集散控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)概要PPT課件

1、DCS 的硬件系統(tǒng)主要由集中操作管理裝置、分散過(guò)程控制裝置和通信接口的硬件系統(tǒng)主要由集中操作管理裝置、分散過(guò)程控制裝置和通信接口設(shè)備等組成，通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將這些硬件設(shè)備連接起來(lái)，共同實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)設(shè)備等組成，通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將這些硬件設(shè)備連接起來(lái)，共同實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、分散控制和集中監(jiān)視、操作及管理等功能。這里，分別介紹采集、分散控制和集中監(jiān)視、操作及管理等功能。這里，分別介紹DCS 的的現(xiàn)場(chǎng)控制站、現(xiàn)場(chǎng)控制站、DCS的操作員站和的操作員站和DCS的工程師站。的工程師站。第1頁(yè)/共71頁(yè)3.1 DCS3.1 DCS的現(xiàn)場(chǎng)控制站的現(xiàn)場(chǎng)控制站現(xiàn)場(chǎng)控制站是現(xiàn)場(chǎng)控制站是DCS與生產(chǎn)過(guò)程之間的接口，它是與生產(chǎn)過(guò)

2、程之間的接口，它是DCS的核心。的核心。 現(xiàn)場(chǎng)控制站是現(xiàn)場(chǎng)控制站是DCS中實(shí)現(xiàn)過(guò)程控制的重要設(shè)備。中實(shí)現(xiàn)過(guò)程控制的重要設(shè)備。 按控制方式，現(xiàn)場(chǎng)控制站分為：直接數(shù)字控制站、順序控制站和批量控制按控制方式，現(xiàn)場(chǎng)控制站分為：直接數(shù)字控制站、順序控制站和批量控制站。站。第2頁(yè)/共71頁(yè)一般來(lái)說(shuō)，現(xiàn)場(chǎng)控制站中的主要設(shè)備是現(xiàn)場(chǎng)控制單元?，F(xiàn)場(chǎng)控制單元是一般來(lái)說(shuō)，現(xiàn)場(chǎng)控制站中的主要設(shè)備是現(xiàn)場(chǎng)控制單元?，F(xiàn)場(chǎng)控制單元是 DCS 直接直接與生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行信息交互的與生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行信息交互的 I/O 處理系統(tǒng)，它的主要任務(wù)是進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及處理，處理系統(tǒng)，它的主要任務(wù)是進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及處理，對(duì)被控對(duì)象實(shí)施閉環(huán)反饋控制、順序控

3、制和批量控制。用戶(hù)可以根據(jù)不同的應(yīng)用需對(duì)被控對(duì)象實(shí)施閉環(huán)反饋控制、順序控制和批量控制。用戶(hù)可以根據(jù)不同的應(yīng)用需求，選擇配置不同的現(xiàn)場(chǎng)控制單元以構(gòu)成現(xiàn)場(chǎng)控制站。求，選擇配置不同的現(xiàn)場(chǎng)控制單元以構(gòu)成現(xiàn)場(chǎng)控制站。第3頁(yè)/共71頁(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制站是一個(gè)可獨(dú)立運(yùn)行的計(jì)算機(jī)檢測(cè)控制系統(tǒng)。由于它是專(zhuān)為過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)控制站是一個(gè)可獨(dú)立運(yùn)行的計(jì)算機(jī)檢測(cè)控制系統(tǒng)。由于它是專(zhuān)為過(guò)程檢測(cè)、控制而設(shè)計(jì)的通用型設(shè)備，所以其機(jī)柜、電源、輸入輸出通道和控檢測(cè)、控制而設(shè)計(jì)的通用型設(shè)備，所以其機(jī)柜、電源、輸入輸出通道和控制計(jì)算機(jī)等與一般的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有所不同。制計(jì)算機(jī)等與一般的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有所不同。 現(xiàn)場(chǎng)控制站的硬件系統(tǒng)主要包括：機(jī)柜、電源、輸

4、入輸出通道等?，F(xiàn)場(chǎng)控制站的硬件系統(tǒng)主要包括：機(jī)柜、電源、輸入輸出通道等。第4頁(yè)/共71頁(yè)1.1.機(jī)柜機(jī)柜 第5頁(yè)/共71頁(yè)第6頁(yè)/共71頁(yè)2.2.電源電源只有保持電源只有保持電源 ( 交流電源和直流電源交流電源和直流電源 )穩(wěn)定、可靠，穩(wěn)定、可靠，才能確?，F(xiàn)場(chǎng)控制站正常工作。才能確保現(xiàn)場(chǎng)控制站正常工作。為了保證電源系統(tǒng)的可靠性，通常采取以下幾種措為了保證電源系統(tǒng)的可靠性，通常采取以下幾種措施。施。(1)每一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制站均采用雙電源供電，互為冗余。每一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制站均采用雙電源供電，互為冗余。 (2)如果現(xiàn)場(chǎng)控制站機(jī)拒附近有經(jīng)常開(kāi)關(guān)的大功率用如果現(xiàn)場(chǎng)控制站機(jī)拒附近有經(jīng)常開(kāi)關(guān)的大功率用電設(shè)備，應(yīng)采用

5、超級(jí)隔離變壓器，將其初級(jí)、次級(jí)電設(shè)備，應(yīng)采用超級(jí)隔離變壓器，將其初級(jí)、次級(jí)線圈間的屏蔽層可靠接地，以克服共模干擾的影響。線圈間的屏蔽層可靠接地，以克服共模干擾的影響。(3)如果電網(wǎng)電壓波動(dòng)很?chē)?yán)重，應(yīng)采用交流電子調(diào)壓如果電網(wǎng)電壓波動(dòng)很?chē)?yán)重，應(yīng)采用交流電子調(diào)壓器，快速穩(wěn)定供電電壓。器，快速穩(wěn)定供電電壓。 第7頁(yè)/共71頁(yè)(4)在石油、化工等對(duì)連續(xù)性控制要求特別高的場(chǎng)合，應(yīng)配在石油、化工等對(duì)連續(xù)性控制要求特別高的場(chǎng)合，應(yīng)配有不間斷供電電源有不間斷供電電源 UPS，以保證供電的連續(xù)性?，F(xiàn)場(chǎng)控，以保證供電的連續(xù)性。現(xiàn)場(chǎng)控制站內(nèi)各功能模塊所需直流電源一般為制站內(nèi)各功能模塊所需直流電源一般為5V、15V(或

