DCS體系結(jié)構(gòu)分析課件

第二章DCS的體系結(jié)構(gòu)自從1975年DCS誕生以來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)、通信網(wǎng)絡(luò)、屏幕顯示和控制技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，DCS也在不斷發(fā)展和更新。盡管不同DCS產(chǎn)品在硬件的互換性、軟件的兼容性、操作的一致性上很難達(dá)到統(tǒng)一，但從其基本構(gòu)成方式和構(gòu)成要素來(lái)分析，仍然具有相同或相似的體系結(jié)構(gòu)。本章從其功能、性能和通用性上分析DCS的體系結(jié)構(gòu)，以便了解和認(rèn)識(shí)DCS。了解DCS的層次結(jié)構(gòu)、硬件結(jié)構(gòu)、軟件結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。第二章DCS的體系結(jié)構(gòu)自從1975年DCS誕生以來(lái)，隨著計(jì)1本章內(nèi)容安排2.1DCS的層次結(jié)構(gòu)2.2DCS的硬件結(jié)構(gòu)2.3DCS的軟件結(jié)構(gòu)2.4DCS的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)2.5典型DCS的體系結(jié)構(gòu)2.6國(guó)產(chǎn)DCS的體系結(jié)構(gòu)本章內(nèi)容安排2.1DCS的層次結(jié)構(gòu)22.1DCS的層次結(jié)構(gòu)DMCDMCDMCDMCCG3OSOSESSCSCG1MMCMMCMMCMMCCG2DNETMNETCNETPCSPCSPCSPCSPCS生產(chǎn)過(guò)程決策管理層生產(chǎn)管理層操作監(jiān)控層直接控制層DMC--決策管理計(jì)算機(jī)MMC--生產(chǎn)管理計(jì)算機(jī)DNET--決策管理網(wǎng)絡(luò)MNET--生產(chǎn)管理網(wǎng)絡(luò)CNET--控制網(wǎng)絡(luò)一般系統(tǒng)2.1DCS的層次結(jié)構(gòu)DMCDMCDMCDMCCG3OSO32.1.1DCS的直接控制層是DCS的基礎(chǔ)主要設(shè)備：過(guò)程控制站PCS輸入輸出單元IOU接收過(guò)程變量（如溫度等）和狀態(tài)變量（開關(guān)狀態(tài)）輸出模擬量和數(shù)字量操作信號(hào)過(guò)程控制單元PCU直接數(shù)字控制DDC：連續(xù)、邏輯、順序、批量控制與控制網(wǎng)絡(luò)連接，便于操作監(jiān)控層對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)視和操作安全冗余處理，保證系統(tǒng)不間斷的安全運(yùn)行2.1.1DCS的直接控制層是DCS的基礎(chǔ)42.1.2DCS的操作監(jiān)控層是DCS的中心主要設(shè)備：操作員站、工程師站、監(jiān)控計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)關(guān)操作員站：32位或64位微處理機(jī)或小型機(jī)、專用鍵盤等對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控、操作和管理工程師站：32位或64位微處理機(jī)，或由操作員站兼用系統(tǒng)生成、診斷維護(hù)、控制回路組態(tài)、人機(jī)界面繪制等監(jiān)控計(jì)算機(jī)：32位或64位小型機(jī)建立生產(chǎn)過(guò)程的數(shù)學(xué)模型、實(shí)施高等過(guò)程控制策略，實(shí)現(xiàn)裝置級(jí)的優(yōu)化控制和協(xié)調(diào)控制對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行故障診斷、預(yù)報(bào)和分析，保證生產(chǎn)安全2.1.2DCS的操作監(jiān)控層是DCS的中心52.1.3DCS的生產(chǎn)管理層處于工廠級(jí)主要設(shè)備：生產(chǎn)管理計(jì)算機(jī)MMC（Manufactorymanagementcomputer）一般由一臺(tái)中型機(jī)和若干臺(tái)微型機(jī)組成主要功能根據(jù)訂貨量、庫(kù)存、生產(chǎn)能力等制定全廠的生產(chǎn)計(jì)劃，并分解落實(shí)到生產(chǎn)車間或裝置；根據(jù)生產(chǎn)狀況及時(shí)協(xié)調(diào)全廠的生產(chǎn)，進(jìn)行生產(chǎn)調(diào)度和科學(xué)管理；應(yīng)付不可預(yù)測(cè)事件。2.1.3DCS的生產(chǎn)管理層處于工廠級(jí)62.1.4DCS的決策管理層屬于公司級(jí)主要設(shè)備：決策管理計(jì)算機(jī)DMC（Decisionmanagementcomputer）一般由一臺(tái)大型機(jī)、幾臺(tái)中型機(jī)、若干臺(tái)微型機(jī)組成主要功能管理公司的生產(chǎn)、供應(yīng)、銷售、技術(shù)、計(jì)劃、市場(chǎng)、財(cái)務(wù)、人事、后勤等；收集各部門信息，綜合分析，實(shí)時(shí)做出決策，協(xié)調(diào)各級(jí)管理人員指揮調(diào)度；協(xié)助公司經(jīng)理制定中長(zhǎng)期生產(chǎn)計(jì)劃和遠(yuǎn)景規(guī)劃。2.1.4DCS的決策管理層屬于公司級(jí)72.2DCS的硬件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：積木式；可靈活地配制成大、中、小系統(tǒng)；可根據(jù)企業(yè)的財(cái)力或生產(chǎn)要求，逐步擴(kuò)展系統(tǒng)和增加功能。包括：DCS控制站的硬件結(jié)構(gòu)DCS操作員站的硬件結(jié)構(gòu)DCS工程師站的硬件結(jié)構(gòu)DCS監(jiān)控計(jì)算機(jī)站的硬件結(jié)構(gòu)2.2DCS的硬件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：82.2.1DCS控制站的硬件結(jié)構(gòu)CS或PCS主要構(gòu)成：輸入輸出單元IOU如AI、AO、DI、DO信號(hào)調(diào)理板接線端子板過(guò)程控制單元PCU核心控制處理器板：運(yùn)算、控制、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理輸入輸出接口處理器板通信處理器板：信息交換冗余處理器板：故障分析與切換電源CNETPCU信號(hào)調(diào)理板SCC信號(hào)端子板STC輸入輸出處理板IOP電源電源正面反面2.2.1DCS控制站的硬件結(jié)構(gòu)CS或PCS主要構(gòu)成：CN92.2.2DCS操作員站的硬件結(jié)構(gòu)主要構(gòu)成：主機(jī)：一般工控機(jī)IPC或工作站或?qū)Ｓ貌噬@示器CRT：觸屏式或非觸屏式操作員專用鍵盤打印機(jī)2.2.2DCS操作員站的硬件結(jié)構(