第3章_DCS的硬件结构
第3章 DCS硬件系统,3.1 DCS硬件系统概述,3.1.1 系统概述,3.1.2 系统的各层功能,1.现场控制级,设备：控制器、变送器、传感器、执行器,网络结构：星形、树形、总线形,2.过程装置控制级,设备：过程控制装置、I/O模块,3.车间管理级,设备：中央控制室操作站（人机界面）,4.优化和调度管理级,作用：,3.2 DCS过程控制级,DCS的基本构成：过程控制装置；操作与监控装置；通信部分,3.2.1 过程装置控制级的特征,（1）适应恶劣的工业生产环境；,（2）分散控制；,（3）实时性；,（4）独立性；,3.2.2 智能调节器和可编程控制器,以计算机为核心，用于现场控制的数字控制器； 控制规律可编程（组态）。,典型面板,常见智能控制器分类：,2.可编程控制器,3.3 现场控制站的结构,3.3.1 现场控制站的构成,层次：现场最底层。 作用：现场信号的输入与处理、实时控制与输出。 构成：功能组件、电源、接线端子、机柜、机械部件。,基本结构：总线底板+插件（电源模块、主控模块、I/O模块）,主模块：,I/O模板,I/O功能板+信号调理板,插槽的使用：,每个模板配2个插槽。 左插槽插入CPU或I/O功能板，右插槽插入信号调理板。,组件配置方法（冗余结构为例）：,端子板作用：信号转接,信号传递过程,机柜图,卡件实例图,机柜图,3.3.2 现场控制站的功能与可靠性维护,1.现场控制站的功能,现场控制站是集散控制系统的核心,1）采集、控制功能,2）信号的采集与转换功能,3）控制策略的实现,4）通信功能,（1）系统级通信,（2）站内通信,（3）与其它智能单元的通信,2.现场控制站技术性能,3.现场控制站的可靠性,(2)系统单元级可靠性措施,（3）系统的冗余措施,（4）系统故障的隔离措施,（5）故障迅速排除措施,3.4 DCS操作员站和工程师站,3.4.1中心计算机站,作用：显示、记录来自控制单元的过程数据； 构成：本体+键盘； 分类：按结构分：台式、立式；安容量分：基本型、扩展型、高级型； 功能：操作、监视、数据处理、系统诊断、打印记录等。,（1）台式操作站与立式操作站,（2）操作与监视功能,(3)多种功能键,（4）多种数据处理功能,趋势图,记录图,报表,（5）系统诊断功能,3.操作站的硬件构成,（1）操作站本体,（2）操作员键盘,（3）工程师键盘,3.4.2操作站的功能,1.功能体系,2.画面体系,3种类型画面,标准画面； 用户画面； 信息画面。,1）总貌画面,2）控制分组画面,控制分组画面作用：对相关工位进行参数调整，完成对工艺过程的操作与监视。,3）趋势记录画面,（1）实时趋势图短时、动态的趋势显示方式，在画面中显示多个随时间变化的趋势曲线。作用：对工艺过程的特性和参数进行“在线”分析，如记录过渡过程曲线和PID参数调整等。,（1）历史趋势图系统保存一段时间内各变量的变化趋势曲线,4）报警一览画面,5）流程图画面,6）报表,3.操作和监视,1）系统的画面显示特点,（1）画面访问方法,通过画面目录访问,在用户定义的画面目录表上访问，用鼠标在目录表中选择所需画面，从而切换的某一工艺流程画面。,通过控制总貌画面访问,在控制总貌画面上列出控制回路列表，用鼠标或键盘选择所需控制回路画面。,所有操作员的操作活动，都记录在事件数据库中，且具有该操作员的标记,通过密码设置来限制操作员权限,使指定的操作人员获得授权，防止其他无授权人员误操作,3.4.3 工程师站的功能,工程师站：在DCS系统中是承担系统开发与系统维护的工作站,工程师站的构成,工作站主要任务,系统配置,控制回路组态,下装目标系统到系统设备中,1.工程师站基本的硬件配置,CPU Pentium4以上,内存：256MB以上,硬盘：40GB,USB盘接口,VGA显卡,彩色显示器,标准键盘,打印机,2.工程师站的功能,3.5 DCS的输入输出设备及原理,3.5.1 主控制器,机架、网络通信模件、控制器模件、冗余模件,应用场合：连续控制、批量控制、开关量控制、机械设备控制,1.典型控制器结构,电源：120/240V AC或 24V DC，允许冗余配置,控制器处理器：PowerPC 603E ，8MB RAM 4MB Flash，带锂电池后备,ControlNet接口：与服务器连接，实现控制器与其他设备交换信息,Ethernet模件：与服务器连接，实现控制器与其他设备交换信息,冗余模件：冗余控制器与主控制器同步；无缝切换；指定控制器切换；输出保持；对电源故障做出反应；故障诊断与隔离；在线更换,现场总线接口模件：基金会现场总线；可与第三方基金会现场总线仪表设备互联互操作,IO链接口模件：,3.5.2 输入输出设备,1.输入输出子系统,A系列机架型I/O,A系列导轨型I/O,2.输入输出模板,3.输入输出模板的作用,模拟量输入模板,作用：接收现场设备提供的模拟信号,模拟量输入模板常见标准信号规格：,420mA DC 0·1V DC 05V DC 010V DC 15V,2）热电阻输入模板,3）热电偶输入模板,4）数字量输入模板,接受现场设备的开关量输入信号,5）模拟量输出模板,作用：发出模拟量控制信号，传送到现场设备中,常见模拟量标准输出值：420mA 1050mA DC 05V DC010V DC 15V,6）数字量输出模板,输出开关量，供给现场开关量设备,3.5.3 人机接口设备,人机界面最简单的定义是，在人员与机器之间，透过某种界面，人能够对机器下达指令，机器则能够透过此界面，将执行状况与系统状况回报给使用者，换言之，正确的在人机之间传达讯息以及指令，就是人机界面的主要定义。,人机界面的界面图形在PC机上开发组态。开发完成后下载到人机界面的机器上。,人机接口是DCS系统的有机构成,