6、或12 V)、以及、以及+24V。為增加直流電源系統(tǒng)的穩(wěn)定性，一般可以采取以下幾條措為增加直流電源系統(tǒng)的穩(wěn)定性，一般可以采取以下幾條措施。施。(1)為減少相互間的干擾，給主機(jī)供電與給現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備供電的為減少相互間的干擾，給主機(jī)供電與給現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備供電的電源要在電氣上隔離。電源要在電氣上隔離。 (2)采用冗余的雙電源方式給各功能模塊供電。采用冗余的雙電源方式給各功能模塊供電。(3)一般由統(tǒng)一的主電源單元將交流電變?yōu)橐话阌山y(tǒng)一的主電源單元將交流電變?yōu)?24V 直流電供直流電供給柜內(nèi)的直流母線，然后通過(guò)給柜內(nèi)的直流母線，然后通過(guò) DC-DC 轉(zhuǎn)換方式將轉(zhuǎn)換方式將 24V 直流電源變換為子電源所需的電壓，主電

7、源一般采用直流電源變換為子電源所需的電壓，主電源一般采用 1:1 冗余配冗余配 置，而子電源一般采用置，而子電源一般采用 N:1 冗余配置。冗余配置。第8頁(yè)/共71頁(yè)3.3.控制器控制器控制器是現(xiàn)場(chǎng)控制站的核心，也控制器是現(xiàn)場(chǎng)控制站的核心，也是是DCS的核心。一般是由的核心。一般是由 CPU、存儲(chǔ)器、輸入存儲(chǔ)器、輸入 / 輸出通道等基本輸出通道等基本部分組成。部分組成。AC800F 控制器第9頁(yè)/共71頁(yè)(1)CPU(1)CPU 盡管世界各地的盡管世界各地的DCS產(chǎn)品差別很大，但產(chǎn)品差別很大，但現(xiàn) 場(chǎng) 控 制 站 大 都 采 用現(xiàn) 場(chǎng) 控 制 站 大 都 采 用 M o t o r o l a

8、 公 司公 司 M68000 系列和系列和Intel公司公司 80X86 系列的系列的 CPU 產(chǎn)品。為提高性能，在各生產(chǎn)廠家大都產(chǎn)品。為提高性能，在各生產(chǎn)廠家大都采用準(zhǔn)采用準(zhǔn) 32 位或位或 32 位微處理器。由于數(shù)據(jù)位微處理器。由于數(shù)據(jù)處理能力的提高，因此可以執(zhí)行復(fù)雜的先進(jìn)處理能力的提高，因此可以執(zhí)行復(fù)雜的先進(jìn)控制算法，如自動(dòng)整定、預(yù)測(cè)控制、模糊控控制算法，如自動(dòng)整定、預(yù)測(cè)控制、模糊控制和自適應(yīng)控制等。制和自適應(yīng)控制等。 第10頁(yè)/共71頁(yè)(2)(2)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器 與其他計(jì)算機(jī)一樣，控制計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)與其他計(jì)算機(jī)一樣，控制計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器也分為器也分為RAM和和ROM。由于控制計(jì)算機(jī)在正常工。

9、由于控制計(jì)算機(jī)在正常工作時(shí)運(yùn)行的是一套固定的程序，作時(shí)運(yùn)行的是一套固定的程序，DCS中大都采用了中大都采用了程序固化的辦法，因此在控制計(jì)算機(jī)中程序固化的辦法，因此在控制計(jì)算機(jī)中 ROM 占有占有較大的比例。有的系統(tǒng)甚至將用戶(hù)組態(tài)的應(yīng)用程序較大的比例。有的系統(tǒng)甚至將用戶(hù)組態(tài)的應(yīng)用程序也固化在也固化在 ROM 中，只要一加電，控制站就可正常中，只要一加電，控制站就可正常運(yùn)行，使用更加方便，但修改組態(tài)時(shí)要復(fù)雜一些。運(yùn)行，使用更加方便，但修改組態(tài)時(shí)要復(fù)雜一些。在一些采用冗余在一些采用冗余 CPU 的系統(tǒng)中，還特別設(shè)有雙端的系統(tǒng)中，還特別設(shè)有雙端口隨機(jī)存儲(chǔ)器，其中存放有過(guò)程輸入輸出數(shù)據(jù)、設(shè)口隨機(jī)存儲(chǔ)器，

10、其中存放有過(guò)程輸入輸出數(shù)據(jù)、設(shè)定值和定值和PID參數(shù)等。兩塊參數(shù)等。兩塊 CPU 板均可分別對(duì)其進(jìn)板均可分別對(duì)其進(jìn)行讀寫(xiě)，保證了雙行讀寫(xiě)，保證了雙 CPU 間運(yùn)行數(shù)據(jù)的同步。當(dāng)原間運(yùn)行數(shù)據(jù)的同步。當(dāng)原先在線主先在線主 CPU 板出現(xiàn)故障時(shí)，原離線板出現(xiàn)故障時(shí)，原離線 CPU 板可板可立即接替工作，這樣對(duì)生產(chǎn)過(guò)程不會(huì)產(chǎn)生任何擾動(dòng)。立即接替工作，這樣對(duì)生產(chǎn)過(guò)程不會(huì)產(chǎn)生任何擾動(dòng)。 第11頁(yè)/共71頁(yè)(3)(3)總線總線 常見(jiàn)的控制計(jì)算機(jī)總線有Intel公司的多總線 MULTIBUS，“EOROCARD”標(biāo)準(zhǔn)的 VME 總線和STD總線，前兩種總線都是支持多主 CPU 的 16 位 / 32 位總線，