gòu)主要構(gòu)成：102.2.3DCS工程師站的硬件結(jié)構(gòu)主要構(gòu)成：主機(jī)：一般工控機(jī)IPC或工作站或?qū)Ｓ貌噬@示器CRT：觸屏式或非觸屏式鍵盤打印機(jī)主要功能離線組態(tài)在線維護(hù)和診斷2.2.3DCS工程師站的硬件結(jié)構(gòu)主要構(gòu)成：112.2.4DCS監(jiān)控計(jì)算機(jī)站的硬件結(jié)構(gòu)主要構(gòu)成：主機(jī)：一般工控機(jī)IPC或工作站或?qū)Ｓ貌噬@示器CRT：觸屏式或非觸屏式鍵盤打印機(jī)2.2.4DCS監(jiān)控計(jì)算機(jī)站的硬件結(jié)構(gòu)主要構(gòu)成：122.3DCS的軟件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：模塊式結(jié)構(gòu)包括：DCS控制站的軟件結(jié)構(gòu)DCS操作員站的軟件結(jié)構(gòu)DCS工程師站的軟件結(jié)構(gòu)DCS監(jiān)控計(jì)算機(jī)站的軟件結(jié)構(gòu)2.3DCS的軟件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：132.3.1DCS控制站的軟件結(jié)構(gòu)CS或PCS軟件的用戶表現(xiàn)形式：各類功能模塊功能模塊又稱為點(diǎn)或內(nèi)部?jī)x表，主要包括：輸入模塊：對(duì)應(yīng)輸入點(diǎn)，AI、DI等，一一對(duì)應(yīng)輸出模塊：對(duì)應(yīng)輸出點(diǎn)，AO、DO等控制模塊：連續(xù)控制、邏輯控制、順序控制運(yùn)算模塊：加減乘除、超前滯后補(bǔ)償?shù)瘸绦蚰K例：構(gòu)成一個(gè)單回路PID控制系統(tǒng)組態(tài)圖LT2135AIPVLC2135PIDOVLV2135AOPVPVSVBIVBOVOVBOV模擬量輸入模塊PID控制塊模擬量輸出模塊2.3.1DCS控制站的軟件結(jié)構(gòu)CS或PCS軟件的用戶表現(xiàn)142.3.2DCS操作員站的軟件結(jié)構(gòu)人機(jī)界面(HMI)軟件的用戶表現(xiàn)形式：豐富多彩、圖文并茂、形象直觀的動(dòng)態(tài)畫面一般有：通用操作畫面：總貌、組、點(diǎn)、趨勢(shì)和報(bào)警等專用操作畫面：工藝流程圖、操作指導(dǎo)和操作面板等歷史信息畫面：操作員操作、過(guò)程點(diǎn)報(bào)警和事故追憶日志等系統(tǒng)信息畫面：系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)和功能模塊匯總等打印功能：各類報(bào)表、日志、記錄和報(bào)告多媒體功能：語(yǔ)音合成、工業(yè)電視等2.3.2DCS操作員站的軟件結(jié)構(gòu)人機(jī)界面(HMI)152.3.3DCS工程師站的軟件結(jié)構(gòu)用戶軟件包括：組態(tài)軟件繪圖軟件編程軟件主要功能：組態(tài)：生成DCS系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，建立操作、監(jiān)控和管理環(huán)境包括：操作監(jiān)控層設(shè)備組態(tài)操作監(jiān)控層功能組態(tài)直接控制層設(shè)備組態(tài)直接控制層功能組態(tài)2.3.3DCS工程師站的軟件結(jié)構(gòu)用戶軟件包括：16設(shè)備組態(tài)作用：登記控制網(wǎng)絡(luò)上各節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)地址、硬件和軟件配置。如：登記控制網(wǎng)絡(luò)上過(guò)程控制站、操作員站、工程師站、監(jiān)控計(jì)算機(jī)站和計(jì)算機(jī)網(wǎng)關(guān)的網(wǎng)絡(luò)地址；登記過(guò)程控制站的輸入輸出單元中每塊輸入板(卡)和輸出板(卡)的地址(卡籠號(hào)及卡槽號(hào))以及是否冗余；登記DCS的過(guò)程控制單元是否冗余，并分配運(yùn)算模塊和控制模塊數(shù)量；登記操作員站的操作權(quán)限、是否觸摸屏(CRT)、打印機(jī)編號(hào)等設(shè)備組態(tài)作用：登記控制網(wǎng)絡(luò)上各節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)地址、硬件和軟件配置17功能組態(tài)作用：建立輸入輸出模塊、運(yùn)算、控制模塊；按工藝要求構(gòu)成所需的連續(xù)控制和邏輯控制回路。方式：結(jié)構(gòu)圖連接窗口選擇填表功能組態(tài)作用：182.3.3DCS工程師站的軟件結(jié)構(gòu)（續(xù)）繪圖：通用畫面：總貌、組、點(diǎn)、趨勢(shì)和報(bào)警等畫面填表或填空實(shí)現(xiàn)專用畫面：工藝流程圖、操作指導(dǎo)、操作面板、報(bào)表和報(bào)告等繪圖軟件繪制編程：編程語(yǔ)言專用控制語(yǔ)言CL（controllanguage）基于過(guò)程的語(yǔ)句，直接面向過(guò)程并使用過(guò)程變量編程簡(jiǎn)單通用高級(jí)算法語(yǔ)言，如VC、VB等共享DCS數(shù)據(jù)庫(kù)的接口說(shuō)明：工程師站在系統(tǒng)軟件的支持下，把組態(tài)形成的目標(biāo)文件下裝到過(guò)程控制站，把通用畫面和專用畫面的目標(biāo)文件下裝到操作員站。2.3.3DCS工程師站的軟件結(jié)構(gòu)（續(xù)）繪圖：192.3.4DCS監(jiān)控計(jì)算機(jī)站的軟件結(jié)構(gòu)配置了高級(jí)算法語(yǔ)言和數(shù)據(jù)庫(kù)，供用戶自行開發(fā)應(yīng)用程序。作為控制網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，用戶程序可直接使用PCS中的各種過(guò)程變量表現(xiàn)形式：應(yīng)用軟件包自適應(yīng)控制預(yù)測(cè)控制推理控制優(yōu)化控制專家系統(tǒng)故障診斷等功能：實(shí)施高等過(guò)程控制策略實(shí)現(xiàn)裝置級(jí)的優(yōu)化控制和協(xié)調(diào)控制對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行故障診斷、事故預(yù)報(bào)和處理2.3.4DCS監(jiān)控計(jì)算機(jī)站的軟件結(jié)構(gòu)配置了高級(jí)算法語(yǔ)言和202.4DCS的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：層次化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)包括：過(guò)程控制站PCS內(nèi)采用輸入輸出總線IOBUS，串行控制網(wǎng)絡(luò)CNET生產(chǎn)管理網(wǎng)絡(luò)MNET決策網(wǎng)絡(luò)DNET2.4DCS的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：212.4.1DCS的輸入輸出總線一般，冗余IOBUS，自動(dòng)檢測(cè)通信故障并自動(dòng)切換到備用通信線。