第3章 TDC-3000和TPSPKS集散控制系统
01.TDC3000系统概述
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DCS发展历程（三）
1985年以后，扩展期，代表产品有
– Honeywell TDC3000X，TPS – 横河电机 – Foxboro – Fisher-Rosemount TDC3000（LCN+UCN）， CENTUM-XL，-XL，-CS I/A-S Delta-V
技术特征：
系统软件 软件 用户软件 运行数据
由系统软件生成用户软件的过程叫做“组态”
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DCS的特点
DCS系统都是由操作站、控制站、数据通信总 线等构成。 DCS系统都采用分布式结构形式，控制、故障 相对分散，从根本上提高了系统长期连续运行 的能力和抗故障能力。 通过数据通信总线，把检测、操作、监视、管 理等部分，有机地连接成一个整体。可以进行 集中显示和操作，从而使系统组态和操作更为 方便，且大大地提高了排除系统故障及调整操 作的速度。
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TDC3000系统结构
VAX/Alpha PC TPS DeskTop PIN VAX CM LCN HG OPS HIM PLCG BC MC EC PLC AMC Data Hiway NIM LM SM PM APM HPM UCN TPS Node HM US AM AXM
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DCS主要生产厂家及其产品
美国
Honeywell ABB Foxboro Moore 山武 Fisher-Rosemount WestingHouse 日立
日本
横河
德国
Siemens
中国
和利时 浙大中控
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Honeywell DCS产品的发展过 程
1975年11月 1984年 1988年 1992 1992年 1994年 1995年 1996年 1997年 TDC2000 TDC3000 Basic TDC3000 TDC3000 TDC3000 TDC3000 TPS TPS Hiway BC EC CPU M 68000 LCN US CPU M 68020 UCN PM LM CPU M 68020 APM CPU M 68020 x-serial CPU M 68040 HPM CPU M 68040 GUS（POWER PC ） CPU M 68040 RMPCT PHD （DELL）
第7-8讲 TDC-3000分散控制系统
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10. 高速通道接口模件 高速通道接口模件(HiWay Gateway,HG)
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2ห้องสมุดไป่ตู้
二、 TDC3000系统的结构特性 系统的结构特性
组成TDC3000系统的三种通信网络 组成TDC3000系统的三种通信网络 TDC3000 １、局域控制网络，简称LCN （Local Control 局域控制网络，简称LCN Network ） ２、通用控制网络（Universal Control 通用控制网络（ Network），也叫万能控制网络，简称UCN ），也叫万能控制网络 Network），也叫万能控制网络，简称UCN 高速数据通路（ ３、高速数据通路（Data HiWay）简称 ）简称HW
5. 应用模件（Application Module简称 应用模件（ 简称AM） 简称 ）
具有综合的控制算法功能， 具有综合的控制算法功能，包含了一整套标准的改进 型控制算法，并可运用CL语言进行算法和策略改进 语言进行算法和策略改进。 型控制算法，并可运用 语言进行算法和策略改进。
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它是HW网与 网与LCN网之间进行数据传输和格式转换的 它是 网与 网之间进行数据传输和格式转换的 双向接口，主要作用是进行信息交换、匹配、诊断、 双向接口，主要作用是进行信息交换、匹配、诊断、 报警和时间同步等. 报警和时间同步等
PKS简单介绍
