控制儀表第七章

控制儀表及裝置第七章集散控制系統(tǒng)第一節(jié)概述第二節(jié)集散控制系統(tǒng)通信網(wǎng)絡第三節(jié)TPS集散控制系統(tǒng)第五節(jié)集散控制系統(tǒng)可靠性DCS的基本概念

集散型控制系統(tǒng)又稱分布式控制系統(tǒng)，是計算機技術

(Computer)、通信技術(Communication)、圖形顯示技術

(CRT)、控制技術(Control)(簡稱4C技術)相融合的產(chǎn)物。 它是通過某種通信網(wǎng)絡將現(xiàn)場控制站、操作員站、工程師 站聯(lián)系起來，共同完成分級控制、集中管理的綜合控制系 統(tǒng)。它的基本設計思想是危險分散、控制功能分散、而操 作和管理集中。美國HoneyWell公司于1975年11月成功推出了第一套DCS——TDC2000型集散控制系統(tǒng)。

第一節(jié)概述>集散控制系統(tǒng)的發(fā)展歷程20世紀50、60年代，過程工業(yè)主要使用模擬式儀表，它們功能單一、控制精度不高。以后的DDC和SCC集中型計算機控制系統(tǒng)能進行復雜控制,但存在危險集中的問題。1975年Honeywell推出了世界上第一套集散控制系統(tǒng)–TDC2000,實現(xiàn)了分散控制和集中操作與管理的功能,以后十年DCS不斷完善。20世紀90年代以來推出了以管控一體化為主要特征的DCS,隨著PLC和FCS技術的發(fā)展,DCS與PLC和FCS相融合的混合型分布式控制系統(tǒng)也已出現(xiàn)。>集散控制系統(tǒng)的特點

功能齊全人機聯(lián)系完善可靠性高系統(tǒng)拓展靈活安裝調(diào)試簡單集散控制系統(tǒng)的性能比常規(guī)儀表控制系統(tǒng)和集中型計算機控制系統(tǒng)更為優(yōu)越,它的主要特點如下：CRT操作站管理計算機過程控制單元過程控制單元數(shù)據(jù)采集單元…集中操作與管理裝置分散控制裝置通信系統(tǒng)集散控制系統(tǒng)的結構它由過程控制單元、數(shù)據(jù)采集器、CRT操作站、監(jiān)控計算機以及高速數(shù)據(jù)通路五部分組成。過程控制單元(ProcessControlUnit，PCU)，又稱現(xiàn) 場控制站或基本控制器，它是DCS的核心部分。數(shù)據(jù)采集器(DataAcquisitionUnit，DAU)，又稱過程 接口單元(ProcessInterfaceUnit，PIU)，

它是為生 產(chǎn)過程中存在的非控制變量設置的采集裝置。CRT操作站，是DCS與外界聯(lián)系的人機接口裝置。它有操 作員鍵盤和工程師鍵盤之分。監(jiān)控計算機，又稱管理計算機(MangerComputer，MC)， 也稱上位機，是DCS的主機，它綜合監(jiān)視DCS的各單元。高速數(shù)據(jù)通路(DataHiWay，HW)，是一種具有高速通信 能力的信息總線。一般由雙絞線、同軸電纜或光導纖維 組成。DCS的結構組成第二節(jié)集散控制系統(tǒng)通信網(wǎng)絡從所覆蓋的地域范圍大小來分，計算機網(wǎng)絡可劃分為遠程網(wǎng)、局部網(wǎng)和分布式多處理機三類。遠程網(wǎng)的傳輸距離可達數(shù)千米以上，分布式多處理機的傳輸距離僅限于幾米以內(nèi)，而局部網(wǎng)的傳輸距離介于兩者之間，約幾百米到幾千米。與一般的局域網(wǎng)不同，集散控制系統(tǒng)中采用的通信網(wǎng)絡是用于生產(chǎn)過程的控制和管理，它具有下列特點：第二節(jié)集散控制系統(tǒng)通信網(wǎng)絡>通信網(wǎng)絡的特點

1.實時性好，動態(tài)響應快2.可靠性高3.適應惡劣的工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境通信介質(zhì)

通信介質(zhì)又稱傳輸介質(zhì)或信道，是指連接網(wǎng)上各節(jié)點 之間的物理信號通路。常見的通信介質(zhì)有雙絞線、同軸電 纜和光纜三種。