CNETPCUAIAIAIPIDIAODOSDIFTI4-20mATCRTDIOBUSTC-熱電偶PI-脈沖輸入SDI-串行設(shè)備接口FTI-現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備接口IOBUS可選擇RS-232、RS-422、RS-485、FF、PROFIBUS、CAN等，傳輸距離：100~1000m，加中繼可增加傳輸距離2.4.1DCS的輸入輸出總線一般，冗余IOBUS，自動(dòng)檢222.4.2DCS的控制網(wǎng)絡(luò)CNET是DCS的中樞要求：具有良好的實(shí)時(shí)性、快速的響應(yīng)性、極高的安全性、惡劣環(huán)境的適應(yīng)性、網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)性和網(wǎng)絡(luò)的開放性等局域網(wǎng)符合ISO提出的開放系統(tǒng)互聯(lián)（OSI）7層參考模型，以及IEEE提出的IEEE802局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議：Ethernet（以太網(wǎng)）、MAP（制造自動(dòng)化協(xié)議）、TCP/IP等傳輸介質(zhì)：同軸電纜或光纜，傳輸速率為1~10MbPs，傳輸距離為1~5km。2.4.2DCS的控制網(wǎng)絡(luò)CNET是DCS的中樞232.4.3DCS的生產(chǎn)管理網(wǎng)絡(luò)MNET工廠級(jí)，覆蓋一個(gè)廠區(qū)的各個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)局域網(wǎng)（LAN）協(xié)議、傳輸介質(zhì)同CNET計(jì)算模式：客戶機(jī)/服務(wù)器2.4.3DCS的生產(chǎn)管理網(wǎng)絡(luò)MNET工廠級(jí)，覆蓋一個(gè)廠區(qū)242.4.4DCS的決策管理網(wǎng)絡(luò)DNET公司級(jí)，覆蓋全公司的各個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)局域網(wǎng)（LAN）或區(qū)域網(wǎng)協(xié)議：Ethernet、TCP/IP等傳輸介質(zhì)：同軸電纜、光纜、電話線或無(wú)線計(jì)算模式：客戶機(jī)/服務(wù)器2.4.4DCS的決策管理網(wǎng)絡(luò)DNET公司級(jí)，覆蓋全公司的252.5典型DCS（TPS）的體系結(jié)構(gòu)TDC2000：以高速數(shù)據(jù)公路為通信系統(tǒng)TDC3000：以就地控制網(wǎng)（LCN）為通信系統(tǒng)TDC3000X：萬(wàn)能控制網(wǎng)（UCN）、UNIXTPS：WindowsNT為開放式平臺(tái)全廠一體化系統(tǒng)（信息集成系統(tǒng)）Totalplantsolutionsystem2.5典型DCS（TPS）的體系結(jié)構(gòu)TDC2000：以高速26TPS系統(tǒng)構(gòu)成圖NTUNIXDECVAX計(jì)算機(jī)TPS桌面應(yīng)用AXP計(jì)算機(jī)NGNGUSHGCBECMCDHPMLMAMHMAMCAPMHPMFSCIOPSAMEOSNIMCLMPHDAPPGUSAXMUXSPLNMEPLCG接變送器、執(zhí)行器等工廠信息網(wǎng)（PIN）（LCN）LCNELCNE（UCN）（HI低速）光纜LCNUWSTPS系統(tǒng)構(gòu)成圖NTUNIXDECVAXTPSAXPNGN27TPS系統(tǒng)構(gòu)成圖中各部分功能AM：應(yīng)用模件applicationmoduleAMC：先進(jìn)多功能控制器advancedmultifunction controllerAPM：先進(jìn)過(guò)程管理站advancedprocessmanagerAXM：先進(jìn)應(yīng)用模件applicationmoduleAPP：應(yīng)用處理平臺(tái)applicationprocessingplatformCB：基本控制器basiccontrollerCLM：通信鏈接模件communicationlinkmoduleDH：數(shù)據(jù)高速公路datahiwayEC：增強(qiáng)型控制器extendedcontrollerEOS：增強(qiáng)型操作站extendedoperatorstationEPLCG：增強(qiáng)型可編程控制器連接器enhancedPLCgatewayFSC：故障安全控制系統(tǒng)failsafecontrolsafetysystemGUC：全局用戶操作站globaluserstationHG：高速公路連接器hiwaygatewayHM：歷史模件historymoduleTPS系統(tǒng)構(gòu)成圖中各部分功能AM：應(yīng)用模件applicat28TPS系統(tǒng)構(gòu)成圖中各部分功能HPM：高性能過(guò)程管理器high-performanceprocessmanagerIOP：輸入輸出處理器inputoutputprocessorLCN：就地控制網(wǎng)localcontrolnetworkLCNE：LCN擴(kuò)展器LCNextenderLM：邏輯管理模件logicmanagerMC：多功能控制器multifunctioncontrollerNG：網(wǎng)絡(luò)連接器networkgatewayNIM：網(wǎng)絡(luò)接口模件networkinterfacemodulePIN：工廠信息網(wǎng)plantinformationnetworkPHD：過(guò)程歷史數(shù)據(jù)庫(kù)processhistorydatabasePLNM：工廠信息網(wǎng)模件plantnetworkmodulePM：過(guò)程管理器processmanagerSAM：掃描架應(yīng)用模件scannerapplicationmoduleUCN：萬(wàn)能控制網(wǎng)universalcontrolnetworkUS：萬(wàn)能操作站universalstationUXS：高級(jí)萬(wàn)能操作站universalstationTPS系統(tǒng)構(gòu)成圖中各部分功能HPM：高性能過(guò)程管理器hig292.5.1TPS的通信系統(tǒng)包括：工廠信息網(wǎng)PIN:實(shí)現(xiàn)信息管理系統(tǒng)與過(guò)程控制系統(tǒng)的集成局域控制網(wǎng)LCN：96個(gè)節(jié)點(diǎn)，冗余，A、B兩條，自動(dòng)切換萬(wàn)能控制網(wǎng)UCN：32個(gè)節(jié)點(diǎn)，冗余通信，A、B兩條，自動(dòng)切換；UCN的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間具有點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信功能，使得UCN上各設(shè)備之間可以共享網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。