分布式控制系統(tǒng)構(gòu)成課件

2分布式控制

系統(tǒng)的構(gòu)成2分布式控制

系統(tǒng)的構(gòu)成12分布式控制系統(tǒng)的構(gòu)成2.1過程控制站2.2運行員操作站2.3工程師工作站2分布式控制系統(tǒng)的構(gòu)成2.1過程控制站2分布式控制系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)分布式控制系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)32.

控制級：過程控制站和數(shù)據(jù)采集站（1）過程控制站接收由現(xiàn)場設(shè)備（如傳感器、變送器）來的信號，按照一定的控制策略計算出所需的控制量，并送回到現(xiàn)場的執(zhí)行器中去。可同時完成連續(xù)控制、順序控制或邏輯控制功能。

2.控制級：過程控制站和數(shù)據(jù)采集站42.1過程控制站DCS中實現(xiàn)過程控制的重要設(shè)備。按控制方式，過程控制站分為：直接數(shù)字控制站順序控制站批量控制站2.1過程控制站DCS中實現(xiàn)過程控制的重要設(shè)備。5直接數(shù)字控制站：主要用于生產(chǎn)過程中連續(xù)量(又稱模擬量，例如，溫度、壓力、流量等)的控制；順序控制站：主要用于生產(chǎn)過程中離散量(又稱開關(guān)量，例如，電機的啟/停、閥門的開/關(guān)等）的控制；批量控制站：既可以實現(xiàn)連續(xù)量的控制，又可以實現(xiàn)離散量的控制。

直接數(shù)字控制站：主要用于生產(chǎn)過程中連續(xù)量(又稱模擬量，例如6

2.1.1過程控制站的結(jié)構(gòu)

一.機械結(jié)構(gòu)

標準的機柜式結(jié)構(gòu)

2.1.1過程控制站的結(jié)構(gòu)

一.機械結(jié)構(gòu)

標準7二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

一個過程控制站可能包含一個或多個基本控制單元;基本控制單元由處理器模件和輸入/輸出模件組成二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)8功能:處理器模件：控制或數(shù)據(jù)處理任務(wù)輸入/輸出模件：與處理器模件相連通信:基本控制單元之間通過控制網(wǎng)絡(luò)Cnet連接，Cnet網(wǎng)絡(luò)上的上傳信息通過通信模件，送到監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)Snet，同理Snet的下傳信息，通過通信模件和Cnet傳到各個基本控制單元。每個基本控制單元中，處理器模件與輸入/輸出模件之間的信息交換由內(nèi)部總線完成。功能:92.1.2基本控制單元的種類基本控制單元BCU(BasicControlUnit)：DCS中直接控制生產(chǎn)過程的那一部分硬件和軟件的統(tǒng)稱。功能：BCU接受來自傳感器或變送器的過程變量，按照一定的控制策略，計算出需要的控制變量，并把這些控制變量傳送到生產(chǎn)過程中去，通過執(zhí)行機構(gòu)去調(diào)整生產(chǎn)過程中的溫度、壓力、流量、液位等被控變量。2.1.2基本控制單元的種類基本控制單元BCU(Basi10BCU分為三種類型：1．單回路型;2．功能分離型;3．多回路型

