集散控制系统总结

DCS定义：以多台微处理器为核心，承受掌握功能分散，显示操作集中，兼顾分而自治和综合协调原则设计的一代仪表掌握系统。 〔distributedcontrolsystem〕基地式仪表一单元式仪表一组件组装式仪表模拟仪表的局限性：1〕生产规模大型化，中控室表盘愈来愈长，难于实现集中监视和操作。各掌握系统的通信联系困难。难于实现分级掌握，难于实现全厂的综合治理。难于实现简单规律的掌握。预估、自适应、模糊、最优…5〕系统变更困难。DCS的五个进展阶段，各阶段技术特征 ：集中计算机掌握阶段计算机与模拟仪表混合式分散掌握阶段第一代集散系统：实现分散掌握，引入网络通信技术，加强牢靠性设计。其次代集散系统：以实现分散掌握为主，实现全系统的信息治理。引入先进的局部网络技术。分散掌握系统的四个层次，

MAP协议或其他工业通信协议，智能向现场方向延长，尚未成熟。自下而上为：现场级：包括各类传感器、变送器和执行器〔安装在被控生产过程四周〕掌握级：包括过程掌握站〔PCU〕和数据采集站〔DAU〕〔安装在主控室后的电子设备室中〕监控级：包括运行员操作站〔安装在中心掌握室〕、工程师工作站和计算站〔安装在电子设备室〕治理级：包括厂级治理计算机或是假设干个机组的治理计算机。可分为实时监控和日常治理两局部。各个站的功能：1〕现场级设备：将生产过程中的各种物理量转换为电信号。 或符合现场总线协议的数字信号， 送往掌握站或数据采集站，或者将掌握站输出的掌握量转换成机械位移，带动调整机构，实现对生产过程的掌握。现场级的信息传递三种方式：传统的 4-20mA模拟量传输方式；现场总线的全数字量传输方式；在4-20mA的模拟量信号上，叠加调制后的数字量信号的混合传输方式。现场信息以现场总线为根底的全数字传输是今后的进展方向。2〕过程掌握站：承受由现场设备，如传感器、变送器来的信号，依据肯定的掌握策略计算出所需的掌握量，并送回到现场的执行器中去，过程掌握站可以同时完成连续掌握、挨次掌握或规律掌握功能，也可能仅完成其中的一种掌握功能。数据采集站：承受由现场设备送来的信号，并对其进展一些必要的转换和处理之后送到分散型掌握系统中的其他局部，主要是监控级设备中去。数据采集站承受大量的过程信息，并通过监控级设备传递给运行人员。运行员操作站：是运行员与分散型掌握系统相互交换信息的人机接口设备。 运行人员通过运行员操作站来监视和掌握整个生产过程。运行人员可以在运行员操作站上观看生产过程的运行状况，读出每一个过程变量的数值和状态，推断每个掌握回路是否工作正常，并且可以随时进展手动 /自动掌握方式的切换，修改给定值，调整掌握量，操作现场设备。以实现对生产过程的干扰、另外还可以打印各种报表，拷贝屏幕上的画面和曲线等。要求：具有一台较强图形处理功能的微型机，以及相应的外部设备，一般配有器，大屏幕显示装置，打印机，拷贝机，键盘，鼠标。工程师工作站：是为了掌握工程师对分散掌握系统进展配置、组态、调试、维护所设置的工作站。工程师工作站的另一个作用是对各种设计文件进展归类和治理，形成各种设计文件。要求：由量的外部设备所组成。计算站：主要任务是实现对生产过程的监视掌握，例如机组运行优化和性能计算，先进掌握策略的实现