11、由于STD總線是一種 8 位數(shù)據(jù)總線，使用受到限制，已經(jīng)逐漸淡出市場(chǎng)。近年來(lái)，隨著 PC 機(jī)在過(guò)程控制領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，PC總線(ISA、EISA總線等)在中規(guī)模DCS 的現(xiàn)場(chǎng)控制站中也得到應(yīng)用。第12頁(yè)/共71頁(yè)4. 輸入/輸出通道 過(guò)程控制計(jì)算機(jī)的輸入/輸出通道一般包括模擬量輸入/輸出(AI/AO)、開(kāi)關(guān)量輸入/輸出(SI/SO)或數(shù)字量輸入/輸出(DI/DO)以及脈沖量輸入通道 (PI)。 (1)(1)模擬量輸入輸出通道模擬量輸入輸出通道(AI/AO)(AI/AO) 生產(chǎn)過(guò)程中的連續(xù)性被測(cè)變量(如溫度、流量、液位、 壓力、濃度、pH值等)，只要由在線檢測(cè)儀表將其轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電信號(hào)，均可送入

12、AI通道，經(jīng)過(guò)A/D 轉(zhuǎn)換后，將數(shù)字量送給CPU。而模擬量輸出通道一般將計(jì)算機(jī) 輸 出 的 數(shù) 字 信 號(hào) 轉(zhuǎn) 換 為 4 2 0 m A D C ( 或 15VDC) 的連續(xù)直流信號(hào)，用于控制各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)。第13頁(yè)/共71頁(yè)(2)(2)開(kāi)關(guān)量輸入開(kāi)關(guān)量輸入/ /輸出通道輸出通道(SI/SO)(SI/SO) 開(kāi)關(guān)量輸入通道主要用來(lái)采集各種限位開(kāi)關(guān)、繼電器 或電磁閥連動(dòng)觸點(diǎn)的開(kāi)、關(guān)狀態(tài)，并輸入至計(jì)算機(jī)。開(kāi)關(guān)量輸出通道主要用于控制電磁閥、繼電器、指示燈、聲光報(bào)警器等只具有開(kāi)、關(guān)兩種狀態(tài)的設(shè)備。(3)(3)脈沖輸入通道脈沖輸入通道(PI)(PI) 許多現(xiàn)場(chǎng)儀表（如渦輪流量計(jì)、羅茨式流量計(jì)以及一些機(jī)械

13、計(jì)數(shù)裝置等）輸出的測(cè)量信號(hào)為脈沖信號(hào)，它們必須通過(guò)脈沖輸入通道才能送入計(jì)算機(jī)。 第14頁(yè)/共71頁(yè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第15頁(yè)/共71頁(yè)5、現(xiàn)場(chǎng)總線模件 是現(xiàn)場(chǎng)總線與DCSDCS間的一個(gè)接口。 為現(xiàn)場(chǎng)的智能裝置提供數(shù)字通信通道。在一條現(xiàn)場(chǎng)總線通信線路上，可以并聯(lián)連接3232個(gè)符合該現(xiàn)場(chǎng)總線通信協(xié)議的智能設(shè)備。 智能設(shè)備以全數(shù)字方式傳遞過(guò)程變量、控制變量、狀態(tài)信息、管理信息等。 有些現(xiàn)場(chǎng)總線模件支持?jǐn)?shù)/ /模混合通信。以4 42020mAmA的模擬量信號(hào)傳輸過(guò)程變量信號(hào)，其他信號(hào)的數(shù)字量調(diào)制信號(hào)疊加在模擬量信號(hào)上傳輸。第16頁(yè)/共71頁(yè)6、現(xiàn)場(chǎng)控制站通信接口 是連接基本控制單元的控制網(wǎng)絡(luò)CnetCnet與連

14、接運(yùn)行員操作站以及其他站的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)SnetSnet之間的通信接口。 從某種意義上來(lái)說(shuō)，它就是一個(gè)網(wǎng)間連接器。第17頁(yè)/共71頁(yè)7.7.現(xiàn)場(chǎng)控制站的可靠性措施 現(xiàn)場(chǎng)控制站是直接控制生產(chǎn)過(guò)程的重要環(huán)節(jié)，可靠性要求高，即使在故障情況下，也應(yīng)保證生產(chǎn)過(guò)程的安全。 可靠性措施： （1 1）、手動(dòng)后備 （2 2）、冗余 （3 3）、在線診斷 （4 4）、輸出保護(hù) 第18頁(yè)/共71頁(yè)（1 1）、手動(dòng)后備手動(dòng)后備 應(yīng)用十分普遍的后備方法。 當(dāng)控制系統(tǒng)故障時(shí)，運(yùn)行人員通過(guò)操作器或操作開(kāi)關(guān)手動(dòng)控制生產(chǎn)過(guò)程。 在DCSDCS中，習(xí)慣上把手動(dòng)操作設(shè)備稱(chēng)為手動(dòng)操作站。當(dāng)BCUBCU故障時(shí)，系統(tǒng)就轉(zhuǎn)換為運(yùn)行人員手動(dòng)控制。

15、第19頁(yè)/共71頁(yè)（2 2）冗余 在DCSDCS中，冗余技術(shù)的應(yīng)用十分廣泛。 通信總線、通信接口、I/OI/O模件、電源設(shè)備等均可采取冗余措施，這里主要討論基本控制單元的冗余。1 1CPUCPU冗余2 21:11:1冗余 3 3N:lN:l冗余 4 4多重冗余第20頁(yè)/共71頁(yè)1 1CPUCPU冗余 是一種部分冗余措施。 一般用在控制回路比較多的基本控制單元中，因?yàn)檫@種情況下，CPUCPU故障會(huì)影響所有的回路。第21頁(yè)/共71頁(yè)2 2、1:11:1冗余 采用另一個(gè)完整的基本控制單元作為備用，稱(chēng)為1:11:1冗余，如圖所示。第22頁(yè)/共71頁(yè)3 3. . N:lN:l冗余 1:11:1冗余造價(jià)很

