DCS集散控制系统课程总结

二、DCS的系统组成与常见系统

2.1 DCS的体系结构

1、对于集中式计算机控制系统，其两大应用指标是什么？

中央计算机的处理速度和计算机自身的可靠性

2.2 DCS的分层功能

1、DCS的层次功能各是什么？ 目前一般分为四层：

过程控制级：进行过程数据的采集，数据检查，进行数字开环和闭环控制，设备监测和系

统测试、诊断，实施安全性、冗余化措施。

集中监控级：过程操作测试，设备间协调，优化过程控制，自适应回路控制，错误检测，

数据存档。

生产管理级：规划产品结构和规模，产品监视，产品报告，工厂生产监视。

综合管理级：市场和用户分析，订货和销售统计，销售计划，产品生产协调，合同事宜，

期限监测等。

2.3 DCS的通信网络

1、计算机的通信方式有哪些？

按照每次传送的数据位数，通信方式可分为：并行通信和串行通信。

按照数据在线路上的传输方向，通信方式可分为：单工通信、半双工通信与全双工通信。 2、计算机通信的国际标准是什么？

国际标准组织（国际标准化组织）制定了OSI模型。这个模型把网络通信的工作分为7层，分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。 3、以太网的含义？

以太网(Ethernet)指的是由Xerox公司创建并由Xerox、Intel和DEC公司联合开发的基带局域网规范，是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准。 4、DCS网络体系结构

DCS的网络体系主要特点就是分层控制。

第一级是现场总线网络。用于现场智能变送器、智能执行器、智能I/O之间的通信。 第二级是系统网络，用于过程监视和管理等设备之间的通信以及现场控制站间的通信。 第三级是管理网络，用于管理计算机操作站等上位设备之间的以及与监控计算机站/管理

级的连接。

5、DCS网络拓扑结构的形式? 总线式、环状结构、星状结构。

6、DCS的通信存取控制的重要性及其方式有哪些？

对通信子网使用的合理分配调度决定了各站所提出的请求作出响应的快慢，决定了通信子网的实时性。存取控制方法是通信子网使用分配调度算法的核心，与通信子网的实时性有着密切的联系。

DCS采用最多的存取控制是CSMA 、CSMA/CD、令牌环和令牌总线方式或是几种存取控制方式的组合。

7、DCS的网络特点？ 1）快速的实时响应能力 2）极高的可靠性

3）适用于恶劣的环境下工作 4）分层结构

2.4 常见的DCS

1、HOLLiAS MACS系统

系统组成：系统由工程师站、操作员站、现场控制站、通信站组成。

工程师站：用来完成系统组态、修改及下装，包括：数据库、图形、控制算法、报表组态，参数配置，操作员站、现场控制站及过程I/O模块的配置组态，数据下装和增量下装等。 操作员站：用来进行生产现场的监视和管理，包括：系统数据的集中管理和监视，工艺流程图显示，报表打印，控制操作，历史趋势显示，日志、报警记录和管理等。

现场控制站：用来完成现场信号采集、工程单位变换、控制和联锁控制算法、控制输出、通过系统网络将数据和诊断结果传送到操作员站等功能

系统特点：在统一的系统平台上提供管控一体化解决方案；标准的Client/Server结构；应用先进的现场总线技术；支持OPC数据处理；开放的网络系统 2、Foxboro公司的I/AS系统

系统组成：过程控制站、过程操作站、工程师操作站/应用计算机处理站、信息管理站和通信系统。

过程控制站：I/A Server系统的过程控制站称为控制处理机，包括：网络通信处理机、I/O总线通信处理机、控制处理机。

工程师站和操作站：选用SUN公司的64位工作站，支持工业标准通信协议，可以方便和工厂信息网连接。

通信系统：通信系统为1：1冗余的高速结点总线，为I/A Series系统中的各个站之间，提供高速、冗余点到点的通信，具有优异的性能和安全性。

系统特点：可靠性和安全性；易维护性；灵活性和可扩展性；长寿命系统结构； 3、 西门子SIMATIC PCS 7系统（典型的工厂自动化系统）

系统组成：操作员站、工程师站、过程外部设备（I/O设备）、通信。

操作员站：是过程控制系统SIMATIC PCS 7的人机界面，用于用户过程的窗口。操作员的架构非常灵活，可以适配不同的工厂规定和客户要求。

工程师站：SIMATIC PCS 7工程师站采用优化的相互协同的装置，用于系统范围的工程与组态。

过程外部设备（I/O设备）：过程控制系统SIMATIC PCS 7提供许多连接I/O的可能性，用于通过传感器和执行器采集的输出过程信号

通信：采用Profibus的现场通信—在现场级，分布式外部设备，可通过功能强大的实时总线系统与自动化系统进行通信。 系统特点：

1）基于标准的SIMATIC软件和硬件组件；先进的分布式客户机/服务器架构； 2）可伸缩性强，从小型实验室系统，到具有高达60，000个过程对象的大型工厂； 3）可用于连续和批处理应用；可用于所有工业领域：过程、制造以及混合工业 4）强大的HMI系统，带有集成的基于SQL服务器的归档系统；

5）通过现场总线PROFIBUS，现场设备和驱动系统均可很灵活和容易的集成；

6）在同一个可编程控制器中可以混合运行标准和故障安全相结合的形式，高可用性和故障安全相结合的形式；可在所有层级实现冗余，提高可用性

三、DCS的硬件及通信

3.1现场控制单元硬件

现场控制站（FCU）：系统最底层，用于实现各种现场物理信号的输入和处理，实现各种实时控制的运算和输出等功能。 1、现场控制站的功能有？

采集、控制功能；信号的采集、转换功能；控制策略的实现 2、现场控制站的可靠性根据是什么？

系统元器件；系统的可靠性设计；系统的冗余性措施；系统故障隔离措施；系统迅速排除故障措施

3.2过程控制单元硬件

1、过程控制单元硬件有哪些组成？

是DCS的核心部件，由CPU、RAM、EEPROM、ROM，通信网络，I/O站组成 2、功能是什么？

过程数据采集；过程控制；设备监测；系统测试与检测；实施安全性和冗余化方面的技术措施。

3.3操作员站单元硬件

操作员站是联系操作人员和DCS之间的一个人机界面 1、操作员站由什么组成？

大屏幕显示器（CRT），一台控制计算机，一个操作键盘 2、有哪些显示内容？

模拟流程和总貌；过程状态；特殊数据记录；趋势显示；统计结果显示；历史数据显示；生产状态显示

3、操作人员通过哪几个方面进行控制：

a.设定值控制 b.单步控制执行器 c.连续控制执行器 d.子组控制 e.部分组控制 f方式选择 g.预选模块 h.单独控制电动机、电磁阀、执行器