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1、第第3 3章章 集散限制系统的硬件结构集散限制系统的硬件结构DCS 的的硬硬件件系系统统主主要要由由集集中中操操作作管管理理装装置置、分分散散过过程程限限制制装装置置和和通通信信接接口口设设备备等等组组成成，通通过过通通信信网网络络系系统统将将这这些些硬硬件件设设备备连连接接起起来来，共共同同实实现现数数据据采采集集、分分散散限限制制和和集集中中监监视视、操操作作及及管管理理等等功功能能。这这里里，分分别别介介绍绍DCS 的的现现场场限限制制站站、DCS的操作员站和的操作员站和DCS的工程师站。的工程师站。3.1 DCS3.1 DCS的现场限制站的现场限制站现现场场限限制制站站是是DCS与与生
2、生产产过过程程之之间间的的接接口口，它它是是DCS的核心。的核心。现场限制站是现场限制站是DCS中实现过程限制的重要设备。中实现过程限制的重要设备。按按限限制制方方式式，现现场场限限制制站站分分为为：干干脆脆数数字字限限制制站站、依依次次限制站和批量限制站。限制站和批量限制站。一一般般来来说说，现现场场限限制制站站中中的的主主要要设设备备是是现现场场限限制制单单元元。现现场场限限制制单单元元是是 DCS 干干脆脆与与生生产产过过程程进进行行信信息息交交互互的的 I/O 处处理理系系统统，它它的的主主要要任任务务是是进进行行数数据据采采集集及及处处理理，对对被被控控对对象象实实施施闭闭环环反反馈
3、馈限限制制、依依次次限限制制和和批批量量限限制制。用用户户可可以以依依据据不不同同的的应应用用需需求求，选选择择配配置置不不同的现场限制单元以构成现场限制站。同的现场限制单元以构成现场限制站。现现场场限限制制站站是是一一个个可可独独立立运运行行的的计计算算机机检检测测限限制制系系统统。由由于于它它是是专专为为过过程程检检测测、限限制制而而设设计计的的通通用用型型设设备备，所所以以其其机机柜柜、电电源源、输输入入输输出出通通道道和和限限制制计计算算机机等等与与一般的计算机系统有所不同。一般的计算机系统有所不同。现现场场限限制制站站的的硬硬件件系系统统主主要要包包括括：机机柜柜、电源、输入输出通道
4、等。电源、输入输出通道等。1.机柜 2.电源只只有有保保持持电电源源(沟沟通通电电源源和和直直流流电电源源)稳稳定定、牢牢靠靠，才能确保现场限制站正常工作。才能确保现场限制站正常工作。为了保证电源系统的牢靠性，通常实行以下几种措施。为了保证电源系统的牢靠性，通常实行以下几种措施。(1)每一个现场限制站均接受双电源供电，互为冗余。每一个现场限制站均接受双电源供电，互为冗余。(2)假假如如现现场场限限制制站站机机拒拒旁旁边边有有常常常常开开关关的的大大功功率率用用电电设设备备，应应接接受受超超级级隔隔离离变变压压器器，将将其其初初级级、次次级级线线圈圈间间的屏蔽层牢靠接地，以克服共模干扰的影响。的
5、屏蔽层牢靠接地，以克服共模干扰的影响。(3)假假如如电电网网电电压压波波动动很很严严峻峻，应应接接受受沟沟通通电电子子调调压压器器，快速稳定供电电压。快速稳定供电电压。(4)在在石石油油、化化工工等等对对连连续续性性限限制制要要求求特特殊殊高高的的场场合合，应应配配有有不不间间断断供供电电电电源源 UPS，以以保保证证供供电电的的连连续续性性。现现场场限限制制站站内内各各功功能能模模块块所所需需直直流流电电源源一一般般为为5V、15V(或或12 V)、以以及及+24V。为增加直流电源系统的稳定性，一般可以实行以下几条措施。为增加直流电源系统的稳定性，一般可以实行以下几条措施。(1)为为削削减减
