集散測系統(tǒng)性能指標的評估

1、集散測系統(tǒng)性能指標的評估第1頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四第三章 集散控制系統(tǒng)性能指標的評價第一節(jié) 招標文件的編制第二節(jié) 集散系統(tǒng)的可靠性第三節(jié) 集散系統(tǒng)的易操作性第四節(jié) 集散系統(tǒng)的可組態(tài)性第五節(jié) 集散控制系統(tǒng)的其他性能指標第2頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四第一節(jié) 招標文件的編制重要性：制造商、設(shè)計及使用部門招標文件的編制好壞直接影響到集散控制系統(tǒng)的評估、選型，直至今后的使用。原則：符合招標文件的性能要求，價格又較低的集散控制系統(tǒng)理應(yīng)中標。第3頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四一、編制前的準備工作參與人員：自控專業(yè)

2、設(shè)計人員、工藝專業(yè)設(shè)計人員、用戶單位技術(shù)人員1、確定自動化水平及控制策略，參數(shù)匯總；2、對檢測元件、變送器、執(zhí)行器等儀器儀表進行選型；3、調(diào)研、收集資料：制造商、供應(yīng)商、使用部門、維修部門第4頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四二、招標文件的編制（一）編制招標文件應(yīng)遵循的原則1、技術(shù)的先進性（1）在招標文件中所列出的技術(shù)性能應(yīng)具有一定的先進性。至少應(yīng)是次優(yōu)的（2）技術(shù)的先進性是指允許投標商提出技術(shù)性能更先進的產(chǎn)品。第5頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四2、性能指標定量性根據(jù)制造商、供應(yīng)商提供的技術(shù)數(shù)據(jù)和性能指標：詳細的定量的技術(shù)指標；溫度等確定是否

3、需要；通信速率等不能定量衡量的技術(shù)性能也應(yīng)明確要求。算法等第6頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四3、競爭的公正性招標文件不應(yīng)具有傾向性。4、語言的簡練和確定性不應(yīng)在招標文件中存在模棱兩可、容易誤解的詞句。如“保修期個月”第7頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四（二）招標文件的內(nèi)容1、總則;2、工作條件 (包括環(huán)境條件);3、技術(shù)指標或規(guī)格 (包括培訓(xùn));4、附件和備件;5、文件 (包括技術(shù)、培訓(xùn)、維修、操作手冊及驗收議定書);6、技術(shù)服務(wù) (包括安裝、維修及售后服務(wù));7、訂購數(shù)量;8、交貨地點及交貨時間。第8頁，共115頁，2022年，5月20日

4、，1點46分，星期四第二節(jié) 集散系統(tǒng)的可靠性一、可靠性1、可靠性 機器、零件或系統(tǒng)在規(guī)定的工作條件下，在規(guī)定的時間內(nèi)具有正常工作性能的能力。第9頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四 廣義可靠性和狹義可靠性：狹義可靠性:一次性使用的機器、零件或系統(tǒng)的使用壽命。燈泡廣義可靠性：可修復(fù)的機器、零件或系統(tǒng)，在使用中不發(fā)生故障，一旦發(fā)生故障又易修復(fù)，使之具有經(jīng)常使用的性能。（包含可維修性）第10頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四2、衡量可靠性的指標（1）可靠度（2）平均故障時間MTBF（Mean Time Between Failure）（3）到發(fā)生故障的平

5、均時間MTTF（Mean Time To Failure）（4）（瞬時）故障率FR（Failure Rate）第11頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四（1）可靠度：機器、零件或系統(tǒng)，從開始工作起，在規(guī)定的工作條件下的工藝周期內(nèi)，達到所規(guī)定的性能，也是無故障正常工作的概率。R(t)=P(Xt)（下面分兩種類型的機器、零件或系統(tǒng)設(shè)置指標）（2）平均故障時間（MTBF）：可以邊修理邊使用的機器、零件或系統(tǒng)，相臨故障時間的正常時間的平均值。第12頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四（3）到發(fā)生故障的平均時間（MTTF）：不能修理的機器、零件或系統(tǒng)，至發(fā)生故

6、障為止的工作時間的平均值。（4）故障率：通常指瞬時故障率，能工作到某個時間的機器、零件或系統(tǒng)，在連續(xù)單位時間內(nèi)發(fā)生故障的比率，又稱失效率或風(fēng)險率。第13頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四二、提高可靠性的途徑從可靠性設(shè)計和維修性兩方面分析1、可靠性設(shè)計的準則（1）有效地利用以前的經(jīng)驗（2）盡可能減少零件數(shù)（3）采用標準化產(chǎn)品（4）檢查、調(diào)試及互換容易實現(xiàn)（5）零件互換性好（6）可靠性特殊設(shè)計方法第14頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四2、提高分布式系統(tǒng)硬件可靠性的措施（1）冗余結(jié)構(gòu)設(shè)計（Redundant Structure）按冗余部件、裝置或系統(tǒng)

