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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,其次章 DCS的体系构造,自从1975年DCS诞生以来,随着计算机、通信网络、屏幕显示和把握技术的进展与应用,DCS也在不断进展和更新。尽管不同DCS产品在硬件的互换性、软件的兼容性、操作的全都性上很难到达统一,但从其根本构成方式和构成要素来分析,照旧具有一样或相像的体系构造。,本章从其功能、性能和通用性上分析DCS的体系构造,以便了解和生疏DCS。,了解DCS的层次构造、硬件构造、软件构造和网络构造。,本章内容安排,2.1 DCS的层次构造,2.2 DCS的硬件构造,2.3 DCS的软件构造,2.4 DCS的网络构造,2.5 典型DCS的体系构造,2.6 国产DCS的体系构造,2.1 DCS的层次构造,DMC,DMC,DMC,DMC,CG3,OS,OS,ES,SCS,CG1,MMC,MMC,MMC,MMC,CG2,DNET,MNET,CNET,PCS,PCS,PCS,PCS,PCS,生 产 过 程,决策管理层,生产管理层,操作监控层,直接控制层,DMC,-决策管理计算机,MMC,-生产管理计算机,DNET,-决策管理网络,MNET,-生产管理网络,CNET,-控制网络,一般系统,2.1.1 DCS的直接把握层,是DCS的根底,主要设备:过程把握站PCS,输入输出单元IOU,接收过程变量如温度等和状态变量开关状态,输出模拟量和数字量操作信号,过程把握单元PCU,直接数字把握DDC:连续、规律、挨次、批量把握,与把握网络连接,便于操作监控层对生产过程进展监视和操作,安全冗余处理,保证系统不连续的安全运行,2.1.2 DCS的操作监控层,是DCS的中心,主要设备:操作员站、工程师站、监控计算机和计算机网关,操作员站:32位或64位微处理机或小型机、专用键盘等,对生产过程进展监控、操作和治理,工程师站:32位或64位微处理机,或由操作员站兼用,系统生成、诊断维护、把握回路组态、人机界面绘制等,监控计算机:32位或64位小型机,建立生产过程的数学模型、实施高等过程把握策略,实现装置级的优化把握和协调把握,对生产过程进展故障诊断、预报和分析,保证生产安全,2.1.3 DCS的生产治理层,处于工厂级,主要设备:生产治理计算机,MMC Manufactory management computer,一般由一台中型机和假设干台微型机组成,主要功能,依据订货量、库存、生产力气等制定全厂的生产准备,并分降落实到生产车间或装置;,依据生产状况准时协调全厂的生产,进展生产调度和科学治理;,应付不行猜测大事。,2.1.4 DCS的决策治理层,属于公司级,主要设备:决策治理计算机,DMC Decision management computer,一般由一台大型机、几台中型机、假设干台微型机组成,主要功能,治理公司的生产、供给、销售、技术、准备、市场、财务、人事、后勤等;,收集各部门信息,综合分析,实时做出决策,协调各级治理人员指挥调度;,帮助公司经理制定中长期生产准备和远景规划。,2.2 DCS的硬件构造,特点:,积木式;,可灵敏地配制成大、中、小系统;,可依据企业的财力或生产要求,逐步扩展系统和增加功能。,包括:,DCS把握站的硬件构造,DCS操作员站的硬件构造,DCS工程师站的硬件构造,DCS监控计算机站的硬件构造,2.2.1 DCS把握站的硬件构造,CS或PCS主要构成:,输入输出单元IOU,如AI、AO、DI、DO,信号调理板,接线端子板,过程把握单元PCU,核心,把握处理器板:运算、把握、实时数据处理,输入输出接口处理器板,通信处理器板:信息交换,冗余处理器板:故障分析与切换,电源,CNET,PCU,信号调理板SCC,信号端子板STC,输入输出处理板IOP,电源,电源,正面,反面,2.2.2 DCS操作员站的硬件构造,主要构成:,主机:一般工控机IPC或工作站或专用,彩色显示器CRT:触屏式或非触屏式,操作员专用键盘,打印机,2.2.3 DCS工程师站的硬件构造,主要构成:,主机:一般工控机IPC或工作站或专用,彩色显示器CRT:触屏式或非触屏式,键盘,打印机,主要功能,离线组态,在线维护和诊断,2.2.4 DCS监控计算机站的硬件构造,主要构成:,主机:一般工控机IPC或工作站或专用,彩色显示器CRT:触屏式或非触屏式,键盘,打印机,2.3 DCS的软件构造,特点:,模块式构造,包括:,DCS把握站的软件构造,DCS操作员站的软件构造,DCS工程师站的软件构造,DCS监控计算机站的软件构造,2.3.1 DCS把握站的软件构造,CS或PCS软件的用户表现形式:各类功能模块,功能模块又称为点或内部仪表,主要包括:,输入模块:对应输入点,AI、DI等,一一对应,输出模块:对应输出点,AO、DO等,把握模块:连续把握、规律把握、挨次把握,运算模块:加减乘除、超前滞后补偿等,程序模块,例:构成一个单回路PID把握系统组态图,LT2135,AI,PV,LC2135,PID,OV,LV2135,AO,PV,PV,SV,BIV,BOV,OV,BOV,模拟量输入模块,PID控制块,模拟量输出模块,2.3.2 DCS操作员站的软件构造,人机界面(HMI),软件的用户表现形式:,丰富多彩、图文并茂、形象直观的动态画面,一般有:,通用操作画面:总貌、组、点、趋势和报警等,专用操作画面:工艺流程图、操作指导和操作面板等,历史信息画面:操作员操作、过程点报警和事故追忆日志等,系统信息画面:系统设备状态和功能模块汇总等,打印功能:各类报表、日志、记录和报告,多媒体功能:语音合成、工业电视等,2.3.3 DCS工程师站的软件构造,用户软件包括:,组态软件,绘图软件,编程软件,主要功能:,组态:生成DCS系统和把握系统,建立操作、监控和治理环境,包括:,操作监控层设备组态,操作监控层功能组态,直接把握层设备组态,直接把握层功能组态,设备组态,作用:登记把握网络上各节点的网络地址、硬件和软件配置。