3.2 TPS系统概述TPS(Total Plant Solution) 是Honeywell 公司研制的一种集散控制系统，它的前身是TDC-3000。
3.2.1 TPS系统构成如图3.2所示。
TPS 系统与Honeywell 公司先前的TDC-2000、TDC-3000完全兼容。
HM-历史模件；NIM-网络接口模件；UCN-万能控制网络；HPM-高性能过程管理站；FSC-故障安全控制器；LM-逻辑管理站；VG-多种网关；APP-应用处理平台；PHD-过程历史数据库；GUS-全局用户操作站；TPB-全厂一体化批量控制器；A x M-带X- Windows应用模件；TPN-TPS过程控制网络；EW-工程师工作站；HB-国际/国内网络浏览器；UD-性能集成平台；PCN-工厂控制网络1、工厂信息网络工厂信息网络(Plant Information Network，PIN)通过GUS、PHD、APP 等节点与TPS 过程控制网络（TPN）直接相连，实现信息管理系统与过程控制系统的集成。
操作级TPN有限度的开放以保证系统的安全，而控制级UCN网络仅对与控制有关的模件开放，极大限度的满足了工厂对于安全控制的要求。
2、TPS过程控制网络及其模件(3)网络接口模件(NIM) 网络接口模件(Network Interface Module，NIM) 是TPN 和UCN 之间的接口, 它提供了TPN 与UCN 的通信技术及协议间的相互转换，也可将NIM 设备的报警信息传送到TPN 上，每个NIM 允许组态8000个数据点。
3、万能控制网络及其模件3.2.2 TPS系统的特点1、真正实现了系统的开放2、人机接口功能更加完善3、数据采集和控制的范围广泛4、系统总体实现数字化5、工厂综合管理控制一体化6、系统安全可靠、维护方便7.系统的兼容性好3.2.3PKS系统简介过程知识系统(Process Knowlegy Solution，Experion PKS)系统特点：集成了Honeywell 公司的资产和异常状态管理、操作员效率解决方案、设备健康管理和回路管理等过程知识解决方案，帮助操作员提高操作水平，提前发现设备隐患，避免异常状态的发生，确保生产安全。
集散控制系统课程标准(原创)
《集散控制系统》课程标准学分：2学时：36适用专业及专业代码：生产过程自动化技术专业080602执笔人：审核人：1、课程性质与作用1．1 课程性质《集散控制系统》课程是生产过程自动化技术专业的一门专业课，也是自动化类专业的主要专业课，工程应用性与操作性较强。
课程内容整合、序化为教学过程以模拟现场教学和企业教学为主，以培养技术应用性人才知识能力素质和职业素养为目标，实现了“工学结合”理念。
1．2 课程作用通过本课程的学习，使学生掌握常用计算机控制技术的体系结构、基本功能、软件组态、系统调试、操作、维护等方面的知识和基本技能，使学生先修课程过程检测仪表、过程控制仪表、过程控制技术等知识在本课程中得到了综合应用；通过学习不仅使学生掌握了专业岗位技能知识，而且培养了学生良好的职业素质和修养，为学生毕业后能胜任过程控制自动化技术专业技术岗位工作打下坚实基础。
1．3 前导课程《过程检测仪表》、《过程控制仪表》、《过程控制技术》1．4 后续课程毕业设计、顶岗实习2、教学目标与教学方法2．1 教学目标通过本课程的几个典型的计算机控制项目的学习和实践，以项目实施过程为导向，使学生不仅仅掌握计算机控制系统的概念、设计思想及特点、发展概况、层次化体系结构和过程控制级的硬件结构及软件组态。
更重要的是使学生在做中学、学中做，逐渐提高学生利用已掌握的计算机控制系统知识去解决控制工程项目的问题。
2．1．1 专业能力目标能识读控制系统施工图；能识读并绘制控制流程图；初步具备集散控制系统硬件配置和安装技术能力；能熟悉绘制集散控制系统流程图和制作简单报表；能熟练使用具备组态软件对集散控制系统进行系统组态、回路组态等；能用其他组态方法进行简单控制方案的设计；能熟练对集散控制系统进行监控和调试；能运用所掌握的知识和技术分析集散控制系统的应用案例；能够遵守操作规范，使用相关技术资料；能够按规定使用工具、设备，遵守劳动安全、环保的规章制度；能够用资料说明、核查、评价自身的工作成果；能够分析故障原因，并做出解释，并提出合理化建议。
《集散控制系统及现场总线技术》课程教学大纲
《集散控制系统及现场总线技术》教学大纲课程名称：集散控制系统及现场总线技术（Distribution Control System and Field Bus Technology）课程编码：1502ZY028 课程类别：专业选修学分：2 分总学时：32 学时，其中，理论学时：22 学时；实验学时：10 学时适用专业：自动化、自动化产业班先修课程：模拟电子技术、数字电子技术、过程控制系统及装置杨三青周永乾一、课程性质《集散控制系统及现场总线技术》是自动化专业的一门专业选修课。