6、相相互互间间的的干干扰扰，给给主主机机供供电电与与给给现现场场设设备备供供电电的的电电源源要在电气上隔离。要在电气上隔离。(2)接受冗余的双电源方式给各功能模块供电。接受冗余的双电源方式给各功能模块供电。(3)一一般般由由统统一一的的主主电电源源单单元元将将沟沟通通电电变变为为 24V 直直流流电电供供应应柜柜内内的的直直流流母母线线，然然后后通通过过 DC-DC 转转换换方方式式将将 24V 直直流流电电源源变变换换为为子子电电源源所所需需的的电电压压，主主电电源源一一般般接接受受 1:1 冗冗余余配配 置置，而而子电源一般接受子电源一般接受 N:1 冗余配置。冗余配置。3.限制器限限制制器
7、器是是现现场场限限制制站站的的核核心心，也也是是 DCS的的 核核 心心。一一般般是是由由 CPU、存存储储器器、输输入入/输输出出通通道道等等基基本本部分组成。部分组成。AC800F 限制器(1)CPU(1)CPU 尽尽管管世世界界各各地地的的DCSDCS产产品品差差别别很很大大，但但现现场场限限制制站站大大都都接接受受MotorolaMotorola公公司司 M68000 M68000 系系列列和和IntelIntel公公司司 80X86 80X86 系系列列的的 CPU CPU 产产品品。为为提提高高性性能能，在在各各生生产产厂厂家家大大都都接接受受准准 32 32 位位或或 32 32
8、 位位微微处处理理器器。由由于于数数据据处处理理实实力力的的提提高高，因因此此可可以以执执行行困困难难的的先先进进限限制制算算法法，如如自自动动整整定定、预预料限制、模糊限制和自适应限制等。料限制、模糊限制和自适应限制等。(2)(2)存存储储器器 与与其其他他计计算算机机一一样样，限限制制计计算算机机的的存存储储器器也也分分为为RAMRAM和和ROMROM。由由于于限限制制计计算算机机在在正正常常工工作作时时运运行行的的是是一一套套固固定定的的程程序序，DCSDCS中中大大都都接接受受了了程程序序固固化化的的方方法法，因因此此在在限限制制计计算算机机中中 ROM ROM 占占有有较较大大的的比
9、比例例。有有的的系系统统甚甚至至将将用用户户组组态态的的应应用用程程序序也也固固化化在在 ROM ROM 中中，只只要要一一加加电电，限限制制站站就就可可正正常常运运行行，运运用用更更加加便便利利，但修改组态时要困难一些。但修改组态时要困难一些。在在一一些些接接受受冗冗余余 CPU CPU 的的系系统统中中，还还特特殊殊设设有有双双端端口口随随机机存存储储器器，其其中中存存放放有有过过程程输输入入输输出出数数据据、设设定定值值和和PIDPID参参数数等等。两两块块 CPU CPU 板板均均可可分分别别对对其其进进行行读读写写，保保证证了了双双 CPU CPU 间间运运行行数数据据的的同同步步。
10、当当原原先先在在线线主主 CPU CPU 板板出出现现故故障障时时，原原离离线线 CPU CPU 板板可可马马上上接接替替工工作作，这这样样对对生生产产过程不会产生任何扰动。过程不会产生任何扰动。(3)(3)总总线线 常常见见的的限限制制计计算算机机总总线线有有IntelIntel公公司司的的多多总总线线 MULTIBUSMULTIBUS，“EOROCARD”“EOROCARD”标标准准的的 VME VME 总总线线和和STDSTD总总线线，前前两两种种总总线线都都是是支支持持多多主主 CPU CPU 的的 16 16 位位 /32 32 位位总总线线，由由于于STDSTD总总线线是是一一种种
