第三章: 自动控制系统结构 3.1自动控制系统的网络层结构
本系统采用简易的DCS 结构——上下位机的控制结构
网络自动控制控制系统是一个信号采集、数据处理的控制系统。它本身要求对外部数据采集和处理能力强。本应用系统在自动控制系统领域中属于中等难度的自动控制方案设计规模。本系统结构由两部分组成即上位计算机(它包含计算机硬件和工业组态软件以及开发的网络自动控制软件),设有一个工程师工作站、一个通用的操作员站、工程师站负责数据采集和后续的处理以及历史数据保存等工作。操作员站提供现场工作人员的操作、状态监视、数据设定和报警确认等平台。工程师站计算机(服务器)采用普通的通用计算机即可。操作员站的计算机(客户机)采用双显卡结构方式。另一部分是数据采集和控制用的工业计算机PLC。PLC采用性价比极高的PLC。原有的设计采用一个较大型的模拟屏进行同步显示操作员站的内容。根据现代控制显示元件和实际工作情况我们建议使用一个大型的液晶显示器代替次模拟屏进行系统控制和显示。原因很简单——模拟屏采用的是发光二极管加工而成的。并且它在控制上要添加一个模拟屏控制器,就现在的液晶显示器的使用寿命和发光二极管的使用寿命相比较,不用比较就知道液晶的使用寿命要长于发光二极管的使用寿命。液晶显示器的分辨率也高于发光二极管。图像的清晰度液晶比发光二极管要高得多。整个器件的稳定性和可控性液晶要强的多。物理上的连接液晶也
要方便的多。数据流程和通信及构见(通信结构图)图
操作员站 以太网服务器 工程师站
现场过程离散数据 现场仪表数字数据 工艺分段PLC站 以太网服务器 工艺分段PLC站 以太网服务器
3.2自动控制系统的网络层结构
根据本污水处理系统的实际情况,无论是何种方法进行配置都需要使用两种网络结构。即计算机和PLC之间的通信采用工业以太网的方式进行数据交换。现场级的数据和PLC的CPU之间采用现场总线的方式进行数据读取。动力控制的接触器自动控制有PLC的输出模块直接启动控制,设备运行和故障信号直接输入到PLC的输入模块。 各个设备的自动信号直接输入到PLC的输入模块。
3.3自动控制系统的信号层结构
本系统的信号有两类结构,一类结构是计算机和PLC之间的信息,本信息是工业以太网协议的信息,包括工程师站和PLC之间的数据信息以及操作员站和PLC之间的数据信息,PLC和PLC主机之间的数据交换。另一类结构为:PLC读取现场仪表模拟量信号、PLC读取离散开关量和输出离散开关的信息结构。
3.4自动控制系统的电气元件层结构
本系统的电气元件分动力一类为控制元件层结构,此类结构包括总电源动力配电结构,以及各个电机、电器、执行元件动力回路控制层。另一类为二回路控制层,本层主要是各个设备的回路控制使用的电气元件,也是控制系统的主要逻辑单元层。
第四章: 系统控制要求
我们前面已经讲述过相关的数据采集方法,这里我们根据通信结构图再进行说明。
1:系统控制原理对以太网络通信要求——所谓通信方式的数据采集,它的数据来源就是通过相关的物理连接和所支持的通信协议,通过编制好的软件间断或不间断的接受和发送相关的数据和命令。本网络自动控制系统的通信方式有两种方式(具体的通信方式原理这里不做详细地介绍),系统要求结构简单、稳定、抗干扰能力强、网速高、数据交换及时可靠、严密的硬件和软件防火墙。
2:系统控制对现场总线网络通信要求
主机读写分站数据速度快、格式统一、编程简单、诊断能力强、分站扩展容量大、物理连接可靠、传输介质简单、费用低等。
3:系统控制对仪表数据采集要求
系统要求仪表稳定、模拟输出抗干扰能力强、连接材料简单耐用、工程量刚线形好、效验简单准确、扁差修正系数小,量刚统一、
4:系统控制对低压电气要求
系统要求采用结构紧密、稳定、耐用等低压电气元件。 5:系统控制对执行信号接受的要求
系统对执行信号接受的设备要求:接受信号准确、执行周期短、接受的信号接口为标准的开关量或模拟信号。
6:系统控制对状态反馈信号的要求
系统要求现场设对运行、故障、实际位置等反馈信号输出快速、稳定、信号标准。
7:系统控制对操作员的操作响应要求
系统对操作员操作的响应及时、准确、误判断少、权限级别分明、提示文本明确等
8:系统控制对报警响应和输出要求
系统对相关的设备和操作系统的故障响应要及时准确、提示醒目、历史报警保存和查询方便、保存周期长、输出及时、复位后提示确认等
9:系统控制对历史数据保存要求
系统要定时保存历史数据、历史数据格式通用(比如EXECL、
ACCESS、SQL SEVER等格式)、历史数据查询方便、查询工具多样、定时自动输出日、周、月等报表、累积量准确、
10:系统控制对软件安全等级要求
系统要求任何登陆、调整设定值、修改软件、关键性的画面操作等有完整的一套安全管理机制。即具备一般的操作员、工程师、管理者等相关权限赋值。
11:过程画面要求
画面元素的颜色依照IEC的颜色规范
关于 组态及相关软件的安装和使用这里就不作介绍
画面大小:大于1024*768分辨率 显示方式:全屏 层次深度:<=3层