仪表中,控制室内仪表装置主要完成数据处理、监督控制、优化控制、协调控制和管理自动化等功能。
数字智能现场装置是FCS系统的硬件支撑,是基础;道理很简单,FCS系统执行的是自动控制装置与现场装置之间的双向数字通信现场总线信号制。现场装置必须遵循统一的总线协议,即相关的通讯规约,具备数字通信功能,能实现双向数字通。再一点,现场总线的一大特点就是要增加现场一级控制功能。
(3)FCS系统的本质是信息处理现场化
对于一个控制系统,无论是采用DCS还是采用现场总线,系统需要处理的信息量至少是一样多的。实际上,采用现场总线后,可以从现场得到更多的信息。现场总线系统的信息量没有减少,甚至增加了,而传输信息的线缆却大大减少了。这就要求一方面要大大提高线缆传输信息的能力,另一方面要让大量信息在现场就地完成处理,减少现场与控制机房之间的信息往返。可以说现场总线的本质就是信息处理的现场化。
由现场智能仪表完成数据采集、数据处理、控制运算和数据输出等功能。现场仪表的数据(包括采集的数据和诊断数据)通过现场总线传送到控制室的控制设备上,控制室的控制设备用来监视各个现场仪表的运行状态,保存智能仪表上传的数据,同时完成少量现场仪表无法完成的高级控制功能。
2.2 典型系统比较
通过使用现场总线,用户可以大量减少现场接线,用单个现场仪表可实现多变量通信,不同制造厂生产的装置间可以完全互操作,增加现场一级的控制功能,系统集成大大简化,并且维护十分简便。
传统的过程控制仪表系统每个现场装置到控制室都需使用一对专用的电缆或双绞线,以传送4mA~20mA信号。现场总线系统中,每个现场装置到接线盒的双绞线仍然可以使用,但是从现场接线盒到中央控制室仅用一根双绞线完成数字通信。
通过采用现场总线控制系统,到底能节省多少电缆,编者就不作详细的计算。
2.3 应用差异
上述的比较是偏重于纯技术性的比较,下面就DCS与FCS系统在具体应用方面进行比较。前题是DCS系统与典型的、理想的FCS系统进行比较。
具体比较:
(1)DCS系统是个大系统,其控制器的功能强而且在系统中的作用十分重要,数据公路更是系统的关键,所以,必须整体投资一步到位,事后的扩容难度较大。而FCS功能下放较彻底,信息处理现场化,数字智能现场装置的广泛采用,使得控制器功能与重要性相对减弱。因此,FCS系统投资起点低,可以边用、边扩、边投运。
(2)DCS系统是封闭式系统,各公司产品基本不兼容。而FCS系统是开放式系统,不同厂商、不同品牌的各种产品基本能同时连入同一现场总线,达到最佳的系统集成。
(3)DCS系统的信息全都是二进制或模拟信号形成的,必须通过D/A与A/D转换。而FCS系统将D/A与A/D转换在现场一次表完成,实现全数字化通信,使精度得到大的提高,可提高到0.1%。并且FCS系统可以将PID闭环控制功能装入现场设备中,缩短了控制周期,提高运算速度,从而改善调节性能。
(4)DCS它可以控制和监视工艺全过程,对自身进行诊断、维护和组态。但是,由于自身的致命弱点,其I/O信号采用传统的模拟量信号,因此,它无法在DCS工程师站上对现场仪表(含变送器、执行器等)进行远方诊断、维护和组态。FCS采用全数字化技术,数字智能现场装置发送多变量信息,而不仅仅是单变量信息,并且还具备检测信息差错的功能。FCS采用的是双向数字通信现场总线信号制。因此,它可以对现场装置(含变送器、执行机构等)进行远方诊断、维护和组态。
(5)FCS由于信息处理现场化,与DCS相比可以省去相当数量的隔离器、端子柜、I/O终端、I/O卡件、I/O文件及I/O柜,同时也节省了I/O装置及装置室的空间与占地面积。同时,FCS可以减少大量电缆与敷设电缆用的桥架等,同时也节省了设计、安装和维护费用。
(6)FCS相对于DCS组态简单,由于结构、性能标准化,便于安装、运行、维护。
3 PLC与DCS的前景
大家都知道FCS是由PLC或DCS发展而来,现在FCS系统被广泛的应用,那么,PLC与DCS前景又将如何。