7、的工作狀態(tài)分為：工作冗余（熱備用）后備冗余（冷備用）第15頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四設(shè)計冗余結(jié)構(gòu)的范圍與系統(tǒng)的可靠性、自動化水平以及經(jīng)濟性一起考慮。越是處于下層的部件、裝置或系統(tǒng)越需要冗余，而且冗余度越高。第16頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四供電系統(tǒng)的冗余：外部雙重化供電、內(nèi)部大容量電池供電保護數(shù)據(jù)；過程控制裝置的冗余：裝置冗余（n：1）和CPU冗余（雙重化冗余、熱后備方式）；通信系統(tǒng)的冗余：雙重化冗余，智能變送器、數(shù)據(jù)通信采用現(xiàn)場總線；第17頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四操作站的冗余：23臺操作站并聯(lián)運行

8、，組成雙重化冗余或（2，3）表決系統(tǒng)冗余；系統(tǒng)輸入輸出信號的插卡部件的冗余以及上位機冗余等。冗余設(shè)計是以投入相同的裝置、部件為代價來提高系統(tǒng)的可靠性。第18頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四（2）不易發(fā)生故障的硬件設(shè)計 為了提高使用壽命，從下面幾個方面考慮硬件是設(shè)計和系統(tǒng)的選型：運動部件：由于電子元器件的使用壽命比機械運動部件的使用壽命長，因此，運動部件的壽命就成為衡量系統(tǒng)可靠性的指標。接插部件：卡件本身、卡件和卡件座接觸部分的設(shè)計采用先進的制造工藝,鍍金，第19頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四元器件：機械與電子器件。選用名牌生產(chǎn)廠家高性能、規(guī)

9、格化、系列化的元器件，嚴格預(yù)處理和篩選。電路優(yōu)化設(shè)計：采用大規(guī)模和超大規(guī)模的集成電路芯片，盡可能減少焊點；采用電路優(yōu)化設(shè)計（連接線優(yōu)化布置、優(yōu)化性能的元器件、多級控制系統(tǒng)總體設(shè)計）第20頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四（3）迅速排除故障的硬件設(shè)計為迅速排除故障，減小MTTR，除了具有足夠的備品備件以及提高維修人員技能外，在硬件設(shè)計方面采取以下措施：自診斷：硬件和軟件結(jié)合共同完成。硬件設(shè)計使系統(tǒng)發(fā)生故障時引起標志位的變化；軟的設(shè)計是對檢測值與故障限值進行比較并發(fā)出信號。第21頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四硬件設(shè)計：硬件機械部件和電子部件的設(shè)計

10、應(yīng)易檢修、更換、不易發(fā)生故障。專用診斷檢修設(shè)備：為便于診斷和檢修，大多數(shù)分布式控制系統(tǒng)廠家制造專用設(shè)備，用于在線和離線檢查和修理，甚至可以進行仿真運行。售后服務(wù)和備品備件：人員培訓(xùn)、售后維修、升級及備品備件的服務(wù)。第22頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四三提高分布式系統(tǒng)軟件可靠性的措施 （1）分散結(jié)構(gòu)設(shè)計 把整體的軟件設(shè)計分散成各子系統(tǒng)的設(shè)計，各自獨立，共享資源，不僅有利于設(shè)計工作的開展，也有利于軟件的調(diào)試。如把整體設(shè)計分為控制器模件、歷史數(shù)據(jù)模件、打印模件、報警事件模件等子系統(tǒng)的軟件設(shè)計。第23頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四（2）容錯技術(shù)

11、在設(shè)計軟件時，對操作人員的誤操作不予響應(yīng)，即如不按設(shè)計順序則軟件不會去輸出操作指令，或者輸出提示操作出錯的信息。（3）標準化 采用標準化的軟件可以提高軟件運行的可靠性，還為其他軟件公司的軟件移植、應(yīng)用提供條件。第24頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四第三節(jié) 集散控制系統(tǒng)的易操作性集散控制系統(tǒng)的操作包括生產(chǎn)過程操作、組態(tài)和編程操作以及維護修理操作。操作透明度：操作信息和更新速度易操作性：方便地達到所需要的操作，不易發(fā)生誤操作容錯技術(shù)：發(fā)生誤操作時不影響正常運行安全性：進入相應(yīng)操作環(huán)境的安全許可措施第25頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四一操作透明度