高速數(shù)據(jù)公路DH：63個(gè)2.5.1TPS的通信系統(tǒng)包括：302.5.1TPS的通信系統(tǒng)（續(xù)）現(xiàn)場(chǎng)總線：每個(gè)IOP可連接4條現(xiàn)場(chǎng)總線，每條現(xiàn)場(chǎng)總線可連接10臺(tái)設(shè)備另外，還包括內(nèi)部接口模件：網(wǎng)絡(luò)接口模件（NIM）連接LCN和UCN，冗余高速數(shù)據(jù)公路連接器（HG）增強(qiáng)型可編程序控制器連接器（EPLCG）通信鏈接模件（CLM）等2.5.1TPS的通信系統(tǒng)（續(xù)）現(xiàn)場(chǎng)總線：312.5.2LCN的設(shè)備操作監(jiān)控層，其主要設(shè)備：操作員站：通用操縱站US、高級(jí)萬(wàn)能操作站UXSUXS帶有工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)處理器，與用戶工廠網(wǎng)上外部設(shè)備通信，工程師站：UWS全局用戶操作站GUS：兼有操作員站和工程師站功能雙處理器，可與LCN和PIN連接歷史模件：HM專用硬盤設(shè)備，用于存儲(chǔ)系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件和歷史數(shù)據(jù)等文件硬件由主機(jī)和硬盤驅(qū)動(dòng)器組成2.5.2LCN的設(shè)備操作監(jiān)控層，其主要設(shè)備：322.5.2LCN的設(shè)備（續(xù)）應(yīng)用模件AM：是監(jiān)控計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)高級(jí)控制和應(yīng)用模件，并提供一種面向過(guò)程的控制語(yǔ)言CL/AM。AM提供應(yīng)用軟件包，如LOOPTUNE（PID參數(shù)自整定）、HPC（預(yù)測(cè)控制）等先進(jìn)應(yīng)用模件AXM具有上位的先進(jìn)控制、優(yōu)化等功能雙重處理器，可與LCN和PIN連接軟件環(huán)境：OpenUSE，包括增強(qiáng)的CL/AM，安全性、協(xié)處理開發(fā)資源和Open-DDA（開放數(shù)據(jù)定義和存?。㎡pen-DDA為工程師提供了標(biāo)準(zhǔn)的定義和存取過(guò)程數(shù)據(jù)的方法，采用標(biāo)準(zhǔn)的通用語(yǔ)言，如Fortran、C++等2.5.2LCN的設(shè)備（續(xù)）應(yīng)用模件AM：332.5.2LCN的設(shè)備（續(xù)）應(yīng)用處理平臺(tái)APP是基于AM的TPS節(jié)點(diǎn)（WindowsNT），使用開放系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，將AM的全部功能提升到開放式的操作環(huán)境，并為用戶和第三方開發(fā)自己的應(yīng)用提供了一種安全、標(biāo)準(zhǔn)的控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)訪問(wèn)工具。雙處理器，可以與LCN和PIN連接網(wǎng)絡(luò)接口模件NIM是LCN和UCN之間的網(wǎng)絡(luò)接口2.5.2LCN的設(shè)備（續(xù)）應(yīng)用處理平臺(tái)APP342.5.3UCN的設(shè)備屬于直接控制層，其主要設(shè)備：過(guò)程管理器PM：數(shù)據(jù)采集和控制設(shè)備，包括過(guò)程管理器模件（PMM）和I/O子系統(tǒng)先進(jìn)過(guò)程管理站APM：與PM結(jié)構(gòu)相似，增加了設(shè)備控制點(diǎn)和數(shù)組點(diǎn)，并把離散控制集成在控制策略中，增加了串行I/O處理器高性能過(guò)程管理器HPM：三個(gè)處理器，即控制處理器、通信處理器和I/O接口處理器控制處理器：運(yùn)算、控制和HPMM冗余切換管理通信處理器：UCN通信管理、HPM之間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信、UCN冗余切換管理和UCN通信接口I/O接口處理器：I/O通信管理軟件：點(diǎn)，即功能模塊2.5.3UCN的設(shè)備屬于直接控制層，其主要設(shè)備：352.5.3UCN的設(shè)備（續(xù)）邏輯管理模件LM：主要用于邏輯控制，它具有可編程序控制器的優(yōu)點(diǎn)；由邏輯管理模件(LMM)、控制處理器、I/O鏈路處理器及I/O模件等組成。故障安全控制系統(tǒng)FSC：采用獨(dú)特高級(jí)自診斷的先進(jìn)生產(chǎn)過(guò)程保護(hù)系統(tǒng)以微處理器為基礎(chǔ)的容錯(cuò)安全停車系統(tǒng)，用于保護(hù)操作入員的安全，保護(hù)生產(chǎn)設(shè)備和裝置，保持最佳生產(chǎn)狀態(tài)，保護(hù)操作環(huán)境。2.5.3UCN的設(shè)備（續(xù)）邏輯管理模件LM：362.5.4TPS信息集成系統(tǒng)TPS是實(shí)現(xiàn)全廠控制、管理和信息集成的開放式系統(tǒng)，它綜合過(guò)程控制、生產(chǎn)管理和經(jīng)營(yíng)決策，把分散的控制系統(tǒng)和集中的管理系統(tǒng)有機(jī)的集成起來(lái)，構(gòu)成計(jì)算機(jī)信息集成系統(tǒng)。TPS信息集成系統(tǒng)是一個(gè)集成軟件，將TPS中的信息、管理和應(yīng)用集于一體，為操作員、工程師、管理員提供快速方便的服務(wù)。TPS信息集成系統(tǒng)主要有以下三部分構(gòu)成：過(guò)程歷史數(shù)據(jù)庫(kù)PHD、商業(yè)應(yīng)用軟件、桌面辦公軟件2.5.4TPS信息集成系統(tǒng)TPS是實(shí)現(xiàn)全廠控制、管理和信37國(guó)產(chǎn)SUPCONJX-300X的通信系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)如下圖，主要由控制站、操作站和通信網(wǎng)絡(luò)組成。通信網(wǎng)絡(luò)分三層，第一層網(wǎng)絡(luò)是信息管理網(wǎng)（用戶可選），第二層網(wǎng)絡(luò)是過(guò)程控制網(wǎng)，稱為SCnetⅡ，第三層網(wǎng)絡(luò)是控制站內(nèi)部I/O控制總線，稱為SBUS。2.6國(guó)產(chǎn)SUPCONJX-300X的通信系統(tǒng)國(guó)產(chǎn)SUPCONJX-300X的通信系統(tǒng)體系結(jié)38JX-300X體系結(jié)構(gòu)圖JX-300X體系結(jié)構(gòu)圖39JX-300XDCS系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖JX-300XDCS系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖40①信息管理網(wǎng)（Ethernet）：信息管理網(wǎng)采用以太網(wǎng)絡(luò)，用于工廠級(jí)的信息傳送和管理，是實(shí)現(xiàn)全廠綜合管理的信息通道。