CRT显示pc机配置肯定数等，主要功能是完成简单的数据处理和运算功能。要求：运算功能和运算速度。厂级治理系统：监测企业各局部的运行状况，禾U用历史数据和实时数据推测可能发生的各种状况， 从企业全局利益岀发关心企业治理人员进展决策，帮助企业实现其规划目标。过程掌握站和数据采集站的区分数据采集站不直接完成掌握功能。这是它与过程掌握站的主要区分。分散掌握系统的分散方式。1〕2〕3〕地理分散功能分散纵向从上到下分级及其功能单元机组级：主要实现与机组协调掌握系统高层掌握任务有关的掌握功能。功能组级：主要实现子系统中较高层次的挨次掌握和连续掌握。 对于挨次掌握,在功能组级形成掌握子功能组的启动或停顿命令。对于连续掌握二能组级完成某些掌握回路的主控任务，向下一级掌握器发岀主控信号。子功能组级：主要实现每个被控对象的挨次掌握和连续掌握。I/O级：是分散掌握系统与被控生产过程之间的桥梁，是每一个模拟量或开关量的入口和岀口，他们直接与现场的变送器、执行器、继电器、电动装置等现场设备相连。物理分散的形式层次分散型〔自律可控性强〕水平分散型〔自律可调性好〕地理分散方式地理集中式：是把全部的根本掌握单元集中安装在中心掌握室或四周的电子设备室内地理分散式：就是把根本掌握单元安装在生产过程的四周，即在整个厂房内分散布置。DCS已经完全实现地理分散〔错〕自律分散系统：所谓“自律可控性”是指任何一个子系统故障时，其余子系统的掌握器可随便掌握系统的各个状态变量。“自律可协调性”是指任一子系统故障时，其余子系统的掌握器可协调各掌握器彼此不同的掌握目标。满足以上两点的系统即为自律分散系统。〔集中式系统由于只有一个掌握器，既无自律可空性，也无自律可协调性〕自律分散系统同时强调了子系统的均质性，局域性，自含性。自律分散系统的特点：没有中心操作系统和中心协调系统，每个子系统都有自己的治理系统。数据信息:具有肯定的编码、格式和字长的数字信息被称为数据信息〔填空和推断〕传输速率： 指信道在单位时间内传输的信息量，大多数分散掌握系统的数据传输速率一般为0.5~100Mbps左右。通信系统的组成:发送装置、接收装置和信道信息的通信方式：单工方式，半双工方式，全双工方式。基带传输的是脉冲信号载带传输的是调制后的载波信号宽带传输的是以载波频率区分的多路信号异步传输中，信息是以字符为单位讲行传输同步传输中，信息是以数据块为单位进展传输串行传输是把数据的各个二进制位依次在信道上进展传输，并行传输是把构成数据的各个二进制同时 —在信道上进展传输的方式载带传输中的数据表示方法：数据的交换方式：线路交换方式

调幅调频调相，报文交换方式，报文分组交换方式〔虚电路法，数据报方法〕信道：指发送装置和接收装置之间的信息传输通路，包括传输介质和有关的中间设备。1〕传输介质：1.个相互绝缘的的导体扭绞而成的先对。适用于网络类型：环形或总线型网络同轴电缆：总线型或环形网络光缆：具有良好的信息传输特性，料号的抗干扰特性。缺点：分支比较困难。主要用于环形网络。

双绞线：由两.DCS网络中，实行肯定的措施来检测错误并订正错误，检错和纠错成为过失掌握〔突发错误：由外界干扰，突发噪声引起的，特正是误码连续成片岀现。它的持续时间较长，可能影响多为数据突发状态。〔2〕随机错误：主要由过失掌握方法传输信息冗余承受检错码〔垂直奇偶校验方式，水平奇偶校验方式，矩阵奇偶校验方式，累加和校验方式〕承受纠错码〔汉明码方式，循环码方式，其他各种编码方式〕传输方法冗余回送〔回送比较方式，回送校验字符方式〕连发〔并列传输方式，重复传输方式〕奇偶校验原理：就是在每个码组之内附加一个校验位，使得整个码组中

1的个数为奇数〔奇校验〕或偶数〔偶校验〕 ，其规则是：公式矩阵奇偶校验方式既有垂直奇偶校验方式又有水平奇偶校验方式汉明校验：距离越大，牢靠性越高循环冗余校验法校验码的生成过程：设要发送的数据位DDG〔称为生成多项式〕的最高次项相乘得到GG”将上一步相除后所得的余数作为校验码〔即 CRC〕D”与余数相加后输出在承受端的校验方式如下：用与发送端一样的多项式GD”余数假设能除尽，表示无过失，去掉余数后，得到数据假设除不尽，说明有过失，按肯定规章进展纠错或恳求重发