11、 8 8 位位数数据据总总线线，运运用用受受到到限限制制，已经渐渐淡出市场。已经渐渐淡出市场。近近年年来来，随随着着 PC PC 机机在在过过程程限限制制领领域域的的广广泛泛应应用用，PCPC总总线线(ISA(ISA、EISAEISA总总线线等等)在在中中规模规模DCS DCS 的现场限制站中也得到应用。的现场限制站中也得到应用。4.输入/输出通道 过程限制计算机的输入/输出通道一般包括模拟量输入/输出(AI/AO)、开关量输入/输出(SI/SO)或数字量输入/输出(DI/DO)以及脉冲量输入通道(PI)。(1)模拟量输入输出通道(AI/AO)生产过程中的连续性被测变量(如温度、流量、液位、压
12、力、浓度、pH值等)，只要由在线检测仪表将其转变为相应的电信号，均可送入AI通道，经过A/D 转换后，将数字量送给CPU。而模拟量输出通道一般将计算 机 输 出 的 数 字 信 号 转 换 为420mADC(或 15VDC)的连续直流信号，用于限制各种执行机构。(2)(2)开开关关量量输输入入/输输出出通通道道(SI/SO)(SI/SO)开开关关量量输输入入通通道道主主要要用用来来采采集集各各种种限限位位开开关关、继继电电器器 或或电电磁磁阀阀连连动动触触点点的的开开、关关状状态态，并并输输入入至至计计算算机机。开开关关量量输输出出通通道道主主要要用用于于限限制制电电磁磁阀阀、继继电电器器、指
13、指示示灯灯、声声光光报报警警器器等等只只具具有有开开、关关两两种种状状态态的的设设备。备。(3)(3)脉脉冲冲输输入入通通道道(PI)(PI)很很多多现现场场仪仪表表（如如涡涡轮轮番番量量计计、罗罗茨茨式式流流量量计计以以及及一一些些机机械械计计数数装装置置等等）输输出出的的测测量量信信号号为为脉脉冲冲信信号号，它它们们必必需需通通过过脉脉冲冲输输入入通通道道才才能能送入计算机。送入计算机。系统结构系统结构5、现场总线模件、现场总线模件v是现场总线与是现场总线与DCSDCS间的一个接口。间的一个接口。v为为现现场场的的智智能能装装置置供供应应数数字字通通信信通通道道。在在一一条条现现场场总总线
14、线通通信信线线路路上上，可可以以并并联联连连接接3232个个符符合合该该现现场场总总线通信协议的智能设备。线通信协议的智能设备。v智智能能设设备备以以全全数数字字方方式式传传递递过过程程变变量量、限限制制变变量量、状态信息、管理信息等。状态信息、管理信息等。v有有些些现现场场总总线线模模件件支支持持数数/模模混混合合通通信信。以以4 420mA20mA的的模模拟拟量量信信号号传传输输过过程程变变量量信信号号，其其他他信信号号的的数数字字量调制信号叠加在模拟量信号上传输。量调制信号叠加在模拟量信号上传输。6、现场限制站通信接口、现场限制站通信接口v是连接基本限制单元的限制网络是连接基本限制单元的
15、限制网络CnetCnet与连接运行与连接运行员操作站以及其他站的监控网络员操作站以及其他站的监控网络SnetSnet之间的通信之间的通信接口。接口。v从某种意义上来说，它就是一个网间连接器。从某种意义上来说，它就是一个网间连接器。7.7.现场限制站的牢靠性措施现场限制站的牢靠性措施 v现场限制站是干脆限制生产过程的重要环节，牢现场限制站是干脆限制生产过程的重要环节，牢靠性要求高，即使在故障状况下，也应保证生产靠性要求高，即使在故障状况下，也应保证生产过程的平安。过程的平安。v牢靠性措施：牢靠性措施：v （1 1）、手动后备）、手动后备v （2 2）、冗余）、冗余v （3 3）、在线诊断）、在线
