分布式控制系统构成

❖ 采用DCS以前的单元 控制室里，过程信号 是直接通过硬接线从 现场变送器连接到单 元控制室的。那时过 程信号有以下特点：
❖ 没有延时
❖ 在固定的位置显示
❖ 故障的原因比较简单
❖ 重要参数的报警非常 明显
•DCS控制系统： DCS 提供大量的数据，这些 数据到达人机接口之后， 要通过MMI的设计将数 据转换成信息，并且以 操作员习惯的方式按过 程对操作员的需求的重 要性顺序反映出来。 设计：全部功能、即时 性、规律性、突出重点
•基本控制单元BCU(Basic Control Unit)： DCS中直接控制：BCU接受来自传感器或变送器的过程 变量，按照一定的控制策略，计算出需要的 控制变量，并把这些控制变量传送到生产过 程中去，通过执行机构去调整生产过程中的 温度、压力、流量、液位等被控变量。
❖ 通信:
❖ 基本控制单元之间通过控制网络Cnet连接， Cnet网络上的上传信息通过通信模件，送到 监控网络Snet，同理Snet的下传信息，通过 通信模件和Cnet传到各个基本控制单元。
❖ 每个基本控制单元中，处理器模件与输入/输 出模件之间的信息交换由内部总线完成。
2.1.2 基本控制单元的种类
BCU分为三种类型 ：
1．单回路型;2．功能分离型 ;3．多回路型
（1）单回路型
❖ 控制规模:小，一个PID回路或一台电动机 ❖ 控制功能：连续控制、顺序控制、简单的逻
辑控制 ❖ 典型回路：BCU有2～4个模拟量输入通道，
1～2个模拟量输出通道，以及2～4个开关量 输入通道和2～4个开关量输出通道。
❖ 运行员操作站组成：一台具有较强图形 处理功能的微型机，以及相应的外部设 备，一般配有CRT显示器、大屏幕显示 装置 (选件)、打印机、拷贝机、键盘、 鼠标或球标。
2.2 运行员操作站
❖ 2.2.1 概述 ❖ 运行员操作站是运行员对过程与系统的
接口，常被称为人机接口 Man MachineInterface(MMI)，或称为 运行员工作站。
❖ 输入/输出模件:
模拟量输入模件(AI)、模拟量输出模件(AO)、开关量输 入模件(DI)、开关量输出模件(DO)、脉冲量输入模件(PI) 等基本模件。 还有通信接口模件，专门用于汽轮机电 液控制系统的液压伺服模件，用于连接现场总线的现场
总线模件等专用模件。
❖ (1)运行员操作站
❖运行员与分布式控制系统交换信息的人 机接口。
❖ 通信方面：不同控制功能的单元之间的通信 量较大
❖ 在可靠性要求比较高时，采用冗余技术。
（3）多回路型
❖ 控制规模：大，几十个控制回路多回路，大 型的逻辑或顺序控制系统，控制规模上接近 过去的直接数字控制系统
❖ 控制功能：连续控制和顺序控制 ❖ 典型回路：多回路型BCU具有64个模拟量输
入、32个模拟量输出、128个开关量输入、 64个开关量输出
二、 MMl主机与外设
❖ MMI总是通过外设与操作员打交道， CRT给 操作员显示信息，键盘接收操作员指令，打 印机、报警板向操作员打印记录或提供报警。
无论什么功能几乎都是通过主机将外设与实 时数据库联系起来。
❖ 适用范围：从小到大各种规模的系统，不能 用于非常复杂的系统
❖ 硬件要求：用廉价的硬件就能达到所需要的 性能
❖ 通信要求：实现复杂系统需要的通信量大， 人机接口通信量小
❖ 安全措施：仅控制一个回路不采取冗余技术， 仅设置备用手动操作回路
（2）功能分离型
❖ 控制规模：中，几个控制回路，小型的逻辑 控制和顺序控制系统
2 分布式控制 系统的构成
2 分布式控制系统的构成
❖ 2.1 过程控制站 ❖ 2.2 运行员操作站 ❖ 2.3 工程师工作站
分布式控制系统典型结构
❖2. 控制级：过程控制站和数据采集站
❖ （1）过程控制站
❖接收由现场设备（如传感器、变送器） 来的信号，按照一定的控制策略计算出 所需的控制量，并送回到现场的执行器 中去。
❖ 适用范围：可以控制具有一定规模的生产过 程，不适于太小的控制系统硬件要求：控制 功能很强，对硬件要求很高
❖ 通信要求：控制单元通信量小，人机接口通 信量大
❖ 安全措施：由于控制任务过于集中，必须采 用冗余措施
2.1.3 基本控制单元的硬件
❖ 基本控制单元硬件：
1.完成控制算法或数据任务的处理器模件 2.与其相连的其他输入/输出模件
2.2.2
❖ MMI通常由 计算机及其 辅助系统组 成。当前的 MMI由通用 计算机配以 DCS厂家的 人机接口软 件来组成
MMI的结构
一、 MMI与 DCS的接口
❖ MMI通过与 DCS数据通道的 接口来维护一个 实时数据库。实 时数据库不断地 获得数据，使 MMI和DCS数 据通道都把它看 做是自己的内存， 获得需要的数据。
❖ 批量控制站：既可以实现连续量的控制，又 可以实现离散量的控制。
2.1.1 过程控制 站的结构 一.机械结构
标准的机柜式结构
二、系统结构
一个过程控制站可能包含一个或多个基本 控制单元;基本控制单元由处理器模件和输入 /输出模件组成
❖ 功能:
处理器模件：控制或数据处理任务
输入/输出模件：与处理器模件相连
❖ 控制功能：把连续控制功能和顺序控制功能 分开，由不同的BCU完成
❖ 硬件要求：由于功能分离，可以合理使用硬 件
❖ 适用范围：即使在小型控制系统中，也需要 两种类型的控制单元
❖ 功能分离型BCU属于中规模控制器。连续控 制的BCU一般有16个模拟量输入通道、8个 模拟量输出通道，能够运行几十个连续控制 功能块；实现顺序控制的BCU一般有32个开 关量输入通道、16个开关量输出通道，能够 运行上百个顺序控制功能块。
❖可同时完成连续控制、顺序控制或逻辑 控制功能。
2.1 过程控制站
❖ DCS中实现过程控制的重要设备。 ❖ 按控制方式，过程控制站分为：
直接数字控制站 顺序控制站 批量控制站
❖ 直接数字控制站：主要用于生产过程中连续 量 (又称模拟量，例如，温度、压力、流量 等)的控制；
❖ 顺序控制站：主要用于生产过程中离散量 (又称开关量，例如，电机的启/停、阀门的 开/关等）的控制；