1.雙絞線

把兩根平行導線按一定節(jié)距絞合在一起， 外面包裹金屬箔屏蔽層的信號線稱為雙絞線，最常用。

2.同軸電纜

由內(nèi)導體、用于固定內(nèi)導體的電介質(zhì)絕 緣層、外屏蔽導體和外絕緣層構成。用于較高速率的數(shù)據(jù)傳輸。

3.光纜

光纜的內(nèi)芯是由兩層折射率不同的SiO2拉制 而成的光導纖維，外面敷有一層覆層，在覆層外面也有一 層光導纖維。不受電磁波干擾，廣泛應用于集散系統(tǒng)。

通信介質(zhì)常見的通信介質(zhì)主要有雙絞線、同軸電纜和光纜三種。通信介質(zhì)

a）雙絞線

b）同軸電纜

c）光纜數(shù)據(jù)傳輸中的差錯控制

任何傳輸信道（或傳輸過程）都會存在一定程度的噪聲或干擾，導致接收端收到的二進制數(shù)據(jù)序列R與發(fā)送端發(fā)送出來的二進制數(shù)據(jù)序列C不一致，即產(chǎn)生“差錯”。引起差錯的噪聲有兩類：一類是由分子熱運動引起的白噪聲；另一類是由來自各種電磁干擾引起的沖擊噪聲。為實現(xiàn)無差錯通信，DCS采用信息冗余技術，以提高檢錯和糾錯能力。利用抗干擾編碼實現(xiàn)差錯控制的基本方式有：自動糾錯、檢錯重發(fā)以及二者混合糾錯(簡稱HRC)。常用的抗干擾編碼有：奇偶檢驗碼，循環(huán)冗余碼。抗干擾編碼

奇偶檢驗碼它是最簡單的檢錯碼，其編碼規(guī)則是把 要傳送的數(shù)據(jù)碼元分成組，在每組二進制數(shù)據(jù)后面加 一位校驗位（又稱為奇偶檢驗位），校驗位的碼元和 要傳送的數(shù)據(jù)碼元中的“1”的個數(shù)相等。若為偶數(shù)時叫偶校驗；“1”的個數(shù)若為奇數(shù)時叫奇校驗。循環(huán)冗余碼

(CyclicRedundancyCheck，CRC)簡稱循環(huán)碼，它的檢錯能力相當強，是DCS中最常用的糾錯碼。

>網(wǎng)絡結構

從站從站從站從站主站星型網(wǎng)絡結構站站站站站總線型網(wǎng)絡結構環(huán)型網(wǎng)絡結構站站站站站站通常有星型、總線型和環(huán)型及混合型：>網(wǎng)絡通信協(xié)議

通信協(xié)議以開放系統(tǒng)互連(OSI)參考模型為基礎，?；谖锢韺雍蛿?shù)據(jù)鏈路層而制定。數(shù)據(jù)鏈路層分為介質(zhì)訪問控制層(MAC)和邏輯鏈路控制層(LLC)。應用最廣泛的通信協(xié)議是IEEE802系列，常用通信協(xié)議有：IEEE802.1

局域網(wǎng)概述、體系結構；IEEE802.2

邏輯鏈路控制；IEEE802.3

總線網(wǎng)的MAC與物理層標準；IEEE802.4

令牌總線網(wǎng)的MAC與物理層標準；IEEE802.5

令牌環(huán)網(wǎng)的MAC與物理層標準；IEEE802.11

無線局域網(wǎng)標準；IEEE802.15

短距離無線網(wǎng)絡技術標準等。集散控制系統(tǒng)的硬件結構現(xiàn)場控制站主要由機柜、電源及控制計算機等組成。1、機柜：現(xiàn)場控制站的機拒內(nèi)部均裝有多層機架，以供安裝各種模塊（控制模塊與通信模塊）及電源之用。2、電源為了保證電源系統(tǒng)的可靠性，通常采取以下幾種性措施。(1)每一個現(xiàn)場控制站均采用雙電源供電，互為冗余。(2)如果現(xiàn)場控制站機拒附近有經(jīng)常開關的大功率用電設備，應采用超級隔離變壓器，將其初級、次級線圈間的屏蔽層可靠接地，以克服共模干擾的影響。(3)如果電網(wǎng)電壓波動很嚴重，應采用交流電子調(diào)壓器，快速穩(wěn)定供電電壓。(4)在石油、化工等對連續(xù)性控制要求特別高的場合，應配有不間斷供電電源UPS，以保證供電的連續(xù)性。（一）現(xiàn)場控制站