PLC于20世纪60年代末期在美国首先出现,目的是用来取代继电器,执行逻辑、计时、计数等顺序控制功能,建立柔性程序控制系统。1976年正式命名,并给予定义:PLC(Programmable logic Controller)是一种数字控制专用电子计算机,它使用了可编程序存储器储存指令,执行诸如逻辑、顺序、计时、计数与演算等功能,并通过模拟和数字输入、输出等组件,控制各种机械或工作程序。经过30多年的发展,PLC已十分成熟与完善,并具有强大的运算、处理和数据传输功能。并定义为可编程控制器(Programmable Controller PLC)。PLC在FCS系统中的地位似乎已被确定并无多少争论。PLC作为一个站挂在高速总线上。充分发挥PLC在处理开关量方面的优势。另外,电厂辅助车间,例如水处理车间、循环水车间、除灰除渣车间、输煤车间等,这些车间的工艺过程多以顺序控制为主。PLC对于顺序控制有其独特的优势。辅助车间的控制系统应以遵循现场总线通讯协议的PLC或能与FCS进行通讯交换信息的PLC为优选对象。
现场总线的应用是工业过程控制发展的主流之一。可以说FCS的发展应用是自动化领域一场革命。采用现场总线技术构造低成本现场总线控制系统,促进现场仪表的智能化、控制功能分散化、控制系统开放化,符合工业控制系统技术发展趋势。
总之,计算机控制系统的发展在经历了基地式气动仪表控制系统、电动单元组合式模拟仪表控制系统、集中式数字控制系统以及集散控制系统(DCS)后,将朝着现场总线控制系统(FCS)的方向发展。虽然以现场总线为基础的FCS发展很快,但FCS发展还有很多工作要做,如统一标准、仪表智能化等。另外,传统控制系统的维护和改造还需要DCS,因此FCS完全取代传统的DCS还需要一个漫长的过程,同时DCS本身也在不断的发展与完善。可以肯定的是,结合DCS、工业以太网、先进控制等新技术的FCS将具有强大的生命力。工业以太网以及现场总线技术作为一种灵活、方便、可靠的数据传输方式,在工业现场得到了越来越多的应用,并将在控制领域中占有更加重要的地位。
4 结论
在未来,工业过程控制系统中,数字技术向智能化、开放性、网络化、信息化发展,同时,工业控制软件也将向标准化、网络化、智能化、开放性发展。因此现场总线控制系统FCS的出现,数字式分散控制DCS及PLC并不会消亡,DCS及PLC系统会更加向智能化、开放性、网络化、信息化发展。或只是将过去处于控制系统中心地位的DCS移到现场总线的一个站点上去。这样说,DCS或PLC处于控制系统中心地位的局面从此将被打破。今后的控制系统将会是:FCS处于控制系统中心地位,兼有DCS、PLC系统一种新型标准化、智能化、开放性、网络化、信息化控制系统。
1、操作方式不同。汽车手动中控需要手动来操作,遥控中控要用遥控来操作。
2、难易不同
其实不管是手动落锁还是自动落锁,目的都是保障人员、财物的安全,只不过手动落锁相对来说虽然麻烦了一点,但效果会比自动落锁更好一点,当然你不可能指望关闭车门就自动落锁,毕竟驾驶员坐好了,乘员也许还没有上车。
3、安全不同
行车自动落锁开启的条件是达到一定时速后才会自动落锁,车辆在静止的时候就不会存在自动落锁,这样一来,车辆静止的时候,虽然不存在意外开门导致人员坠落,但会存在财务遭到偷窃的危险,所以基本都养成手动落锁的习惯。
还有一点需要注意的是,不管是手动落锁还是自动落锁,采用的都是电控,也就存在一个失控的问题,特别是在车祸撞击中,导致电子设备失效,导致车门无法打开的情况,这种情况其实手动落锁和自动落锁也是没有区别的,都没办法再使用了。
好了,关于“中央控制系统”的话题就到这里了。希望大家通过我的介绍对“中央控制系统”有更全面、深入的认识,并且能够在今后的实践中更好地运用所学知识。
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