12、 操作透明度：生產(chǎn)過程的操作信息是否清晰地為操作員所接受和理解，并被應(yīng)用于生產(chǎn)過程的操作中去的能力。（1）檢測儀表使用初期：現(xiàn)場工作、有實感的理解過程（真實、形象）第26頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四（2）CRT集中顯示和操作：操作員對生產(chǎn)過程的狀態(tài)的認識和實感變淡薄。需要操作員的經(jīng)驗、知識和思維方式對信息進行處理和理解，從而降低操作透明度。（3）集散控制系統(tǒng)：建立與生產(chǎn)過程、模擬儀表及其相似的趨勢顯示畫面、面板，實時更新等。用來提高操作透明度。第27頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四 二易操作性 易操作性：分布式系統(tǒng)所提供的操作環(huán)境容易為操

13、作員所接受，并根據(jù)提供的信息對生產(chǎn)的全過程進行操作。操作環(huán)境、操作功能、容錯技術(shù)、安全性 第28頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四（一）操作環(huán)境：舒適地進行工作數(shù)據(jù)、狀態(tài)等信息易于辨認；報警或事件等信息能引起注意；長期工作不感到疲勞；開關(guān)和設(shè)備便于操作；以最快的速度達到所需要的操作。涉及宜人學(xué)、系統(tǒng)的組態(tài)、結(jié)構(gòu)方面的知識。第29頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四宜人學(xué) 宜人學(xué)（人機工程學(xué)）：“人體科學(xué)”與“工程技術(shù)”的結(jié)合，研究“人-機-環(huán)境”系統(tǒng)中人、機、環(huán)境三大要素之間的關(guān)系和相互作用的規(guī)律，為解決和優(yōu)化系統(tǒng)中人的效能、健康等問題提供理論與方

14、法的一門新興邊緣科學(xué)。人機工程學(xué)的基本理論是“產(chǎn)品設(shè)計要適合人的生理，心理因素”。 第30頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四操作臺適宜的尺寸第31頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四 （二）操作功能分布式控制系統(tǒng)的操作功能主要通過運行員站實施。從易操作性來分析操作功能的實施，其判別準則是：如何獲得所需信息經(jīng)過多少項操作達到能提供信息的畫面如何對過程實施操作 第32頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四（1）顯示功能顯示畫面：過程操作畫面：概貌畫面、過程畫面、組畫面、回路畫面、歷史趨勢畫面、報警畫面等維修和組態(tài)畫面：系統(tǒng)維修、系統(tǒng)

15、組態(tài)、回路組態(tài)、報警組態(tài)、趨勢組態(tài)等第33頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四過程操作畫面的切換比重大（過程之間相互耦合、聯(lián)系等）減少工作量、提高可靠性，減少過程操作畫面的切換操作切換畫面的方法：固定鍵、動態(tài)鍵、下拉菜單、畫面編號、頁面切換等評價過程顯示功能的優(yōu)劣：畫面顯示全面、切換方法簡易、調(diào)用的快捷性第34頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四（2）過程監(jiān)視功能運行人員對全過程的被控變量（控制、監(jiān)視）有全面的監(jiān)視，掌握設(shè)備的開停等信息。概貌顯示畫面：過程變量的位號、過程變量與設(shè)定值的偏差、過程變量的棒圖、報警限值、報警信息等。第35頁，共115頁，

16、2022年，5月20日，1點46分，星期四運行人員定性了解過程變量是否超過它的規(guī)定值，與極限值的偏離程度評價：根據(jù)系統(tǒng)提供的概貌畫面、運行人員的要求、畫面提供的信息等進行綜合評價。第36頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四（3）操作功能分布式控制系統(tǒng)的操作：過程操作、組態(tài)操作和維修操作過程操作：對控制回路的操作、對各控制點的操作控制回路的操作：控制方式、設(shè)定值、手動輸出值、報警限制值、控制器作用方式、調(diào)整參數(shù)等。第37頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四控制點的操作：設(shè)備的開停、正反轉(zhuǎn)、控制方式、連鎖狀態(tài)、報警限制等。評價：專用鍵的多少、動態(tài)鍵能否使

17、用、調(diào)整參數(shù)是否方便組態(tài)操作：為系統(tǒng)、回路、報警等組態(tài)時進行的操作，有離線組態(tài)和在線組態(tài)之分。離線組態(tài)有利于和安裝時間同步進行，可縮短投產(chǎn)時間。在線組態(tài)不影響生產(chǎn)的正常運行，進行線路結(jié)構(gòu)等的改動。第38頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四評價組態(tài)操作：組態(tài)軟件、組態(tài)工具、編程語言、圖形編輯方式、工作的難易、快慢。維修操作主要是畫面的調(diào)用。分級畫面顯示，進行故障定位，讀取硬件配置的有關(guān)參數(shù)。評價：顯示畫面的內(nèi)容是否有利于維修定位。第39頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四（三）容錯技術(shù) 注意區(qū)別提高易操作性的容錯技術(shù)與提高可靠性的容錯技術(shù)前者：系統(tǒng)在正

