(DCS课程设计)DCS现场站数据共享方案设计分析
11页1、课程设计(综合实验)报告(2014 - 2015 年度第 1 学期)名 称: 分散控制系统与现场总线技术 题 目: DCS现场站数据共享方案设计分析 院 系: 自动化系 班 级: 学 号: 学生姓名: 指导教师: 设计周数: 1 成 绩: 日期: 2015 年 1 月 8 日1、 课程设计(综合实验)的目的与要求1通过本课程设计教学环节,使学生加深对所学课程内容的理解和掌握;2结合工程问题,培养提高学生查阅文献、相关资料以及组织素材的能力;3培养锻炼学生结合工程问题独立分析思考和解决问题的能力;4要求学生能够运用所学课程的基本理论和设计方法,根据工程问题和实 际应用方案的要求,进行方案的总体设计和分析评估;5报告原则上要求依据相应工程技术规范进行设计、制图、分析和撰写等。2、 设计(实验)正文(1) 目录 (一)目录 (二)DCS系统简介及DCS系统现场站简介 1.DCS系统简介 2.DCS系统现场站简介 (三)DCS系统的通信联系及对DCS现场站数据共享的分析 1.系统通信网络 2.管理信息网络 3.DCS常用的通信结构类型演变 4.DCS现场站数据通信的分析 (四)现场总线技术 1
2、.现场总线技术的定义 2.现场总线技术的特点和优点 3.现场总线技术的结构 4.现场总线协议 5.现场总线应用中的关键技术 6.现场总线的应用前景(二)DCS系统简介及DCS系统现场站简介 1.DCS系统简介 1.1 DCS系统定义:DCS(distributed control system)简称集散控制系统,是4C技术(control/computer/communication/cathode-ray-tubeCRT)相融合的产物。 在分析常规模拟仪表控制系统和计算机集中控制系统的基础上,人们产生了危险分散的设计思想,即控制功能分散、监视操作功能集中。控制功能:分布在电子设备间的多个现场站中。监视操作:分布在控制室的多个操作员站中。信息管理:分布在办公室的多个工作站中。 1.2 DCS系统结构:分散控制系统是一种集成了多种高新技术的新型控制系统,其原理结构是比较复杂的。 1.2.1从控制系统的角度来看,DCS是一种分级的控制系统。各级完成不同的功能。 按系统结构进行垂直分解:它包括四级,过程控制级(主要设备:现场站)、控制管理级(主要设备:操作员站,工程师站,历史站)、生产管理级
3、(主要设备:实时数据管理器,工作站)和经营管理级(主要设备:实时数据服务器,工作站)。 同一级进行水平分解:它可分为具有功能类似的站,各站相对独立,又相互联系,不同的站完成不同的功能。 1.2.2 从信息系统的角度来看,DCS是一个数据通信系统,具有不同的网络结构,连接着功能各异的一个个节点,实现节点间的信息传送与互换。 通信网络结构:是指网络中各节点设备之间相互连接的方式。常用的网络结构有三种:星型、环型、总线型。 节点:参加网络通信的最小单位称为节点。一个节点可以是一台计算机,也可以是几台甚至几十台计算机形成的数据集中器。 1.2.3从计算机系统的角度来看:DCS分为硬件系统和软件系统。 硬件系统:一系列以微处理器为基础的智能模件、过程通道、通信接口和各种外部设备。 软件系统:包括对系统进行管理的操作系统、数据库系统、组态工具软件和对过程进行控制的一系列标准化功能模块。 2.DCS系统现场站简介 2.1 DCS系统现场站概念:现场站(LN PS)是DCS系统的主要现场设备。通过对其组态可以完成过程控制功能。现场站通过各种相互关联的安装部件,组成一个就地的柜式结构。通过相应的各种控制
4、部件共同完成对现场过程的数据采集、数据处理和执行多种类型的控制策略。现场站是一个容易配置而又独立的现场结构。它能够根据现场过程控制的需要、功能分区、物理位置和安全要求等进行合理地配置,形成既相对独立,又通过通信网络连接成一个整体的、有很强针对性的过程控制级。 2.2 DCS系统现场站的结构:现场站主要包括三大结构,机械结构、通信结构、模件结构。 2.2.1 机械结构 现场控制站LN-PS是一柜式的现场设备,机柜为现场控制站的通信、控制、连接和电源等主要设备提供必要的保护和可靠方便的安装条件。 2.2.2 通信结构 在每一个控制机柜中,都有冗余配置的I/O通信总线。 2.2.3 模块结构 在控制机柜中,有主控单元(LN-PU)、I/O模块和电源模块三种模块类型,通过不同的组合可以满足不同的功能需求。 2.3 现场控制站的组成和类型 2.3.1现场控制站的组成 现场站是DCS的核心,负责数据采集、数据处理和过程控制功能。系统的性能、可靠性等重要指标也都依靠现场站保证。现场站的硬件主要有主控制器、I/O模块,电源系统和通信网络组成(1)主控制器:一般为工业级计算机,其中包括CPU和多种存储器
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