管理網(wǎng)采用大型網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)信息共享，并可將各個(gè)裝置的控制系統(tǒng)連入企業(yè)信息管理網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)工廠級(jí)的綜合管理、調(diào)度、統(tǒng)計(jì)、決策等。②過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)（SCnetⅡ網(wǎng)）：JX-300X系統(tǒng)采用了雙高速冗余工業(yè)以太網(wǎng)SCnetⅡ作為其過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)。它直接連接了系統(tǒng)的控制站、操作站、工程師站、通訊接口單元等，是傳送過(guò)程控制實(shí)時(shí)信息的通道，具有很高的實(shí)時(shí)性和可靠性，通過(guò)掛接網(wǎng)橋，SCnetⅡ可以與上層的信息管理網(wǎng)或其他廠家設(shè)備連接。③SBUS總線：SBUS總線是控制站內(nèi)部I/O控制總線。SBUS總線分為兩層，第一層為雙重化總線SBUS-S2，它是系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)總線，物理上位于控制站所管轄的I/O機(jī)籠之間，連接了主控制卡和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡，用于它們之間的信息交換。第二層為SBUS-S1網(wǎng)絡(luò)，物理上位于各I/O機(jī)籠內(nèi)，連接了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡和各塊I/O卡件，用于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡與各塊I/O卡件間的信息交換。①信息管理網(wǎng)（Ethernet）：信息管理網(wǎng)41小結(jié)DCS的體系結(jié)構(gòu)內(nèi)容包括層次結(jié)構(gòu)、硬件結(jié)構(gòu)、軟件結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并列舉了2種典型DCS的體系結(jié)構(gòu)。盡管目前世界上有多種DCS產(chǎn)品，具有定型產(chǎn)品供用戶選擇的一般僅限于直接控制層和操作監(jiān)控層。小結(jié)DCS的體系結(jié)構(gòu)內(nèi)容包括層次結(jié)構(gòu)、硬件結(jié)構(gòu)、軟件結(jié)構(gòu)和網(wǎng)42習(xí)題與思考題DCS的體系結(jié)構(gòu)體現(xiàn)在哪幾個(gè)方面?DCS的層次結(jié)構(gòu)一般分為幾層，并概述每層的功能?？刂普镜挠布饕赡娜糠纸M成，并概述各部分的構(gòu)成和功能。概述DCS的操作員站、工程師站和監(jiān)控計(jì)算機(jī)站的硬件結(jié)構(gòu)。敘述控制站軟件的用戶表現(xiàn)形式及其作用。指出控制站中輸入和輸出功能塊的物理背景。敘述操作員站軟件的用戶表現(xiàn)形式及其作用。工程師站的用戶軟件可分為哪三類，并概述各類的功能。DCS的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體現(xiàn)在哪幾個(gè)方面?習(xí)題與思考題DCS的體系結(jié)構(gòu)體現(xiàn)在哪幾個(gè)方面?43第二章DCS的體系結(jié)構(gòu)自從1975年DCS誕生以來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)、通信網(wǎng)絡(luò)、屏幕顯示和控制技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，DCS也在不斷發(fā)展和更新。盡管不同DCS產(chǎn)品在硬件的互換性、軟件的兼容性、操作的一致性上很難達(dá)到統(tǒng)一，但從其基本構(gòu)成方式和構(gòu)成要素來(lái)分析，仍然具有相同或相似的體系結(jié)構(gòu)。本章從其功能、性能和通用性上分析DCS的體系結(jié)構(gòu)，以便了解和認(rèn)識(shí)DCS。了解DCS的層次結(jié)構(gòu)、硬件結(jié)構(gòu)、軟件結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。第二章DCS的體系結(jié)構(gòu)自從1975年DCS誕生以來(lái)，隨著計(jì)44本章內(nèi)容安排2.1DCS的層次結(jié)構(gòu)2.2DCS的硬件結(jié)構(gòu)2.3DCS的軟件結(jié)構(gòu)2.4DCS的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)2.5典型DCS的體系結(jié)構(gòu)2.6國(guó)產(chǎn)DCS的體系結(jié)構(gòu)本章內(nèi)容安排2.1DCS的層次結(jié)構(gòu)452.1DCS的層次結(jié)構(gòu)DMCDMCDMCDMCCG3OSOSESSCSCG1MMCMMCMMCMMCCG2DNETMNETCNETPCSPCSPCSPCSPCS生產(chǎn)過(guò)程決策管理層生產(chǎn)管理層操作監(jiān)控層直接控制層DMC--決策管理計(jì)算機(jī)MMC--生產(chǎn)管理計(jì)算機(jī)DNET--決策管理網(wǎng)絡(luò)MNET--生產(chǎn)管理網(wǎng)絡(luò)CNET--控制網(wǎng)絡(luò)一般系統(tǒng)2.1DCS的層次結(jié)構(gòu)DMCDMCDMCDMCCG3OSO462.1.1DCS的直接控制層是DCS的基礎(chǔ)主要設(shè)備：過(guò)程控制站PCS輸入輸出單元IOU接收過(guò)程變量（如溫度等）和狀態(tài)變量（開關(guān)狀態(tài)）輸出模擬量和數(shù)字量操作信號(hào)過(guò)程控制單元PCU直接數(shù)字控制DDC：連續(xù)、邏輯、順序、批量控制與控制網(wǎng)絡(luò)連接，便于操作監(jiān)控層對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)視和操作安全冗余處理，保證系統(tǒng)不間斷的安全運(yùn)行2.1.1DCS的直接控制層是DCS的基礎(chǔ)472.1.2DCS的操作監(jiān)控層是DCS的中心主要設(shè)備：操作員站、工程師站、監(jiān)控計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)關(guān)操作員站：32位或64位微處理機(jī)或小型機(jī)、專用鍵盤等對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控、操作和管理工程師站：32位或64位微處理機(jī)，或由操作員站兼用系統(tǒng)生成、診斷維護(hù)、控制回路組態(tài)、人機(jī)界面繪制等監(jiān)控計(jì)算機(jī)：32位或64位小型機(jī)建立生產(chǎn)過(guò)程的數(shù)學(xué)模型、實(shí)施高等過(guò)程控制策略，實(shí)現(xiàn)裝置級(jí)的優(yōu)化控制和協(xié)調(diào)控制對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行故障診斷、預(yù)報(bào)和分析，保證生產(chǎn)安全2.1.2DCS的操作監(jiān)控層是DCS的中心482.1.3DCS的生產(chǎn)管理層處于工廠級(jí)主要設(shè)備：生產(chǎn)管理計(jì)算機(jī)MMC（Manufactorymanagementcomputer）一般由一臺(tái)中型機(jī)和若干臺(tái)微型機(jī)組成主要功能根據(jù)訂貨量、庫(kù)存、生產(chǎn)能力等制定全廠的生產(chǎn)計(jì)劃，并分解落實(shí)到生產(chǎn)車間或裝置；根據(jù)生產(chǎn)狀況及時(shí)協(xié)調(diào)全廠的生產(chǎn)，進(jìn)行生產(chǎn)調(diào)度和科學(xué)管理；應(yīng)付不可預(yù)測(cè)事件。