18、常運行中由于誤操作時，系統(tǒng)仍能正常運行。后者：系統(tǒng)中某部分發(fā)生故障時，系統(tǒng)仍能正常運行或降級運行。第40頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四（1）多重確認對于重要操作步驟，采用雙重或多重確認，對操作環(huán)境設(shè)置口令（Password）。（2）硬件保護（電路）安裝接線和調(diào)試或者誤操作，把高電平的電源線引入接線板，如果沒有硬件保護，就會引起輸入單元或過程控制裝置損壞。對于可能引起誤動作的各類電磁干擾也要采取硬件和軟件的保護措施。 第41頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四（3）不予響應(yīng)軟件編制時：采用不予響應(yīng)的方法防止誤操作影響生產(chǎn)運行。對于誤操作，如按動與

19、操作無關(guān)的鍵時，不發(fā)生操作指令或者在顯示的警告區(qū)提示和發(fā)出警告聲響。（4）分工管理對于多個運行員站，給予各運行員站不同的分工范圍，每個運行員站只對所管轄的生產(chǎn)過程實施過程操作，對非管轄范圍只有監(jiān)視和顯示功能。第42頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四（5）數(shù)據(jù)保護采用存取控制和數(shù)據(jù)變換的方法來防止非法手段存取和修改數(shù)據(jù)。分布式控制系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳送數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行保護，存取控制是用存取矩陣的方法，控制用戶對共享數(shù)據(jù)的存取，防止非法盜取或更改數(shù)據(jù)。第43頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四存取矩陣：一個存取矩陣可以被看作一個狀態(tài)，狀態(tài)轉(zhuǎn)換需要一定的權(quán)

20、限。數(shù)據(jù)變換則用變換的方法，把數(shù)據(jù)進行變換，使合法用戶才能讀到數(shù)據(jù)。普通用戶所讀到的數(shù)據(jù)并不是真實值，二者之間存在一定轉(zhuǎn)換的關(guān)系（例如：函數(shù)關(guān)系、碼制關(guān)系等）。第44頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四（四）安全性防止非法操作、非法存取所采取的措施（1）用戶識別和確認（2）通信網(wǎng)絡(luò)的安全第45頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四（1）用戶識別和確認硬件密鑰、口令、通行字；用戶的語言、指紋（2）網(wǎng)絡(luò)的安全性網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)保護方法：數(shù)據(jù)加密、分組交換第46頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四第四節(jié) 集散系統(tǒng)的可組態(tài)性一、組態(tài) 二、組態(tài)語

21、言 第47頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四一、組態(tài)“組態(tài)”的概念來自英文configuration。使用軟件工具對計算機及軟件的各種資源進行配置，達到使計算機或軟件按照預(yù)先設(shè)置，自動執(zhí)行待定任務(wù)，滿足使用者要求的目的。通過軟件采用非編程的操作方式，進行參數(shù)填寫、圖形連接和文件生成等，使得軟件乃至整個系統(tǒng)具有某種指定的功能。第48頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四分布式控制系統(tǒng)的組態(tài)：系統(tǒng)組態(tài)：組成系統(tǒng)的各設(shè)備間的連接畫面組態(tài)：操作站的各種畫面、畫面間連接控制組態(tài)：完成各控制器、過程控制裝置結(jié)構(gòu)連接、參數(shù)設(shè)置等第49頁，共115頁，2022年，5

22、月20日，1點46分，星期四1、功能塊或算法 功能塊或算法：控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的基本單元。（1）組成：功能塊是由分布式系統(tǒng)制造商提供的系統(tǒng)應(yīng)用程序，由不同需功能的子程序組成，主要包括結(jié)構(gòu)參數(shù)、設(shè)置參數(shù)和可調(diào)整參數(shù)。從可組態(tài)性的要求出發(fā)，功能塊的參數(shù)應(yīng)具有易設(shè)置、易調(diào)整的特點。 第50頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四結(jié)構(gòu)參數(shù)： 功能參數(shù)子功能、不同數(shù)據(jù)類型、多輸入信號；充分利用內(nèi)存、減少消耗。 連接參數(shù)功能參數(shù)與外部的連接；軟連接設(shè)置參數(shù)：系統(tǒng)設(shè)置參數(shù)和用戶設(shè)置參數(shù)可調(diào)整參數(shù)：運行元可調(diào)參數(shù)和工程師可調(diào)參數(shù)第51頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四（2