16、诊断 v （4 4）、输出爱护）、输出爱护 （1 1）、）、手动后备手动后备v应用特别普遍的后备方法。应用特别普遍的后备方法。v当当限限制制系系统统故故障障时时，运运行行人人员员通通过过操操作作器器或或操操作作开关手动限制生产过程。开关手动限制生产过程。v在在DCSDCS中中，习习惯惯上上把把手手动动操操作作设设备备称称为为手手动动操操作作站站。当当BCUBCU故故障障时时，系系统统就就转转换换为为运运行行人人员员手手动动限制。限制。（2 2）冗余冗余v在在DCSDCS中，冗余技术的应用特别广泛。中，冗余技术的应用特别广泛。v通信总线、通信接口、通信总线、通信接口、I/OI/O模件、电源设备等
17、均模件、电源设备等均可实行冗余措施，这里主要探讨基本限制单元的可实行冗余措施，这里主要探讨基本限制单元的冗余。冗余。1 1CPUCPU冗余冗余2 21:11:1冗余冗余 v 3 3N:lN:l冗余冗余 v 4 4多重冗余多重冗余 1 1CPUCPU冗余冗余v是一种部分冗余措施。是一种部分冗余措施。v一一般般用用在在限限制制回回路路比比较较多多的的基基本本限限制制单单元元中中，因因为为这种状况下，这种状况下，CPUCPU故障会影响全部的回路。故障会影响全部的回路。2 2、1:11:1冗余冗余v接受另一个完整的基本限制单元作为备用，称为接受另一个完整的基本限制单元作为备用，称为1:11:1冗余，如
18、图所示。冗余，如图所示。3.N:lN:l冗余冗余v1:11:1冗余造价很高，冗余造价很高，N N：1 1冗余则比较经济。冗余则比较经济。4 4多重冗余多重冗余v用于要求牢靠性极高的场合。用于要求牢靠性极高的场合。(3)、在线诊断、在线诊断v利利用用BCUBCU中中的的微微处处理理器器实实现现在在线线诊诊断断，在在BCUBCU的的指令系统中有各种自诊断程序。指令系统中有各种自诊断程序。v诊诊断断程程序序可可分分为为输输入入诊诊断断、组组态态诊诊断断、内内存存诊诊断断、输输出出诊诊断断、联联合合诊诊断断、电电源源系系统统诊诊断断、启启动过程诊断、工作过程诊断和周期性诊断等。动过程诊断、工作过程诊断
19、和周期性诊断等。(4)、输出爱护、输出爱护vBCUBCU的的输输出出信信号号是是干干脆脆限限制制生生产产过过程程的的。假假如如BCUBCU在在故故障障时时输输出出信信号号发发生生紊紊乱乱，就就会会严严峻峻影影响响生生产产过过程程的的运运行行，甚甚至至会会造造成成人人身伤亡或者设备损坏。身伤亡或者设备损坏。v BCU BCU的输出电路中常接受各种平安爱护措施，爱护原则如下的输出电路中常接受各种平安爱护措施，爱护原则如下:v (1)(1)尽量削减每个尽量削减每个D/AD/A转换器所限制的输出通道数。转换器所限制的输出通道数。v (2)(2)模拟量和开关量输出在模拟量和开关量输出在BCUBCU故障时
20、应进入平安状态。故障时应进入平安状态。v (3)(3)输出电路的电源最好与输出电路的电源最好与BCUBCU其他部分的电源分开。其他部分的电源分开。v (4)(4)输输出出电电路路将将输输出出的的实实际际值值反反馈馈到到BCUBCU中中，有有两两个个目目的的:一一是是可可以以让让BCUBCU检检查查输输出出的的正正确确性性；二二是是让让BCUBCU与与手手动动操操作作站站或或其其他他冗余冗余BCUBCU之间实现无扰切换。之间实现无扰切换。v (5)(5)尽量削减输出电路中硬件和接线的数量。尽量削减输出电路中硬件和接线的数量。限制器冗余连接限制器冗余连接vEthernet 模件模件v第第2个个 E