集散控制系統(tǒng)的硬件結構3.控制計算機(1)CPU現(xiàn)場控制站大都采用Motorola公司M68000系列和Intel公司80X86系列的CPU產(chǎn)品。(2)存儲器控制計算機的存儲器也分為RAM和ROM。(3)總線常見的控制計算機總線有Intel公司的多總線MULTIBUS，“EOROCARD”標準的VME總線。(4)輸入/輸出通道①模擬量輸入輸出通道(AI/AO)②開關量輸入/輸出通道(SI/SO)③脈沖輸入通道(PI)(5)通信設備交換機、modem、集線器等(6)外存儲器、打印機等

集散控制系統(tǒng)的硬件結構DCS操作站一般分為操作員站和工程師站兩種。操作站必須配置有以下設備。1、操作臺2、微處理機系統(tǒng)3、外部存儲設備4、圖形顯示設備5、操作鍵盤和鼠標6、打印輸出設備（二）操作站

集散控制系統(tǒng)的硬件結構1、冗余方式

DCS的冗余技術可以分為多重化自動備用和簡易的手動備用兩種方式。多重化自動備用就是對設備或部件進行雙重化或三重化設置，當設備或部件萬一發(fā)生故障時，備用設備或部件自動從備用狀態(tài)切換到運行狀態(tài)，以維持生產(chǎn)繼續(xù)進行。多重化自動備用還可以進一步分為同步運轉、待機運轉、后退運轉等三種方式。2、冗余措施

DCS的冗余包括通信網(wǎng)絡的冗余、操作站的冗余、現(xiàn)場控制站的冗余、電源的冗余、輸入/輸出模塊的冗余等。通常將工作冗余稱“熱備用”，而將后備冗余稱為“冷備用”。

除了硬件冗余外，DCS還采用了信息冗余技術，就是在發(fā)送信息的末尾增加多余的信息位，以提供檢錯及糾錯的能力，降低通信系統(tǒng)的誤碼率。（三）DCS的冗余化結構

集散控制系統(tǒng)的軟件結構所謂軟件是指完成各種功能的計算機程序的總和，它是計算機控制系統(tǒng)的神經(jīng)中樞，整個系統(tǒng)的動作都是在軟件程序指揮下協(xié)調(diào)工作的。

DCS軟件及其基本功能集散控制系統(tǒng)的基本功能1、反饋控制2、串聯(lián)控制3、前饋控制4、順序控制（一）現(xiàn)場控制站的基本功能

（二）操作站的基本功能1、顯示：它以模擬方式、數(shù)字方式及趨勢曲線實時顯示每個控制回路的測量值(PV)、設定值(SV)及控制輸出值(MV)。2、操作：操作站可對全系統(tǒng)每個控制回路進行操作，對設定值、控制輸出值、3、報警：操作站以畫面方式、色彩(或閃光)方式、模擬方式、數(shù)字方式及音響信號方式對各種變量的越限和設備狀態(tài)異常進行各種類型的報警。4、系統(tǒng)組態(tài)：DCS的組態(tài)分為系統(tǒng)組態(tài)和應用組態(tài)兩類，相應的有系統(tǒng)組態(tài)軟件和應用組態(tài)軟件。5、系統(tǒng)維護：當系統(tǒng)中的某設備發(fā)生故障時，一方面立刻切換到備用設備，另一方面經(jīng)通信網(wǎng)絡傳輸報警信息，在操作站上顯示故障信息，蜂鳴器等發(fā)出音響信號，督促工作人員及時處理故障。6、報表生成：根據(jù)生產(chǎn)管理需要，操作站可以打印各種班報、日報、操作日記及歷史記錄，還可以拷貝流程圖畫面等。數(shù)據(jù)通信技術1、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的組成通信是指用特定的方法，通過某種介質(zhì)將信息從一處傳輸?shù)搅硪惶幍倪^程。一個最基本的通信系統(tǒng)，是由信息源、發(fā)送裝置/接收裝置（收發(fā)裝置或調(diào)制解調(diào)器）、信道、通信控制部件、信息宿及協(xié)議等部分組成。（一）數(shù)據(jù)通信原理通信系統(tǒng)模型