23、）信息的輸入方法：功能表格：機器碼、助記符、菜單功能圖法：填表法、建立數(shù)據(jù)庫編制程序法：（高級）編程語言、計算模塊第52頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四（3）根據(jù)可組態(tài)性判斷功能塊的質(zhì)量：靈活性：功能塊代替儀表的部分功能滿足過程控制的要求，專用功能塊，功能參數(shù)的設(shè)置，靈活組合成各種功能。實施功能塊組態(tài)方便：提示信息、參數(shù)默認值、自動建立連接參數(shù)。維修和調(diào)試：軟接線方式、檢查模塊運行情況第53頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四先進性:采用分布式控制系統(tǒng)的目的就是提高系統(tǒng)的自動化水平。對于先進的控制算法、采用儀表時投資較大的計算指標的控制算法，功能

24、塊能否實現(xiàn)。完善性：適應(yīng)常規(guī)控制、順序控制、批量控制的要求設(shè)置專用功能模塊、擴大功能，簡化組態(tài)操作。第54頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四（4）功能塊按功能劃分：輸入與輸出類模塊：按信號的類型：模擬量、數(shù)字量、脈沖量輸入功能塊：預(yù)處理（數(shù)字濾波、線性化、開方處理、工程單位轉(zhuǎn)換、報警界限比較、超限報警、事故報警信號故障報警）輸出功能塊：自動切換、手動信號輸出、控制方式選擇、輸出信號限值比較、超限報警及手自動切換時的跟蹤處理第55頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四控制算法類功能模塊:常規(guī)控制算法和高級控制算法 P、I、D及其組合、改進 超前滯后控制

25、算法 開關(guān)控制算法 自整定PID控制算法 純滯后的Smith預(yù)估控制算法 預(yù)測控制算法第56頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四運算類：數(shù)學(xué)運算和邏輯運算(順序功能模塊、比較模塊)信號發(fā)生類：階躍、斜波、正弦、方波、非線性轉(zhuǎn)換類整形、延時脈沖記數(shù)、方波信號用于信號翻轉(zhuǎn)、數(shù)據(jù)集（data set）的傳送第57頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四信號選擇和狀態(tài)類功能塊信號的多路切換(多路開關(guān))、信號的高、低限以及報警狀態(tài)其它： 時鐘同步模塊 打印模塊 報表顯示模塊第58頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四2、過程顯示畫面 過程顯示畫

26、面是操作站顯示屏所顯示的畫面，包括系統(tǒng)畫面和過程操作畫面。系統(tǒng)畫面：用于系統(tǒng)維護，通常由系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、通信網(wǎng)絡(luò)和各組成設(shè)備及運行狀態(tài)等信息組成。過程操作畫面：用戶過程畫面、概貌畫面、儀表面板畫面、檢測和控制點畫面、趨勢畫面和各種畫面一覽表、報警與事件一覽表等。第59頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四顯示畫面的組態(tài)： 用戶過程畫面的分頁 靜態(tài)和動態(tài)畫面的繪制及合成 各畫面間的連接等從可組態(tài)性的觀點來看，分頁少有利于減少組態(tài)工作量，但從可操作性看，過多的設(shè)備和變量顯示集中在一幅畫面，容易造成操作的失誤。第60頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四用戶過程畫

27、面的組態(tài):用過程顯示圖形符號和數(shù)據(jù)顯示組合的工作，是操作員與計算機聯(lián)系的界面。標準化：圖形標準化、圖庫協(xié)調(diào)性：排列位置、尺寸大小、顏色分配、數(shù)據(jù)顯示刷新速率等內(nèi)容的協(xié)調(diào)。操作靈活性：動、靜態(tài)畫面繪制合成、畫面編輯、畫面調(diào)用直觀性：顏色填充、棒圖升降等直觀顯示變化趨勢的方法第61頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四二、組態(tài)語言1、功能塊語言 功能塊語言相當(dāng)于單元組合儀表所實現(xiàn)的功能。通常是個子程序，用戶根據(jù)集散系統(tǒng)制造廠商所提供個組態(tài)手冊，填寫控制框圖和有關(guān)參數(shù)，然后通過軟件連接把相應(yīng)的功能塊連接起來。兩種類型：小功能塊語言和大功能塊語言第62頁，共115頁，2022年，5

28、月20日，1點46分，星期四2、面向問題的語言 面向問題的語言是由制造廠商在集散控制系統(tǒng)軟件中設(shè)計了一系列的問題，用戶根據(jù)生產(chǎn)過程的要求，對這些問題進行回答，并完成相應(yīng)組態(tài)的語言。面向問題的語言主要包括填表式語言和指令集的批量處理語言等。第63頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四 3、高級語言 高級語言作為組態(tài)語言主要用于分布式控制系統(tǒng)提供的組態(tài)語言不能實施某些功能的場合。分布式系統(tǒng)制造廠商為了讓第三方的軟件能在其產(chǎn)品中得到應(yīng)用，使系統(tǒng)真正開放，完成了高級語言的接口軟件。對于分布式系統(tǒng)進行評估，是否具有高級語言編程是一個重要指標。第64頁，共115頁，2022年，5月20

