集散控制系統(tǒng)總結(jié)

DCS定義：以多臺微處理器為核心，承受掌握功能分散，顯示操作集中，兼顧分而自治和綜合協(xié)調(diào)原則設(shè)計的一代儀表掌握系統(tǒng)。 〔distributedcontrolsystem〕基地式儀表一單元式儀表一組件組裝式儀表模擬儀表的局限性：1〕生產(chǎn)規(guī)模大型化，中控室表盤愈來愈長，難于實現(xiàn)集中監(jiān)視和操作。各掌握系統(tǒng)的通信聯(lián)系困難。難于實現(xiàn)分級掌握，難于實現(xiàn)全廠的綜合治理。難于實現(xiàn)簡單規(guī)律的掌握。預(yù)估、自適應(yīng)、模糊、最優(yōu)…5〕系統(tǒng)變更困難。DCS的五個進展階段，各階段技術(shù)特征 ：集中計算機掌握階段計算機與模擬儀表混合式分散掌握階段第一代集散系統(tǒng)：實現(xiàn)分散掌握，引入網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，加強牢靠性設(shè)計。其次代集散系統(tǒng)：以實現(xiàn)分散掌握為主，實現(xiàn)全系統(tǒng)的信息治理。引入先進的局部網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。分散掌握系統(tǒng)的四個層次，

MAP協(xié)議或其他工業(yè)通信協(xié)議，智能向現(xiàn)場方向延長，尚未成熟。自下而上為：現(xiàn)場級：包括各類傳感器、變送器和執(zhí)行器〔安裝在被控生產(chǎn)過程四周〕掌握級：包括過程掌握站〔PCU〕和數(shù)據(jù)采集站〔DAU〕〔安裝在主控室后的電子設(shè)備室中〕監(jiān)控級：包括運行員操作站〔安裝在中心掌握室〕、工程師工作站和計算站〔安裝在電子設(shè)備室〕治理級：包括廠級治理計算機或是假設(shè)干個機組的治理計算機。可分為實時監(jiān)控和日常治理兩局部。各個站的功能：1〕現(xiàn)場級設(shè)備：將生產(chǎn)過程中的各種物理量轉(zhuǎn)換為電信號。 或符合現(xiàn)場總線協(xié)議的數(shù)字信號， 送往掌握站或數(shù)據(jù)采集站，或者將掌握站輸出的掌握量轉(zhuǎn)換成機械位移，帶動調(diào)整機構(gòu)，實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的掌握。現(xiàn)場級的信息傳遞三種方式：傳統(tǒng)的 4-20mA模擬量傳輸方式；現(xiàn)場總線的全數(shù)字量傳輸方式；在4-20mA的模擬量信號上，疊加調(diào)制后的數(shù)字量信號的混合傳輸方式。現(xiàn)場信息以現(xiàn)場總線為根底的全數(shù)字傳輸是今后的進展方向。2〕過程掌握站：承受由現(xiàn)場設(shè)備，如傳感器、變送器來的信號，依據(jù)肯定的掌握策略計算出所需的掌握量，并送回到現(xiàn)場的執(zhí)行器中去，過程掌握站可以同時完成連續(xù)掌握、挨次掌握或規(guī)律掌握功能，也可能僅完成其中的一種掌握功能。數(shù)據(jù)采集站：承受由現(xiàn)場設(shè)備送來的信號，并對其進展一些必要的轉(zhuǎn)換和處理之后送到分散型掌握系統(tǒng)中的其他局部，主要是監(jiān)控級設(shè)備中去。數(shù)據(jù)采集站承受大量的過程信息，并通過監(jiān)控級設(shè)備傳遞給運行人員。運行員操作站：是運行員與分散型掌握系統(tǒng)相互交換信息的人機接口設(shè)備。 運行人員通過運行員操作站來監(jiān)視和掌握整個生產(chǎn)過程。運行人員可以在運行員操作站上觀看生產(chǎn)過程的運行狀況，讀出每一個過程變量的數(shù)值和狀態(tài)，推斷每個掌握回路是否工作正常，并且可以隨時進展手動 /自動掌握方式的切換，修改給定值，調(diào)整掌握量，操作現(xiàn)場設(shè)備。以實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的干擾、另外還可以打印各種報表，拷貝屏幕上的畫面和曲線等。要求：具有一臺較強圖形處理功能的微型機，以及相應(yīng)的外部設(shè)備，一般配有器，大屏幕顯示裝置，打印機，拷貝機，鍵盤，鼠標(biāo)。工程師工作站：是為了掌握工程師對分散掌握系統(tǒng)進展配置、組態(tài)、調(diào)試、維護所設(shè)置的工作站。工程師工作站的另一個作用是對各種設(shè)計文件進展歸類和治理，形成各種設(shè)計文件。要求：由量的外部設(shè)備所組成。計算站：主要任務(wù)是實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的監(jiān)視掌握，例如機組運行優(yōu)化和性能計算，先進掌握策略的實現(xiàn)