本课程介绍集散控制系统及现场总线的基本概念、特点及发展情况；详细阐明了系统构成、数据通信、控制算法、系统的操作、显示及信息综合管理及应用。
旨在培养从事工业企业集散控制系统及现场总线的生产、建设、管理、维护第一线需要的有理论、重实践的高技能型人才，使学生获得集散控制系统及现场总线的基本知识和实际应用能力，为今后从事职场工作打下坚实基础。
二、课程目标（一）育人目标紧紧围绕坚定学生理想信念，以爱党、爱国、爱社会主义、爱人民、爱集体为主线，将育人要素嵌入到集散控制系统及现场总线技术课堂教学中。
通过积极培育和践行社会主义核心价值观，运用马克思主义哲学的方法论，引导学生正确做人和做事；注重在课程教学中把马克思主义立场观点方法的教育与科学精神的培养结合起来，提高学生正确认识问题、分析问题和解决问题的能力；注重强化学生工程伦理教育，培养学生精益求精的大国工匠精神，激发学生科技报国的家国情怀和使命担当。
让学生成为德才兼备、又红又专、全面发展的人才。
（二）知识和能力目标1.了解集散控制系统及现场总线的基本概念，体系结构，各种信号传输标准（支撑毕业要求2.1）2.掌握集散控制系统及现场总线硬件组成、数据通信，网络架构，熟悉各种通信协议。
（支撑毕业要求2.1）3.掌握集散控制系统及现场总线软件组成，了解各种控制算法、系统的操作、显示及信息综合管理等技术。
集散控制系统tdc3000
• PM提供一系列控制工具，可以广泛地满 足用户在过程自动化方面的需要
• PM的各个组成部分一般都安装在标准机柜 （2100H×800W×800D或 2100H×800W×550D）中，如图下图所示。 机柜纵向分为4层，最下面一层安装电源系统， 上面三层分别各安装1个卡件箱（File），自 下而上分别是File 1，File 2和File 3。每个 卡件箱有15个插槽（Slot），从左到右分别 为Slot 1至Slot 15，最多可以插入15个卡件， 一个机柜最多有45个插槽。
• [DEL]，删除，用于删除最后键入的坐标点， 如果所有的坐标点全部被删除，则当前执行的 命令结束。
• [DEL LINE]，删除行，此键用于删除光标所 在行的全部文字。
• [ENTER]，输入确认，输入命令或信息后按此 键表示键入完毕，并且开始执行。
• [ESC]退出，此键可从图形编辑转到命令处理器环境中， 并可使用END 命令或[CTL]+[HELP]键，从命令处理器 返回图形编辑器。
• LCN网络采用循环冗余检验码
(Cyclic Redundancy Check，CRC)和重发 纠错技术，确保信息传输安全可靠。
• LCN网络的功能有：
• (1) 在网络上各设备之间传送所有信 息；
• (2) 按有效规约和高速通信，保证实时信 息交换； (3)通过冗余的传输媒介及信息完整性检 查，提供可靠的通信。
• 操作站除了有卡件箱和相应的卡件外， 还有一系列的外部设备，包括：19”高分 辨率彩色显示器、操作员/工程师键盘、 软盘或卡盘驱动器、打印机等。
第四章 TDC3000 TPS PKS HONEYWELL
第4章 TDC-3000和TPS/PKS
什么是最 高报警选 择参数?
用于给出顺序事件的 主要报警源
什么是报 警链中断 参数?
当某一个数据点的几个报警参数同 时处于报警状态时，HIGHAL 参数 会确定最危险的那一个报警参数， 在报警画面中显示。
33
第4章 TDC-3000和TPS/PKS
4.3.2 先进过程管理器 APM
23
第4章 TDC-3000和TPS/PKS
4.2.2 TPS系统性能
通信速率为5Mbps， 采 用 国 际 标 准 IEEE802.4令牌总线 协议，带有传输数据 错误检查功能，连接 的节点最多可达64个， 通 信 距 离 一 般 为 300m ， 最 远 距 离 可 达4.9km。
1、TPS过 程控制网 络TPN的 性能
过程管理器 PM 先进过程管理 器APM 高性能过程管 理器HPM 逻辑管理器 LM
UCN
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第4章 TDC-3000和TPS/PKS
(1) 万能控制网络（UCN） 是一个开放式通信网络， 它采用IEEE802.4标准通信协议，与ISO标准相兼 容，通信速率为5Mbps，点对点（Peer-to-Peer） 对等通信方式, 令牌总线传送。 (2)过程管理器（PM） 为数据监测和控制提供了输 入输出功能、控制功能。
4.2.1 TPS系统构成
EW工程师工 作站 HB 网 络 浏 览器 UD 性 能 集 成平台
TPS系统 由哪些部 分构成?
