DCS工作基本原理與組成

1、 DCS原理原理DCS原理概述原理概述熱工自動(dòng)化的內(nèi)容熱工自動(dòng)化的內(nèi)容v自動(dòng)檢測(cè)v自動(dòng)調(diào)節(jié)v程序控制v自動(dòng)報(bào)警v自動(dòng)保護(hù)自動(dòng)控制設(shè)備自動(dòng)控制設(shè)備v常規(guī)控制儀表階段v計(jì)算機(jī)控制階段 自動(dòng)控制設(shè)備的發(fā)展自動(dòng)控制設(shè)備的發(fā)展基地式儀表單元組合儀表組件組裝式儀表計(jì)算機(jī)集中控制計(jì)算機(jī)分布式控制DCS原理概述原理概述 DCS的基本結(jié)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)過程控制單元過程控制單元上位計(jì)算機(jī)CRT顯示操作站網(wǎng)間連接器生產(chǎn)過程非本系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展接口高速數(shù)據(jù)通道OSOSEWSPCUPCUPCU集控室集控室馬達(dá)控制中心馬達(dá)控制中心電子設(shè)備間電子設(shè)備間現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)一次儀表（變送器、執(zhí)行器、開關(guān)、電磁閥等）SNETDCS原理概述原理

2、概述DCS原理概述原理概述 DCS結(jié)構(gòu)的擴(kuò)展結(jié)構(gòu)的擴(kuò)展DCS原理概述原理概述 DCS的名稱的名稱 DCS-分散控制系統(tǒng) Distributed Control System DCCS-分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) Distributed Computer Control System TDCS（TDC）-集散控制系統(tǒng) Total Distributed Control System電力系統(tǒng)以電力系統(tǒng)以DCSDCS為標(biāo)準(zhǔn)名稱為標(biāo)準(zhǔn)名稱DCS原理概述原理概述 DCS的本質(zhì)和含義的本質(zhì)和含義本質(zhì)：本質(zhì)：DCS系統(tǒng)實(shí)際上是一種控制設(shè)備或裝置系統(tǒng)實(shí)際上是一種控制設(shè)備或裝置 含義：體現(xiàn)在含義：體現(xiàn)在“集中集中”和

3、和“分散分散”上上 操作管操作管理集中理集中 控制分散控制分散功能分散功能分散物理分散物理分散地理分散地理分散DCS原理概述原理概述電廠采用電廠采用DCS系統(tǒng)的目的系統(tǒng)的目的滿足生產(chǎn)過程對(duì)控制的需求滿足生產(chǎn)過程對(duì)控制的需求方便方便AGC的投入，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化的投入，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化 增加自動(dòng)投入率增加自動(dòng)投入率 為為MIS系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)應(yīng)用先進(jìn)的控制策略應(yīng)用先進(jìn)的控制策略 為預(yù)測(cè)檢修提供運(yùn)行數(shù)據(jù)和狀態(tài)為預(yù)測(cè)檢修提供運(yùn)行數(shù)據(jù)和狀態(tài) DCS網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò) DCS網(wǎng)絡(luò)的作用網(wǎng)絡(luò)的作用DCS系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)，對(duì)下聯(lián)系著現(xiàn)場(chǎng)過程控制站，系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)，對(duì)下聯(lián)系著現(xiàn)場(chǎng)過程控制站，完成生產(chǎn)過

4、程的數(shù)據(jù)采集、運(yùn)算、處理；對(duì)上聯(lián)系著完成生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)采集、運(yùn)算、處理；對(duì)上聯(lián)系著人機(jī)接口裝置，完成現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的上傳、顯示、操作。人機(jī)接口裝置，完成現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的上傳、顯示、操作。 DCSDCS系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)是局域網(wǎng)，是一種工業(yè)局域網(wǎng)。系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)是局域網(wǎng)，是一種工業(yè)局域網(wǎng)。DCS網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò) DCS網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)雙絞線雙絞線同軸電纜同軸電纜光纖光纖DCS網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò) DCS網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中各站點(diǎn)相互連接的方法和形式稱為網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)中各站點(diǎn)相互連接的方法和形式稱為網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。拓?fù)鋱D給出網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、工作站的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。拓?fù)鋱D給出網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、工作站的網(wǎng)絡(luò)配置和相互間的連接結(jié)構(gòu)。配置和相互間的連