CRT顯示pc機配置肯定數(shù)等，主要功能是完成簡單的數(shù)據(jù)處理和運算功能。要求：運算功能和運算速度。廠級治理系統(tǒng)：監(jiān)測企業(yè)各局部的運行狀況，禾U用歷史數(shù)據(jù)和實時數(shù)據(jù)推測可能發(fā)生的各種狀況， 從企業(yè)全局利益岀發(fā)關(guān)心企業(yè)治理人員進展決策，幫助企業(yè)實現(xiàn)其規(guī)劃目標(biāo)。過程掌握站和數(shù)據(jù)采集站的區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)采集站不直接完成掌握功能。這是它與過程掌握站的主要區(qū)分。分散掌握系統(tǒng)的分散方式。1〕2〕3〕地理分散功能分散縱向從上到下分級及其功能單元機組級：主要實現(xiàn)與機組協(xié)調(diào)掌握系統(tǒng)高層掌握任務(wù)有關(guān)的掌握功能。功能組級：主要實現(xiàn)子系統(tǒng)中較高層次的挨次掌握和連續(xù)掌握。 對于挨次掌握,在功能組級形成掌握子功能組的啟動或停頓命令。對于連續(xù)掌握二能組級完成某些掌握回路的主控任務(wù)，向下一級掌握器發(fā)岀主控信號。子功能組級：主要實現(xiàn)每個被控對象的挨次掌握和連續(xù)掌握。I/O級：是分散掌握系統(tǒng)與被控生產(chǎn)過程之間的橋梁，是每一個模擬量或開關(guān)量的入口和岀口，他們直接與現(xiàn)場的變送器、執(zhí)行器、繼電器、電動裝置等現(xiàn)場設(shè)備相連。物理分散的形式層次分散型〔自律可控性強〕水平分散型〔自律可調(diào)性好〕地理分散方式地理集中式：是把全部的根本掌握單元集中安裝在中心掌握室或四周的電子設(shè)備室內(nèi)地理分散式：就是把根本掌握單元安裝在生產(chǎn)過程的四周，即在整個廠房內(nèi)分散布置。DCS已經(jīng)完全實現(xiàn)地理分散〔錯〕自律分散系統(tǒng)：所謂“自律可控性”是指任何一個子系統(tǒng)故障時，其余子系統(tǒng)的掌握器可隨便掌握系統(tǒng)的各個狀態(tài)變量?！白月煽蓞f(xié)調(diào)性”是指任一子系統(tǒng)故障時，其余子系統(tǒng)的掌握器可協(xié)調(diào)各掌握器彼此不同的掌握目標(biāo)。滿足以上兩點的系統(tǒng)即為自律分散系統(tǒng)?！布惺较到y(tǒng)由于只有一個掌握器，既無自律可空性，也無自律可協(xié)調(diào)性〕自律分散系統(tǒng)同時強調(diào)了子系統(tǒng)的均質(zhì)性，局域性，自含性。自律分散系統(tǒng)的特點：沒有中心操作系統(tǒng)和中心協(xié)調(diào)系統(tǒng)，每個子系統(tǒng)都有自己的治理系統(tǒng)。數(shù)據(jù)信息:具有肯定的編碼、格式和字長的數(shù)字信息被稱為數(shù)據(jù)信息〔填空和推斷〕傳輸速率： 指信道在單位時間內(nèi)傳輸?shù)男畔⒘?，大多?shù)分散掌握系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率一般為0.5~100Mbps左右。通信系統(tǒng)的組成:發(fā)送裝置、接收裝置和信道信息的通信方式：單工方式，半雙工方式，全雙工方式?；鶐鬏?shù)氖敲}沖信號載帶傳輸?shù)氖钦{(diào)制后的載波信號寬帶傳輸?shù)氖且暂d波頻率區(qū)分的多路信號異步傳輸中，信息是以字符為單位講行傳輸同步傳輸中，信息是以數(shù)據(jù)塊為單位進展傳輸串行傳輸是把數(shù)據(jù)的各個二進制位依次在信道上進展傳輸，并行傳輸是把構(gòu)成數(shù)據(jù)的各個二進制同時 —在信道上進展傳輸?shù)姆绞捷d帶傳輸中的數(shù)據(jù)表示方法：數(shù)據(jù)的交換方式：線路交換方式