16、高， N N：1 1冗余則比較經(jīng)濟(jì)。第23頁(yè)/共71頁(yè)4 4多重冗余 用于要求可靠性極高的場(chǎng)合。第24頁(yè)/共71頁(yè)(3)、在線診斷 利用BCUBCU中的微處理器實(shí)現(xiàn)在線診斷，在BCUBCU的指令系統(tǒng)中有各種自診斷程序。 診斷程序可分為輸入診斷、組態(tài)診斷、內(nèi)存診斷、輸出診斷、聯(lián)合診斷、電源系統(tǒng)診斷、啟動(dòng)過(guò)程診斷、工作過(guò)程診斷和周期性診斷等。第25頁(yè)/共71頁(yè)(4)、輸出保護(hù) BCUBCU的輸出信號(hào)是直接控制生產(chǎn)過(guò)程的。如果BCUBCU在故障時(shí)輸出信號(hào)發(fā)生紊亂，就會(huì)嚴(yán)重影響生產(chǎn)過(guò)程的運(yùn)行，甚至?xí)斐扇松韨龌蛘咴O(shè)備損壞。 BCUBCU的輸出電路中常采用各種安全保護(hù)措施，保護(hù)原則如下: : (1)

17、(1)盡量減少每個(gè)D/AD/A轉(zhuǎn)換器所控制的輸出通道數(shù)。 (2) (2)模擬量和開(kāi)關(guān)量輸出在BCUBCU故障時(shí)應(yīng)進(jìn)入安全狀態(tài)。 (3) (3)輸出電路的電源最好與BCUBCU其他部分的電源分開(kāi)。 (4) (4)輸出電路將輸出的實(shí)際值反饋到BCUBCU中，有兩個(gè)目的: :一是可以讓BCUBCU檢查輸出的正確性；二是讓BCUBCU與手動(dòng)操作站或其他冗余BCUBCU之間實(shí)現(xiàn)無(wú)擾切換。 (5) (5)盡量減少輸出電路中硬件和接線的數(shù)量。第26頁(yè)/共71頁(yè)控制器冗余連接 Ethernet模件模件v第第2個(gè)個(gè)Ethernet模件用于控制器冗余連接模件用于控制器冗余連接vIP地址設(shè)定為地址設(shè)定為15(Hex

18、=F)作為作為L(zhǎng)INK模件模件v2個(gè)控制分別設(shè)定為不同個(gè)控制分別設(shè)定為不同IP地址地址(IP1/IP2)vP代表代表主控制器主控制器,S代表后備控制器代表后備控制器第27頁(yè)/共71頁(yè)3.2 DCS3.2 DCS的操作員站的操作員站 操作員站的功能主要是操作、監(jiān)視和管理。是操操作員站的功能主要是操作、監(jiān)視和管理。是操作員對(duì)過(guò)程與系統(tǒng)的接口，常稱(chēng)人機(jī)接口。作員對(duì)過(guò)程與系統(tǒng)的接口，常稱(chēng)人機(jī)接口。Man Man Machine Interface(MMI)Machine Interface(MMI) 為了實(shí)現(xiàn)監(jiān)視和管理等功能，操作站必須配置有為了實(shí)現(xiàn)監(jiān)視和管理等功能，操作站必須配置有以下設(shè)備以下設(shè)備

19、：一臺(tái)具有較強(qiáng)圖形處理功能的微型：一臺(tái)具有較強(qiáng)圖形處理功能的微型機(jī)，以及相應(yīng)的外部設(shè)備，顯示設(shè)備、打印機(jī)、機(jī)，以及相應(yīng)的外部設(shè)備，顯示設(shè)備、打印機(jī)、存儲(chǔ)設(shè)備、數(shù)據(jù)輸入設(shè)備、以及一個(gè)支撐和固定存儲(chǔ)設(shè)備、數(shù)據(jù)輸入設(shè)備、以及一個(gè)支撐和固定這些設(shè)備的臺(tái)子。這些設(shè)備的臺(tái)子。第28頁(yè)/共71頁(yè) DCS與傳統(tǒng)儀表系統(tǒng)的比較與傳統(tǒng)儀表系統(tǒng)的比較第29頁(yè)/共71頁(yè) MMIMMI通常由計(jì)算機(jī)及其通常由計(jì)算機(jī)及其輔助系統(tǒng)組成。當(dāng)前的輔助系統(tǒng)組成。當(dāng)前的MMIMMI由通用計(jì)算機(jī)配以由通用計(jì)算機(jī)配以DCSDCS廠家的人機(jī)接口軟廠家的人機(jī)接口軟件來(lái)組成件來(lái)組成 第30頁(yè)/共71頁(yè)1 1、組成、組成(1).(1).操作臺(tái)操

20、作臺(tái)操作臺(tái)用來(lái)安裝、承載和保護(hù)各種計(jì)算機(jī)和外部設(shè)備。目前流行的操作臺(tái)有桌式操作臺(tái)、集成式操作臺(tái)和雙屏操作臺(tái)等，用戶(hù)可以根據(jù)需要選擇使用。第31頁(yè)/共71頁(yè)操作臺(tái)適宜的尺寸操作臺(tái)適宜的尺寸第32頁(yè)/共71頁(yè)第33頁(yè)/共71頁(yè)第34頁(yè)/共71頁(yè)(2).(2).微處理機(jī)系統(tǒng)微處理機(jī)系統(tǒng) DCS 操作站的功能越來(lái)越強(qiáng)，這就對(duì)操作站的微處理機(jī)系統(tǒng)提出了更高的要求。一般的 DCS操作站采用 32 位或 64 位微處理機(jī)。 第35頁(yè)/共71頁(yè)(3).(3).外部存儲(chǔ)設(shè)備外部存儲(chǔ)設(shè)備為了很好的完成 DCS 操作站的歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，許多 DCS 的操作站都配有一到兩個(gè)大容量的外部存儲(chǔ)設(shè)備，有些系統(tǒng)還配備了歷史