2、通信類型模擬通信是以連續(xù)模擬信號傳輸信息的通信方式。數(shù)字通信是將數(shù)字信號進行傳輸?shù)耐ㄐ欧绞健?shù)字信號是具有一定編碼、格式和字長的數(shù)字信息。3、傳輸方式信息按其在信道中的傳輸方向分為單工、半雙工和全雙工三種傳輸方式。(l)單工（Simplex）通信方式：只允許信息沿一個方向（而不能作反向）傳輸。單工通信方式(2)半雙工（Halfduplex）通信方式：允許信息在兩個方向上傳輸，但在同一時刻只限于一個方向的傳輸，如圖所示2-5所示。半雙工通信方式(3)全雙工（Fullduplex）通信方式。允許信息同時在兩個方向上進行傳輸，如圖2-6所示。全雙工通信方式4、串行傳輸與并行傳輸(1)串行傳輸是把數(shù)據(jù)逐位依次在信道上進行傳輸?shù)姆绞健?2)并行傳輸是把數(shù)據(jù)多位同時在信道上進行傳輸?shù)姆绞健４袀鬏斉c并行傳輸

a)串行傳輸b)并行傳輸?shù)谌?jié)TPS集散控制系統(tǒng)萬能工作站UWS萬能操作站US新型萬能操作站UXS應用模件AM新型應用模件AXM連接器CG、PLCG網(wǎng)絡連接器NG全方位萬能操作站GUS高速通路連接器HG網(wǎng)絡接口模件NIM基本控制器BC多功能控制器MC先進多功能控制器AMC數(shù)據(jù)高速通路口DHP擴展控制器EC增強型操作EOS基本操作站BOS過程接口單元PIU通用計算機接口GPCI邏輯管理器LM先進過程管理器APM故障安全控制管理器FSC過程管理器PM高性能過程管理器HPMDECVAX計算機AXP計算機管理計算機歷史模件HM工廠信息網(wǎng)(PIN)局域控制網(wǎng)(LCN)萬能控制網(wǎng)(UCN)基本系統(tǒng)(BASIC)高速通路指揮器HTD數(shù)據(jù)高速通路DHTPS系統(tǒng)基本構成圖>系統(tǒng)構成>分散過程控制裝置

分散過程控制裝置包括連接在

DH

上的BC、EC、MC、AMC

和連接在

UCN

上的

PM、APM、HPM、LM和FSC。過程管理器PM

基本構成：由過程管理模件PMM和IO

子系統(tǒng)組成。PMM包括通信處理器和調(diào)制解調(diào)器、I/O鏈路接口處理器以及控制處理器三部分。I/O

子系統(tǒng)由雙重冗余的

I/O鏈路和最多40個I/O處理器組成。完成I/O處理、各種控制和報警任務通信處理器和調(diào)制解調(diào)器(M68000)I/O鏈路接口處理器(80C51)控制處理器(M68000)PMM高電平

模擬輸入處理器16低電平模擬輸入處理器8低電平多路轉換器32智能變送器接口處理器16模擬輸出處理器8脈沖輸入處理器8數(shù)字輸入處理器32數(shù)字輸出處理器16至遠處I/O處理器光纜I/O鏈路I/O子系統(tǒng)(80C31)過程管理器結構UCN輸入輸出處理功能由不同類型的I/O卡實現(xiàn)，有8種類型：高電平模擬輸入處理器、低電平模擬輸入處理器、低電平多路模擬輸入轉換器、智能變送器接口處理器、模擬輸出處理器、數(shù)字輸入處理器、數(shù)字輸出處理器）和脈沖輸入處理器。功能：輸入輸出處理、控制和報警功能。控制功能有連續(xù)控制、邏輯控制和順序控制幾種，這些控制功能是由PMM中各種類型的功能槽slot完成。一個slot稱為一個數(shù)據(jù)點。類型包括常規(guī)PV、常規(guī)控制、數(shù)字復合、邏輯、過程模件、數(shù)值、狀態(tài)標志和定時點。報警功能中的參數(shù)包括報警類型、報警限值和報警優(yōu)先。類型有絕對值、偏差與速率報警；限值有上限、下限、上上限、下下限等；報警優(yōu)先級有三個。先進過程管理器APM