調(diào)幅調(diào)頻調(diào)相，報文交換方式，報文分組交換方式〔虛電路法，數(shù)據(jù)報方法〕信道：指發(fā)送裝置和接收裝置之間的信息傳輸通路，包括傳輸介質(zhì)和有關(guān)的中間設(shè)備。1〕傳輸介質(zhì)：1.個相互絕緣的的導(dǎo)體扭絞而成的先對。適用于網(wǎng)絡(luò)類型：環(huán)形或總線型網(wǎng)絡(luò)同軸電纜：總線型或環(huán)形網(wǎng)絡(luò)光纜：具有良好的信息傳輸特性，料號的抗干擾特性。缺點：分支比較困難。主要用于環(huán)形網(wǎng)絡(luò)。

雙絞線：由兩.DCS網(wǎng)絡(luò)中，實行肯定的措施來檢測錯誤并訂正錯誤，檢錯和糾錯成為過失掌握〔突發(fā)錯誤：由外界干擾，突發(fā)噪聲引起的，特正是誤碼連續(xù)成片岀現(xiàn)。它的持續(xù)時間較長，可能影響多為數(shù)據(jù)突發(fā)狀態(tài)。〔2〕隨機錯誤：主要由過失掌握方法傳輸信息冗余承受檢錯碼〔垂直奇偶校驗方式，水平奇偶校驗方式，矩陣奇偶校驗方式，累加和校驗方式〕承受糾錯碼〔漢明碼方式，循環(huán)碼方式，其他各種編碼方式〕傳輸方法冗余回送〔回送比較方式，回送校驗字符方式〕連發(fā)〔并列傳輸方式，重復(fù)傳輸方式〕奇偶校驗原理：就是在每個碼組之內(nèi)附加一個校驗位，使得整個碼組中

1的個數(shù)為奇數(shù)〔奇校驗〕或偶數(shù)〔偶校驗〕 ，其規(guī)則是：公式矩陣奇偶校驗方式既有垂直奇偶校驗方式又有水平奇偶校驗方式漢明校驗：距離越大，牢靠性越高循環(huán)冗余校驗法校驗碼的生成過程：設(shè)要發(fā)送的數(shù)據(jù)位DDG〔稱為生成多項式〕的最高次項相乘得到GG”將上一步相除后所得的余數(shù)作為校驗碼〔即 CRC〕D”與余數(shù)相加后輸出在承受端的校驗方式如下：用與發(fā)送端一樣的多項式GD”余數(shù)假設(shè)能除盡，表示無過失，去掉余數(shù)后，得到數(shù)據(jù)假設(shè)除不盡，說明有過失，按肯定規(guī)章進展糾錯或懇求重發(fā)

D”〔通過移位來實現(xiàn)〕通信網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)錁?gòu)造包括星型構(gòu)造，環(huán)型構(gòu)造，總線型結(jié)2.17星型構(gòu)造