工厂信息网 (PIN)
全厂一体化批 量控制器TPB
应用处理 平台APP
过程历史数据库 全局用户操作站 PHD GUS
历史模件 HM 网络接口 模件NIM
TDC-3000集散型控制系统
通用站（US）
• 通用站（US）是TDC-3000系统的唯一的人
机接口，它提供操作人员及工程师唯一的 窗口去访问驻留在LCN节点或UCN节点上的 数据。 • 监视和处理连续和不连续控制、处理报警 和操作信息 • 显示历史数据、报表、（US）硬件
US背面
硬件组成
电阻，冗余设置
• 可带32对冗余装置 • 支持Peer to Peer 通讯 • 一条LCN网络可挂20条UCN网络
二、LCN上的模件
• 通用站（Universal station） 简称：US • 通用工作站（Universal station） 简称：
UWS • 历史模件（History Module）简称：HM • 应用模件（Application Module）简称：AM • 网络接口模件（Network Interface Module） 简称：NIM
信号流向
• 变送器
FTA板 IOP卡 HPMM
UCN 网
LCN 网 US
NIM HM
• 按[SCHEM]再输入流程图名，最后回车。
系统画面调用
按
SYS [STATS]
1.2工位号调用
• 多种方法
点的细目画面一
点的细目画面二
1.3趋势调用
• 区域趋势：24点趋势；12个趋势组；1~2
个参数/组 • 单元趋势：2小时或8小时；显示12个趋势 组；1~2个参数/组 • 组趋势：8个点
TDC-3000集散型控制系统
一、系统构成
• • • •
• •
TDC-3000系统有四种网络 局部控制网：LCN（local Control network) 通用控制网：UCN (Universal Control network） 数据高速通路：Data Hiway 是HONEYWELL公司 早期推出的通讯网络，是连接HONEYWELL旧的过 程数据采集和控制装置的网络。 工厂信息网：Plant information network TDC3000系统由局部控制网和至少一个过程控制 网络组成，过程控制网络有两种：数据高速通路 和通用控制网络
DCS集散控制 TDC3000
90年代：TPS（Total Plant System）
第一章 概述
一、系统结构
第一章 概述
二、LCN网概述（局部控制网）
1、特点
通信方式：串行传输，传输速率5MB/S； 网络拓扑结构：总线型网络、令牌传递（逻辑环）； 传输介质：同轴电缆，终端电阻75Ω ； 通讯距离：每段≤300m；本地网节点≤40；若有远程设备，通过 LCNE扩展（光纤≤2Km），节点数≤64；LCN网总长≤4.9Km。
2、TDC3000系统主要组态内容及步骤
1) 2)
NCF组态及数据安装； HM初始化；
3)
4) 5) 6)
UCN网络节点组态（含HPM节点详细组态）；
过程数据点组态（软、硬点）； 用户文件组态；（流程图、自由格式报表、历史组、自定义键、CL程序等） 区域数据库组态及安装。
下、前后）、柜间冗余；
IOP冗余：一般为不同卡笼箱对应位置冗余。
5）现场端子组件FTA
功能：I/O信号的隔离与调整、电源冲击保护、电流限制； 型号与IOP卡件相对应：HLAI→TAIH02/12（无源输入：1/2端子；有源输入：
2/3端子）； AO→TAOY22（16点）/TAOX12（8点）
（过程参数的越限报警）
网络通信功能；（与其它UCN设备共享数据） 点对点通信； 写保护。
（同一UCN不同HPM间点的通讯，数量受限）
（HPM特有功能）
3）主要IOP卡件类型
HLAI：高电平模拟量输入卡，16点，1~5V、4~20mA； LLAI：低电平模拟量输入卡，8点热偶或热阻输入； LLMUX：低电平多通道模拟量输入卡，32点热偶或热阻输入；
TDC3000
五槽卡笼箱
双节点卡笼箱
节点硬件构成：处理器卡（主板，K2LCN、K4LCN-4/8/16）、属性卡 节点硬件构成：处理器卡（主板，K2LCN、K4LCN-4/8/16）、属性卡 ）、 及相应的接口卡（ I/O） 及相应的接口卡（如：LCN I/O）
第二章 TDC3000系统硬件 TDC3000系统硬件
1、HM（以五槽模件箱为例） HM（以五槽模件箱为例）
硬盘：SLOT4、SLOT5； 硬盘：SLOT4、SLOT5；左、右托盘（最多2个硬盘）；有单盘冗余/不 右托盘（最多2个硬盘）；有单盘冗余/ ）；有单盘冗余 冗余、双盘冗余/不冗余4种结构类型。 冗余、双盘冗余/不冗余4种结构类型。 属性卡： 温盘驱动器控制卡，SLOT2； 属性卡：SPC 温盘驱动器控制卡，SLOT2；
第一章 概述
一、系统结构
第一章 概述
