DCS总结

总结
一、分散控制系统基础
1、分散控制系统定义: 以多台微处理器为基础，采用控制功能分散，显示操作集中，兼顾分而自治和综合协调原则设计的控制系统称为分散控制系统（简称DCS）。

2、分散控制系统的功能分层体系: 是分散控制系统的显著特点，是实现控制功能分散，操作显示集中的关键。

按系统结构进行垂直分解可分为过程控制级、控制管理级、生产管理级、经营管理级。

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。

设备：现场站（采集站、控制站）。

功能：数据采集、运算处理和控制输出；经通信网络和控制管理级通信。

输入信号正确性判断;数字滤波;非线性修正;参数补偿;工程单位转换;A/D、D/A转换;输出检查;缺省值输出。

组成：通信模件、控制器模件、I/O模件和电源模件。

设备：操作员站，工程师站，历史站。

功能：操作员站：监视和操作；人和过程的接口。

显示功能：工艺流程画面，趋势画面，成组画面，一览画面，系统状态画面，报警相关画面等。

操作功能：和系统有关的操作，和过程有关的操作。

报警功能：开关量变态报警，模拟量越限报警，系统本身的报警；报警过滤功能，报警优先级功能等。

记录打印功能：随机打印（事件触发），周期性打印（时间触发），请求打印（命令触发）。

工程师站：工程组态和系统维护；人和系统的接口。

历史站：历史站主要负责采集和储存生产过程的历史数据，以供形成运行报表和历史趋势曲线
组成：主机和外设。

设备：实时数据服务器，工作站。

功能：厂级生产过程的监视和管理，厂级故障诊断和分析，厂级性能指标计算。

经网关机向经营管理级发送数据。

组成：主机和外设。

设备：数据服务器，工作站。

功能：厂级经营管理、财务管理和人事管理等。

组成：主机和外设。

3、分散控制系统的组态：包括两个方面：硬件配置和软件组态。

硬件配置：（1）过程控制级：按系统规模配置现场站。

现场站的个数：测点；功能；位置。

现场站内部配置：主模件、通信模件、I/O模件、电源模件。

（2）控制管理级：按系统规模配置。

操作员站的个数：运行方式；功能；位置。

工程师站的个数：要求。

软件组态：（1）控制组态（现场站）定义：根据用户要求，利用DCS厂家提供的控制组态工具软件和固化在现场站控制器模件ROM中的各种功能模块生成控制策略的过程叫控制组态。

组态步骤：生成组态；编译组态；下装组态；调试组态；运行组态。

组态方式：CAD 图形组态，根据需要调用各种功能模块，将它们连接生成控制方案。

填表式组态，根据组态软件提供的表格，按要求逐项填写生成控制方案。

（2）系统组态（操作员站）定义：根据用户要求，利用DCS厂家提供的系统组态工具软件（图形组态、数据库组态、记录组态）和
标准元素（符号、模板）生成数据库、监控画面和报表的过程叫系统组态。

组态步骤：生成组态；编译组态；传送组态；调试组态；运行组态。

组态方式：多种多样，在操作员站，在工程师站。

4、分散控制系统的特点：硬件积木化、软件模块化、控制功能分散化、系统功能综合化、高可靠性、使用维护方便。

5、分散控制系统的通信网络：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。

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。

信息传输控制技术通信网络上连接着众多的设备，要实现设备之间的信息传送，必须有适合于不同网络结构的信息传输控制技术，常用的信息传输控制技术有：查询式、广播式、存贮转发式。

广播式：这是一种无主站控制的通信协议方式，适用于总线形和环形网络结构。

广播式通信控制协议的基本特征是在任何时刻，网络中仅允许有一个站处于发送信息状态，而其余各站只能处于接收状态。

如果在同一时刻有多个源站要发送信息，即发生抢占传输线路的冲突，因而，必须按一定协议方式协调这种冲突。

在广播式协议下，按防止冲突的方法不同又可分为自由竞争式、通行标记式（令牌传送式）和时间分槽式。

自由竞争式：适用于总线形网络。

控制策略：竞争发送，先听后发，边听边发，冲突后退和再试重发。

通行标记式：即令牌式（Token Passing）适用于环形网络结构。

时间分槽式：把规定的时间间隔分成若干时间槽，在槽开始时，该节点发送信息，等允许的时间槽时间到，就轮到下一个节点发送信息。

二、Symphony系统简介
1.Symphony系统的来历: Symphony是美国ABB公司1999年推出的产品。

该系统与美国Bailey公司的N-90、INFI-90系统兼容。

2.Symphony系统的通信网络：Symphony系统采用分层次的网络结构：Onet、Cnet。

Onet操作网络—Operation Network（网络结构：总线形，符合以太网标准，用于管理数据交换。

节点容量：1个服务器，10个客户。

）Cnet控制网络—Control Network（保持INFI—90相关技术的组合网络结构。

它主要用来进行现场数据采集、过程控制操作、系统报警等过程数据的交换。

）
3.Symphony系统采用的通信技术：为防止通信通道的堵塞，保证通信传输的畅通和提高网络的通信效率，在Symphony通信系统中，使用了两种有效的通信技术，即：例外报告技术、信息打包技术。