構(gòu)〔畫出圖要知道是那種構(gòu)造〕特點：在星型構(gòu)造中，每一個節(jié)點都通過一條鏈路連接到一個中心節(jié)點上去。任何兩個節(jié)點之間的通信都要經(jīng)過中心節(jié)點。在中心節(jié)點中，有一個“智能”開關(guān)裝置來接通兩個節(jié)點之間的通信路徑。優(yōu)點：構(gòu)造簡潔，故障診斷和隔離簡潔。缺點：中心節(jié)點的構(gòu)造是比較簡單的，一旦發(fā)生故障，整個通信系統(tǒng)就要癱瘓，因此，這種系統(tǒng)的牢靠性是比較低的。環(huán)形構(gòu)造：特點：在環(huán)型構(gòu)造中，全部的節(jié)點通過鏈路組成一個環(huán)形。需要發(fā)送信息的節(jié)點將信息發(fā)送到環(huán)上，信息在環(huán)上只能按某一確定的方向傳輸。當(dāng)信息到達接收節(jié)點時，該節(jié)點識另惰息中的目的地址與自己的地址一樣，就將信息取出，并加上確認(rèn)標(biāo)示，以便由發(fā)送節(jié)點去除。優(yōu)點：由于傳輸是單方向的，所以不存在確認(rèn)信息傳輸路徑的問題，這可以簡化鏈路的掌握。當(dāng)某一節(jié)點故障時，可以將該節(jié)點旁路，以保證信息暢通無阻。為了進一步提高牢靠性，在某些分散掌握系統(tǒng)中承受雙環(huán)，或者在故障時支持雙向傳輸。缺點：節(jié)點數(shù)量太多時會影響通信速度，另外，環(huán)是封閉的，不便于擴大。總線型構(gòu)造：特點：全部的站都通過相應(yīng)的硬件接口直接接到總線上。由于全部的節(jié)點都共享一條共用傳輸線路，所以每次只能由一個節(jié)點發(fā)送信息，信息由發(fā)送它的節(jié)點向兩端集中。在有用信息之前有一個詢問信息，詢問信息中包含著承受該信息的節(jié)點地址，總線上其他節(jié)點同時承受這些信息。當(dāng)某個節(jié)點由詢問信息中鑒別出承受地址與自己的地址相符時，這個節(jié)點做好預(yù)備，承受后面所傳送的信息。優(yōu)點：構(gòu)造簡潔，便于擴大。另外，由于網(wǎng)絡(luò)是無源的，所以當(dāng)實行冗余措施時并不增加系統(tǒng)的簡單性。缺點：總線構(gòu)造對總線的電氣性能要求很高，對總線的長度也有肯定的限制，因此，它的通信距離不行能太長。2.18ISO/OSI將各種協(xié)議自下而上分為：物理層，鏈路層，網(wǎng)絡(luò)層，傳送層，會話層，表達層，應(yīng)用層。2.19物理層規(guī)定了那些內(nèi)容？物理層協(xié)議規(guī)定了通信介質(zhì)、驅(qū)動電路和承受電路之間接口的電氣特性和機械特性。鏈路層規(guī)定了那些內(nèi)容？鏈路層協(xié)議規(guī)定了信息每一位和每一個字節(jié)的格式，同時還確定了檢錯和糾錯方式，以及每一幀信息的啟始和停頓標(biāo)記的格式。RS232以-5V~-15V1,以+5V~+15V0鏈路層協(xié)議類型，適用類型及工作過程，優(yōu)缺點。時分多路訪問法〔適用于總線型〕過程：在網(wǎng)絡(luò)中有一個總線掌握器，它負(fù)責(zé)把時鐘脈沖送到網(wǎng)絡(luò)中的每個節(jié)點上，每個節(jié)點有一個預(yù)先分配好的時間槽，在給定的時間槽里它可以發(fā)送信息。在某些系統(tǒng)中，時間槽的安排不是固定不變的而是動態(tài)進展的。查詢法〔總線型或環(huán)型〕過程：網(wǎng)絡(luò)掌握器依據(jù)肯定的次序查詢網(wǎng)絡(luò)中的每個節(jié)點，看看它們是否要求發(fā)送信息。假設(shè)節(jié)點不需要發(fā)送信息，網(wǎng)絡(luò)掌握器就轉(zhuǎn)向下一個節(jié)點。令牌法〔總線型或環(huán)型〕令牌依據(jù)預(yù)先確定的次序，從網(wǎng)絡(luò)中的一個節(jié)點傳到下一個節(jié)點，并且循環(huán)進展。只有獲得令牌的節(jié)點才能發(fā)送信息。4〕帶有沖突監(jiān)測的載波偵聽多路訪問法又稱為 CSMA/CD〔總線型〕過程：它的工作過程類似于一個公用網(wǎng)絡(luò)。打的人〔相當(dāng)于網(wǎng)絡(luò)中的一個節(jié)點〕首先聽一聽線路是否被其他用戶占用。假設(shè)未被占用，他就可以開頭講話，而其他用戶都處于受話狀態(tài)。他們同時收到了講話聲音，但只有與講話內(nèi)容有關(guān)的人才將信息記錄下來。假設(shè)有兩個節(jié)點同時發(fā)送了信息，那么通過檢測電路可以覺察這種狀況，這時，兩個節(jié)點都停頓發(fā)送，隨機等待一段時間后再重發(fā)送。5〕擴展環(huán)型法〔環(huán)型〕過程：當(dāng)承受這種方法時，預(yù)備發(fā)送信息的節(jié)點不斷監(jiān)視著通過它的信息流，一旦覺察信息流通過完畢，他就把要發(fā)送的信息送上網(wǎng)絡(luò)，同時把隨后進入該節(jié)點的信息存入緩沖器。當(dāng)信息發(fā)送完畢之后，再把緩沖器中暫存的信息發(fā)送出去。過程掌握站進展過程中消滅的構(gòu)造有哪些？微型機構(gòu)造I/O卡與通用卡構(gòu)造串行通信總線加模件構(gòu)造節(jié)點工作站構(gòu)造過程掌握站的構(gòu)造：1〕處理器與通信模件2〕I/O模件總線電源在每個根本掌握單元中，處理器模件與輸入根本掌握單元的種類〔是否承受冗余技術(shù)〕單回路型〔不設(shè)冗余，承受手動后備〕功能分別型〔一般承受冗余技術(shù)，冗余方案為多回路型〔必需承受冗余措施，冗余方案