BCU分為三種類型：11（1）單回路型控制規(guī)模:小，一個PID回路或一臺電動機控制功能：連續(xù)控制、順序控制、簡單的邏輯控制典型回路：BCU有2～4個模擬量輸入通道，1～2個模擬量輸出通道，以及2～4個開關(guān)量輸入通道和2～4個開關(guān)量輸出通道。（1）單回路型控制規(guī)模:小，一個PID回路或一臺電動機12適用范圍：從小到大各種規(guī)模的系統(tǒng)，不能用于非常復(fù)雜的系統(tǒng)硬件要求：用廉價的硬件就能達到所需要的性能通信要求：實現(xiàn)復(fù)雜系統(tǒng)需要的通信量大，人機接口通信量小安全措施：僅控制一個回路不采取冗余技術(shù)，僅設(shè)置備用手動操作回路適用范圍：從小到大各種規(guī)模的系統(tǒng)，不能用于非常復(fù)雜的系統(tǒng)13（2）功能分離型控制規(guī)模：中，幾個控制回路，小型的邏輯控制和順序控制系統(tǒng)控制功能：把連續(xù)控制功能和順序控制功能分開，由不同的BCU完成硬件要求：由于功能分離，可以合理使用硬件適用范圍：即使在小型控制系統(tǒng)中，也需要兩種類型的控制單元（2）功能分離型控制規(guī)模：中，幾個控制回路，小型的邏輯控制和14功能分離型BCU屬于中規(guī)?？刂破鳌＿B續(xù)控制的BCU一般有16個模擬量輸入通道、8個模擬量輸出通道，能夠運行幾十個連續(xù)控制功能塊；實現(xiàn)順序控制的BCU一般有32個開關(guān)量輸入通道、16個開關(guān)量輸出通道，能夠運行上百個順序控制功能塊。通信方面：不同控制功能的單元之間的通信量較大在可靠性要求比較高時，采用冗余技術(shù)。功能分離型BCU屬于中規(guī)?？刂破?。連續(xù)控制的BCU一般有1615（3）多回路型控制規(guī)模：大，幾十個控制回路多回路，大型的邏輯或順序控制系統(tǒng)，控制規(guī)模上接近過去的直接數(shù)字控制系統(tǒng)控制功能：連續(xù)控制和順序控制典型回路：多回路型BCU具有64個模擬量輸入、32個模擬量輸出、128個開關(guān)量輸入、64個開關(guān)量輸出（3）多回路型控制規(guī)模：大，幾十個控制回路多回路，大型的邏輯16適用范圍：可以控制具有一定規(guī)模的生產(chǎn)過程，不適于太小的控制系統(tǒng)硬件要求：控制功能很強，對硬件要求很高通信要求：控制單元通信量小，人機接口通信量大安全措施：由于控制任務(wù)過于集中，必須采用冗余措施適用范圍：可以控制具有一定規(guī)模的生產(chǎn)過程，不適于太小的控制系17分布式控制系統(tǒng)構(gòu)成課件18基本控制單元硬件：

1.完成控制算法或數(shù)據(jù)任務(wù)的處理器模件2.與其相連的其他輸入/輸出模件輸入/輸出模件:

模擬量輸入模件(AI)、模擬量輸出模件(AO)、開關(guān)量輸入模件(DI)、開關(guān)量輸出模件(DO)、脈沖量輸入模件(PI)等基本模件。還有通信接口模件，專門用于汽輪機電液控制系統(tǒng)的液壓伺服模件，用于連接現(xiàn)場總線的現(xiàn)場總線模件等專用模件。2.1.3基本控制單元的硬件

基本控制單元硬件：2.1.3基本控制單元的硬件19(1)運行員操作站運行員與分布式控制系統(tǒng)交換信息的人機接口。運行員操作站組成：一臺具有較強圖形處理功能的微型機，以及相應(yīng)的外部設(shè)備，一般配有CRT顯示器、大屏幕顯示裝置(選件)、打印機、拷貝機、鍵盤、鼠標或球標。

(1)運行員操作站202.2運行員操作站2.2.1概述運行員操作站是運行員對過程與系統(tǒng)的接口，常被稱為人機接口ManMachineInterface(MMI)，或稱為運行員工作站。

2.2運行員操作站2.2.1概述21采用DCS以前的單元控制室里，過程信號是直接通過硬接線從現(xiàn)場變送器連接到單元控制室的。那時過程信號有以下特點：沒有延時在固定的位置顯示故障的原因比較簡單重要參數(shù)的報警非常明顯采用DCS以前的單元控制室里，過程信號是直接通過硬接線從現(xiàn)場22DCS控制系統(tǒng)：DCS提供大量的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)到達人機接口之后，要通過MMI的設(shè)計將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成信息，并且以操作員習(xí)慣的方式按過程對操作員的需求的重要性順序反映出來。

設(shè)計：全部功能、即時性、規(guī)律性、突出重點DCS控制系統(tǒng)：DCS提供大量的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)到達人機接口232.2.2MMI的結(jié)構(gòu)MMI通常由計算機及其輔助系統(tǒng)組成。當(dāng)前的MMI由通用計算機配以DCS廠家的人機接口軟件來組成

2.2.2MMI的結(jié)構(gòu)MMI通常由計算機及其輔助系統(tǒng)組成24一、MMI與DCS的接口

MMI通過與DCS數(shù)據(jù)通道的接口來維護一個實時數(shù)據(jù)庫。實時數(shù)據(jù)庫不斷地獲得數(shù)據(jù)，使MMI和DCS數(shù)據(jù)通道都把它看做是自己的內(nèi)存，獲得需要的數(shù)據(jù)。

