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