21、數(shù)據(jù)記錄儀。 第36頁(yè)/共71頁(yè)(4).(4).圖形顯示設(shè)備圖形顯示設(shè)備當(dāng)前DCS的圖形顯示設(shè)備主要是LCD，有些DCS還在使用CRT。有些DCS操作站配備有廠家專(zhuān)用的圖形顯示器。 第37頁(yè)/共71頁(yè)(5).(5).數(shù)據(jù)輸入設(shè)備數(shù)據(jù)輸入設(shè)備 通常情況下，數(shù)據(jù)輸入設(shè)備包括鍵盤(pán)和鼠標(biāo)。 操作員鍵盤(pán)一般都采用具有防水、防塵能力、有明確圖案或標(biāo)志的薄膜鍵盤(pán)。這種鍵盤(pán)從鍵的分配和布置上都充分考慮到操作直觀、方便，外表美觀，并且在鍵體內(nèi)裝有電子蜂鳴器，以提示報(bào)警信息和操作響應(yīng)。第38頁(yè)/共71頁(yè)(6).(6).打印輸出設(shè)備打印輸出設(shè)備有些DCS 操作站配有兩臺(tái)打印機(jī)，一臺(tái)用于打印生產(chǎn)記錄報(bào)表和報(bào)警報(bào)表；另

22、一臺(tái)用來(lái)拷貝流程畫(huà)面。隨著激光等非擊打式打印機(jī)的性能不斷提高，價(jià)格不斷下降，有的 DCS 己經(jīng)采用這類(lèi)打印機(jī)，以求得清晰、美觀的打印質(zhì)量和降低噪聲。 第39頁(yè)/共71頁(yè)2 2、DCSDCS中中MMIMMI的不同構(gòu)成方式的不同構(gòu)成方式 第40頁(yè)/共71頁(yè)3 3、 MMIMMI的開(kāi)放結(jié)構(gòu)的開(kāi)放結(jié)構(gòu) 從上可知從上可知MMIMMI內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)給內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)給MMIMMI設(shè)備配置所帶來(lái)的好處，當(dāng)設(shè)備配置所帶來(lái)的好處，當(dāng)MMIMMI內(nèi)部結(jié)構(gòu)中的紐帶內(nèi)部結(jié)構(gòu)中的紐帶數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的協(xié)議數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的協(xié)議是公共的協(xié)議時(shí)，這種結(jié)構(gòu)更為重要的特性是公共的協(xié)議時(shí)，這種結(jié)構(gòu)更為重要的特性MMIMMI的開(kāi)放。的開(kāi)放。MMIMMI

23、利用自己內(nèi)部的總線與其他的設(shè)備通信時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)就更加靈活了。利用自己內(nèi)部的總線與其他的設(shè)備通信時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)就更加靈活了。 通信系統(tǒng)中的通信系統(tǒng)中的開(kāi)放：開(kāi)放：指不同通信設(shè)備之間通信的能力，當(dāng)一個(gè)設(shè)備能與多種設(shè)備通指不同通信設(shè)備之間通信的能力，當(dāng)一個(gè)設(shè)備能與多種設(shè)備通信時(shí)，這個(gè)設(shè)備就是開(kāi)放的信時(shí)，這個(gè)設(shè)備就是開(kāi)放的。第41頁(yè)/共71頁(yè)DCSDCS之間的之間的兩種通信結(jié)構(gòu)兩種通信結(jié)構(gòu) 第42頁(yè)/共71頁(yè)MMIMMI開(kāi)放結(jié)構(gòu)：開(kāi)放結(jié)構(gòu)：大屏幕大屏幕 大屏幕上的信息可以使多名操作員、管理人員、維護(hù)人員同時(shí)看到系統(tǒng)與過(guò)程參數(shù)大屏幕上的信息可以使多名操作員、管理人員、維護(hù)人員同時(shí)看到系統(tǒng)與過(guò)程參數(shù)和狀態(tài)，

24、從而建立他們之間的交流。和狀態(tài)，從而建立他們之間的交流。 MMIMMI結(jié)構(gòu)中的結(jié)構(gòu)中的CRTCRT的兩種形式：的兩種形式： 常規(guī)的供一名操作員使用的人機(jī)接常規(guī)的供一名操作員使用的人機(jī)接 供多名人員共同使用的大屏幕的人機(jī)接口供多名人員共同使用的大屏幕的人機(jī)接口第43頁(yè)/共71頁(yè)大屏幕的系統(tǒng)組成大屏幕的系統(tǒng)組成第44頁(yè)/共71頁(yè)4、MMI的基本功能的基本功能v 操作員通過(guò)操作員通過(guò)MMI監(jiān)視、控制工業(yè)過(guò)程監(jiān)視、控制工業(yè)過(guò)程v基本功能基本功能: : 1 1）顯示過(guò)程信息，傳遞操作員的指令，顯示處理各種報(bào)警。）顯示過(guò)程信息，傳遞操作員的指令，顯示處理各種報(bào)警。 2 2）監(jiān)視）監(jiān)視DCSDCS中所有設(shè)備