一、MMI與DCS的接口MMI通過與DCS數(shù)據(jù)通道的25二、MMl主機與外設(shè)

MMI總是通過外設(shè)與操作員打交道，CRT給操作員顯示信息，鍵盤接收操作員指令，打印機、報警板向操作員打印記錄或提供報警。無論什么功能幾乎都是通過主機將外設(shè)與實時數(shù)據(jù)庫聯(lián)系起來。二、MMl主機與外設(shè)MMI總是通過外設(shè)與操作員打交道，26DCS中MMI的不同構(gòu)成方式

DCS中MMI的不同構(gòu)成方式27三、MMI的開放結(jié)構(gòu)

從上可知MMI內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)給MMI設(shè)備配置所帶來的好處，當(dāng)MMI內(nèi)部結(jié)構(gòu)中的紐帶—數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的協(xié)議—是公共的協(xié)議時，這種結(jié)構(gòu)更為重要的特性—MMI的開放。MMI利用自己內(nèi)部的總線與其他的設(shè)備通信時，整個系統(tǒng)就更加靈活了。通信系統(tǒng)中的開放：指不同通信設(shè)備之間通信的能力，當(dāng)一個設(shè)備能與多種設(shè)備通信時，這個設(shè)備就是開放的。三、MMI的開放結(jié)構(gòu)從上可知MMI內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)給MMI設(shè)備28DCS之間的兩種通信結(jié)構(gòu)

DCS之間的兩種通信結(jié)構(gòu)29MMI開放結(jié)構(gòu)：大屏幕大屏幕上的信息可以使多名操作員、管理人員、維護人員同時看到系統(tǒng)與過程參數(shù)和狀態(tài)，從而建立他們之間的交流。MMI結(jié)構(gòu)中的CRT的兩種形式：常規(guī)的供一名操作員使用的人機接□供多名人員共同使用的大屏幕的人機接口MMI開放結(jié)構(gòu)：大屏幕大屏幕上的信息可以使多名操作員、管理人30大屏幕的系統(tǒng)組成大屏幕的系統(tǒng)組成312.2.3MMI的基本功能

操作員通過MMI監(jiān)視、控制工業(yè)過程。其基本功能：（1）顯示過程信息，傳遞操作員的指令，顯示處理各種報警。（2）監(jiān)視DCS中所有設(shè)備的狀態(tài)，包括MMI本身及其外設(shè)的狀態(tài)。（3）通過MMI確診某一個過程通道的故障。（4）操作員通過MMI管理運行過程，記錄各種過程與系統(tǒng)的事件，存儲、打印記錄的結(jié)果，生成報表。（5）操作員通過MMI維護、調(diào)整生產(chǎn)過程與DCS，提供對過程控制參數(shù)、結(jié)構(gòu)的調(diào)整手段，調(diào)整MMI內(nèi)的各種軟硬配置，提供過程與系統(tǒng)各類幫助指導(dǎo)。2.2.3MMI的基本功能操作員通過MMI監(jiān)視、控制工業(yè)32（2）工程師工作站為控制工程師對分散控制系統(tǒng)進行配置、組態(tài)、調(diào)試、維護所設(shè)置的工作站。對各種設(shè)計文件進行歸類和管理，形成各種設(shè)計文件，例如，各種圖紙、表格等。工程師工作站組成：由PC機配置一定數(shù)量的外部設(shè)備所組成，如打印機、繪圖機等。

（2）工程師工作站332.3工程師工作站工程師工作站—EngineeringWorkStation(EWS)：DCS中用于系統(tǒng)設(shè)計的工作站。主要功能：為系統(tǒng)設(shè)計工程師提供各種設(shè)計工具，使工程師利用它們來組合、調(diào)用DCS的各種資源。利用工作站來組合DCS提供的控制算法或畫面符號，而不是編制具體的計算機程序或軟件，也不是用來描繪制造或安裝用的圖紙，所以把這種設(shè)計過程稱作組態(tài)或組態(tài)設(shè)計。2.3工程師工作站工程師工作站—Engineering342.3.1工程師站的組成

PC機硬件及操作系統(tǒng)。工程師站的基本設(shè)備：一臺完整的PC機，有的用“工作站”式的PC，有的采用服務(wù)器—客戶機結(jié)構(gòu)，這顯然是一種趨勢，因為它更適合于多個設(shè)計者共享一個項目的資源。工程設(shè)計軟件。各DCS都有進行工程組態(tài)的軟件，它們只適用于自己的系統(tǒng)。其他輔助性通用軟件。如辦公軟件、數(shù)據(jù)庫軟件等。2.3.1工程師站的組成PC機硬件及操作系統(tǒng)。35分布式控制系統(tǒng)構(gòu)成課件362.3.2工程師站在DCS中的作用