LCN网概述（局部控制网） 二、LCN网概述（局部控制网） 网概述
1、特点
通信方式：串行传输，传输速率5MB/S； 通信方式：串行传输，传输速率5MB/S； 5MB/S 网络拓扑结构：总线型网络、令牌传递（逻辑环）； 网络拓扑结构：总线型网络、令牌传递（逻辑环）； 传输介质：同轴电缆，终端电阻75Ω； 传输介质：同轴电缆，终端电阻75Ω； 75Ω 通讯距离：每段≤300m；本地网节点≤40；若有远程设备， 通讯距离：每段≤300m；本地网节点≤40；若有远程设备，通过 LCNE扩展（光纤≤2Km），节点数≤64；LCN网总长≤4.9Km。 LCNE扩展（光纤≤2Km），节点数≤64；LCN网总长≤4.9Km。 扩展 ），节点数 网总长
四、TDC3000系统的冗余功能 TDC3000系统的冗余功能
DCS集散控制系统复习资料
试题库一、填空1. 年，世界上第一套集散控制系统由公司首先向市场推出，其型号是。
2. 操作站的基本功能包括、、、、和。
3. OSI参考模型的七层分别是、、、、、、。
4. TDC3000系统中，一条LCN网最多可连个模块，通过扩大器可连个模块。
5. CS3000系统主要由、、、和等部分组成。
6 .MACS现场控制站由、、、、、、等部分组成。
7. 现场总线是一种、、和的底层控制网络。
8. 典型的现场总线有、、等。
9. 现场总线的基本设备有、、和等。
10. PROFIBUS现场总线的组态软件是。
11. 计算机控制系统由和两大部分组成。
12. 计算机控制系统按参与控制的计算机不同，可分为、和。
13. 集散控制系统是、、和、相结合的产物。
14. 计算机网络的拓扑结构主要有、、、和。
15. JX-300X集散控制系统控制站卡件有、和。
16. JX-300X DCS的基本组态软件是，实时监控软件是17. 现场控制站的基本功能包括、、、、和。
18. TPS集散控制系统的网络类型主要有、和。
19. TDC3000集散控制系统的万能控制网UCN上挂接着、、等。
20. CS3000集散控制系统的FCS有、和三种21. MACS通信网络主要分、和层次。
22. 计算机控制系统按其结构不同可分为和两大类。
23. 集散控制系统由、和三大部分组成。
24. 常用的通信介质主要有、和。
25. 集散控制系统又称为英文简称，现场总线控制系统简称为。
26. 集散控制系统的设计思想为、。
27. JX-300X DCS的通信网络主要有、和三个层次。
28.TDC3000系统的三种通信网络主要是、和。
29. TPS集散控制系统中，一个HPMM最多能安装 IOP和后备IOP。
30. CS3000系统RIO标准型FCS中，一个FCU最多连个节点，FIO标准型FCS中，一个FCU最多连个节点。
31. MACS系统主要由、、、、、、、等部分组成。
二、名词解释数据采集系统直接数字控制系统现场总线控制系统实时控制传输速率计算机控制系统集散控制系统现场总线组态串行传输通信协议监督计算机控制系统分级控制系统模拟通信数字通信并行传输开放系统互连参考模型三、单项选择题1. TDC3000系统进行NCF组态时，每个系统可以定义（）个单元。
DCS集散控制系统 复习资料
1、集散控制系统：以微处理器为基础的、实行集中管理、分散控制的计算机控制系统。
以分散控制为主。
2、4C技术：现代计算机技术、现代控制技术、现代通信技术、现代图形显示技术。
3、集散控制系统第一阶段（1975年—1980年）代表产品主要有美国Honeywell公司的TDC2000特点：设计重点是过程控制单元，但人机界面功能相对较弱，只有CRT进行现场工况的监视，有一定的局限。
各个厂家的产品还没有形成一个统一的标准，并且当时没有局域网，因此价格昂贵。
第二阶段（1980年—1985年）主要代表产品有Honeywell公司的TDC3000特点：引入了局域网LAN，逐步脱离仪表控制系统的影响，而靠近计算机系统。
加强了系统管理功能，随着CRT显示技术的发展，用户图形界面逐步丰富。
价格稍有下降，但仍没有统一标准。
第三阶段（1985年—1990年）典型产品有Honeywell公司的TDCS3000特点：增加了生产管理层，形成了三层功能结构，普遍采用了某些标准。
第四阶段（1990年以后）典型产品有Honeywell公司的TPS控制系统特点：数字化、信息化、集成化并加入了现场总线。
4、DCS系统的基本组成操作站：是操作人员对生产过程进行显示、监视、操作控制和管理的主要设备。
操作站提供良好的人机交互界面，用以实现集中监视、操作和信息管理等功能。
工程师站：工程师能够借助于组态软件对系统进行离线组态，并在DCS在线运行时，可以实时地监视通信网络上各工作站的运行情况。