例外报告是指一个数据点超出指定的参数时产生的数据更新。

其技术主要涉及四项基本要素：（1）例外报告死区用RD表示。

功能：用来判定信息是否发生了显著变化。

发生：产生例外报告；没发生：不产生例外报告。

用途：减少不必要的信息传输。

（2）最小例外报告时间用tmin表示。

功能：划定一个不产生例外报告的时间间隔，在此间隔内，即使是信息发生了显著变化，也不产生报告。

用途：减少在网络中重复传递已明了的信息，以防网络阻塞。

（3）最大例外报告时间用tmax表示。

功能：划定一个产产生例外报告的时间间隔，在此间隔内，即使是信息没有发生显著变化，也要产生报告。

用途：反映惯性较大的信息，使长期不发生显著变化的信息也有发言权，以表明自己的状态。

（4）高/低报警限(High/Low Alarm
Limits)当数据在超出或返回到高低报警限时，均应及时产生例外报告。

打包技术就是把去同一地址的所有信息压缩在一起，使用一个标题帧把信息发送出去的专有技术。

信息压缩又可理解为信息打包。

在Cnet 环状网络中，传输的信息格式规定为两帧式。

其中第一帧为标题帧，第二帧为信息帧，并且两帧之间有一定的间隔。

4.Symphony 系统信息传递示意图。

现场
TU TU电缆子总线
控制通道I/O子模件MFP NPM/NIS 模拟量数字量例外报告
信包C-NET 模拟量
接线
三、现场站
1、现场站的结构：主要含有四大部分：主要含有四大部分：机械结构、通信结构、模件结构、与现场设备的连接结构。

机械结构包括：（1）机柜：机柜为现场控制单元的通信、控制、连接和电源等主要设备结构提供必要的保护和可靠方便的安装条件。

（2）安装单元：机柜的安装单元有模件安装单元、端子安装单元和电源安装单元。

通信结构：在每一个HCU 中，都有控制通道及子扩展总线两层通信网络。

通信介质为印刷电路板，安装于MMU 的底部。

模件可以直接、可靠地连接到通信通道上进行信息传送。

模件结构：（1）模件类型：通信模件、控制模件、I/O 模件、电源模件等四种结构。

通过以上四种类型模件的合理选配，就能组成满足多种控制要求的现场控制站。

（2）模件的结构：模件由模件前面板和印刷电路板组成。

连接结构：I/O 子模件通过专用KTU 电缆与相应的端子单元连接，而端子单元的端子排可与现场设备相连，从而组成与现场的连接结构，去完成相应的过程控制策略。

2、现场站的类型：基本控制单元定义：接收并完成用户组态的软硬件结构。

组成：控制器模件+I/O 模件。

现场站的类型按功能分为采集站和控制站，按控制单元个数分为单个基本控制单元、多个基本控制单元。

基本控制单元的类型（单回路型、功能分离型、多功能型）。

3、现场站的硬件组成：通信模件，控制器模件，I/O 模件，电源模件。

4、现场站安装前的准备工作：检查槽位分配；设置模件开关和跳线；设置开关和跳线以组态模件的地址和工作方式。

开关设置约定：UP 、CLOSED 、ON ：逻辑0；DOWN 、OPEN 、OFF ：逻辑1
5、现场站的安装：检查模件的槽位分配。

检查MMU底部的I/O模件和控制模件之间的I/O 扩展总线插座内的跨接器是否正确（检查基本控制单元是否独立）。

把端子电缆插头从TU/TM 连到MMU背面。

也就是说，把连接器插进后板上分配给I/O模件的的槽内。

插头应在锁定位置上（连接端子电缆：TU--------模件）。

使模件与MMU中的塑料导轨槽成一条线，使模件渐渐滑入，直到与MMU框架的顶部和底部平齐。

把模件面板上的固定螺钉拧到锁定位置。

当螺钉上的槽是垂直的并且开口正对模件中心时，就锁住了。

（拆除模件时，把固定螺钉拧到非锁定位置，使模件渐渐滑出）。

6、现场站的运行：控制器模件控制子模件的启动和运行，是完全自动的。

模件前面板上的状态指示灯指示模件的状态。

四、操作员站
1、操作员站的基本功能：为操作员提供所有过程和系统参数显示，以满足他们监视操作的需要。

为工程师提供了一个接口，通过它来组态和修改结构画面，标签数据库，过程控制功能，还可打印报表及设定保密特性，在线修改各种参数。

为维护人员提供监视网络上各个节点状态的能力，能从网络中任何一个Conductor NT操作台诊断设备故障。

（1）过程监视和控制（2）报警管理（3）趋势和调整画面（4）系统诊断（5）数据采集和报表（6）组态功能
2、操作员站的用户界面：提供了三个基本窗口：（1）系统窗口：位于Conductor NT系统屏幕左上角的一个小窗口，在系统启动时自动出现且随时可见。