一．用EWS做系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計二．系統(tǒng)調(diào)試與設(shè)計更改三．運行記錄四．文件整理2.3.2工程師站在DCS中的作用一．用EWS做系統(tǒng)組態(tài)37一．用EWS做系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計的主要任務(wù)：利用DCS提供的所有控制、監(jiān)視功能來設(shè)計實際的過程控制系統(tǒng)。組態(tài)設(shè)計包括：(1)系統(tǒng)硬件構(gòu)成的總體設(shè)計

(2)系統(tǒng)的硬件設(shè)計

(3)控制邏輯設(shè)計

(4)人機接口站組態(tài)設(shè)計

(5)文件組態(tài)

(6)系統(tǒng)運行之后的維護管理基本方法

一．用EWS做系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計的主要任務(wù)：利用DCS38(1)系統(tǒng)硬件構(gòu)成的總體設(shè)計(1)系統(tǒng)硬件構(gòu)成的總體設(shè)計39(2)系統(tǒng)的硬件設(shè)計硬件設(shè)計的結(jié)果是安裝、組裝和接線所用的工程圖紙。通常包括過程控制單元中的模件布置、電源分配、現(xiàn)場I/O的連接方法、屏蔽與接地等設(shè)計，使用EWS可以方便地根據(jù)DCS的設(shè)計規(guī)范和過程控制的具體要求設(shè)計出這些接線圖、配置圖。(2)系統(tǒng)的硬件設(shè)計硬件設(shè)計的結(jié)果是安裝、組裝和接線所用的工40(3)控制邏輯設(shè)計根據(jù)DCS中給出的控制元件(算法，或稱功能碼)組成控制方案的過程。簡單說，包括采集現(xiàn)場信號的設(shè)計、控制運算、決策的設(shè)計、控制輸出的設(shè)計、通信與傳遞信號的設(shè)計、系統(tǒng)診斷與處理方面的設(shè)計等。(3)控制邏輯設(shè)計根據(jù)DCS中給出的控制元件(算法，或稱功41(4)人機接口站組態(tài)設(shè)計根據(jù)運行、維護等日常由運行員完成的任務(wù)，通過DCS的運行員站所提供的功能，設(shè)計并組成一個監(jiān)控系統(tǒng)的過程。包括畫面設(shè)計、報警設(shè)計、數(shù)據(jù)庫設(shè)計、記錄設(shè)計、幫助指導(dǎo)設(shè)計等。(4)人機接口站組態(tài)設(shè)計根據(jù)運行、維護等日常由運行員完成的任42(5)文件組態(tài)為使DCS正常運行而編制的各種說明指導(dǎo)性文件。DCS的安裝、使用、應(yīng)用方法，故障處理方法都應(yīng)該在DCS中提供，根據(jù)問題性質(zhì)的不同，或者在人機接口站上提供，或者在工程師工作站上提供。(5)文件組態(tài)為使DCS正常運行而編制的各種說明指導(dǎo)性文件。43(6)系統(tǒng)運行之后的維護管理基本方法DCS的組態(tài)任務(wù)中應(yīng)包括設(shè)計一套管理這些信息的系統(tǒng)，雖然在DCS的設(shè)計過程中這些問題可能尚未發(fā)生，但有了這樣的一種信息結(jié)構(gòu)，對運行過程中的維護是很有用的，有些DCS系統(tǒng)己能夠自動產(chǎn)生一些硬件方面的問題報告。(6)系統(tǒng)運行之后的維護管理基本方法DCS的組態(tài)任務(wù)中應(yīng)包括44二．系統(tǒng)調(diào)試與設(shè)計更改由于EWS的設(shè)計中心的地位，所以在DCS的系統(tǒng)調(diào)試與設(shè)計更改過程中，EWS發(fā)揮了最重要的作用。*調(diào)試過程中，可通過EWS來確認控制組態(tài)是否執(zhí)行得正確，這需要在線運行EWS，以實時監(jiān)視過程中的動態(tài)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)問題后，修改組態(tài)。*在下載了人機接口的組態(tài)之后，如果有問題，也要在EWS上修改。所以在調(diào)試過程中，EWS顯得最"忙"，這時尤其要注意的是EWS上的文件的管理。