5、接結(jié)構(gòu)。星型結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)星型結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)總線型結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)總線型結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)環(huán)型結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)環(huán)型結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)OSPCUPCUEWS介質(zhì)訪問協(xié)議簡(jiǎn)單信息流匯集和集中管理,提高網(wǎng)絡(luò)效率各站傳輸數(shù)據(jù)需通過中央節(jié)點(diǎn),傳輸效率高,但利用率低故障容易檢測(cè)和隔離對(duì)中央節(jié)點(diǎn)的依賴性大星型是以中央結(jié)點(diǎn)為中心與各結(jié)點(diǎn)連接而組成的，各結(jié)點(diǎn)與中央結(jié)點(diǎn)通過點(diǎn)與點(diǎn)方式連接，中央結(jié)點(diǎn)執(zhí)行集中式通信控制策略。DCS網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,傳輸效率高傳輸效率高,實(shí)時(shí)性好實(shí)時(shí)性好信息流在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸是單信息流在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸是單向和逐點(diǎn)進(jìn)行向和逐點(diǎn)進(jìn)行,網(wǎng)絡(luò)傳輸方向網(wǎng)絡(luò)傳輸方向由網(wǎng)絡(luò)軟件設(shè)置由網(wǎng)絡(luò)軟件設(shè)置不易擴(kuò)充不易擴(kuò)充當(dāng)某一結(jié)點(diǎn)故障時(shí)當(dāng)某一結(jié)

6、點(diǎn)故障時(shí),整個(gè)系整個(gè)系統(tǒng)的工作不能進(jìn)行統(tǒng)的工作不能進(jìn)行解決網(wǎng)絡(luò)和站點(diǎn)故障的方法解決網(wǎng)絡(luò)和站點(diǎn)故障的方法雙向雙回路環(huán)雙向雙回路環(huán)增加旁路屏蔽故障站點(diǎn)增加旁路屏蔽故障站點(diǎn)環(huán)型網(wǎng)絡(luò)：指整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的物理鏈路構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)，所有的計(jì)算機(jī)節(jié)點(diǎn)都掛接在這個(gè)環(huán)上。OSEWSPCU2PCU1DCS網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)各站點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸各站點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸為直達(dá)通道為直達(dá)通道,相對(duì)獨(dú)立相對(duì)獨(dú)立結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可擴(kuò)充性好結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可擴(kuò)充性好介質(zhì)訪問控制協(xié)議復(fù)雜，介質(zhì)訪問控制協(xié)議復(fù)雜，站點(diǎn)必須是智能的。站點(diǎn)必須是智能的。對(duì)總線的性能和可靠性對(duì)總線的性能和可靠性有要求有要求OSEWSPCU2PCU1總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用單根傳輸線作總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

7、采用單根傳輸線作為傳輸介質(zhì)，所有的站點(diǎn)都通過為傳輸介質(zhì)，所有的站點(diǎn)都通過相應(yīng)的硬件接口直接連接到傳輸相應(yīng)的硬件接口直接連接到傳輸介質(zhì)上，或稱總線上。介質(zhì)上，或稱總線上。DCS網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)DCS網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò) DCS網(wǎng)絡(luò)的傳輸協(xié)議網(wǎng)絡(luò)的傳輸協(xié)議廣播式通信協(xié)議存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)式通信協(xié)議令牌協(xié)議自由競(jìng)爭(zhēng)協(xié)議源源中途中途中途中途目的目的DCS網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò) DCS網(wǎng)絡(luò)采用的技術(shù)網(wǎng)絡(luò)采用的技術(shù)例外報(bào)告技術(shù)數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)確認(rèn)重發(fā)技術(shù)t tv vt t1 1t t2 2t t0 0v vt t0 0t t1 1t t2 2DBDBDBDBDCS網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò) 部分部分 DCS的網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)DCS網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò) 部分部分 DCS的網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)過程控制