2.1.3DCS的生產(chǎn)管理層處于工廠級(jí)492.1.4DCS的決策管理層屬于公司級(jí)主要設(shè)備：決策管理計(jì)算機(jī)DMC（Decisionmanagementcomputer）一般由一臺(tái)大型機(jī)、幾臺(tái)中型機(jī)、若干臺(tái)微型機(jī)組成主要功能管理公司的生產(chǎn)、供應(yīng)、銷售、技術(shù)、計(jì)劃、市場(chǎng)、財(cái)務(wù)、人事、后勤等；收集各部門信息，綜合分析，實(shí)時(shí)做出決策，協(xié)調(diào)各級(jí)管理人員指揮調(diào)度；協(xié)助公司經(jīng)理制定中長(zhǎng)期生產(chǎn)計(jì)劃和遠(yuǎn)景規(guī)劃。2.1.4DCS的決策管理層屬于公司級(jí)502.2DCS的硬件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：積木式；可靈活地配制成大、中、小系統(tǒng)；可根據(jù)企業(yè)的財(cái)力或生產(chǎn)要求，逐步擴(kuò)展系統(tǒng)和增加功能。包括：DCS控制站的硬件結(jié)構(gòu)DCS操作員站的硬件結(jié)構(gòu)DCS工程師站的硬件結(jié)構(gòu)DCS監(jiān)控計(jì)算機(jī)站的硬件結(jié)構(gòu)2.2DCS的硬件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：512.2.1DCS控制站的硬件結(jié)構(gòu)CS或PCS主要構(gòu)成：輸入輸出單元IOU如AI、AO、DI、DO信號(hào)調(diào)理板接線端子板過(guò)程控制單元PCU核心控制處理器板：運(yùn)算、控制、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理輸入輸出接口處理器板通信處理器板：信息交換冗余處理器板：故障分析與切換電源CNETPCU信號(hào)調(diào)理板SCC信號(hào)端子板STC輸入輸出處理板IOP電源電源正面反面2.2.1DCS控制站的硬件結(jié)構(gòu)CS或PCS主要構(gòu)成：CN522.2.2DCS操作員站的硬件結(jié)構(gòu)主要構(gòu)成：主機(jī)：一般工控機(jī)IPC或工作站或?qū)Ｓ貌噬@示器CRT：觸屏式或非觸屏式操作員專用鍵盤打印機(jī)2.2.2DCS操作員站的硬件結(jié)構(gòu)主要構(gòu)成：532.2.3DCS工程師站的硬件結(jié)構(gòu)主要構(gòu)成：主機(jī)：一般工控機(jī)IPC或工作站或?qū)Ｓ貌噬@示器CRT：觸屏式或非觸屏式鍵盤打印機(jī)主要功能離線組態(tài)在線維護(hù)和診斷2.2.3DCS工程師站的硬件結(jié)構(gòu)主要構(gòu)成：542.2.4DCS監(jiān)控計(jì)算機(jī)站的硬件結(jié)構(gòu)主要構(gòu)成：主機(jī)：一般工控機(jī)IPC或工作站或?qū)Ｓ貌噬@示器CRT：觸屏式或非觸屏式鍵盤打印機(jī)2.2.4DCS監(jiān)控計(jì)算機(jī)站的硬件結(jié)構(gòu)主要構(gòu)成：552.3DCS的軟件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：模塊式結(jié)構(gòu)包括：DCS控制站的軟件結(jié)構(gòu)DCS操作員站的軟件結(jié)構(gòu)DCS工程師站的軟件結(jié)構(gòu)DCS監(jiān)控計(jì)算機(jī)站的軟件結(jié)構(gòu)2.3DCS的軟件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：562.3.1DCS控制站的軟件結(jié)構(gòu)CS或PCS軟件的用戶表現(xiàn)形式：各類功能模塊功能模塊又稱為點(diǎn)或內(nèi)部?jī)x表，主要包括：輸入模塊：對(duì)應(yīng)輸入點(diǎn)，AI、DI等，一一對(duì)應(yīng)輸出模塊：對(duì)應(yīng)輸出點(diǎn)，AO、DO等控制模塊：連續(xù)控制、邏輯控制、順序控制運(yùn)算模塊：加減乘除、超前滯后補(bǔ)償?shù)瘸绦蚰K例：構(gòu)成一個(gè)單回路PID控制系統(tǒng)組態(tài)圖LT2135AIPVLC2135PIDOVLV2135AOPVPVSVBIVBOVOVBOV模擬量輸入模塊PID控制塊模擬量輸出模塊2.3.1DCS控制站的軟件結(jié)構(gòu)CS或PCS軟件的用戶表現(xiàn)572.3.2DCS操作員站的軟件結(jié)構(gòu)人機(jī)界面(HMI)軟件的用戶表現(xiàn)形式：豐富多彩、圖文并茂、形象直觀的動(dòng)態(tài)畫面一般有：通用操作畫面：總貌、組、點(diǎn)、趨勢(shì)和報(bào)警等專用操作畫面：工藝流程圖、操作指導(dǎo)和操作面板等歷史信息畫面：操作員操作、過(guò)程點(diǎn)報(bào)警和事故追憶日志等系統(tǒng)信息畫面：系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)和功能模塊匯總等打印功能：各類報(bào)表、日志、記錄和報(bào)告多媒體功能：語(yǔ)音合成、工業(yè)電視等2.3.2DCS操作員站的軟件結(jié)構(gòu)人機(jī)界面(HMI)582.3.3DCS工程師站的軟件結(jié)構(gòu)用戶軟件包括：組態(tài)軟件繪圖軟件編程軟件主要功能：組態(tài)：生成DCS系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，建立操作、監(jiān)控和管理環(huán)境包括：操作監(jiān)控層設(shè)備組態(tài)操作監(jiān)控層功能組態(tài)直接控制層設(shè)備組態(tài)直接控制層功能組態(tài)2.3.3DCS工程師站的軟件結(jié)構(gòu)用戶軟件包括：59設(shè)備組態(tài)作用：登記控制網(wǎng)絡(luò)上各節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)地址、硬件和軟件配置。