APM具有與PM相似的結構形式，但在I/O接口、控制功能、內(nèi)存容量和CL語言等方面都較PM有很大改進。APMM由先進通信處理器和調(diào)制解調(diào)器、先進I/O鏈路接口處理器和先進控制處理器三部分組成?；緲嫵桑合冗M過程管理模件APMM和I/O子系統(tǒng)。I/O子系統(tǒng)由11種I/O處理器組成，比PM多了數(shù)字輸入事件順序、串行設備接口和串行接口三種處理器。功能：輸入輸出處理和控制功能。輸入輸出功能比PM增加三個功能：數(shù)字輸入事件順序、串行設備接口、串行接口。共有12種數(shù)據(jù)點，比PMM多了設備管理點、數(shù)組點、時間變量點和字符串點四種。高性能過程管理器HPM

HPM是APM更新產(chǎn)品，采用兩個68040處理器作為通信處理器和控制處理器,80C32作為I/O鏈路接口處理器。與APM相比，HPM在輸入輸出處理功能和控制功能方面有所提高：

HPM的I/O處理器的類型也比PM多了三種，但是它的輸出通道有所增加。

HPM的常規(guī)控制點算法比APM增加了三種，分別是乘法器/除法器、帶位置比例的PID和常規(guī)控制求和器。邏輯管理器LM

主要用于邏輯控制，它具有PLC的優(yōu)點。由于它直接掛在UCN網(wǎng)上，故可與網(wǎng)絡上其他模件PM、APM、HPM等進行數(shù)據(jù)通信，使PLC和DCS有機結合，能集中顯示、操作和管理。基本構成：由邏輯管理模件

LMM、控制處理器和

I/O鏈路處理器及I/O模件組成。功能：LM以數(shù)據(jù)點為基礎，實現(xiàn)順序控制和緊急聯(lián)鎖等功能。共有9種數(shù)據(jù)點：數(shù)字輸入點、數(shù)字輸出點、模擬輸入點、模擬輸出點、數(shù)字復合點、鏈接點、狀態(tài)標志點、數(shù)值點、時間點。其功能同PM基本相同。邏輯管理模件LMM控制處理器I/O鏈路處理器并行I/O模件最大點數(shù)2048邏輯管理器LM串行連接模塊SLM串行I/O模件最大點數(shù)2040并行連接驅(qū)動模塊PLDM冗余UCN邏輯管理器結構

故障安全控制管理器FSC

FSC是一種具有高級自診斷的生產(chǎn)過程保護系統(tǒng)，其容錯安全停車系統(tǒng)用于保護生產(chǎn)裝置和操作人員的安全。作為UCN的節(jié)點，可與PM和LM通信，也可經(jīng)網(wǎng)絡接口NIM與LCN上的歷史模件HM和應用模件AM交換信息。FSC安全管理模件FSC-SMM冗余UCNFSC控制器控制處理器I/O模件通信模件FSC用戶操作站現(xiàn)場設備FSC網(wǎng)絡基本構成：包括FSC安全管理模件和FSC控制器：故障安全控制管理器安全管理模件允許FSC通過串行通信鏈路與UCN設備進行點對點通信，或經(jīng)NIM與LCN上的模塊進行通信。功能：聯(lián)鎖控制、停車控制和裝置的整體安全控制?？刂铺幚砥鲌?zhí)行邏輯圖組態(tài)的控制程序，并將結果傳到輸出接口。它對FSC硬件進行連續(xù)測試,一旦發(fā)現(xiàn)故障，診斷信息立即通過SMM在操作站上報告，確保過程的安全控制、系統(tǒng)擴展的控制以及過程設備的診斷。I/O模件連接各種數(shù)字量和模擬量信號,所有的I/O模件與現(xiàn)場信號之間都采用光隔離。故障安全I/O模件支持系統(tǒng)的自診斷功能，用于安全檢測和控制。通信模件：一是FSC網(wǎng)絡的通信模件,通過它可與其他FSC系統(tǒng)進行通信。二是FSC用戶操作站通信模件,允許用戶在操作站上對FSC的參數(shù)及其屬性進行組態(tài)。>集中操作管理裝置