29、日，1點46分，星期四第五節(jié) 集散控制系統(tǒng)的其他性能指標一可擴展性二、實時性三、環(huán)境適應(yīng)性四、經(jīng)濟性第65頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四一可擴展性1、可擴展性的含義（1）增加輸入、輸出模塊（空間、CPU、電源）；（2）通信網(wǎng)絡(luò)的擴展延伸；（3）通過通信系統(tǒng)進行聯(lián)系，方便地增加設(shè)備或者刪除設(shè)備； （4）全開放的結(jié)構(gòu)，允許符合開放系統(tǒng)互聯(lián)協(xié)議的其他廠家的集散系統(tǒng)與之通信。第66頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四2、從網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)分析可擴展性 拓撲結(jié)構(gòu)：總線型、星型、環(huán)型等?？偩€型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)有中繼節(jié)點，信道是共享的，任意兩個節(jié)點之間均可通信，網(wǎng)絡(luò)接

30、口比較簡單，增刪節(jié)點十分方便，從拓撲結(jié)構(gòu)來說，容易滿足系統(tǒng)的可擴展性,實時性較好。 第67頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四3、通信網(wǎng)絡(luò)的擴展 通信網(wǎng)絡(luò)的擴展有兩種情況：同類型通信網(wǎng)絡(luò)的擴展：網(wǎng)橋不同類型通信網(wǎng)絡(luò)的擴展：網(wǎng)關(guān)從通信協(xié)議上看，他們應(yīng)符合網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)協(xié)議IP。選擇分布式控制系統(tǒng)時要了解所選系統(tǒng)是否是開放式系統(tǒng)，符合什么通信協(xié)議等。 第68頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四同類型或不同類型的通信網(wǎng)絡(luò)可以組合成符合型的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。 a 星型/總線型； b 總線/總線型； c 星型/星型； d 總線/環(huán)型（物理環(huán)）第69頁，共115頁，202

31、2年，5月20日，1點46分，星期四a 星型/總線型； b 總線/總線型；第70頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四c 星型/星型； d 總線/環(huán)型第71頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四二、實時性實時性（real-time）的定義：系統(tǒng)在確定的時間內(nèi)對某個事件做出正確響應(yīng)的能力。 系統(tǒng)的實時性主要與通信速率、媒體存取控制、減小無效通信率、實時控制的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和多任務(wù)應(yīng)用等因素有關(guān)。第72頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四1、通信速率 在分布式控制系統(tǒng)中，基本的控制運算、顯示和管理任務(wù)都在分散過程控制裝置、操作站等完成。在通信

32、網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)男畔⒅饕菂f(xié)調(diào)控制、集中管理的一些信息，通信量不算大。但在控制過程中，通信的實時性主要表現(xiàn)在通信負荷的不確定性，即操作過程正常時，通信量小，一旦不正常，量反而大。只有較高的通信速率才能滿足實時性的要求。 第73頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四與通信速率有關(guān)的因素網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)通信媒體的傳送速率網(wǎng)絡(luò)接口的傳送速率存取控制通信管理方法傳送距離第74頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四2、媒體存取控制（介質(zhì)存取控制） 媒體存取控制：節(jié)點在向通信媒體存信息或者從通信媒體取信息時的控制規(guī)則。存取控制的目的：保證通信能正確快捷地進行。在分布式控制

33、系統(tǒng)中，采用的媒體存取控制方式：總線型CSMA/CD、令牌總線以及令牌環(huán)媒體存取控制方式等。第75頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四滿足實時性要做到一下幾點：限制每個節(jié)點每次取得通信權(quán)的上限值；保證通信網(wǎng)絡(luò)上的每個站點在一個周期內(nèi)均有機會取得通信權(quán)；為滿足不同節(jié)點、不同通信任務(wù)的實時性要求，應(yīng)給予不同的通信優(yōu)先級。第76頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四提高實時性的措施 （1）對于總線網(wǎng)絡(luò)的主從存取控制方式中，可以采用請求選擇點、點名探詢法以及它們的結(jié)合方法，如優(yōu)先存取、周期探詢及限定每次通信時間的方法。（2）對于總線上掛接的各節(jié)點地位平等的系統(tǒng)

34、，常采用時間片存取控制的方式，為保證各接點控制的實時性，限制每個節(jié)點取得的時間長度，限制總時間周期的長度。 第77頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四（3）對于環(huán)形網(wǎng)絡(luò)，不論是物理環(huán)還是邏輯環(huán)，都采用令牌存取控制，這種存取控制保證每個節(jié)點都不會失去通信機會。加上限制每站的通信時間，可以設(shè)置優(yōu)先等級等，使通信的實時性得到保證。（4）采用總線的CSMA/CD存取控制方式時，由于在低、中負荷時，CSMA/CD存取控制具有較好的實時性，因此，常采用降低節(jié)點數(shù)的方法。第78頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四3、減小無效通信量 無效數(shù)據(jù)包括正式通信前的呼叫、應(yīng)