/n：1〕1:1〕根本掌握單元是分散掌握系統(tǒng)中直接掌握生產(chǎn)過程的那一局部硬件和軟件的統(tǒng)稱冗余與電廠中應(yīng)用聯(lián)系起來。電廠所應(yīng)用的根本掌握單元應(yīng)當(dāng)具有哪些特點：具有在一個根本掌握單元內(nèi)完成比較簡單的多變量耦合系統(tǒng)的掌握力量能夠在一個根本掌握單元內(nèi)實現(xiàn)連續(xù)掌握和挨次掌握兩種掌握功能3.73.7實際上根本掌握單元的構(gòu)造與這三種典型構(gòu)造不盡一樣，但通過這些爭論可以明確一下幾點：對于簡單度較高的系統(tǒng)，例如大型機組的鍋爐掌握系統(tǒng)，不宜承受單回路式的根本掌握單元、電廠主系統(tǒng)的掌握不宜承受功能分別型的根本掌握單元。多回路型的根本掌握單元比較適合于電廠應(yīng)用， 但根本掌握單元的規(guī)模和處理力量要與所掌握的子系統(tǒng)相匹配。老電廠的改造，自動化程度較低的中，小規(guī)模電廠可以考慮承受單回路型的根本掌握單元。根本掌握單元的硬件處理器模件模擬量輸入模件模擬量輸出模件開關(guān)量輸入模件開關(guān)量輸出模件脈沖量出入模件液壓伺服模件現(xiàn)場總線模件過程掌握站通信接口組態(tài)的含義：組態(tài)“Configuration:就是用應(yīng)用軟件中供給的工具、方法，實現(xiàn)工程中某一具體任務(wù)的過程功能塊含義：一種預(yù)先編好程序的軟件模塊，每個功能塊完成一種或幾種根本的掌握功能，如

用戶通過確定它的參數(shù)，并且通過組態(tài)將其連接在一起。PID掌握，開放運算、乘除運算等。功能塊的三要素功能碼：功能碼用來說明功能塊所完成的功能，每一種功能塊具有惟一的一個功能碼。塊地址：指一個功能塊的運算輸岀結(jié)果的存放地址輸入說明表和參數(shù)說明表：每個功能塊都要有一個輸入說明表和參數(shù)表。據(jù)來自何處，參數(shù)說明表說明該功能塊運算時所需要的參數(shù)值。根本掌握單元的牢靠性措施1〕手動后備冗余〔CPU冗余，1:1冗余，N1冗余，多重冗余〕在線診斷輸出保護

輸入說明表指岀該功能塊的輸入數(shù)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〔 MMI〕人機接口的組成顯示器主機關(guān)心設(shè)備通信網(wǎng)絡(luò)通信接口DCS過程掌握系統(tǒng)瓶頸現(xiàn)象：是指在節(jié)點是串聯(lián)連接的通信系統(tǒng)中，在傳遞的信息量一樣時，兩端通道的通信速度假設(shè)不同，則速度慢的一段通信的信息量少，就像是通道上“瓶頸”定肯定造成通信堵塞，而要具體分析系統(tǒng)的構(gòu)造與通信方式。運行員操作站〔MMI〕功能，特點。

。不能輕意地認(rèn)定這里不同的通信速率就一操作員通過MMI監(jiān)視、掌握工業(yè)過程，因此， MMI要能夠顯示過程信息，傳遞操作員的指令，顯示處理各種報警。操作員通過MMIDCS的狀態(tài)，因此MMIDCS中全部設(shè)備的狀態(tài)，包括MMI本身及明顯，全部系其外設(shè)的狀態(tài)。MMI確診到某一個過程通道的故障。操作員通過MMI治理運行過程，因此MMI要能記錄各種過程與系統(tǒng)的大事，存儲、打印記錄的結(jié)果，生成各種報表。操作員通過MMI維護、調(diào)整生產(chǎn)過程與DCSMMI要供給對過程掌握參數(shù)甚至構(gòu)造的調(diào)整手段，內(nèi)的各種軟硬同時調(diào)整MMI 配置，供給過程與系統(tǒng)各類幫助指