25、的狀態(tài)，包括中所有設(shè)備的狀態(tài)，包括MMI本身及外設(shè)的狀態(tài)。本身及外設(shè)的狀態(tài)。 3 3）通過(guò)）通過(guò)MMI確診某一個(gè)過(guò)程通道的故障。確診某一個(gè)過(guò)程通道的故障。 4 4）記錄各種過(guò)程與系統(tǒng)的事件，存儲(chǔ)、打印記錄的結(jié)果，生）記錄各種過(guò)程與系統(tǒng)的事件，存儲(chǔ)、打印記錄的結(jié)果，生成各種報(bào)表。成各種報(bào)表。 5 5）操作員通過(guò)）操作員通過(guò)MMI維護(hù)、調(diào)整生產(chǎn)過(guò)程與維護(hù)、調(diào)整生產(chǎn)過(guò)程與DCSDCS，因此因此MMI要要提供對(duì)過(guò)程控制參數(shù)甚至結(jié)構(gòu)的調(diào)整手段，同時(shí)調(diào)整提供對(duì)過(guò)程控制參數(shù)甚至結(jié)構(gòu)的調(diào)整手段，同時(shí)調(diào)整MMI內(nèi)的內(nèi)的各種軟硬配置，提供過(guò)程與系統(tǒng)各類(lèi)幫助指導(dǎo)。各種軟硬配置，提供過(guò)程與系統(tǒng)各類(lèi)幫助指導(dǎo)。第45頁(yè)/

26、共71頁(yè)5 5、 操作員站的報(bào)警管理操作員站的報(bào)警管理 (1)、報(bào)警的主要內(nèi)容v按一定的規(guī)律去處理報(bào)警信息。v根本目的: :通過(guò)管理使運(yùn)行員及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，快速正確地處理問(wèn)題，可靠記錄處理的全過(guò)程。v報(bào)警的分類(lèi)：按重要程度分成很多級(jí)別，如l6l6級(jí)。按其所在的地點(diǎn)分成多個(gè)報(bào)警級(jí)或區(qū)域，也可以用特殊的方法標(biāo)識(shí)出來(lái)，使運(yùn)行員發(fā)現(xiàn)哪兒出現(xiàn)了報(bào)警。按性質(zhì)分成過(guò)程報(bào)警與系統(tǒng)報(bào)警。按時(shí)間先后、報(bào)警變量的標(biāo)簽名稱(chēng)等特征來(lái)分類(lèi)或排序，使運(yùn)行員能方便地注意到具有某些特征的報(bào)警。第46頁(yè)/共71頁(yè) 運(yùn)行員發(fā)現(xiàn)報(bào)警顯示信息之后，首先關(guān)心的是“什么量報(bào)警了”，然后是“我該怎么辦”。 應(yīng)向運(yùn)行員提供以下的信息: : 變量

27、優(yōu)先級(jí) 讓運(yùn)行員反映出是什么類(lèi)型的報(bào)警發(fā)生了。 變量的位置 讓運(yùn)行員了解這個(gè)報(bào)警是否發(fā)生在關(guān)鍵部位。 變量名稱(chēng) 這時(shí)運(yùn)行員再細(xì)看是什么變量出現(xiàn)了報(bào)警。 報(bào)警性質(zhì) 如高報(bào)警、低報(bào)警等，讓運(yùn)行員知道發(fā)生了什么報(bào)警。(2)、報(bào)警信息的顯示第47頁(yè)/共71頁(yè)v提示運(yùn)行員通常情況下的操作和應(yīng)考慮的問(wèn)題。v報(bào)警時(shí)間用于記錄。其他信息包括報(bào)警確認(rèn)等。v對(duì)報(bào)警的瀏覽與歸檔是對(duì)報(bào)警進(jìn)行一般性的分析與記錄，應(yīng)按前面提到的對(duì)報(bào)警的分類(lèi)方法，提供各種分類(lèi)、查找、索引、存取盤(pán)的方法，便于運(yùn)行員查閱。(3)、報(bào)警提示第48頁(yè)/共71頁(yè) 明確報(bào)警的目的，建立系統(tǒng)的概念，而不是簡(jiǎn)單地將一個(gè)過(guò)程變量與報(bào)警限相比較，輸出報(bào)警信號(hào)

28、。 每一個(gè)報(bào)警都與一種操作相聯(lián)系，用這個(gè)要求來(lái)衡量時(shí)，可以幫我們刪去不必要的報(bào)警。 用重要的報(bào)警屏蔽掉不重要的報(bào)警，把設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)與報(bào)警結(jié)合起來(lái)，例如，某個(gè)設(shè)備出口介質(zhì)溫度低時(shí)的報(bào)警，實(shí)例如，某個(gè)設(shè)備出口介質(zhì)溫度低時(shí)的報(bào)警，實(shí)際上是與該設(shè)備的運(yùn)行聯(lián)系在一起的，不應(yīng)僅根據(jù)溫度低于報(bào)警限際上是與該設(shè)備的運(yùn)行聯(lián)系在一起的，不應(yīng)僅根據(jù)溫度低于報(bào)警限就報(bào)警。就報(bào)警。 采用統(tǒng)一的設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)檢查表逐一評(píng)審報(bào)警點(diǎn)。(4)、報(bào)警設(shè)計(jì)的一些注意事項(xiàng)第49頁(yè)/共71頁(yè) 記錄與報(bào)表：將信息歸檔的兩種形式。 記錄：是針對(duì)事件而言的，當(dāng)DCSDCS或工藝過(guò)程中發(fā)生了什么事件時(shí)，記錄下該事件供今后查找故障的原因或總結(jié)

29、控制經(jīng)驗(yàn)使用，如某個(gè)閥門(mén)的開(kāi)關(guān)、某個(gè)調(diào)節(jié)參數(shù)的調(diào)整等。 報(bào)表：是按照某種規(guī)律，通常是以時(shí)間的某種規(guī)律，從DCSDCS歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中取出數(shù)據(jù)來(lái)，放到一起，或起分析作用，或起統(tǒng)計(jì)作用。6 6、 記錄與報(bào)表記錄與報(bào)表第50頁(yè)/共71頁(yè)v隨時(shí)記錄：記錄一般性的問(wèn)題或操作，像“流水賬”一樣供事后分析。v 組態(tài)時(shí)，人機(jī)接口會(huì)提示出所有可記錄的事件的清單，由設(shè)計(jì)者挑選。v事件觸發(fā)記錄：根據(jù)某個(gè)事件的發(fā)生才被激活的記錄。 這個(gè)記錄在平時(shí)不啟動(dòng)，當(dāng)發(fā)生了事件時(shí)，記錄被啟動(dòng)。v 設(shè)計(jì)這類(lèi)記錄要注意，不要濫用DCSDCS的資源，事件發(fā)生前后的數(shù)據(jù)記錄的密度應(yīng)與過(guò)程變量的時(shí)間常數(shù)相對(duì)應(yīng)。(1)、記錄的形式與設(shè)計(jì)第51頁(yè)