如：登記控制網(wǎng)絡(luò)上過(guò)程控制站、操作員站、工程師站、監(jiān)控計(jì)算機(jī)站和計(jì)算機(jī)網(wǎng)關(guān)的網(wǎng)絡(luò)地址；登記過(guò)程控制站的輸入輸出單元中每塊輸入板(卡)和輸出板(卡)的地址(卡籠號(hào)及卡槽號(hào))以及是否冗余；登記DCS的過(guò)程控制單元是否冗余，并分配運(yùn)算模塊和控制模塊數(shù)量；登記操作員站的操作權(quán)限、是否觸摸屏(CRT)、打印機(jī)編號(hào)等設(shè)備組態(tài)作用：登記控制網(wǎng)絡(luò)上各節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)地址、硬件和軟件配置60功能組態(tài)作用：建立輸入輸出模塊、運(yùn)算、控制模塊；按工藝要求構(gòu)成所需的連續(xù)控制和邏輯控制回路。方式：結(jié)構(gòu)圖連接窗口選擇填表功能組態(tài)作用：612.3.3DCS工程師站的軟件結(jié)構(gòu)（續(xù)）繪圖：通用畫面：總貌、組、點(diǎn)、趨勢(shì)和報(bào)警等畫面填表或填空實(shí)現(xiàn)專用畫面：工藝流程圖、操作指導(dǎo)、操作面板、報(bào)表和報(bào)告等繪圖軟件繪制編程：編程語(yǔ)言專用控制語(yǔ)言CL（controllanguage）基于過(guò)程的語(yǔ)句，直接面向過(guò)程并使用過(guò)程變量編程簡(jiǎn)單通用高級(jí)算法語(yǔ)言，如VC、VB等共享DCS數(shù)據(jù)庫(kù)的接口說(shuō)明：工程師站在系統(tǒng)軟件的支持下，把組態(tài)形成的目標(biāo)文件下裝到過(guò)程控制站，把通用畫面和專用畫面的目標(biāo)文件下裝到操作員站。2.3.3DCS工程師站的軟件結(jié)構(gòu)（續(xù)）繪圖：622.3.4DCS監(jiān)控計(jì)算機(jī)站的軟件結(jié)構(gòu)配置了高級(jí)算法語(yǔ)言和數(shù)據(jù)庫(kù)，供用戶自行開發(fā)應(yīng)用程序。作為控制網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，用戶程序可直接使用PCS中的各種過(guò)程變量表現(xiàn)形式：應(yīng)用軟件包自適應(yīng)控制預(yù)測(cè)控制推理控制優(yōu)化控制專家系統(tǒng)故障診斷等功能：實(shí)施高等過(guò)程控制策略實(shí)現(xiàn)裝置級(jí)的優(yōu)化控制和協(xié)調(diào)控制對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行故障診斷、事故預(yù)報(bào)和處理2.3.4DCS監(jiān)控計(jì)算機(jī)站的軟件結(jié)構(gòu)配置了高級(jí)算法語(yǔ)言和632.4DCS的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：層次化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)包括：過(guò)程控制站PCS內(nèi)采用輸入輸出總線IOBUS，串行控制網(wǎng)絡(luò)CNET生產(chǎn)管理網(wǎng)絡(luò)MNET決策網(wǎng)絡(luò)DNET2.4DCS的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：642.4.1DCS的輸入輸出總線一般，冗余IOBUS，自動(dòng)檢測(cè)通信故障并自動(dòng)切換到備用通信線。CNETPCUAIAIAIPIDIAODOSDIFTI4-20mATCRTDIOBUSTC-熱電偶PI-脈沖輸入SDI-串行設(shè)備接口FTI-現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備接口IOBUS可選擇RS-232、RS-422、RS-485、FF、PROFIBUS、CAN等，傳輸距離：100~1000m，加中繼可增加傳輸距離2.4.1DCS的輸入輸出總線一般，冗余IOBUS，自動(dòng)檢652.4.2DCS的控制網(wǎng)絡(luò)CNET是DCS的中樞要求：具有良好的實(shí)時(shí)性、快速的響應(yīng)性、極高的安全性、惡劣環(huán)境的適應(yīng)性、網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)性和網(wǎng)絡(luò)的開放性等局域網(wǎng)符合ISO提出的開放系統(tǒng)互聯(lián)（OSI）7層參考模型，以及IEEE提出的IEEE802局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議：Ethernet（以太網(wǎng)）、MAP（制造自動(dòng)化協(xié)議）、TCP/IP等傳輸介質(zhì)：同軸電纜或光纜，傳輸速率為1~10MbPs，傳輸距離為1~5km。2.4.2DCS的控制網(wǎng)絡(luò)CNET是DCS的中樞662.4.3DCS的生產(chǎn)管理網(wǎng)絡(luò)MNET工廠級(jí)，覆蓋一個(gè)廠區(qū)的各個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)局域網(wǎng)（LAN）協(xié)議、傳輸介質(zhì)同CNET計(jì)算模式：客戶機(jī)/服務(wù)器2.4.3DCS的生產(chǎn)管理網(wǎng)絡(luò)MNET工廠級(jí)，覆蓋一個(gè)廠區(qū)672.4.4DCS的決策管理網(wǎng)絡(luò)DNET公司級(jí)，覆蓋全公司的各個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)局域網(wǎng)（LAN）或區(qū)域網(wǎng)協(xié)議：Ethernet、TCP/IP等傳輸介質(zhì)：同軸電纜、光纜、電話線或無(wú)線計(jì)算模式：客戶機(jī)/服務(wù)器2.4.4DCS的決策管理網(wǎng)絡(luò)DNET公司級(jí)，覆蓋全公司的682.5典型DCS（TPS）的體系結(jié)構(gòu)TDC2000：以高速數(shù)據(jù)公路為通信系統(tǒng)TDC3000：以就地控制網(wǎng)（LCN）為通信系統(tǒng)TDC3000X：萬(wàn)能控制網(wǎng)（UCN）、UNIXTPS：WindowsNT為開放式平臺(tái)全廠一體化系統(tǒng)（信息集成系統(tǒng)）Totalplantsolutionsystem2.5典型DCS（TPS）的體系結(jié)構(gòu)TDC2000：以高速69TPS系統(tǒng)構(gòu)成圖NTUNIXDECVAX計(jì)算機(jī)TPS桌面應(yīng)用AXP計(jì)算機(jī)NGNGUSHGCBECMCDHPMLMAMHMAMCAPMHPMFSCIOPSAMEOSNIMCLMPHDAPPGUSAXMUXSPLNMEPLCG接變送器、執(zhí)行器等工廠信息網(wǎng)（PIN）（LCN）LCNELCNE（UCN）（HI低速）光纜LCNUWSTPS系統(tǒng)構(gòu)成圖NTUNIXDECVAXTPSAXPNGN70TPS系統(tǒng)構(gòu)成圖中各部分功能AM：應(yīng)用模件applicationmoduleAMC：先進(jìn)多功能控制器advancedmultifunction