DCS系統(tǒng)介紹PPT課件

1、DCS系統(tǒng)簡介,目錄,什么是DCS系統(tǒng) DCS系統(tǒng)產(chǎn)生的背景 DCS系統(tǒng)的組成 DCS系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) DCS系統(tǒng)的軟件組態(tài) DCS系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識 SIS系統(tǒng) 知識拓展-TCP/IP協(xié)議,觀看本次講解,一、什么是DCS系統(tǒng),DCS是分布式控制系統(tǒng)的英文縮寫（Distributed Control System），在國內(nèi)自控行業(yè)又稱之為集散控制系統(tǒng)。是相對于集中式控制系統(tǒng)而言的一種新型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，它是在集中式控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展、演變而來的。 DCS系統(tǒng)通過某種通信網(wǎng)絡(luò)將分布在工業(yè)現(xiàn)場附近的現(xiàn)場控制站和控制中心的操作員站及工程師站等連接起來，以完成對現(xiàn)場生產(chǎn)設(shè)備的分散控制和集中操作管理。 DC

2、S系統(tǒng)是工業(yè)流程關(guān)鍵的控制設(shè)備，被形象的稱為過程工業(yè)的“大腦”和“眼睛”。,二、DCS產(chǎn)生的背景,上世紀(jì)三四十年代 第三次科技革命開始后 上世紀(jì)七十年代 上世紀(jì)九十年代以后,2.1 19301940年,上世紀(jì)三四十年代，工業(yè)自動(dòng)化裝置采用的是分散性控制系統(tǒng)。也就是所有設(shè)備都是獨(dú)立運(yùn)行，不聯(lián)網(wǎng)控制。操作員根據(jù)生產(chǎn)需求進(jìn)行計(jì)算后，將獨(dú)立設(shè)備的特性調(diào)節(jié)到適合的程度，然后就開始工作。之后采用了氣動(dòng)、電動(dòng)模擬儀表組成過程控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了一定程度上的集中監(jiān)視、操作和分散控制。,2.2 19401970年,第三次科技革命開始后，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，人們開始嘗試將計(jì)算機(jī)用于過程控制。但當(dāng)時(shí)采用的辦法是用一臺

3、計(jì)算機(jī)控制幾十甚至上百個(gè)回路，這樣做的危險(xiǎn)性很高，如果計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障，會導(dǎo)致很嚴(yán)重的后果，這造成了危險(xiǎn)集中。,2.3 19701990年,直到上世紀(jì)70年代，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的日漸成熟，人們才開始將危險(xiǎn)分散。就是原來靠一臺大計(jì)算機(jī)完成的任務(wù)，現(xiàn)在用幾十臺微處理器來完成，從而大大降低了危險(xiǎn)系數(shù)。至此DCS就誕生了。,2.4 1990,進(jìn)入九十年代以后，計(jì)算機(jī)技術(shù)突飛猛進(jìn)，更多新技術(shù)被應(yīng)用到了DCS之中。PLC是一種針對順序邏輯控制發(fā)展起來的電子設(shè)備，它主要用于代替不靈活而且笨重的繼電器邏輯。,2.5 霍尼韋爾DCS發(fā)展,三、DCS系統(tǒng)的組成,3.1硬件組成分類：控制器、I/O模塊、操作站、通訊網(wǎng)絡(luò)

4、、圖形及編輯軟件 3.2管理級別分類：現(xiàn)場控制級、過程控制級、過程管理級、經(jīng)營管理級 3.3網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分類：一級網(wǎng)絡(luò)、二級網(wǎng)絡(luò)、三級網(wǎng)絡(luò),3.1硬件組成,3.2.1現(xiàn)場控制級,又稱數(shù)據(jù)采集裝置，主要是將過程非控變量進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和預(yù)處理，而且對實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)一步加工處理，供操作站顯示和打印，從而實(shí)現(xiàn)開環(huán)監(jiān)視，并將采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控計(jì)算機(jī)。輸出裝置在有上位機(jī)的情況下，能以開關(guān)量或者模擬量信號的方式，向終端元件輸出計(jì)算機(jī)控制命令。這一個(gè)級別直接面對現(xiàn)場，跟現(xiàn)場過程相連。比如閥門、電機(jī)、各類傳感器、變送器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等等。,3.2.2過程控制級,又稱現(xiàn)場控制單元或基本控制器，是DCS系統(tǒng)中的核心部分。生產(chǎn)