集中操作管理裝置包括BOS、EOS、US、UXS、UWS、GUS、以及AM、AXM和HM。萬能操作站USUS是LCN網(wǎng)上的模件，是TPS系統(tǒng)中主要的人機界面。它提供了綜合性的單一窗口?；緲嫵桑河捎布蛙浖刹糠纸M成：硬件包括主機、彩色CRT顯示器、操作員/工程師鍵盤、軌跡球、鍵鎖和外圍設備等。軟件有兩類：一類是操作員屬性的系統(tǒng)軟件,另一類是工程師系統(tǒng)軟件。操作員屬性功能監(jiān)視和控制生產(chǎn)過程,包括啟停車；處理報警和操作員信息；顯示和打印過程歷史數(shù)據(jù)、趨勢、平均值、值班記錄等；歸檔歷史數(shù)據(jù)；監(jiān)視和改變設備的狀態(tài)；從歷史模塊或軟磁盤中加載操作程序和數(shù)據(jù)庫等。功能：提供不同的功能畫面以完成相應的操作：過程工程師屬性功能除具有操作員屬性功能外,還增加了系統(tǒng)組態(tài)，數(shù)據(jù)點建立，用戶圖形建立，自由格式報表建立，控制語言程序的編寫、編譯和裝載功能。維護工程師屬性功能提供了系統(tǒng)維護主菜單,可顯示維護建議畫面、相關信息畫面、故障設備錯誤信息和過程連接裝置狀態(tài)。US、UWS和UXS性能比較US與UWS：UWS

工程師鍵盤比US

多了17個特殊功能鍵，且未帶LED顯示和可組態(tài)功能，它的驅(qū)動裝置一般配置兩個軟盤和兩個硬盤，另外還可帶矩陣打印機。

UWS的主要功能與US相同，它具有過程工程師功能、維護工程師功能和過程管理工程師功能。US與UXS：UXS是US的改進型，帶有工業(yè)標準協(xié)處理器，采用改進型高分辨率CRT。除具有過程人機接口的功能外，還具有基于Unix操作系統(tǒng)的工廠網(wǎng)外設信息通信接口功能,并可實現(xiàn)X-windows環(huán)境下的系統(tǒng)操作功能,用戶可通過它將第三方計算機與系統(tǒng)連接。全方位萬能操作站GUSGUS是較新的操作管理站，兼有操作員站和工程師站兩種功能，是采用WindowsNT操作系統(tǒng)的TPS節(jié)點之一?；緲嫵桑篏US構成與US類似，由主機、顯示器、鍵盤、外設等組成，但它是雙處理器結構，有兩塊主機板。GUS除配置操作員鍵盤外，還有PC標準鍵盤及鼠標。

GUS采用Uniformance集成軟件，主要有商業(yè)應用軟件、過程歷史數(shù)據(jù)庫和桌面辦公軟件三部分。功能：GUS繼承了US的顯示、操作、過程組態(tài)等全部功能，同時提供了先進的視窗式人機接口技術，通過窗口管理軟件SafeView，實現(xiàn)對顯示環(huán)境的管理，可選定每屏的窗口數(shù)、窗口位置、窗口移動的限制等。應用模件AMAM是具有高級控制和計算算法的LCN模件?；緲嫵桑喊ㄎ⑻幚砥骺āCN接口卡、LCN輸入輸出卡以及存儲器卡等部分。AM具有適應各種機型的軟件,除了AM系統(tǒng)的軟件之外，還具有基于DEC公司VAX計算機的、PC的和Macintosh計算機軟件。功能：包括控制、計算以及通信功能。其控制功能也是由各種類型的數(shù)據(jù)點來完成的。包括：常規(guī)點、旗標點、數(shù)字點、時間點、計算點、開關點和用戶數(shù)據(jù)段。

AM起著特殊的網(wǎng)絡溝通作用，與三條網(wǎng)絡LCN、UCN和DH上的所有設備均有聯(lián)系。AXM性能優(yōu)于AM,用雙重處理器,可帶浮點處理硬件,RISC協(xié)處理器用于與UNIX系統(tǒng)連接。軟件環(huán)境是OpenUSE。歷史模件HMHM是大容量存儲器，存儲系統(tǒng)軟件、應用軟件和歷史數(shù)據(jù)?；緲嫵桑篐M的構成和AM類似，其硬件組成包括：LCN接口、微處理器和存儲器。HM的存儲器分為冗余的單驅(qū)動和雙驅(qū)動，不冗余的單驅(qū)動和雙驅(qū)動四種組合類型。