30、/共71頁(yè) 通常的報(bào)表按一定的時(shí)間間隔，如每小時(shí)、每班、每天、每周、每月，統(tǒng)計(jì)出關(guān)鍵變量的值，打印出來(lái)用于分析、統(tǒng)計(jì)、考評(píng)，報(bào)表中的數(shù)據(jù)常來(lái)自于歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，而不是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。 設(shè)計(jì)報(bào)表與設(shè)計(jì)記錄類(lèi)似，應(yīng)注意以下的問(wèn)題。 (1) (1)報(bào)表應(yīng)盡量提供信息，而不只是數(shù)據(jù)。 （2 2）合理使用計(jì)算機(jī)的資源。 （3 3）DCSDCS應(yīng)帶來(lái)更計(jì)算機(jī)化的表格。 （4 4）報(bào)表與MIS（Management Information SystemManagement Information System）常聯(lián)系在一起。(2)、報(bào)表的形式與設(shè)計(jì)第52頁(yè)/共71頁(yè)7 7、 人機(jī)接口的發(fā)展人機(jī)接口的發(fā)展(1)(1)

31、、大屏幕的使用(2)(2)、多媒體技術(shù)(3)(3)、通信系統(tǒng)的應(yīng)用(4)(4)、過(guò)程信息管理系統(tǒng)接口第53頁(yè)/共71頁(yè)3.3 DCS3.3 DCS的工程師站的工程師站工程師站Engineering Work Station(EWS)Engineering Work Station(EWS) 對(duì)集散控制系統(tǒng)進(jìn)行配置、組態(tài)、調(diào)試、維護(hù)所設(shè)置的工作站。利用工作站來(lái)組合DCSDCS提供的控制算法或畫(huà)面符號(hào)，而不是編制具體的計(jì)算機(jī)程序或軟件，也不是用來(lái)描繪制造或安裝用的圖紙，所以把這種設(shè)計(jì)過(guò)程稱(chēng)作組態(tài)或組態(tài)設(shè)計(jì)。 工程師站上配有組態(tài)軟件，為用戶(hù)提供了一個(gè)靈活的、功能齊全的工作平臺(tái)，通過(guò)它來(lái)實(shí)現(xiàn)用戶(hù)所要求

32、的各種控制策略，對(duì)各種設(shè)計(jì)文件進(jìn)行歸類(lèi)和管理，形成各種設(shè)計(jì)文件。 為節(jié)省投資，許多工程師站可以用一個(gè)操作員站代替。第54頁(yè)/共71頁(yè)1 1 工程師站的組成工程師站的組成 組成：組成：PCPC機(jī)硬件及操作系統(tǒng)。機(jī)硬件及操作系統(tǒng)。 工程師站的基本設(shè)備：一臺(tái)完整的工程師站的基本設(shè)備：一臺(tái)完整的PCPC機(jī)，有的用機(jī)，有的用“工作站工作站”式的式的PCPC，有的采用服務(wù)，有的采用服務(wù)器器客戶(hù)機(jī)結(jié)構(gòu)，這顯然是一種趨勢(shì)，因?yàn)樗m合于多個(gè)設(shè)計(jì)者共享一個(gè)項(xiàng)目的客戶(hù)機(jī)結(jié)構(gòu)，這顯然是一種趨勢(shì)，因?yàn)樗m合于多個(gè)設(shè)計(jì)者共享一個(gè)項(xiàng)目的資源。資源。 工程設(shè)計(jì)軟件。各工程設(shè)計(jì)軟件。各DCSDCS都有進(jìn)行工程組態(tài)的軟件，它

33、們只適用于自己的系統(tǒng)。都有進(jìn)行工程組態(tài)的軟件，它們只適用于自己的系統(tǒng)。 其他輔助性通用軟件。如辦公軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)軟件等。其他輔助性通用軟件。如辦公軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)軟件等。第55頁(yè)/共71頁(yè)第56頁(yè)/共71頁(yè)2 2 工程師站在工程師站在DCSDCS中的作用中的作用 一用一用EWSEWS做系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計(jì)做系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計(jì)二系統(tǒng)調(diào)試與設(shè)計(jì)更改二系統(tǒng)調(diào)試與設(shè)計(jì)更改三運(yùn)行記錄三運(yùn)行記錄四文件整理四文件整理第57頁(yè)/共71頁(yè)一用一用EWSEWS做系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計(jì)做系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)：利用DCS提供的所有控制、監(jiān)視功能來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)際的過(guò)程控制系統(tǒng)。 組態(tài)設(shè)計(jì)包括： (1)系統(tǒng)硬件構(gòu)成的總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件構(gòu)成的總

34、體設(shè)計(jì) (2)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) (3)控制邏輯設(shè)計(jì)控制邏輯設(shè)計(jì) (4)人機(jī)接口站組態(tài)設(shè)計(jì)人機(jī)接口站組態(tài)設(shè)計(jì) (5)文件組態(tài)文件組態(tài) (6)系統(tǒng)運(yùn)行之后的維護(hù)管理基本方法系統(tǒng)運(yùn)行之后的維護(hù)管理基本方法 第58頁(yè)/共71頁(yè)(1)(1)系統(tǒng)硬件構(gòu)成的總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件構(gòu)成的總體設(shè)計(jì)第59頁(yè)/共71頁(yè)(2)(2)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 硬件設(shè)計(jì)的結(jié)果是安裝、組裝和接線所用的工程圖紙。硬件設(shè)計(jì)的結(jié)果是安裝、組裝和接線所用的工程圖紙。 通常包括過(guò)程控制單元中的模件布置、電源分配、現(xiàn)場(chǎng)通常包括過(guò)程控制單元中的模件布置、電源分配、現(xiàn)場(chǎng)I/OI/O的連接方法、屏蔽與接的連接方法、屏蔽與接地等設(shè)計(jì)