5、工藝的調(diào)節(jié)都是靠它來實(shí)現(xiàn)。比如閥門的開閉調(diào)節(jié)、順序控制、連續(xù)控制等等。,3.2.3過程管理級,DCS的人機(jī)接口裝置，普遍配有高分辨率、大屏幕的色彩CRT、操作者鍵盤、打印機(jī)、大容量儲存器等。操作員通過操作站選擇各種操作和監(jiān)視生產(chǎn)情況、這個(gè)級別是操作人員跟DCS交換信息的平臺。是DCS的核心顯示、操作跟管理裝置。操作人員通過操作站來監(jiān)視和控制生產(chǎn)過程，可以通過屏幕了解到生產(chǎn)運(yùn)行情況，了解每個(gè)過程變量的數(shù)字跟狀態(tài)。,3.2.4經(jīng)營管理級,又稱上位機(jī)，功能強(qiáng)、速度快、容量大。通過專門的通信接口與高速數(shù)據(jù)通路相連，綜合監(jiān)視系統(tǒng)各單元，管理全系統(tǒng)的所有信息。這是全廠自動(dòng)化系統(tǒng)的最高一層。只有大規(guī)模的集散

6、控制系統(tǒng)才具備這一級。,3.3網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),四、DCS系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu),現(xiàn)場控制單元：系統(tǒng)柜、輔助柜、輔操臺 操作站：服務(wù)器、工程師站、操作站,4.1.1 早期的DCS機(jī)柜,4.1.2系統(tǒng)柜,4.1.3輔助柜,4.1.4 輔操臺,4.2 操作站,4.3 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,4.4 可編程控制器PLC,可編程邏輯控制器是種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)。它采用一種可編程的存儲器，在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，通過數(shù)字式或模擬式的輸入輸出來控制各種類型的機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過程。,五、DCS系統(tǒng)的軟件組態(tài),程序組態(tài)，用于組態(tài)控制器上的控制策略，即編寫和監(jiān)控下位

7、機(jī)程序。 監(jiān)控畫面組態(tài)，用于組態(tài)上位機(jī)畫面及數(shù)據(jù)顯示。 工作站組態(tài)，用于監(jiān)視控制顯示畫面及部分組態(tài)功能。 通訊組態(tài)，用于組態(tài)工作站，打印機(jī)及第三方控制器。,5.1 程序組態(tài),用于組態(tài)控制器上的控制策略，即編寫和監(jiān)控下位機(jī)程序。,5.2 監(jiān)控畫面組態(tài),5.3 工作站組態(tài),用于監(jiān)視控制顯示畫面及部分組態(tài)功能。,5.4 通訊組態(tài),用于組態(tài)工作站，打印機(jī)及第三方控制器。,六、DCS的基礎(chǔ)知識,I/O信號 系統(tǒng)冗余 DCS系統(tǒng)的特點(diǎn),6.1 IO信號,I/O：控制系統(tǒng)需要建立信號的輸入和輸出通道，這就是I/O。DCS中的I/O一般是模塊化的，一個(gè)I/O模塊上有一個(gè)或多個(gè)I/O通道，用來連接傳感器和執(zhí)行器

8、。 1.DI信號：數(shù)字輸入信號（Digital Input） 2.DO信號：數(shù)字輸出信號（Digital Output） 3.AI信號：模擬量輸入(Analog Input) 4.AO信號：模擬量輸出(Analog Output),6.1.1 DI信號典型回路圖,設(shè)備狀態(tài)信號、閥門反饋、盤車開關(guān)、急停按鈕,6.1.2 DO信號典型回路圖,電磁閥、泵、壓縮機(jī)、指示燈,6.1.3 AI信號典型回路圖,流量、溫度、壓力、液位,6.1.4 AO信號典型回路圖,閥門開度,6.2.1服務(wù)器冗余,Experion系統(tǒng)服務(wù)器可選冗余配置，以提供更高級的可靠性。采用一對配置相同的服務(wù)器，以主/備結(jié)構(gòu)方式相互支持