监控计算机：监控计算机通过网络收集系统中各单元的数据信息，根据数学模型和优化控制指标进行后台计算、优化控制等，它还用于全系统信息的综合管理。
现场控制站：现场控制站通过现场仪表直接与生产过程相连接，采集过程控制变量，并进行换和运算等处理，产生控制信号以驱动现场的执行机构，实现对生产过程的控制。
数据采集站：数据采集站通过现场仪表直接与生产过程相连接，对过程非控制变量进行数据采集和预处理，并对实时数据进一步加工。
TDC—3000集散控制系统
TDC—3000集散控制系统
刘晓明;王治祥
【期刊名称】《水泥技术》
【年(卷),期】1991(000)006
【摘要】本文以顺昌水泥厂引进的TDC-3000集散控制系统为例,详细介绍了它的组成及各个主要部件的性能和特点,同时还介绍了用于配料计算的DPS6/40计算机,以及用于窑控制的HP-1000模糊逻辑控制器。
【总页数】4页(P44-47)
【作者】刘晓明;王治祥
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】TQ172.614
【相关文献】
1.CL语言在TDC-3000集散控制系统中的应用 [J], 闫杰
2.普通PC机网络与TDC3000集散控制系统的数据共享 [J], 贾少东;宋成文;徐占友;万秀华
3.TDC3000集散控制系统在氨合成系统中的应用 [J], 吴建军
4.Micro TDCS3000型集散控制系统 [J], 霍尼.,山;孔合平
5.TDC3000集散控制系统在CA5线仪表控制中的应用 [J], 毕新国;吕耀刚;王萍因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
集散控制(示例及应用)
六、UCN（Universal Control Network）万能控 制网络 UCN网络是过程I／O与TDC－3000、TPS连接 的可靠网络平台。 （一）UCN特点 ①UCN采用IEEE802. 4和ISO标准通信协议，传送 速率5Mbit/s，令牌传送； ②冗余通信电缆，可挂32对冗余节点； ③UCN网支持PEER TO PEER通信，使得网上 HPM可以互相通信，互享信息，灵活实现先进、 复杂的控制策略。 UCN网上节点包括：NIM、HPM、APM、PM、 SM、LM。
图4－1 传统工厂系统结构与பைடு நூலகம்PS系统结构图
图4－2 TPS系统构成
图4－2 TPS系统构成（之二）
§4.2 TPS 系统硬件和软件构成
一、LCN（Local Control Network）局部控制网络 LCN网用以支持TDC－3000LCN网络上模件之间的通信， 遵循IEEE802.4通信协议。其功能有： ①在网络上各模件之间传送所有信息； ②按有效规约和高速通信，保证实时信息交换； ③通过冗余的传输媒介及信息完整性检查，提供可靠通信。 LCN网上所有模件均有两个LCN接口，对两条冗余同轴电缆 均有发送和接收电路。当一个发生故障，另一个备用就接替。 发送和接收电路采用变压器隔离方式。 LCN网除了传送信息外，还发送一个连续的12.5kHz系统同 步时钟信号，用以保持各模件时间同步。
二、龙凤炼油厂的焦化TPS系统 焦化车间的主要设备有三台加热炉、六个焦炭生成塔； 一个分馏塔以及几个储罐和换热器，DCS主要对 加热炉、焦炭生成塔、减压渣油处理等生产过程实 现控制。 这个系统是最小的TPS系统，三台GUS操作站，没设 专门的工程师站，通过钥匙可以转变为工程师站。 HM、NIM、HPM是冗余的，AM不冗余，主要控制 回路61个，大部分采用单回路PID控制，串级调节 系统仅1个，可见该系统目前在控制软件上，处于 初级阶段，仅仅是在功能上替代常规仪表。
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兰州石化职业技术学院课时计划第3章TDC-3000和TPS/PKS集散控制系统3.1 TDC-3000系统概述3.1.1 TDC-3000系统构成TDC-3000系统由LCN网络及其模件、UCN网络及其管理站和DHW通信通道及其设备等组成，如图3.1所示。
图3.1 TDC-3000系统构成1.局部控制网络及其模件局部控制网络(LCN) 及其所连接的模件组成有：LCN和万能操作站US、万能工作站UWS、历史模件HM、应用模件AM、网络接口模件NIM、数据通道接口HG、计算机接口CG、可编程逻辑控制器接口PLCG等。
主要完成的功能：系统的监视、操作、工程管理和维护；先进控制和综合信息处理；提供与过程控制网络之间的连接；与LCN网络上模件之间的通信，信息处理与存储。
(1)万能操作站（US）万能操作站是TDC-3000系统的主要人机接口，能满足操作人员、管理人员、系统工程师及维护人员的各种要求。