controllerAPM：先進(jìn)過(guò)程管理站advancedprocessmanagerAXM：先進(jìn)應(yīng)用模件applicationmoduleAPP：應(yīng)用處理平臺(tái)applicationprocessingplatformCB：基本控制器basiccontrollerCLM：通信鏈接模件communicationlinkmoduleDH：數(shù)據(jù)高速公路datahiwayEC：增強(qiáng)型控制器extendedcontrollerEOS：增強(qiáng)型操作站extendedoperatorstationEPLCG：增強(qiáng)型可編程控制器連接器enhancedPLCgatewayFSC：故障安全控制系統(tǒng)failsafecontrolsafetysystemGUC：全局用戶操作站globaluserstationHG：高速公路連接器hiwaygatewayHM：歷史模件historymoduleTPS系統(tǒng)構(gòu)成圖中各部分功能AM：應(yīng)用模件applicat71TPS系統(tǒng)構(gòu)成圖中各部分功能HPM：高性能過(guò)程管理器high-performanceprocessmanagerIOP：輸入輸出處理器inputoutputprocessorLCN：就地控制網(wǎng)localcontrolnetworkLCNE：LCN擴(kuò)展器LCNextenderLM：邏輯管理模件logicmanagerMC：多功能控制器multifunctioncontrollerNG：網(wǎng)絡(luò)連接器networkgatewayNIM：網(wǎng)絡(luò)接口模件networkinterfacemodulePIN：工廠信息網(wǎng)plantinformationnetworkPHD：過(guò)程歷史數(shù)據(jù)庫(kù)processhistorydatabasePLNM：工廠信息網(wǎng)模件plantnetworkmodulePM：過(guò)程管理器processmanagerSAM：掃描架應(yīng)用模件scannerapplicationmoduleUCN：萬(wàn)能控制網(wǎng)universalcontrolnetworkUS：萬(wàn)能操作站universalstationUXS：高級(jí)萬(wàn)能操作站universalstationTPS系統(tǒng)構(gòu)成圖中各部分功能HPM：高性能過(guò)程管理器hig722.5.1TPS的通信系統(tǒng)包括：工廠信息網(wǎng)PIN:實(shí)現(xiàn)信息管理系統(tǒng)與過(guò)程控制系統(tǒng)的集成局域控制網(wǎng)LCN：96個(gè)節(jié)點(diǎn)，冗余，A、B兩條，自動(dòng)切換萬(wàn)能控制網(wǎng)UCN：32個(gè)節(jié)點(diǎn)，冗余通信，A、B兩條，自動(dòng)切換；UCN的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間具有點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信功能，使得UCN上各設(shè)備之間可以共享網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。高速數(shù)據(jù)公路DH：63個(gè)2.5.1TPS的通信系統(tǒng)包括：732.5.1TPS的通信系統(tǒng)（續(xù)）現(xiàn)場(chǎng)總線：每個(gè)IOP可連接4條現(xiàn)場(chǎng)總線，每條現(xiàn)場(chǎng)總線可連接10臺(tái)設(shè)備另外，還包括內(nèi)部接口模件：網(wǎng)絡(luò)接口模件（NIM）連接LCN和UCN，冗余高速數(shù)據(jù)公路連接器（HG）增強(qiáng)型可編程序控制器連接器（EPLCG）通信鏈接模件（CLM）等2.5.1TPS的通信系統(tǒng)（續(xù)）現(xiàn)場(chǎng)總線：742.5.2LCN的設(shè)備操作監(jiān)控層，其主要設(shè)備：操作員站：通用操縱站US、高級(jí)萬(wàn)能操作站UXSUXS帶有工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)處理器，與用戶工廠網(wǎng)上外部設(shè)備通信，工程師站：UWS全局用戶操作站GUS：兼有操作員站和工程師站功能雙處理器，可與LCN和PIN連接歷史模件：HM專用硬盤設(shè)備，用于存儲(chǔ)系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件和歷史數(shù)據(jù)等文件硬件由主機(jī)和硬盤驅(qū)動(dòng)器組成2.5.2LCN的設(shè)備操作監(jiān)控層，其主要設(shè)備：752.5.2LCN的設(shè)備（續(xù)）應(yīng)用模件AM：是監(jiān)控計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)高級(jí)控制和應(yīng)用模件，并提供一種面向過(guò)程的控制語(yǔ)言CL/AM。AM提供應(yīng)用軟件包，如LOOPTUNE（PID參數(shù)自整定）、HPC（預(yù)測(cè)控制）等先進(jìn)應(yīng)用模件AXM具有上位的先進(jìn)控制、優(yōu)化等功能雙重處理器，可與LCN和PIN連接軟件環(huán)境：OpenUSE，包括增強(qiáng)的CL/AM，安全性、協(xié)處理開發(fā)資源和Open-DDA（開放數(shù)據(jù)定義和存?。㎡pen-DDA為工程師提供了標(biāo)準(zhǔn)的定義和存取過(guò)程數(shù)據(jù)的方法，采用標(biāo)準(zhǔn)的通用語(yǔ)言，如Fortran、C++等2.5.2LCN的設(shè)備（續(xù)）應(yīng)用模件AM：762.5.2LCN的設(shè)備（續(xù)）應(yīng)用處理平臺(tái)APP是基于AM的TPS節(jié)點(diǎn)（WindowsNT），使用開放系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，將AM的全部功能提升到開放式的操作環(huán)境，并為用戶和第三方開發(fā)自己的應(yīng)用提供了一種安全、標(biāo)準(zhǔn)的控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)訪問(wèn)工具。雙處理器，可以與LCN和PIN連接網(wǎng)絡(luò)接口模件NIM是LCN和UCN之間的網(wǎng)絡(luò)接口2.5.2LCN的設(shè)備（續(xù)）應(yīng)用處理平臺(tái)APP772.5.3UCN的設(shè)備屬于直接控制層，其主要設(shè)備：過(guò)程管理器PM：數(shù)據(jù)采集和控制設(shè)備，包括過(guò)程管理器模件（PMM）和I/O子系統(tǒng)先進(jìn)過(guò)程管理站APM：與PM結(jié)構(gòu)相似，增加了設(shè)備控制點(diǎn)和數(shù)