9、。當(dāng)主服務(wù)器出現(xiàn)故障時(shí)，備用服務(wù)器自動(dòng)轉(zhuǎn)換為主服務(wù)器，并從控制器或RTU中采集數(shù)據(jù)，為操作站提供數(shù)據(jù)服務(wù)。主服務(wù)器通過冗余網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)庫中所有數(shù)據(jù)處理信息傳送到備用服務(wù)器。使得主備服務(wù)器之間同步。,6.2.2 FTE網(wǎng)絡(luò),容錯(cuò)以太網(wǎng)（FTE）是Experion PKS的控制網(wǎng)絡(luò)，F(xiàn)TE不但提供了容錯(cuò)的特點(diǎn)，也提供了快速網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)，及工業(yè)以太網(wǎng)的控制系統(tǒng)安全性。 容錯(cuò)以太網(wǎng)（FTE）是冗余網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（物理）的單網(wǎng)（邏輯），這種冗余的結(jié)構(gòu)是通過Honeywell的FTE驅(qū)動(dòng)，及商用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備實(shí)現(xiàn)的。,6.2.2 FTE網(wǎng)絡(luò),FTE網(wǎng)絡(luò)包括冗余的交換機(jī)和電纜 普通以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)之間只有1條路徑 FTE節(jié)點(diǎn)與

10、普通以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)之間只有2條路徑 FTE節(jié)點(diǎn)之間有4條路徑,6.3 DCS系統(tǒng)的特點(diǎn),高可靠性。 開放性。 靈活性。 易于維護(hù)。 協(xié)調(diào)性。 控制功能齊全。,七、SIS系統(tǒng),SIS系統(tǒng)(Safety Instrumented System 安全儀表系統(tǒng))屬于企業(yè)生產(chǎn)過程自動(dòng)化范疇，用于保障安全生產(chǎn)的一套系統(tǒng)，安全等級高于DCS的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，當(dāng)自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)出現(xiàn)異常時(shí)，SIS會進(jìn)行干預(yù)，降低事故發(fā)生的可能性。SIS系統(tǒng)以分散控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)，采用先進(jìn)、適用、有效的專業(yè)計(jì)算方法，提高了機(jī)組運(yùn)行的可靠性。 簡單地說，DCS 就是在日常的普通情況下來對整個(gè)過程進(jìn)行控制。然而當(dāng)普通的操作不能實(shí)現(xiàn)控制的時(shí)候

11、，SIS會進(jìn)行干預(yù)，使得降低事故的發(fā)生可能性。,7.1 SIS操作畫面,7.2 SIS邏輯組態(tài),八、知識拓展-TCP/IP協(xié)議,網(wǎng)絡(luò)是由節(jié)點(diǎn)和連線構(gòu)成，表示諸多對象及其相互聯(lián)系。 TCP/IP,網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議，是Internet最基本的協(xié)議、Internet國際互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，由網(wǎng)絡(luò)層的IP協(xié)議和傳輸層的TCP協(xié)議組成。TCP/IP 定義了電子設(shè)備如何連入因特網(wǎng)，以及數(shù)據(jù)如何在它們之間傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)。通俗而言：TCP負(fù)責(zé)發(fā)現(xiàn)傳輸?shù)膯栴}，一有問題就發(fā)出信號，要求重新傳輸，直到所有數(shù)據(jù)安全正確地傳輸?shù)侥康牡?。而IP是給因特網(wǎng)的每一臺聯(lián)網(wǎng)設(shè)備規(guī)定一個(gè)地址。,8 TCP/IP配置,1、IP地址 2、子網(wǎng)掩碼