二．系統(tǒng)調(diào)試與設(shè)計更改由于EWS的設(shè)計中心的地位，所以在DC45三．運行記錄特殊的參數(shù)控制回路之間相交聯(lián)的變量的耦合程度；系統(tǒng)運行過程中DCS的負荷參數(shù)、通信負荷率、運算負荷率等。注意:把這些用于控制或系統(tǒng)分析的信息與運行員日常處理的信息分開，以避免相互干擾。EWS上對數(shù)據(jù)做分析的軟件要豐富，這些軟件對控制系統(tǒng)做分析更有效。三．運行記錄特殊的參數(shù)46四．文件整理EWS作為設(shè)計中心。EWS也應(yīng)作為向用戶提供DCS全部設(shè)計文件與系統(tǒng)說明文件的中心。實際上，如果EWS管理得好，它還應(yīng)提供系統(tǒng)調(diào)試、運行、管理過程中相關(guān)的全部文件，使得與DCS相關(guān)的文件都可以在EWS上找到。

四．文件整理EWS作為設(shè)計中心。EWS也應(yīng)作為向用戶提供DC47EWS的作用EWS的作用482.3.3工程師站在DCS中的地位

從硬件上或者說從通信的邏輯關(guān)系上，EWS并不比其他節(jié)點高級EWS的任務(wù)是系統(tǒng)設(shè)計，且系統(tǒng)運行時并不要求EWS必須在線但從設(shè)計上看，過程控制站和人機接口上的控制與運行方案，都是來自EWS的在實時控制過程中，一般不能規(guī)定EWS有更高的控制優(yōu)先級2.3.3工程師站在DCS中的地位從硬件上或者說從通49第一部分第二章復(fù)習(xí)題1.怎樣理解直接數(shù)字控制、順序控制、批量控制這三種控制方式？2.過程控制站的基本控制單元由哪幾部分組成組成？各有什么功能？3.MMI的基本功能有哪些?4.工程師站的功能和作用有哪些？第一部分第二章復(fù)習(xí)題1.怎樣理解直接數(shù)字控制、順序控制、502分布式控制

系統(tǒng)的構(gòu)成2分布式控制

系統(tǒng)的構(gòu)成512分布式控制系統(tǒng)的構(gòu)成2.1過程控制站2.2運行員操作站2.3工程師工作站2分布式控制系統(tǒng)的構(gòu)成2.1過程控制站52分布式控制系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)分布式控制系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)532.

控制級：過程控制站和數(shù)據(jù)采集站（1）過程控制站接收由現(xiàn)場設(shè)備（如傳感器、變送器）來的信號，按照一定的控制策略計算出所需的控制量，并送回到現(xiàn)場的執(zhí)行器中去?？赏瑫r完成連續(xù)控制、順序控制或邏輯控制功能。

2.控制級：過程控制站和數(shù)據(jù)采集站542.1過程控制站DCS中實現(xiàn)過程控制的重要設(shè)備。按控制方式，過程控制站分為：直接數(shù)字控制站順序控制站批量控制站2.1過程控制站DCS中實現(xiàn)過程控制的重要設(shè)備。55直接數(shù)字控制站：主要用于生產(chǎn)過程中連續(xù)量(又稱模擬量，例如，溫度、壓力、流量等)的控制；順序控制站：主要用于生產(chǎn)過程中離散量(又稱開關(guān)量，例如，電機的啟/停、閥門的開/關(guān)等）的控制；批量控制站：既可以實現(xiàn)連續(xù)量的控制，又可以實現(xiàn)離散量的控制。

直接數(shù)字控制站：主要用于生產(chǎn)過程中連續(xù)量(又稱模擬量，例如56

2.1.1過程控制站的結(jié)構(gòu)

一.機械結(jié)構(gòu)

標準的機柜式結(jié)構(gòu)

2.1.1過程控制站的結(jié)構(gòu)

一.機械結(jié)構(gòu)

