§2 集散控制系統(tǒng)（dcs）

1、§2 集散控制系統(tǒng)（DCS）,一、集散控制系統(tǒng)的特點,采用智能技術(shù)豐富的功能軟件包采用網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)友好的人機界面高可靠性,二、集散控制系統(tǒng)的硬件和軟件,1、集散控制系統(tǒng)基本組成 集散控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖10－4所示。它一般由三部分組成： 過程控制單元（下位機）、操作管理站（上位機）和通信系統(tǒng)。,圖10－4 集散控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu),（1）過程控制單元,過程控制單元是DCS的核心部分，又稱基本控制器或閉環(huán)控

2、制站，主要完成連續(xù)控制功能、順序控制功能、算法運算功能、報警檢查功能、過程I/O功能、數(shù)據(jù)處理功能和通訊功能。提供的控制算法和數(shù)學運算有：PID、非線性增益、位式控制、選擇性控制、函數(shù)計算和smith預(yù)估等。,（2）操作管理站,作為DCS的人機接口，操作站是一臺功能強大的計算機，可以進行監(jiān)視、操作和控制；控制工程師可以實現(xiàn)控制系統(tǒng)組態(tài)、系統(tǒng)的生產(chǎn)和維護。作為管理計算機，它可以通過通信接口與通訊系統(tǒng)相連，采集各種信息，用高級語言編程，執(zhí)行

3、工廠的集中管理和實現(xiàn)最優(yōu)控制、順序控制、后臺計算和軟件開發(fā)等特殊功能。,（3）通信系統(tǒng),是具有高速通信能力的信息總線，可由雙絞線、同軸光纜或光纖構(gòu)成。為實現(xiàn)數(shù)據(jù)的合理有效傳送，通信系統(tǒng)必須具有一定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并遵循一定的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議。 早期的DCS通信系統(tǒng)采用專門的通信協(xié)議，因此對系統(tǒng)互連極為不便，現(xiàn)在逐步采用標準的通信協(xié)議。,DCS的通信系統(tǒng)是分層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，最高層是工廠主干網(wǎng)絡(luò)，負責中控室與上級管理計算機的連接，數(shù)據(jù)量

4、大，對實時性要求相對較低，通常采用寬帶通信網(wǎng)絡(luò)，如以太網(wǎng)。第二層為過程控制網(wǎng)絡(luò)，負責中控室各裝置間的互連，要求實時性高；最底層為現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)，負責現(xiàn)場儀表之間及其與中控室設(shè)備的互連，對實時性要求苛刻。,2、TDC-3000系統(tǒng)構(gòu)成,TDC-3000是美國Honeywell公司繼世界上首套DCS系統(tǒng)TDC-2000之后推出的新的DCS系統(tǒng)，在世界上得到了廣泛的應(yīng)用，在全球范圍內(nèi)，銷量居首，在我國僅次于日本橫河公司的CENTUM系統(tǒng)。它具有

5、開放性系統(tǒng)的特征；人機接口功能強；過程接口功能廣泛；工廠綜合管理控制一體化；系統(tǒng)安全可靠，維護方便。,圖10－5 TDC-3000基本結(jié)構(gòu),US：萬能操作站LM：邏輯管理站APM：高級過程管理站NIM：網(wǎng)絡(luò)接口模塊LCN：局部控制網(wǎng)絡(luò)UCN：萬能控制網(wǎng) 絡(luò),圖10－6 TDC-3000系統(tǒng)構(gòu)成圖,DHW（數(shù)據(jù)高速通道）是和TDC-2000系統(tǒng)兼容，被新的UCN取代LCN遵循IEEE802.4通信標準，采用總線型通信網(wǎng)絡(luò)，

6、“令牌”傳送協(xié)議。應(yīng)用模件AM完成UCN等網(wǎng)絡(luò)模件不能完成的高級控制、復(fù)雜控制和多變量控制等。歷史模件HM存儲各種數(shù)據(jù)過程管理站PM是UCN的核心設(shè)備，主要用于工業(yè)過程控制和數(shù)據(jù)采集，有很強的控制功能和靈活的組態(tài)方式，還要豐富的輸入/輸出功能。,系統(tǒng)介紹,萬能操作站US是系統(tǒng)的主要人機接口，具有三方面的功能：操作員屬性功能、工程師屬性功能和系統(tǒng)維護功能。操作員屬性功能包括：過程操作顯示系統(tǒng)狀態(tài)顯示系統(tǒng)功能顯示工程師屬性功

7、能系統(tǒng)組態(tài)建立數(shù)據(jù)點建立畫面顯示編寫、編譯、裝載控制語言程序報表、文件、等功能,系統(tǒng)維護功能調(diào)出維護建議畫面顯示調(diào)出相關(guān)信息畫面顯示故障設(shè)備詳細錯誤信息顯示過程連接裝置狀態(tài)顯示,萬能工作站UWS是系統(tǒng)的又一個人機接口，具有US的全部功能，主要為工程辦公室管理設(shè)計的。功能有：過程控制工程師功能維護工程師功能過程管理工程師功能,3、集散控制系統(tǒng)應(yīng)用軟件組態(tài),（1）DCS硬件組態(tài) DCS的硬件組態(tài)是根據(jù)

8、系統(tǒng)規(guī)模及控制要求選擇硬件，包括通信系統(tǒng)、人機接口、過程接口和電源系統(tǒng)的選擇，DCS與下位設(shè)備及上位機通信接口的選擇，上位機及DCS控制單元的選擇等。,硬件組態(tài)時考慮的問題滿足系統(tǒng)要求時，選擇性價比高的配置考慮未來的擴展性操作人員的易操作性系統(tǒng)的可維護性,（2）DCS軟件組態(tài) DCS應(yīng)用軟件組態(tài)是在系統(tǒng)硬件和系統(tǒng)軟件的基礎(chǔ)上，用軟件組態(tài)方式將系統(tǒng)提供的功能塊連接起來達到過程控制的要求。 例如模擬控

9、制回路的組態(tài)是將模擬輸入卡與選定的控制算法連接起來，再通過模擬輸出卡將控制輸出的結(jié)果送到執(zhí)行器。,應(yīng)用軟件組態(tài)方式：直接經(jīng)過DCS操作站組態(tài)通過填寫表格組態(tài)利用PC機進行組態(tài) 組態(tài)的內(nèi)容包括：基本配置組態(tài)：給系統(tǒng)一個配置信息，如各種站的個數(shù)、其索引標準、各現(xiàn)場工作站的最大點數(shù)等,應(yīng)用軟件組態(tài)數(shù)據(jù)庫的生成、歷史庫的生成、圖形的生成、報表生成和控制組態(tài)畫面組態(tài)數(shù)據(jù)組態(tài)報表組態(tài)回路組態(tài)操作級別 監(jiān)督級、工