功能：用于存儲三種信息：過程歷史數(shù)據(jù)（連續(xù)的過程瞬時值或平均值、過程事件、系統(tǒng)事件、日志等）、應用軟件（用戶文件、系統(tǒng)組態(tài)文件、應用數(shù)據(jù)庫文件、用戶圖形、控制語言程序等）、系統(tǒng)軟件（支持系統(tǒng)正常工作的軟件）。>通信網(wǎng)絡

通信網(wǎng)絡包括數(shù)據(jù)高速通路(DH)、局域控制網(wǎng)(LCN)、萬能控制網(wǎng)(UCN)和工廠信息網(wǎng)(PIN)。數(shù)據(jù)高速通路DHDH

是TPS

基本系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡，用于早期分散控制裝置間的信息傳遞。它采用總線型結構和廣播式通信協(xié)議，傳輸速率為

250kb/s，由高速通路指揮器

HTD來指揮各模塊間的信息傳遞。LCN是一種高速局域控制網(wǎng)，通信系統(tǒng)由同軸電纜、連接器、終端連接器以及LCN接口板組成。通信鏈路還包括LCN和DH間接口HG、LCN與UCN間接口NIM以及計算機連接器CG等。采用兩條冗余的同軸電纜，傳輸速率為5Mb/s，采用IEEE802.4通信協(xié)議。局域控制網(wǎng)LCN萬能控制網(wǎng)絡UCNUCN

是一個過程控制級網(wǎng)絡，由冗余的同軸電纜組成，長度通常為800米。網(wǎng)絡通信采用IEEE802.4協(xié)議，令牌總線存取方式，通信速率為5MB/s。網(wǎng)間接口模件NIM網(wǎng)絡接口模件NIM

是LCN網(wǎng)和UCN

網(wǎng)之間的連接器。它負責網(wǎng)絡間通信技術及協(xié)議的相互轉換,為LCN網(wǎng)上的模件訪問UCN網(wǎng)絡設備的數(shù)據(jù)提供了可能。高速通路連接器HG

是LCN

網(wǎng)與DH

網(wǎng)的網(wǎng)絡接口，不僅擔負著LCN和DH之間的通信任務,還要提供DH的數(shù)據(jù)管理功能。此外，HG還有診斷、報警和時間同步等功能。>系統(tǒng)組態(tài)

組態(tài)是用系統(tǒng)提供的功能模塊或算法組成所需控制結構,完成所需功能。有硬件組態(tài)（又稱系統(tǒng)配置，系統(tǒng)設備組態(tài)）、軟件組態(tài)包括畫面組態(tài)和控制組態(tài)。系統(tǒng)設備組態(tài)DCS中的所有設備，都是網(wǎng)絡上的一個節(jié)點，必須為這些節(jié)點分配網(wǎng)絡地址，這就是系統(tǒng)設備的組態(tài)。它是系統(tǒng)操作、管理、查詢、診斷和維護的基礎，分兩個層次進行，先是集中操作管理層設備組態(tài)，再是分散過程控制層設備組態(tài)。集中操作管理層設備組態(tài)該層組態(tài)包括系統(tǒng)取名、節(jié)點組態(tài)和系統(tǒng)通用信息的確定等。分散過程控制層設備組態(tài)該層組態(tài)包括節(jié)點登記和節(jié)點特性組態(tài)。完成系統(tǒng)設備間的軟連接，它是先選擇硬件設備，然后在顯示器上完成系統(tǒng)硬件的配置，也就是硬件系統(tǒng)的建立（setup）問題，它包括以下幾方面的內(nèi)容：工程師站的選擇（包括機型、顯示器尺寸、內(nèi)存、硬盤容量、打印機等）；操作員站的選擇（包括操作員站的個數(shù)和操作員站的配置，如顯示器尺寸及是否采用雙屏、主機型號、內(nèi)存配置、磁盤容量的配置、打印機的臺數(shù)和型號等）；現(xiàn)場控制站的選擇（包括現(xiàn)場控制站的個數(shù)、地域分布、每個現(xiàn)場控制站中所配的各種模板的種類及塊數(shù)、電源的選擇等）?？刂平M態(tài)控制組態(tài)為控制站建立各類模塊，包括輸入/輸出模塊，運算模塊，連續(xù)/邏輯/順序控制模塊和程序模塊，并將它們組成所需的控制回路。各種功能模塊的圖形組態(tài)順序為先輸入/輸出模塊，再運算模塊和控制模塊：輸入/輸出模塊的組態(tài)包括定義輸入/輸出數(shù)據(jù)點的位號和對點的描述，確定模塊在系統(tǒng)中的位置和確定數(shù)據(jù)點的各項特性。