35、，使用地等設(shè)計(jì)，使用EWSEWS可以方便地根據(jù)可以方便地根據(jù)DCSDCS的設(shè)計(jì)規(guī)范和過(guò)程控制的具體要求設(shè)計(jì)出這的設(shè)計(jì)規(guī)范和過(guò)程控制的具體要求設(shè)計(jì)出這些接線圖、配置圖。些接線圖、配置圖。第60頁(yè)/共71頁(yè)(3)(3)控制邏輯設(shè)計(jì)控制邏輯設(shè)計(jì) 根據(jù)根據(jù)DCSDCS中給出的控制元件中給出的控制元件 ( (算法，或稱(chēng)功能碼算法，或稱(chēng)功能碼) )組成控制方案的過(guò)程。組成控制方案的過(guò)程。 簡(jiǎn)單說(shuō)，包括采集現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的設(shè)計(jì)、控制運(yùn)算、決策的設(shè)計(jì)、控制輸出的設(shè)計(jì)、通簡(jiǎn)單說(shuō)，包括采集現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的設(shè)計(jì)、控制運(yùn)算、決策的設(shè)計(jì)、控制輸出的設(shè)計(jì)、通信與傳遞信號(hào)的設(shè)計(jì)、系統(tǒng)診斷與處理方面的設(shè)計(jì)等。信與傳遞信號(hào)的設(shè)計(jì)、系統(tǒng)診斷

36、與處理方面的設(shè)計(jì)等。第61頁(yè)/共71頁(yè)(4)(4)人機(jī)接口站組態(tài)設(shè)計(jì)人機(jī)接口站組態(tài)設(shè)計(jì)根據(jù)運(yùn)行、維護(hù)等日常由操作員完成根據(jù)運(yùn)行、維護(hù)等日常由操作員完成的任務(wù)，通過(guò)的任務(wù)，通過(guò)DCSDCS的操作員站所提供的的操作員站所提供的功能，設(shè)計(jì)并組成一個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的過(guò)功能，設(shè)計(jì)并組成一個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的過(guò)程。程。包括畫(huà)面設(shè)計(jì)、報(bào)警設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)包括畫(huà)面設(shè)計(jì)、報(bào)警設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)、記錄設(shè)計(jì)、幫助指導(dǎo)設(shè)計(jì)等。計(jì)、記錄設(shè)計(jì)、幫助指導(dǎo)設(shè)計(jì)等。第62頁(yè)/共71頁(yè)(5)(5)文件組態(tài)文件組態(tài)為使為使DCSDCS正常運(yùn)行而編制的各種說(shuō)明指正常運(yùn)行而編制的各種說(shuō)明指導(dǎo)性文件。導(dǎo)性文件。DCSDCS的安裝、使用、應(yīng)用方法，故障處的

37、安裝、使用、應(yīng)用方法，故障處理方法都應(yīng)該在理方法都應(yīng)該在DCSDCS中提供，根據(jù)問(wèn)題中提供，根據(jù)問(wèn)題性質(zhì)的不同，或者在人機(jī)接口站上提性質(zhì)的不同，或者在人機(jī)接口站上提供，或者在工程師工作站上提供。供，或者在工程師工作站上提供。第63頁(yè)/共71頁(yè)(6)(6)系統(tǒng)運(yùn)行之后的維護(hù)管理基本方系統(tǒng)運(yùn)行之后的維護(hù)管理基本方法法 DCSDCS的組態(tài)任務(wù)中應(yīng)包括設(shè)計(jì)一套管理這些信息的系統(tǒng)，雖然在的組態(tài)任務(wù)中應(yīng)包括設(shè)計(jì)一套管理這些信息的系統(tǒng)，雖然在DCSDCS的設(shè)計(jì)過(guò)程中這的設(shè)計(jì)過(guò)程中這些問(wèn)題可能尚未發(fā)生，但有了這樣的一種信息結(jié)構(gòu)，對(duì)運(yùn)行過(guò)程中的維護(hù)是很有用些問(wèn)題可能尚未發(fā)生，但有了這樣的一種信息結(jié)構(gòu)，對(duì)運(yùn)行過(guò)程中的維護(hù)是很有用的，有些的，有些DCSDCS系統(tǒng)己能夠自動(dòng)產(chǎn)生一些硬件方面的問(wèn)題報(bào)告。系統(tǒng)己能夠自動(dòng)產(chǎn)生一些硬件方面的問(wèn)題報(bào)告。 第64頁(yè)/共71頁(yè)二系統(tǒng)調(diào)試與設(shè)計(jì)更改二系統(tǒng)調(diào)試與設(shè)計(jì)更改 由于由于EWSEWS的設(shè)計(jì)中心的地位，所以在的設(shè)計(jì)中心的地位，所以在DCSDCS的系統(tǒng)調(diào)試與設(shè)計(jì)更改過(guò)程中，的系統(tǒng)調(diào)試與設(shè)計(jì)更改過(guò)程中，EWSEWS發(fā)揮了發(fā)揮了最重要的作用。最重要的作用。 * *調(diào)試過(guò)程中，可通過(guò)調(diào)試過(guò)程中，可通過(guò)EWSEWS來(lái)確認(rèn)控制組態(tài)是否執(zhí)行得正確，這需要在線運(yùn)行來(lái)確認(rèn)控制組態(tài)是否執(zhí)行得正確，這需要在線運(yùn)行E