35、答，通信后的回答，數(shù)據(jù)的包裝以及過程中的為發(fā)生變化的數(shù)據(jù)等。（1）采用例外報告是提高分布式控制系統(tǒng)實時性的有效途徑； 第79頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四（2）減小無效通信量的另一個途徑是對數(shù)據(jù)的包裝上，包括減小通信層及改進通信協(xié)議等；（3）為了使通信前的呼叫、應(yīng)答等無效數(shù)據(jù)傳輸量減少，采用廣播式通信方式是有效的途徑。第80頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四4、實時控制的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和多任務(wù)控制軟件 （1）軟件設(shè)計：采用分布式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)式提高實時性的一種方法。從數(shù)據(jù)存放的方式來分：集中式復(fù)制式分布式第81頁，共115頁，2022年，5月20日，1點

36、46分，星期四集中式數(shù)據(jù)庫：把數(shù)據(jù)集中在某一點上，它的儲存代價小，修改方便，但危險集中，它要有良好的通信支持才能使通信網(wǎng)絡(luò)上所有的節(jié)點都能共享該節(jié)點的數(shù)據(jù)資源，當(dāng)通信量大時會造成瓶頸。第82頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四復(fù)制式數(shù)據(jù)庫：在網(wǎng)絡(luò)上各節(jié)點均復(fù)制系統(tǒng)的完整數(shù)據(jù)庫，它的可靠性高，檢索方便，但修改數(shù)據(jù)、保持同步、使數(shù)據(jù)庫一致等都比較復(fù)雜，且代價較高，在冗余系統(tǒng)中才有采用。第83頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四分布式數(shù)據(jù)庫是一組數(shù)據(jù)在邏輯上屬于同一系統(tǒng)，在物理上則分散在通信網(wǎng)絡(luò)的不同節(jié)點上。由于在各節(jié)點上建立了分布式數(shù)據(jù)庫，在數(shù)據(jù)庫內(nèi)數(shù)據(jù)

37、可以為其他站共享，也作為自治的專用數(shù)據(jù)資源，這樣就可以大大減少在通信網(wǎng)絡(luò)中傳送的消息量，提高實時性。第84頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四在實時數(shù)據(jù)庫中，采用數(shù)據(jù)目標管理軟件，它對系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)目標的存取與位置無關(guān)，大大提高了實時性。實時多任務(wù)的控制軟件采用分時的使用CPU來完成實時任務(wù)。第85頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四三、環(huán)境適應(yīng)性除了可擴展性之外，分布式控制系統(tǒng)的環(huán)境適應(yīng)性還包括對使用環(huán)境場所的適應(yīng)能力，包括對環(huán)境場所的有害氣體、溫度、濕度等因素的適應(yīng)能力以及對環(huán)境電磁干擾的適應(yīng)能力等。第86頁，共115頁，2022年，5月20日，1

38、點46分，星期四1、抗環(huán)境干擾和侵蝕的能力（1）采用密閉的部件結(jié)構(gòu)（2）采用低功耗的元器件、加大散熱面積（3）采用風(fēng)冷、水冷措施降溫（4）減少接觸部件，加大接觸面積（5）采用薄膜式鍵盤,密封性能好（6）采用正壓送風(fēng),防有害氣體侵蝕.第87頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四2、抗電磁干擾的能力(電磁兼容性)所謂電磁兼容性（Electromagnetic Compatibility，簡稱EMC，俗稱抗電磁干擾或抗干擾）是指電子裝置在預(yù)定的工作環(huán)境下，既不受周圍電磁場的影響，也不影響周圍環(huán)境，不發(fā)生性能變異或誤動，而按設(shè)計要求正常工作的能力。 第88頁，共115頁，2022年

39、，5月20日，1點46分，星期四電磁兼容性三方面的含義 (1) 電磁環(huán)境應(yīng)是給定的或可預(yù)期的；(2) 設(shè)備、分系統(tǒng)或系統(tǒng)不應(yīng)產(chǎn)生超過標準或規(guī)范所規(guī)定的電磁干擾發(fā)射（EMI）限值的要求；電磁干擾發(fā)射就是從干擾源向外發(fā)射電磁干擾能量的現(xiàn)象，它是引起電磁干擾的原因。第89頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四(3) 設(shè)備、分系統(tǒng)或系統(tǒng)應(yīng)滿足標準或規(guī)范所規(guī)定的電磁敏感性（EMS）限值或抗擾度（Immunity）限值的要求；電磁干擾的情況下，設(shè)備、分系統(tǒng)或系統(tǒng)不能避免性能降低的能力；抗擾度即設(shè)備、分系統(tǒng)或系統(tǒng)面臨電磁干擾不降低運行性能的能力。 第90頁，共115頁，2022年，5月2