標準57二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

一個過程控制站可能包含一個或多個基本控制單元;基本控制單元由處理器模件和輸入/輸出模件組成二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)58功能:處理器模件：控制或數(shù)據(jù)處理任務(wù)輸入/輸出模件：與處理器模件相連通信:基本控制單元之間通過控制網(wǎng)絡(luò)Cnet連接，Cnet網(wǎng)絡(luò)上的上傳信息通過通信模件，送到監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)Snet，同理Snet的下傳信息，通過通信模件和Cnet傳到各個基本控制單元。每個基本控制單元中，處理器模件與輸入/輸出模件之間的信息交換由內(nèi)部總線完成。功能:592.1.2基本控制單元的種類基本控制單元BCU(BasicControlUnit)：DCS中直接控制生產(chǎn)過程的那一部分硬件和軟件的統(tǒng)稱。功能：BCU接受來自傳感器或變送器的過程變量，按照一定的控制策略，計算出需要的控制變量，并把這些控制變量傳送到生產(chǎn)過程中去，通過執(zhí)行機構(gòu)去調(diào)整生產(chǎn)過程中的溫度、壓力、流量、液位等被控變量。2.1.2基本控制單元的種類基本控制單元BCU(Basi60BCU分為三種類型：1．單回路型;2．功能分離型;3．多回路型

BCU分為三種類型：61（1）單回路型控制規(guī)模:小，一個PID回路或一臺電動機控制功能：連續(xù)控制、順序控制、簡單的邏輯控制典型回路：BCU有2～4個模擬量輸入通道，1～2個模擬量輸出通道，以及2～4個開關(guān)量輸入通道和2～4個開關(guān)量輸出通道。（1）單回路型控制規(guī)模:小，一個PID回路或一臺電動機62適用范圍：從小到大各種規(guī)模的系統(tǒng)，不能用于非常復(fù)雜的系統(tǒng)硬件要求：用廉價的硬件就能達到所需要的性能通信要求：實現(xiàn)復(fù)雜系統(tǒng)需要的通信量大，人機接口通信量小安全措施：僅控制一個回路不采取冗余技術(shù)，僅設(shè)置備用手動操作回路適用范圍：從小到大各種規(guī)模的系統(tǒng)，不能用于非常復(fù)雜的系統(tǒng)63（2）功能分離型控制規(guī)模：中，幾個控制回路，小型的邏輯控制和順序控制系統(tǒng)控制功能：把連續(xù)控制功能和順序控制功能分開，由不同的BCU完成硬件要求：由于功能分離，可以合理使用硬件適用范圍：即使在小型控制系統(tǒng)中，也需要兩種類型的控制單元（2）功能分離型控制規(guī)模：中，幾個控制回路，小型的邏輯控制和64功能分離型BCU屬于中規(guī)?？刂破?。連續(xù)控制的BCU一般有16個模擬量輸入通道、8個模擬量輸出通道，能夠運行幾十個連續(xù)控制功能塊；實現(xiàn)順序控制的BCU一般有32個開關(guān)量輸入通道、16個開關(guān)量輸出通道，能夠運行上百個順序控制功能塊。通信方面：不同控制功能的單元之間的通信量較大在可靠性要求比較高時，采用冗余技術(shù)。功能分離型BCU屬于中規(guī)模控制器。連續(xù)控制的BCU一般有1665（3）多回路型控制規(guī)模：大，幾十個控制回路多回路，大型的邏輯或順序控制系統(tǒng)，控制規(guī)模上接近過去的直接數(shù)字控制系統(tǒng)控制功能：連續(xù)控制和順序控制典型回路：多回路型BCU具有64個模擬量輸入、32個模擬量輸出、128個開關(guān)量輸入、64個開關(guān)量輸出（3）多回路型控制規(guī)模：大，幾十個控制回路多回路，大型的邏輯66適用范圍：可以控制具有一定規(guī)模的生產(chǎn)過程，不適于太小的控制系統(tǒng)硬件要求：控制功能很強，對硬件要求很高通信要求：控制單元通信量小，人機接口通信量大安全措施：由于控制任務(wù)過于集中，必須采用冗余措施適用范圍：可以控制具有一定規(guī)模的生產(chǎn)過程，不適于太小的控制系67分布式控制系統(tǒng)構(gòu)成課件68基本控制單元硬件：

1.完成控制算法或數(shù)據(jù)任務(wù)的處理器模件2.與其相連的其他輸入/輸出模件輸入/輸出模件:

模擬量輸入模件(AI)、模擬量輸出模件(AO)、開關(guān)量輸入模件(DI)、開關(guān)量輸出模件(DO)、脈沖量輸入模件(PI)等基本模件。還有通信接口模件，專門用于汽輪機電液控制系統(tǒng)的液壓伺服模件，用于連接現(xiàn)場總線的現(xiàn)場總線模件等專用模件。2.1.3基本控制單元的硬件