系统窗口提供日期/时间指示和访问系统其它功能的菜单按钮。

（2）最小报警窗口：位于Conductor NT系统屏幕系统窗口的右侧，在系统启动时自动出现且随时可见。

最小报警窗口包括标题棒、报警显示区、事件显示区、报警确认按钮、滤波按钮和多报警指示器。

（3）操作员窗口：位于Conductor NT 系统屏幕上，在系统窗口和最小报警窗口的下面。

该窗口为操作员提供过程接口，显示系统结构、趋势、图形和报警等画面。

操作员窗口由标题棒、菜单棒和显示区组成。

在一个Conductor NT上最多可同时打开4个操作员窗口。

3、操作员站显示的画面类型：（1）结构画面：包括汇总画面Summary，组画面group，点画面point；（2）快捷键调用画面Quick keys；（3）趋势画面Trend displays；（4）图形画面Graphics；（5）系统状态画面System Status display；（6）过程报警再现画面Process alarm review；（7）系统事件再现画面System event review；（8）打印再现画面Printer review；（9）事件历史画面Event historian；（10）信息再现画面：包括服务器信息和操作员生成的信息Message Review。

8、安全级组态：安全级用于控制用户访问Conductor NT 的能力。

系统将安全级分为9级，这9级分别为：Operator Level1、Operator Level2、Operator Level3、Engineer Level1、Engineer Level2、Engineer Level3、Supervisor Level1、Supervisor Level2、Supervisor Level3。

最低安全级是操作员一级，最高安全级是管理员三级。

对于系统的每个登录用户、缺省用户都被组态一个安全级。

所有的Conductor NT功能即菜单也都有相应的安全级。

用户的安全级必须等于或高于某一功能的安全级才可访问该功能。

安全级菜单Menu→Configure→Security、Security activation、Default log-in、Function access、User log-in、Change password
五、工程师站
1一个和控制过程有关的
包含控制器的控制网
过程控制设备，如MFP、MFC logic
用于简化控制逻辑文件生成的预先定义
含有
能够插入到控制逻辑文件的部件称为实
用户建立的由单个名
Signal 用来表示不同图纸（Sheet从其他控制
器接收输入的功能码叫I/O一个项目范围的系统和用户定义的资源（如符号、形和宏等）
2、Composer的组成---资源管理器+自动化设计：资源管理器是Composer用户经常使用的最基本的组态软件。

它为用户提供：对象交换（Exchange）、系统结构（System Architecture）和信息输出（Output）三个窗口。

同时，它还提供了在线帮助功能，从而使用户能随时得到各种帮助信息。

六、功能码手册
和控制回路有关的功能码
1、功能码18—PID偏差输入概述
本功能块提供了对偏差信号进行比例、积分和微分运算。

它具
有三个输入和一个输出。

除偏差输入之外，它具有跟踪参考和
跟踪开关两个输入信号。

若该跟踪开关规格<S4>的值为逻辑0，
则输出将跟随由规格S3寻址的跟踪参考信号。

因此，当回路从
“手动”切到“自动”控制方式时，保证系统无扰切换。

这个
功能块的参数包括：总增益参数(S5)、比例常数(S6)、积分增益(S7)和微分增益(S8)。

2、功能码19—PID(PV和SP)概述
此功能对过程变量PV和定值SP输入产生的偏差信号提供比
例、积分和微分控制功能。

此功能块有四个输入和一个输出。

除了PV和SP输入外，还有跟踪参考和跟踪开关两个信号。

如果跟踪开关规格<S4>的值是逻辑0，则输出将跟随由规格
<S3>寻址的跟踪参考信号。

当PID控制器的输出不用于控制
信号时（比如当回路在“手动”方式），本块提供控制的无扰
切换。

这个功能块的参数包括：总增益常数(S5)，比例常数(S6)，
积分常数(S7)和微分常数(S8)。

本功能块以两种方式运行：正作用和反作用。

当S12为逻辑1时此功能块为正作用方式，当S12为逻辑0时此功能块为反作用方式。