40、0日，1點46分，星期四三個基本要素 （1）電磁干擾源任何形式的自然現(xiàn)象或電能裝置所發(fā)射的電磁能量，能使共享同一環(huán)境的人或其他生物受到傷害，或是其他設(shè)備、分系統(tǒng)或系統(tǒng)發(fā)生電磁危害，導(dǎo)致性能降級或失效，這種自然現(xiàn)象或電能裝置即為電磁干擾源。（2）耦合途徑耦合途徑即傳輸電磁干擾的通路或媒介。第91頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四（3）敏感設(shè)備敏感設(shè)備是指當(dāng)受到電磁干擾源所發(fā)射的電磁能量的作用時，會受到傷害的人或其它生物，以及會發(fā)生電磁危害、導(dǎo)致性能降級或失效的器件、設(shè)備、分系統(tǒng)或系統(tǒng)。許多器件、設(shè)備、分系統(tǒng)或系統(tǒng)可以既是電磁干擾源又是敏感設(shè)備。第92頁，共115頁，202

41、2年，5月20日，1點46分，星期四抗干擾措施系統(tǒng)的抗電磁干擾能力，也稱為電磁兼容能力。硬件和軟件兩方面都采取一系列的措施來防止電磁干擾的影響。第93頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四（1）硬件方面 硬件抗干擾技術(shù)是設(shè)計系統(tǒng)時首選的抗干擾措施，它能有效地抑制干擾源，阻斷干擾傳輸通道。只要合理地布置與選擇有關(guān)參數(shù)，硬件抗干擾措施就能抑制系統(tǒng)的絕大部分干擾。硬件抗干擾措施主要包括：濾波技術(shù)、去耦技術(shù)、屏蔽技術(shù)、隔離技術(shù)及接地技術(shù)等。第94頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四（2）軟件方面軟件抗干擾技術(shù)措施主要是針對由于干擾而使運行程序發(fā)聲混亂，導(dǎo)致程序

42、亂飛或陷入死循環(huán)的情況，采取把程序納入正規(guī)的措施，如軟件冗余、軟件陷阱、檢查程序計數(shù)器PC的值是否超出程序區(qū)、校驗程序代碼的正確性、校驗RAM的正確性、軟硬件結(jié)合的“看門狗”技術(shù)等。 第95頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四3、抗本身性能變化的能力 生產(chǎn)過程本身的性能會隨工況變化而發(fā)生變化（過程的模型具有時變性）；在負荷發(fā)生變化時，過程特性也會呈現(xiàn)非線性特性；若工藝過程擴建或放大，工藝流程未發(fā)生變化，但因設(shè)備加大，特性也可能發(fā)生變化。第96頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四具有適應(yīng)能力的控制模塊： 自適應(yīng)控制模塊 自整定專家系統(tǒng) 基于模型的預(yù)測控

43、制第97頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四4、故障發(fā)生時的適應(yīng)能力 系統(tǒng)發(fā)生故障時，盡快恢復(fù)正常工作并自啟動，盡量減小影響范圍，以及能夠自我診斷出故障部位的能力和范圍。第98頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四（1）供電故障和通信故障：冗余保護：冗余供電和冗余通信系統(tǒng)的自動切換掉電保護：鋰電池、大容量電容，保護程序和數(shù)據(jù)庫節(jié)點旁路：通信故障未設(shè)置冗余，把故障節(jié)點旁路，其他正常運行第99頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四（2）插件板故障或I/O板故障引起局部系統(tǒng)不能正常工作（CPU板：與之有關(guān)的系統(tǒng)不能工作、外存儲器板：歷史數(shù)

44、據(jù)存儲）選擇時注意盡可能減少影響范圍排除故障： 必須停機：冗余系統(tǒng)； 帶電操作：選購備件第100頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四（3）意外故障：例如：高壓線與輸入線相接觸造成輸入端引入高壓。保險絲或隔離裝置選擇：分析故障造成的影響范圍、可能的故障進行，選擇性能良好的系統(tǒng)第101頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四（4）自診斷：發(fā)生故障時，系統(tǒng)具有多大的能力和范圍來診斷出故障的部位，在多大的程度上來顯示發(fā)生的故障及故障類型。自診斷功能： 軟件和硬件 插板級、設(shè)備級 診斷的顯示方式各不相同第102頁，共115頁，2022年，5月20日，1點46分，星期四（5）自啟動系統(tǒng)和設(shè)備在發(fā)生故障后，需要恢復(fù)到正常工況，有些系統(tǒng)提供了故