DCS的体系结构网络结构及物理结构_生产过程控制的设计与运行维护(阅读).ppt

生产过程控制系统设计与运行维护 主讲人：杨润贤 2009-2010-2 电子信息工程系 复习 1、控制系统发展的三条主线？ 2、单元式组合仪表的分类及特点？ 3、DCS控制系统发展源泉特点？ 4、DCS控制系统定义？ 授课内容 1.4.7 DCS的体系结构 1.4.8 DCS的网络结构 1.4.9 DCS的物理结构及硬件组成 第一部分 DCS的体系结构 典型的DCS控制系统如下图所示： 一、DCS基本组成 基本DCS应包括四大组成部分： 1、一台现场控制站；（至少） 2、一台操作员站；（至少） 3、一台工程师站（至少） 4、一条系统网络（至少） 操作员站 ?操作站：是操作人员对生产过程进行显示、监视、操作控制和管理的主要设备。 ?在有的小DCS中，操作站兼有工程师站的功能，在操作站上也可以进行系统组态和维护的部分或全部工作。 ? DCS 操作站一般分为操作员站和工程师站两种（数据站）。 ●工程师站主要是技术人员与控制系统的人机接口，可以对应用系统进行监视。 ●工程师站为用户提供了一个灵活的、功能齐全的工作平台，通过组态软件来实现用户所要求的各种控制策略。 ●有些小型DCS的工程师站可以用一个操作员站代替。 工程师站 ?工程师站：用于对DCS进行离线的组态工作和在线的系统监督、控制与维护。 ?工程师能够借助于组态软件对系统进行离线组态，并在DCS在线运行时，可以实时地监视通信网络上各工作站的运行情况。 监控计算机 ?监控计算机通过网络收集系统中各单元的数据信息，根据数学模型和优化控制指标进行后台计算、优化控制等，它还用于全系统信息的综合管理。 现场控制站 数据采集站 通信系统 ?通信系统连接DCS的各操作站、工程师站、监控计算机、控制站、数据采集站等部分，传递各工作站之间的数据、指令及其他信息，使整个系统协调一致地工作，从而实现数据和信息资源的共享。 ?操作站、工程师站和监控计算机构成了DCS的人机接口，用以完成集中监视、操作、组态和信息综合管理等任务。 ?现场控制站和数据采集站构成DCS的过程接口，用以完成数据采集与处理和分散控制任务。 ?通信系统是连接DCS各部分的纽带，是实现集中管理、分散控制目标的关键。 1、现场控制级 ?典型的现场控制级设备（工业现场控制系统相关设备） ●各类传感器 ●各类变送器 ●各类执行器 ?现场控制级设备的主要任务 ●完成过程数据采集与处理。 ●直接输出操作命令、实现分散控制。 ●完成与上级设备的数据通信，实现网络数据库共享。 2、过程控制级 ?数据采集站 ●接收大量的非控制过程信息；（开关量和模拟量） ●不直接完成控制功能。（基本监视任务） ?现场总线服务器 ●一台安装了现场总线接口卡与DCS监控网络接口卡的计算机。 ?过程控制级设备的主要功能 ●采集过程数据，进行数据转换与处理； ●对生产过程进行监测和控制； ●现场设备及 I/O 卡件的自诊断； ●与过程管理级进行数据通信。 3.过程管理级 ?过程管理级的主要设备：操作站、工程师站和监控计算机、（数据站）等。 ?操作站 ●操作人员与DCS相互交换信息的人机接口设备； ●DCS的核心显示、监视、操作和管理装置。 ?工程师站●对DCS进行配置、组态、调试、维护。 ?监控计算机 ●实现对生产过程的监督控制； ●机组运行优化和性能计算，先进控制策略的实现等。 ?数据站 ●是用于数据处理的，目前系统保留，尚未使用 ?过程管理级设备的主要功能 ●对生产过程进行监测和控制； ●对DCS进行配置、组态、调试、维护 ； ●对各种设计文件进行归类和管理 。 ●实现对生产过程的监督控制，故障检测和数据存档。 4.经营管理级 ?经营管理级的设备可能是厂级管理计算机，也可能是若干个生产装置的管理计算机。 ?厂级管理系统的主要功能是监视企业各部门的运行情况。 ?管理计算机的要求是具有能够对控制系统做出高速反应的实时操作系统。 ?经营管理级设备的主要功能 ●监视企业各部门的运行情况 ； ●实时监控承担全厂性能监视、运行优化、全厂负荷分配和日常运行管理等任务 ； ●日常管理承担全厂的管理决策、计划管理、行政管理等任务 。 第二部分 DCS的物理结构及硬件组成 各级设备的物理结构及硬件组成 典型的DCS体系结构 还包括： 完成特殊功能站； 扩充上层管理和信息处理功能的信息网络； 以及实现现场仪表、执行结构数字化的现场总线网络 操作站 现场控制站 ?主要设备：现场控制单元。 ?主要任务：进行数据采集及处理，对被控对象实施闭环反馈控制、顺序控制和批量控制。 ?用户可以根据不同的应用需求，选择配置不同的现场控制单元以构成现场控制站。 ●以面向连续生产的过程控制为主，顺序逻辑控制为辅，构成一个可以实现多种复杂控制方案的现场控制站; ● 以顺序控制、联锁