D”〔通过移位来实现〕通信网络的拓扑构造包括星型构造，环型构造，总线型结2.17星型构造

构〔画出图要知道是那种构造〕特点：在星型构造中，每一个节点都通过一条链路连接到一个中心节点上去。任何两个节点之间的通信都要经过中心节点。在中心节点中，有一个“智能”开关装置来接通两个节点之间的通信路径。优点：构造简洁，故障诊断和隔离简洁。缺点：中心节点的构造是比较简单的，一旦发生故障，整个通信系统就要瘫痪，因此，这种系统的牢靠性是比较低的。环形构造：特点：在环型构造中，全部的节点通过链路组成一个环形。需要发送信息的节点将信息发送到环上，信息在环上只能按某一确定的方向传输。当信息到达接收节点时，该节点识另惰息中的目的地址与自己的地址一样，就将信息取出，并加上确认标示，以便由发送节点去除。优点：由于传输是单方向的，所以不存在确认信息传输路径的问题，这可以简化链路的掌握。当某一节点故障时，可以将该节点旁路，以保证信息畅通无阻。为了进一步提高牢靠性，在某些分散掌握系统中承受双环，或者在故障时支持双向传输。缺点：节点数量太多时会影响通信速度，另外，环是封闭的，不便于扩大。总线型构造：特点：全部的站都通过相应的硬件接口直接接到总线上。由于全部的节点都共享一条共用传输线路，所以每次只能由一个节点发送信息，信息由发送它的节点向两端集中。在有用信息之前有一个询问信息，询问信息中包含着承受该信息的节点地址，总线上其他节点同时承受这些信息。当某个节点由询问信息中鉴别出承受地址与自己的地址相符时，这个节点做好预备，承受后面所传送的信息。优点：构造简洁，便于扩大。另外，由于网络是无源的，所以当实行冗余措施时并不增加系统的简单性。缺点：总线构造对总线的电气性能要求很高，对总线的长度也有肯定的限制，因此，它的通信距离不行能太长。2.18ISO/OSI将各种协议自下而上分为：物理层，链路层，网络层，传送层，会话层，表达层，应用层。2.19物理层规定了那些内容？物理层协议规定了通信介质、驱动电路和承受电路之间接口的电气特性和机械特性。链路层规定了那些内容？链路层协议规定了信息每一位和每一个字节的格式，同时还确定了检错和纠错方式，以及每一帧信息的启始和停顿标记的格式。RS232以-5V~-15V1,以+5V~+15V0链路层协议类型，适用类型及工作过程，优缺点。时分多路访问法〔适用于总线型〕过程：在网络中有一个总线掌握器，它负责把时钟脉冲送到网络中的每个节点上，每个节点有一个预先分配好的时间槽，在给定的时间槽里它可以发送信息。在某些系统中，时间槽的安排不是固定不变的而是动态进展的。查询法〔总线型或环型〕过程：网络掌握器依据肯定的次序查询网络中的每个节点，看看它们是否要求发送信息。假设节点不需要发送信息，网络掌握器就转向下一个节点。令牌法〔总线型或环型〕令牌依据预先确定的次序，从网络中的一个节点传到下一个节点，并且循环进展。只有获得令牌的节点才能发送信息。4〕带有冲突监测的载波侦听多路访问法又称为 CSMA/CD〔总线型〕过程：它的工作过程类似于一个公用网络。打的人〔相当于网络中的一个节点〕首先听一听线路是否被其他用户占用。假设未被占用，他就可以开头讲话，而其他用户都处于受话状态。他们同时收到了讲话声音，但只有与讲话内容有关的人才将信息记录下来。假设有两个节点同时发送了信息，那么通过检测电路可以觉察这种状况，这时，两个节点都停顿发送，随机等待一段时间后再重发送。5〕扩展环型法〔环型〕过程：当承受这种方法时，预备发送信息的节点不断监视着通过它的信息流，一旦觉察信息流通过完毕，他就把要发送的信息送上网络，同时把随后进入该节点的信息存入缓冲器。当信息发送完毕之后，再把缓冲器中暂存的信息发送出去。过程掌握站进展过程中消灭的构造有哪些？微型机构造I/O卡与通用卡构造串行通信总线加模件构造节点工作站构造过程掌握站的构造：1〕处理器与通信模件2〕I/O模件总线电源在每个根本掌握单元中，处理器模件与输入根本掌握单元的种类〔是否承受冗余技术〕单回路型〔不设冗余，承受手动后备〕功能分别型〔一般承受冗余技术，冗余方案为多回路型〔必需承受冗余措施，冗余方案