運算模塊組態(tài)先調(diào)出所需的算法模塊，然后單擊該模塊框圖，打開參數(shù)表窗口，逐項填寫。主要內(nèi)容包括位號、算法名稱、所在控制網(wǎng)絡的位置、輸入和輸出信號以及相應的運算常數(shù)。

控制模塊組態(tài)分為連續(xù)控制、邏輯控制和順序控制。連續(xù)控制模塊組態(tài)以常規(guī)PID控制模塊為核心，結合運算模塊和輸入/輸出模塊，即可構成單回路或復雜控制回路。見下例：邏輯控制模塊組態(tài)

有梯形圖、邏輯圖和指令表三種：梯形圖組態(tài)方式是先調(diào)出觸點、線圈和元件，再進行觸點、線圈和元件之間的連線，并填寫觸點名。邏輯圖組態(tài)方式是先調(diào)出邏輯模塊，再進行模塊之間的連線，并填寫輸入或輸出變量名。指令表組態(tài)方式是將邏輯圖或梯形圖用相應指令來描述，形成指令表或程序。該方式因缺乏直觀性，較少采用。

順序控制模塊組態(tài)順序控制是按照時間順序、邏輯順序或混合順序逐步進行各階段信息處理的控制方法。在順序控制中兼有連續(xù)控制、邏輯控制和輸入

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輸出監(jiān)控的功能，在PM中,實現(xiàn)一般的順序控制可通過各類數(shù)據(jù)點的組合使用加以實現(xiàn)。畫面組態(tài)畫面組態(tài)是指操作站、管理站、工程師站及簡易型操作終端的各種畫面、畫面間的連接。包括用戶流程編制、歷史數(shù)據(jù)生成以及自由格式報表編制等內(nèi)容。用戶流程編制-流程畫面形式和流程圖編輯：流程畫面形式：靜態(tài)畫面、動態(tài)畫面和上述畫面的合成。流程圖編輯：用線和實體畫基本圖形，作子圖，在圖中加字符和數(shù)據(jù)并賦予條件，加趨勢、棒圖等。

歷史數(shù)據(jù)生成歷史數(shù)據(jù)是趨勢顯示和編制報表的數(shù)據(jù)基礎。用HM作為系統(tǒng)的硬盤，存儲歷史數(shù)據(jù)和其它的過程或系統(tǒng)數(shù)據(jù)。自由格式報表編制自由格式報表是一幅132×66的畫面，分成6屏，它是子圖、文字、變量值等的組合。自由格式報表比標準格式報表更靈活，信息量更大。DCS組態(tài)方法

DCS的組態(tài)方法大致可分為兩種。

1.填表格法或功能圖法

填表格法是在DCS制造商提供的、用于組態(tài)的表格上采用菜單方式，逐行填入相關參數(shù)，完成相應組態(tài)工作。實現(xiàn)這種組態(tài)的語言是面向問題的語言。功能圖法主要用于功能塊的選擇，填寫功能參數(shù)，通過軟連接實現(xiàn)組態(tài)功能，這一組態(tài)過程也叫功能塊語言，屬于DCS組態(tài)語言的一種。

2.編程法

編程法是采用廠商提供的編程語言或允許采用的高級語言編制程序，輸入組態(tài)信息，用C語言等在管理層編制優(yōu)化管理軟件等。高級語言是DCS組態(tài)語言的一種。

第四節(jié)集散系統(tǒng)的可靠性集散系統(tǒng)的可靠性通常包含兩層意思：其一是指系統(tǒng)在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力，其二是指故障發(fā)生后通過維修使系統(tǒng)恢復工作的能力。DCS的可靠性主要體現(xiàn)在以下5個方面：DCS的分散結構

主要體現(xiàn)在結構分散化、功能和地域分散化、負荷分散化和數(shù)據(jù)庫分散化。DCS的冗余化結構

采用冗余化結構