8、管理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)過程控制管理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)HCUHCUDSOEDSOEINICI03INICI03INICI03INICI03HSIHSIHSIHSIHSIHSIHSIHSIHSIHSIHSIHSIINICI12INICI12EWSEWSDCS網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò) 部分部分 DCS的網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò) 部分部分 DCS的網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)DCS網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò) 部分部分 DCS的網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)DCS網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò) 部分部分 DCS的網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)DCS網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)客戶機(jī)客戶機(jī)服務(wù)器服務(wù)器輸入輸入/輸出輸出 模件模件自動(dòng)化服務(wù)器自動(dòng)化服務(wù)器應(yīng)用服務(wù)器應(yīng)用服務(wù)器 部分部分 DCS的網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)DCS網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)DCS的過程控制單元的過程控制單元DCS過程控制單元的系

9、統(tǒng)結(jié)構(gòu)過程控制單元的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)DCS的過程控制單元的過程控制單元DCS過程控制單元的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)過程控制單元的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)SNET網(wǎng)絡(luò)通訊接口網(wǎng)絡(luò)通訊接口基本控制單元基本控制單元CNET在物理結(jié)構(gòu)上基本在物理結(jié)構(gòu)上基本控制單元是分離的控制單元是分離的,由獨(dú)立的模件構(gòu)成由獨(dú)立的模件構(gòu)成DCS的過程控制單元的過程控制單元PCU的基本控制單元的基本控制單元CNETCPUROM用戶存儲(chǔ)器用戶存儲(chǔ)器通訊接口通訊接口其它模件其它模件AI模模件件DI模模件件DO模模件件PI模模件件PO模模件件其其它它連連接接模模件件模件總線內(nèi)部I/O總線AO模模件件基基本本I/O模模件件主主控控模模件件BCU單元單元DCS的過程控制

10、單元的過程控制單元 PCU的功能的功能DDC計(jì) 算 機(jī)打 印CRT顯 示報(bào) 警過 程 對(duì) 象過 程 輸 入 通 道傳 感 、變 送過 程 輸 出 通 道執(zhí) 行 、 調(diào) 節(jié)操 作 臺(tái)DCS的過程控制單元的過程控制單元AI模件模件DCS的過程控制單元的過程控制單元AO模件模件DCS的過程控制單元的過程控制單元DI模件模件DCS的過程控制單元的過程控制單元DO模件模件DCS的操作員站的操作員站DCS操作員站的功能操作員站的功能采集由控制系統(tǒng)送來(lái)的現(xiàn)場(chǎng)模擬量信號(hào)和數(shù)字量信號(hào)在數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)數(shù)值和狀態(tài)存儲(chǔ)當(dāng)前和歷史過程量及計(jì)算量顯示過程畫面,打印報(bào)表對(duì)被控設(shè)備發(fā)出指令獲取用于顯示和存檔的數(shù)據(jù)DCS的操作員

11、站的操作員站DCS操作員站的結(jié)構(gòu)操作員站的結(jié)構(gòu)DCS的操作員站的操作員站操作員站與傳統(tǒng)監(jiān)視方法比較操作員站與傳統(tǒng)監(jiān)視方法比較DCS的操作員站的操作員站DCS操作員站的結(jié)構(gòu)操作員站的結(jié)構(gòu)DCS的工程師站的工程師站工程師站對(duì)DCS進(jìn)行離線的配置、組態(tài)工作和在線的系統(tǒng)監(jiān)督、控制、維護(hù)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，其主要功能是提供對(duì)DCS進(jìn)行組態(tài)，配置工作的工具軟件（即組態(tài)軟件），并在DCS在線運(yùn)行時(shí)實(shí)時(shí)地監(jiān)視DCS網(wǎng)絡(luò)上各個(gè)節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行情況，使系統(tǒng)工程師可以通過工程師站及時(shí)調(diào)整系統(tǒng)配置及一些系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)定，使DCS隨時(shí)處在最佳的工作狀態(tài)之下。 DCS的軟件體系的軟件體系DCS的軟件體系的軟件體系DCS的軟件體系的軟件體