,如:,登记把握网络上过程把握站、操作员站、工程师站、监控计算机站和计算机网关的网络地址;,登记过程把握站的输入输出单元中每块输入板(卡)和输出板(卡)的地址(卡笼号及卡槽号)以及是否冗余;,登记DCS的过程把握单元是否冗余,并安排运算模块和把握模块数量;,登记操作员站的操作权限、是否触摸屏(CRT)、打印机编号等,功能组态,作用:,建立输入输出模块、运算、把握模块;,按工艺要求构成所需的连续把握和规律把握回路。,方式:,构造图连接,窗口选择,填表,2.3.3 DCS工程师站的软件构造续,绘图:,通用画面:总貌、组、点、趋势和报警等画面,填表或填空实现,专用画面:工艺流程图、操作指导、操作面板、报表和报告等,绘图软件绘制,编程:编程语言,专用把握语言CLcontrol language,基于过程的语句,直接面对过程并使用过程变量,编程简洁,通用高级算法语言,如VC、VB等,共享DCS数据库的接口,说明:,工程师站在系统软件的支持下,把组态形成的目标文件下装到过程把握站,把通用画面和专用画面的目标文件下装到操作员站。,2.3.4 DCS监控计算机站的软件构造,配置了高级算法语言和数据库,供用户自行开发应用程序。,作为把握网络的一个节点,用户程序可直接使用PCS中的各种过程变量,表现形式:应用软件包,自适应把握,猜测把握,推理把握,优化把握,专家系统,故障诊断等,功能:,实施高等过程把握策略,实现装置级的优化把握和协调把握,对生产过程进展故障诊断、事故预报和处理,2.4 DCS的网络构造,构造特点:,层次化网络构造,包括:,过程把握站PCS内承受输入输出总线IOBUS,串行,把握网络CNET,生产治理网络MNET,决策网络DNET,2.4.1 DCS的输入输出总线,一般,冗余IOBUS,自动检测通信故障并自动切换到备用通信线。,CNET,PCU,AI,AI,AI,PI,DI,AO,DO,SDI,FTI,4-20mA TC RTD,IOBUS,TC-热电偶 PI-脉冲输入 SDI-串行设备接口 FTI-现场总线设备接口,IOBUS可选择RS-232、RS-422、RS-485、FF、PROFIBUS、CAN等,,传输距离:1001000m,加中继可增加传输距离,2.4.2 DCS的把握网络CNET,是DCS的中枢,要求:,具有良好的实时性、快速的响应性、极高的安全性、恶劣环境的适应性、网络的互联性和网络的开放性等,局域网,符合ISO提出的开放系统互联OSI7层参考模型,以及IEEE提出的IEEE802局域网标准,协议:,Ethernet以太网、MAP制造自动化协议、TCP/IP等,传输介质:,同轴电缆或光缆,传输速率为110MbPs,传输距离为15km。,2.4.3 DCS的生产治理网络MNET,工厂级,掩盖一个厂区的各个网络节点,局域网LAN,协议、传输介质同CNET,计算模式:客户机/效劳器,2.4.4 DCS的决策治理网络DNET,公司级,掩盖全公司的各个网络节点,局域网LAN或区域网,协议:Ethernet、TCP/IP等,传输介质:同轴电缆、光缆、线或无线,计算模式:客户机/效劳器,2.5 典型DCSTPS的体系构造,TDC2023:以高速数据大路为通信系统,TDC3000:以就地把握网LCN为通信系统,TDC3000X:万能把握网UCN、UNIX,TPS:Windows NT为开放式平台,全厂一体化系统信息集成系统,Total plant solution system,TPS系统构成图,NT,UNIX,DEC VAX,计算机,TPS,桌面应用,AXP,计算机,NG,NG,US,HG,CB,EC,MC,DH,PM,LM,AM,HM,AMC,APM,HPM,FSC,IOP,SAM,EOS,NIM,CLM,PHD,APP,GUS,A,X,M,U,X,S,PLNM,EPLCG,接变送器、执行器等,工厂信息网(PIN),(LCN),LCNE,LCNE,(UCN),(HI 低速),光缆,LCN,UWS,TPS系统构成图中各局部功能,AM:应用模件 application module,AMC:先进多功能把握器 advanced multifunction controller,APM:先进过程治理站 advanced process manager,AXM:先进应用模件 application module,APP:应用处理平台 application processing platform,CB:根本把握器 basic controller,CLM:通信链接模件 communication link module,DH:数据高速大路 data hiway,EC:增加型把握器 extended controller,EOS:增加型操作站 extended operator station,EPLCG:增加型可编程把握器连接器 enhanced PLC gateway,FSC:故障安全把握系统 fail safe control safety system,GUC:全局用户操作站 global user station,HG:高速大路连接器 hiway gateway,HM:历史模件 history module,TPS系统构成图中各局部功能,HPM:高性能过程治理器 high-performance process manager,IOP:输入输出处理器 input output processor,LCN:就地把握网 local control network,LCNE:LCN扩展器 LCN extender,LM:规律治理模件 logic manager,MC:多功能把握器 multifunction controller,NG:网络连接器 network gateway,NIM:网络接口模件 network interface module,PIN:工厂信息网 plant inf
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