简述集散控制系统的体系结构及各层次的主要功能.doc

简述集散控制系统的体系结构及各层次的主要功能（画出通用结构图、各部分硬件组成和实现的功能） 答：按照DCS各组成部分的功能分布，所有设备分别处于四个不同的层次，自下而上分别是：现场控制级、过程控制级、过程管理级和经营管理级。与这四层结构相对应的四层局部网络分别是现场网络、控制网络、监控网络和管理网络。 1）现场控制级的主要完成过程数据采集处理直接输出操作命令实现分散控制完成与级的数据通信实现网络数据库共享完成对现场控制级智能设备监测诊断组态过程控制级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和控制输出控制实馈控制、控制顺序控制和批量控制功能现场设备及 I/O 卡件的自诊断与过程操作管理级进行数据通信。过程管理。根据产品原材料库存以及能源的使用情况以优化准则来协调装置间的相互关系全优化。 （集散控制系统的体系结构图） 集散控制系统的硬件结构 控制站，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。 机柜 电源 一个现场控制站均采用双电源供电，互为冗余。 （1）采用超级隔离变压器，将其初级、次级线圈间的屏蔽层可靠接地，以克服共模干扰的影响。 （2）采用交流电子调压器，快速稳定供电电压。 （3）配有不间断供电电源 UPS，以保证供电的连续性。 （4）现场控制站内各功能模块所需直流电源一般为±5V、±15V(或±12 V)、以及+24V。 3.控制计算机 （控制计算机） 控制计算机一般是由 CPU、存储器、输入 / 输出通道等基本部分组成。 CPU ：用以实现算术运算和逻辑运算。可以执行复杂的先进控制算法，如自动整定、预测控制、模糊控制和自适应控制等。 存储器：控制计算机的存储器分为RAM和ROM。在控制计算机中 ROM 占有较大的比例。 由于控制计算机在正常工作时运行的是一套固定的程序，DCS中大都采用了程序固化的办法。在冗余控制计算机系统中，还特别设有双端口随机存储器RAM ，其中存放有过程输入输出数据、设定值和PID参数等。 总线：是将现场控制站内部各单元连接起来的通信介质。 操作站 （操作站） 操作站一般分为操作员站和工程师站两种。 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。 冗余技术 同步运转方式 让两台或两台以上的设备或部件同步运行，进行相同的处理，并将其输出进行核对。两台设备同步运行，只有当它们的输出一致时，才作为正确的输出，这种系统称为“双重化系统”(Dual System)。三台设备同步运行，将三台设备的输出信号进行比较，取两个相等的输出作为正确的输出值，这就是设备的三重化设置。 待机运转方式 同时配备两台设备，使一台设备处于待机备用状态。当工作设备发生故障时，启动待机设备来保证系统正常运行。这种方式称为1:1 的备用方式。对于N台同样设备，采用一台待机设备的备用方式就称为 N:1 备用。待机运行方式是 DCS 中主要采用的冗余技术。 后退运转方式 使用多台设备，在正常运行时，各自分担各种功能运行。当其中之一发生故障时，其他设备放弃其中一些不重要的功能，进行互相备用。 冗余措施 通信网络的冗余：采用一备一用的配置。 操作站的冗余：采用工作冗余的方式。 现场控制站的冗余：有的采用 1:1 冗余，也有的采用N:1 冗余。采用无中断自动切换方式。 电源的冗余：除了 220V 交流供电外，还采用了镍镉电池、铅钙电池以及干电池等多级掉电保护措施。 输入/输出模块的冗余：部分重要卡件采用 1:1 冗余。 DCS软件还采用了信息冗余技术。 冗余技术 多重化自动备用 简易的手动备用 后退运转 同步运转 待机运转