(2)万能工作站（UWS）是人机接口，具有US的全部功能，为工厂办公室管理而设计的。
(3)历史模件（HM）历史模件是TDC-3000系统的存储单元，它可以存储过程报警、操作员状态改变、操作员信息、系统状态信息、系统维护提示信息、连续过程历史数据等，还存储系统文件、确认点（CHENKPOINT）文件及在线维护信息等。
(4)应用模件（AM）应用模件用来完成复杂运算，实现高级、多变量控制功能，以提高过程控制及管理水平。
(5)网络接口模件（NIM）、高速通道接口（HG）和计算机接口（CG）2.万能控制网络及其管理器(1) 万能控制网络（UCN）是一个开放式通信网络，它采用IEEE802.4标准通信协议，与ISO标准相兼容，通信速率为5Mbps，点对点（Peer-to-Peer）对等通信方式, 令牌总线传送。
(2)过程管理器(PM) 为数据监测和控制提供了输入输出功能、控制功能。
(3) 先进过程管理器（APM) 它比PM 增加了数字输入事件顺序(DICOE)处理、设备(DEVICE) 管理点、CL 程序等数据点和非TDC-3000 设备串行接口能力。
(4)逻辑管理站（LM）是用于逻辑控制的现场管理站，提供逻辑处理、梯形逻辑编程、执行逻辑程序、与UCN和LCN网络中的模件进行通信等功能。
3.数据高速通道及其设备DHW是TDC-3000 BASIC的数据高速通道。
用来相连基本控制器（BC）、增强控制器（EC）、多功能控制器（MC）、先进多功能控制器（AMC）、过程接口单元（PIU）、数据高速通道接口（DHP）、基本操作站（BOS）等单元通信，实现生产过程的控制和数据采集。
3.1.2 TDC-3000系统的特点1.开放式系统2.递增的分级控制3.范围广泛的数据采集与控制功能4.面向过程的单一窗口5.工厂综合管理、控制一体化6.系统规模配置灵活、扩展方便7.系统安全可靠，便于维修8.真正的分散9.新老系统兼容兰州石化职业技术学院课时计划3.2 TPS系统概述3.2.1 TPS系统构成管控一体化的新一代集散控制系统的典型代表，如图3.2所示。
图3.2 TPS系统构成1. 工厂信息网络工厂信息网络(，PIN)通过GUS、PHD、APP 等节点与TPS过程控制网络（TPN）直接相连，实现信息管理系统与过程控制系统的集成。
2. TPS过程控制网络及其模件TPN主要用于模件之间通信，通过人机接口实现先进控制策略和综合信息处理功能。
(1)全局用户工作站(GUS)(2)历史模件(HM)(3)网络接口模件(NIM)3.万能控制网络及其模件(1)高性能过程管理器(HPM)(2) 逻辑管理器(LM)(3) 故障安全控制器(FSC)3.2.2 TPS系统的特点TPS特点体现在以下几个方面。
1.真正实现了系统的开放2.人机接口功能更加完善3.数据采集和控制的范围广泛4.系统总体实现数字化5.工厂综合管理控制一体化6.系统安全可靠、维护方便7.系统的兼容性好3.3 PKS系统简介3.3.1 PKS系统构成1.Experion PKS系统的基本构成Experion PKS 系统的基本结构如图3.3 所示。
图 3.3 Experion PKS 系统基本结构2.Experion PKS系统工作站的功能(1)容错以太网（FTE）(2)操作员站(OPS)(3)工程师站(EWS)(4)eServer工作站(5) ACE高级应用控制环境(6)现场控制站(7)故障安全控制器(FSC)3.3.2 Experion PKS具备的最新技术和优势1.PKS最新技术(1)利用高速动态缓存区采集实时数据，具有报警、显示、操作和报表报告等服务功能。
(2)开放的工业标准的html文件格式和Web浏览器的访问界面的HMIWeb TM技术。
(3)紧凑型的混合控制器一体化的控制。
(4)快速简便地生成可重用的控制策略。
(5)先进的产生器/使用器技术的控制网络。
(6)利用Foundation TM Fieldbus基金会现场总线技术集成测量和控制设备。
(7)安全的Internet 浏览器访问界面的在线技术文本和技术支持。
2.PKS的基本系统组件(1)常规连续控制和逻辑控制一体化的混合控制器(2)高级应用控制环境(3)高性能服务器(4)操作员站人机界面（HMI）(5)PKS 软件(6)过程控制网络(7)过程仿真系统兰州石化职业技术学院课时计划3.4 TPS系统的分散过程控制装置3.4.1 过程管理站1. 过程管理站构成过程管理站(PM) 由过程管理模件(PMM) 和I/O子系统两大部分组成。
如图 3.5 所示。
图3.5 过程管理器结构2. 过程管理器功能(1)输入/输出处理功能(2)控制功能(3)报警功能PM 中的报警参数组态，包括报警类型、报警限值和报警优先级，见表3.1。
设置这些参数主要是为了使操作员能从众多的报警信息中分出轻重缓急，便于报警信号的管理和操作。