基本控制單元硬件：2.1.3基本控制單元的硬件69(1)運行員操作站運行員與分布式控制系統(tǒng)交換信息的人機接口。運行員操作站組成：一臺具有較強圖形處理功能的微型機，以及相應(yīng)的外部設(shè)備，一般配有CRT顯示器、大屏幕顯示裝置(選件)、打印機、拷貝機、鍵盤、鼠標或球標。

(1)運行員操作站702.2運行員操作站2.2.1概述運行員操作站是運行員對過程與系統(tǒng)的接口，常被稱為人機接口ManMachineInterface(MMI)，或稱為運行員工作站。

2.2運行員操作站2.2.1概述71采用DCS以前的單元控制室里，過程信號是直接通過硬接線從現(xiàn)場變送器連接到單元控制室的。那時過程信號有以下特點：沒有延時在固定的位置顯示故障的原因比較簡單重要參數(shù)的報警非常明顯采用DCS以前的單元控制室里，過程信號是直接通過硬接線從現(xiàn)場72DCS控制系統(tǒng)：DCS提供大量的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)到達人機接口之后，要通過MMI的設(shè)計將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成信息，并且以操作員習(xí)慣的方式按過程對操作員的需求的重要性順序反映出來。

設(shè)計：全部功能、即時性、規(guī)律性、突出重點DCS控制系統(tǒng)：DCS提供大量的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)到達人機接口732.2.2MMI的結(jié)構(gòu)MMI通常由計算機及其輔助系統(tǒng)組成。當(dāng)前的MMI由通用計算機配以DCS廠家的人機接口軟件來組成

2.2.2MMI的結(jié)構(gòu)MMI通常由計算機及其輔助系統(tǒng)組成74一、MMI與DCS的接口

MMI通過與DCS數(shù)據(jù)通道的接口來維護一個實時數(shù)據(jù)庫。實時數(shù)據(jù)庫不斷地獲得數(shù)據(jù)，使MMI和DCS數(shù)據(jù)通道都把它看做是自己的內(nèi)存，獲得需要的數(shù)據(jù)。

一、MMI與DCS的接口MMI通過與DCS數(shù)據(jù)通道的75二、MMl主機與外設(shè)

MMI總是通過外設(shè)與操作員打交道，CRT給操作員顯示信息，鍵盤接收操作員指令，打印機、報警板向操作員打印記錄或提供報警。無論什么功能幾乎都是通過主機將外設(shè)與實時數(shù)據(jù)庫聯(lián)系起來。二、MMl主機與外設(shè)MMI總是通過外設(shè)與操作員打交道，76DCS中MMI的不同構(gòu)成方式

DCS中MMI的不同構(gòu)成方式77三、MMI的開放結(jié)構(gòu)

從上可知MMI內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)給MMI設(shè)備配置所帶來的好處，當(dāng)MMI內(nèi)部結(jié)構(gòu)中的紐帶—數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的協(xié)議—是公共的協(xié)議時，這種結(jié)構(gòu)更為重要的特性—MMI的開放。MMI利用自己內(nèi)部的總線與其他的設(shè)備通信時，整個系統(tǒng)就更加靈活了。通信系統(tǒng)中的開放：指不同通信設(shè)備之間通信的能力，當(dāng)一個設(shè)備能與多種設(shè)備通信時，這個設(shè)備就是開放的。三、MMI的開放結(jié)構(gòu)從上可知MMI內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)給MMI設(shè)備78DCS之間的兩種通信結(jié)構(gòu)

DCS之間的兩種通信結(jié)構(gòu)79MMI開放結(jié)構(gòu)：大屏幕大屏幕上的信息可以使多名操作員、管理人員、維護人員同時看到系統(tǒng)與過程參數(shù)和狀態(tài)，從而建立他們之間的交流。MMI結(jié)構(gòu)中的CRT的兩種形式：常規(guī)的供一名操作員使用的人機接□供多名人員共同使用的大屏幕的人機接口MMI開放結(jié)構(gòu)：大屏幕大屏幕上的信息可以使多名操作員、管理人80大屏幕的系統(tǒng)組成大屏幕的系統(tǒng)組成812.2.3MMI的基本功能