12、系PCU站的軟件結(jié)構(gòu)站的軟件結(jié)構(gòu)DCS的軟件體系的軟件體系各部分軟件的銜接各部分軟件的銜接串行表示組態(tài)串行表示組態(tài)步驟有先后順步驟有先后順序序并行表時(shí)組態(tài)并行表時(shí)組態(tài)步驟可同時(shí)進(jìn)步驟可同時(shí)進(jìn)行。行。DCS的組態(tài)過程的組態(tài)過程DCS的組態(tài)過程的組態(tài)過程 劃分工藝過程，確定系統(tǒng)硬件配置劃分工藝過程，確定系統(tǒng)硬件配置（控制站、控制器數(shù)量及其物理位（控制站、控制器數(shù)量及其物理位置分布，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)）置分布，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)） 數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)I/O測(cè)點(diǎn)清單，確定測(cè)點(diǎn)清單，確定I/O卡件卡件及種類及種類 算法及控制方案設(shè)計(jì)算法及控制方案設(shè)計(jì) 人機(jī)界面設(shè)計(jì)人機(jī)界面設(shè)計(jì) 歷史庫(kù)、追憶庫(kù)、歷史庫(kù)、追憶庫(kù)、報(bào)表設(shè)計(jì)報(bào)表設(shè)計(jì)DC

13、S的組態(tài)過程的組態(tài)過程組態(tài)前期工作組態(tài)前期工作 控制方案組態(tài)符合控制方案組態(tài)符合IEC1131-3IEC1131-3標(biāo)準(zhǔn)；標(biāo)準(zhǔn)； 系統(tǒng)支持：系統(tǒng)支持：u順序功能圖順序功能圖(SFC)(SFC)u功能塊圖功能塊圖(FBD)(FBD)u梯形圖梯形圖(LD)(LD)u結(jié)構(gòu)化文本語(yǔ)言結(jié)構(gòu)化文本語(yǔ)言(ST)(ST) 四種控制編程語(yǔ)言相互引用，進(jìn)行控制算法（及內(nèi)部四種控制編程語(yǔ)言相互引用，進(jìn)行控制算法（及內(nèi)部計(jì)算）的組態(tài)；計(jì)算）的組態(tài)；控制方案組態(tài)主要是針對(duì)過程控制站組態(tài)，在工程師站上控制方案組態(tài)主要是針對(duì)過程控制站組態(tài)，在工程師站上通過方案組態(tài)工具進(jìn)行組態(tài)，下裝至過程站。通過方案組態(tài)工具進(jìn)行組態(tài)，下裝至

14、過程站。DCS的組態(tài)過程的組態(tài)過程控制方案組態(tài)控制方案組態(tài)DCS的組態(tài)過程的組態(tài)過程順序功能圖（順序功能圖（SFC）順序功能圖用來(lái)連接連續(xù)控制/邏輯控制和輸入輸出監(jiān)視功能，以描述和控制過程事件順序操作，適合于需要多個(gè)狀態(tài)控制的事件。一個(gè)SFC是由一系列操作步(step)和轉(zhuǎn)移(transition)組成，每個(gè)操作步包含一組影響過程的動(dòng)作(action)。支持并發(fā)序列和各種限定符，每個(gè)動(dòng)作的實(shí)現(xiàn)可以由四種語(yǔ)言內(nèi)任一種編寫。S1S2T1T2S4T3S6T4T5S5S1步步 1S2步步 2T1轉(zhuǎn)換條件轉(zhuǎn)換條件 1電機(jī)電機(jī) 限位開關(guān)限位開關(guān)步激活條件步激活條件T2轉(zhuǎn)換條件轉(zhuǎn)換條件 2輸入輸入 1輸入輸入 2步激活條件步激活條件步步 1動(dòng)作動(dòng)作動(dòng)作動(dòng)作步步 2動(dòng)作動(dòng)作動(dòng)作動(dòng)作功能快圖功能快圖FBD功能塊圖是用圖形形式功能塊語(yǔ)言編制的用于完成一定運(yùn)算或控制功能的程序。由基本功能塊、連線、輸入輸出端子及段組成，它以圖形方式表示，并規(guī)定了所有功能模塊的調(diào)用順序和相應(yīng)模塊運(yùn)算所需的參數(shù)。DCS的組態(tài)過程的組態(tài)過程梯形圖梯形圖LD梯形圖是一種專門用于基本邏輯