表3.1 报警组态参数表3.2 报警优先级3.4.2 先进过程管理器1.先进过程管理器构成先进过程管理器由先进过程管理模件(APMM) 和输入输出子系统(I/O SUBSYSTEM) 两部分组成。
先进过程管理模件由先进通信处理器和调制解调器、先进I/O 链路接口处理器和先进控制处理器三部分组成。
2.先进过程管理器功能。
(1)输入输出处理功能(2)控制功能兰州石化职业技术学院课时计划3.4.3 高性能过程管理器(HPM)1.高性能过程管理器构成高性能过程管理器由高性能过程管理模件(HPMM) 和输入输出子系统(I/O SUBSYSTEM) 两部分组成。
其结构框图如图3.10所示。
图3.10 高性能过程管理器结构框图2.高性能过程管理器功能HPM的功能结构如图3.11所示。
图3.11 HPM的功能结构图(1)乘法器/除法器(2)带位置比例的PID(3)常规控制求和器(3.4.4 逻辑管理器1.逻辑管理器构成逻辑管理器由逻辑管理模件(LMM)、控制处理器、I/O 链路处理器及I/O模件等组成，结构如图3.12所示。
图3.12 逻辑管理器结构框图2.逻辑管理器的功能逻辑管理器以数据点为基础，实现顺序控制和紧急联锁等逻辑处理。
数据点的类型和容量见表3.3。
表 3.3 LM 数据点类型和容量3.4.5 故障安全控制器1.故障安全控制器构成结构如图3.13所示。
图3.13 故障安全控制器结构图2.故障安全控制器的功能兰州石化职业技术学院课时计划3.5 TPS系统的集中操作管理装置3.5.1 全局用户操作站1.全局用户操作站构成全局用户操作站（GUS）应用环境效果如图3.14所示。
图3.14 全局用户操作站应用环境2.全局用户操作站功能(1)工厂过程显示画面如图3.15所示。
图3.15 工厂过程流程图显示画面(2)系统显示画面(3)相关信息显示画面(4)系统智能报警管理功能(5)全局性的数据库(6)系统组态(7)Windows 2000环境的特有功能3.全局用户操作站的基本操作4.全局用户操作站的各种组态画面(1)组细目显示画面(2)细目显示画面(3)流程图画面(4)含趋势子图的流程图画面(5) 区域趋势画面(6)组趋势画面(7)小时平均值画面(8)区域报警摘要画面(9)报警信号器画面(10)DCS系统状态画面(11)系统菜单画面(12)工程师主菜单画面(13) DCS系统维护画面3.5.2 应用模件1.应用模件构成2. 应用模件功能(1)控制和计算功能(2)通信功能3.5.3 先进应用模件先进应用模件(A X M)硬件主要由硬盘驱动器(HDDT)、工作站接口板(WSI2) 和LCN 节点处理器等组成。
与U X S 相似，A X M 也采用双重的处理器。
A X M通过操作站或终端来完成组态。
3.5.4 应用处理平台应用处理平台(APP)采用双处理器结构设计，其硬件平台的配置与GUS相同。
3.5.5 历史模件1.历史模件构成历史模件的硬件由LLCN LCN接口卡、HPK2-2带有2M内存的68020CPU、WDC/SPC温盘（Wren）控制器/灵活外设控制器和温盘构成。
2.历史模件的系统软件历史模件的系统软件有两部分组成：初始化特性的系统软件和在线属性的系统软件。
3.历史模件的功能(1)系统软件(2)应用软件(3)过程历史数据兰州石化职业技术学院课时计划应用组态3.6 应用组态应用组态按图3.16所示的步骤进行。
图3.15 应用组态步骤3.6.1 常用操作命令3.6.2 网络组态文件组态1.定义用户系统的特性2.操作范围（系统宽值）3.HM存储分配4.NCF组态描述(1)单元名(2)区域名(3)操作台图3.17操作台组态说明(4)系统宽值(5)卷组态5.检查并安装NCF数据(1)检查单元名、区域名。
(2)检查LCN节点组态6.网络组态网络组态有ON-LINE组态和OFF-LINE组态两种模式。
3.6.3 NIM组态1.UCN节点组态2.NIM组态操作3.NIM组态数据的下装3.6.4 控制功能组态，并将它们组织起来，以构成所需的控制回路。
1.组态方式控制功能组态方式可分为填表方式、语言方式和图形方式。
2.输入 / 输出模块组态输入输出模块的组态内容大致包括定义输入输出数据点的位号和对点的描述、确定模块在系统中的位置和确定数据点的各项特性等三方面内容。
3.运算模块组态常用的运算模块有代数运算、信号选择、数据选择、数值限制、报警检查、计算公式和传递函数模块等七类。
4.控制模块组态控制模块分为反馈控制、逻辑控制和顺序控制三类。
(1)反馈控制模块组态单回路PID 控制的组态如图 3.17 所示，它由输入模块、PID 模块和输出模块组成。
图3.17 单回路PID 控制的组态图(2)逻辑控制模块组态逻辑控制模块组态常用的方式有梯形图、逻辑图和指令表三种。