操作員通過MMI監(jiān)視、控制工業(yè)過程。其基本功能：（1）顯示過程信息，傳遞操作員的指令，顯示處理各種報警。（2）監(jiān)視DCS中所有設(shè)備的狀態(tài)，包括MMI本身及其外設(shè)的狀態(tài)。（3）通過MMI確診某一個過程通道的故障。（4）操作員通過MMI管理運行過程，記錄各種過程與系統(tǒng)的事件，存儲、打印記錄的結(jié)果，生成報表。（5）操作員通過MMI維護、調(diào)整生產(chǎn)過程與DCS，提供對過程控制參數(shù)、結(jié)構(gòu)的調(diào)整手段，調(diào)整MMI內(nèi)的各種軟硬配置，提供過程與系統(tǒng)各類幫助指導(dǎo)。2.2.3MMI的基本功能操作員通過MMI監(jiān)視、控制工業(yè)82（2）工程師工作站為控制工程師對分散控制系統(tǒng)進行配置、組態(tài)、調(diào)試、維護所設(shè)置的工作站。對各種設(shè)計文件進行歸類和管理，形成各種設(shè)計文件，例如，各種圖紙、表格等。工程師工作站組成：由PC機配置一定數(shù)量的外部設(shè)備所組成，如打印機、繪圖機等。

（2）工程師工作站832.3工程師工作站工程師工作站—EngineeringWorkStation(EWS)：DCS中用于系統(tǒng)設(shè)計的工作站。主要功能：為系統(tǒng)設(shè)計工程師提供各種設(shè)計工具，使工程師利用它們來組合、調(diào)用DCS的各種資源。利用工作站來組合DCS提供的控制算法或畫面符號，而不是編制具體的計算機程序或軟件，也不是用來描繪制造或安裝用的圖紙，所以把這種設(shè)計過程稱作組態(tài)或組態(tài)設(shè)計。2.3工程師工作站工程師工作站—Engineering842.3.1工程師站的組成

PC機硬件及操作系統(tǒng)。工程師站的基本設(shè)備：一臺完整的PC機，有的用“工作站”式的PC，有的采用服務(wù)器—客戶機結(jié)構(gòu)，這顯然是一種趨勢，因為它更適合于多個設(shè)計者共享一個項目的資源。工程設(shè)計軟件。各DCS都有進行工程組態(tài)的軟件，它們只適用于自己的系統(tǒng)。其他輔助性通用軟件。如辦公軟件、數(shù)據(jù)庫軟件等。2.3.1工程師站的組成PC機硬件及操作系統(tǒng)。85分布式控制系統(tǒng)構(gòu)成課件862.3.2工程師站在DCS中的作用

一．用EWS做系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計二．系統(tǒng)調(diào)試與設(shè)計更改三．運行記錄四．文件整理2.3.2工程師站在DCS中的作用一．用EWS做系統(tǒng)組態(tài)87一．用EWS做系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計的主要任務(wù)：利用DCS提供的所有控制、監(jiān)視功能來設(shè)計實際的過程控制系統(tǒng)。組態(tài)設(shè)計包括：(1)系統(tǒng)硬件構(gòu)成的總體設(shè)計

(2)系統(tǒng)的硬件設(shè)計

(3)控制邏輯設(shè)計

(4)人機接口站組態(tài)設(shè)計

(5)文件組態(tài)

(6)系統(tǒng)運行之后的維護管理基本方法

一．用EWS做系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計的主要任務(wù)：利用DCS88(1)系統(tǒng)硬件構(gòu)成的總體設(shè)計(1)系統(tǒng)硬件構(gòu)成的總體設(shè)計89(2)系統(tǒng)的硬件設(shè)計硬件設(shè)計的結(jié)果是安裝、組裝和接線所用的工程圖紙。通常包括過程控制單元中的模件布置、電源分配、現(xiàn)場I/O的連接方法、屏蔽與接地等設(shè)計，使用EWS可以方便地根據(jù)DCS的設(shè)計規(guī)范和過程控制的具體要求設(shè)計出這些接線圖、配置圖。(2)系統(tǒng)的硬件設(shè)計硬件設(shè)計的結(jié)果是安裝、組裝和接線所用的工90(3)控制邏輯設(shè)計根據(jù)DCS中給出的控制元件(算法，或稱功能碼)組成控制方案的過程。簡單說，包括采集現(xiàn)場信號的設(shè)計、控制運算、決策的設(shè)計、控制輸出的設(shè)計、通信與傳遞信號的設(shè)計、系統(tǒng)診斷與處理方面的設(shè)計等。(3)控制邏輯設(shè)計根據(jù)DCS中給出的控制元件(算法，或稱功91(4)人機接口站組態(tài)設(shè)計根據(jù)運行、維護等