12、 3、默認(rèn)網(wǎng)關(guān) 4、DNS,8.1 IP地址,IP地址是指互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議地址（英語：Internet Protocol Address，又譯為網(wǎng)際協(xié)議地址），是IP Address的縮寫。IP地址是IP協(xié)議提供的一種統(tǒng)一的地址格式，它為互聯(lián)網(wǎng)上的每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)和每一臺主機(jī)分配一個(gè)邏輯地址，以此來屏蔽物理地址的差異。 公有地址，通過它直接訪問因特網(wǎng)。 私有地址，專門為組織機(jī)構(gòu)內(nèi)部使用。 A類 10.0.0.0-10.255.255.255 (1.0.0.0-127.255.255.255) B類 172.16.0.0-172.31.255.255 (128.0.0.0-191.255.255.255)

13、C類 192.168.0.0-192.168.255.255 (192.0.0.0-223.255.255.255),8.2 子網(wǎng)掩碼,子網(wǎng)掩碼不能單獨(dú)存在，它必須結(jié)合IP地址一起使用。子網(wǎng)掩碼只有一個(gè)作用，就是將某個(gè)IP地址劃分成網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址兩部分。 A類地址默認(rèn)的子網(wǎng)掩碼是255.0.0.0； B類地址默認(rèn)的子網(wǎng)掩碼是255.255.0.0； C類地址默認(rèn)的子網(wǎng)掩碼是255.255.255.0。,8.3 默認(rèn)網(wǎng)關(guān),一個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接到另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的“關(guān)口” 是一個(gè)可直接到達(dá)的 IP 路由器的 IP 地址。配置默認(rèn)網(wǎng)關(guān)可以在 IP 路由表中創(chuàng)建一個(gè)默認(rèn)路徑。 一臺主機(jī)可以有多個(gè)網(wǎng)關(guān)。默認(rèn)網(wǎng)關(guān)的

14、意思是一臺主機(jī)如果找不到可用的網(wǎng)關(guān)，就把數(shù)據(jù)包發(fā)給默認(rèn)指定的網(wǎng)關(guān)，由這個(gè)網(wǎng)關(guān)來處理數(shù)據(jù)包?，F(xiàn)在主機(jī)使用的網(wǎng)關(guān)，一般指的是默認(rèn)網(wǎng)關(guān)。 一臺電腦的默認(rèn)網(wǎng)關(guān)是不可以隨隨便便指定的，必須正確地指定，否則一臺電腦就會將數(shù)據(jù)包發(fā)給不是網(wǎng)關(guān)的電腦，從而無法與其他網(wǎng)絡(luò)的電腦通信。默認(rèn)網(wǎng)關(guān)的設(shè)定有手動(dòng)設(shè)置和自動(dòng)設(shè)置兩種方式。,8.4 DNS,DNS(Domain Name Service)域名服務(wù),我們都知道在網(wǎng)絡(luò)上傳輸信息用的地址是IP地址，但是因?yàn)镮P沒有規(guī)律難以記憶，所以就有了域名，當(dāng)我們訪問drop160時(shí)，網(wǎng)絡(luò)上的路由器是不知道drop160怎么走的，所以我們需要把drop160轉(zhuǎn)化成drop160的

15、IP地址，這就是DNS服務(wù)。,謝謝,2.3 19701990年,直到上世紀(jì)70年代，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的日漸成熟，人們才開始將危險(xiǎn)分散。就是原來靠一臺大計(jì)算機(jī)完成的任務(wù)，現(xiàn)在用幾十臺微處理器來完成，從而大大降低了危險(xiǎn)系數(shù)。至此DCS就誕生了。,3.2.3過程管理級,DCS的人機(jī)接口裝置，普遍配有高分辨率、大屏幕的色彩CRT、操作者鍵盤、打印機(jī)、大容量儲存器等。操作員通過操作站選擇各種操作和監(jiān)視生產(chǎn)情況、這個(gè)級別是操作人員跟DCS交換信息的平臺。是DCS的核心顯示、操作跟管理裝置。操作人員通過操作站來監(jiān)視和控制生產(chǎn)過程，可以通過屏幕了解到生產(chǎn)運(yùn)行情況，了解每個(gè)過程變量的數(shù)字跟狀態(tài)。,3.2.4經(jīng)營管理級,又稱