/n：1〕1:1〕根本掌握单元是分散掌握系统中直接掌握生产过程的那一局部硬件和软件的统称冗余与电厂中应用联系起来。电厂所应用的根本掌握单元应当具有哪些特点：具有在一个根本掌握单元内完成比较简单的多变量耦合系统的掌握力量能够在一个根本掌握单元内实现连续掌握和挨次掌握两种掌握功能3.73.7实际上根本掌握单元的构造与这三种典型构造不尽一样，但通过这些争论可以明确一下几点：对于简单度较高的系统，例如大型机组的锅炉掌握系统，不宜承受单回路式的根本掌握单元、电厂主系统的掌握不宜承受功能分别型的根本掌握单元。多回路型的根本掌握单元比较适合于电厂应用， 但根本掌握单元的规模和处理力量要与所掌握的子系统相匹配。老电厂的改造，自动化程度较低的中，小规模电厂可以考虑承受单回路型的根本掌握单元。根本掌握单元的硬件处理器模件模拟量输入模件模拟量输出模件开关量输入模件开关量输出模件脉冲量出入模件液压伺服模件现场总线模件过程掌握站通信接口组态的含义：组态“Configuration:就是用应用软件中供给的工具、方法，实现工程中某一具体任务的过程功能块含义：一种预先编好程序的软件模块，每个功能块完成一种或几种根本的掌握功能，如

用户通过确定它的参数，并且通过组态将其连接在一起。PID掌握，开放运算、乘除运算等。功能块的三要素功能码：功能码用来说明功能块所完成的功能，每一种功能块具有惟一的一个功能码。块地址：指一个功能块的运算输岀结果的存放地址输入说明表和参数说明表：每个功能块都要有一个输入说明表和参数表。据来自何处，参数说明表说明该功能块运算时所需要的参数值。根本掌握单元的牢靠性措施1〕手动后备冗余〔CPU冗余，1:1冗余，N1冗余，多重冗余〕在线诊断输出保护

输入说明表指岀该功能块的输入数运行员操作站是运行员对过程与系统的接口，常被称为人机接口〔 MMI〕人机接口的组成显示器主机关心设备通信网络通信接口DCS过程掌握系统瓶颈现象：是指在节点是串联连接的通信系统中，在传递的信息量一样时，两端通道的通信速度假设不同，则速度慢的一段通信的信息量少，就像是通道上“瓶颈”定肯定造成通信堵塞，而要具体分析系统的构造与通信方式。运行员操作站〔MMI〕功能，特点。

。不能轻意地认定这里不同的通信速率就一操作员通过MMI监视、掌握工业过程，因此， MMI要能够显示过程信息，传递操作员的指令，显示处理各种报警。操作员通过MMIDCS的状态，因此MMIDCS中全部设备的状态，包括MMI本身及明显，全部系其外设的状态。MMI确诊到某一个过程通道的故障。操作员通过MMI治理运行过程，因此MMI要能记录各种过程与系统的大事，存储、打印记录的结果，生成各种报表。操作员通过MMI维护、调整生产过程与DCSMMI要供给对过程掌握参数甚至构造的调整手段，内的各种软硬同时调整MMI 配置，供给过程与系统各类帮助指