21、thernet 模件用于限制器冗余连接模件用于限制器冗余连接vIP 地址设定为地址设定为 15(Hex=F)作为作为LINK模件模件v2个限制分别设定为不同个限制分别设定为不同 IP 地址地址(IP1/IP2)vP 代表代表 主限制器主限制器,S 代表后备限制器代表后备限制器3.2 DCS3.2 DCS的操作员站的操作员站v操操作作员员站站的的功功能能主主要要是是操操作作、监监视视和和管管理理。是是操操作作员员对对过过程程与与系系统统的的接接口口，常常称称人人机机接接口口。Man Man Machine Interface(MMI)Machine Interface(MMI)v为为了了实实现现
22、监监视视和和管管理理等等功功能能，操操作作站站必必需需配配置置有有以以下下设设备备 ：一一台台具具有有较较强强图图形形处处理理功功能能的的微微型型机机，以以及及相相应应的的外外部部设设备备，显显示示设设备备、打打印印机机、存存储储设设备备、数数据据输输入入设设备备、以以及及一一个个支支撑撑和和固固定定这这些些设设备备的台子。的台子。DCS与传统仪表系统的比较与传统仪表系统的比较vMMIMMI通常由通常由计算机及其计算机及其协助系统组协助系统组成。当前的成。当前的MMIMMI由通用由通用计算机配以计算机配以DCSDCS厂家的厂家的人机接口软人机接口软件来组成件来组成 1、组成(1).操作台操操作
23、作台台用用来来安安装装、承承载载和和爱爱护护各各种种计计算算机机和和外外部部设设备备。目目前前流流行行的的操操作作台台有有桌桌式式操操作作台台、集集成成式式操操作作台台和和双双屏屏操操作作台台等等，用用户户可可以以依依据据须须要要选选择择运用。运用。操作台适宜的尺寸(2).微处理机系统 DCS 操操作作站站的的功功能能越越来来越越强强，这这就就对对操操作作站站的的微微处处理理机机系系统统提提出出了了更更高高的的要要求求。一一般般的的 DCS操操作作站站接接受受 32 位或位或 64 位微处理机。位微处理机。(3).外部存储设备为了很好的完成 DCS 操作站的历史数据存储功能，很多 DCS 的操
24、作站都配有一到两个大容量的外部存储设备，有些系统还配备了历史数据记录仪。(4).图形显示设备当当前前DCS的的图图形形显显示示设设备备主主要要是是LCD，有有些些DCS还还在在运运用用CRT。有有些些DCS操操作作站站配配备备有有厂厂家家专专用用的的图图形形显显示器。示器。(5).数据输入设备 通常状况下，数据输入设备包括键盘和鼠标。操作员键盘一般都接受具有防水、防尘实力、有明确图案或标记的薄膜键盘。这种键盘从键的安排和布置上都充分考虑到操作直观、便利，外表美观，并且在键体内装有电子蜂鸣器，以提示报警信息和操作响应。(6).打印输出设备有有些些DCS 操操作作站站配配有有两两台台打打印印机机，
25、一一台台用用于于打打印印生生产产记记录录报报表表和和报报警警报报表表；另另一一台台用用来来拷拷贝贝流流程程画画面面。随随着着激激光光等等非非击击打打式式打打印印机机的的性性能能不不断断提提高高，价价格格不不断断下下降降，有有的的 DCS 己己经经接接受受这这类类打打印印机机，以以求求得得清清晰晰、美美观观的的打打印印质质量量和和降降低低噪噪声。声。2、DCS中MMI的不同构成方式 3、MMI的开放结构 v从上可知从上可知MMIMMI内部的网络给内部的网络给MMIMMI设备配置所带设备配置所带来的好处，当来的好处，当MMIMMI内部结构中的纽带内部结构中的纽带数据通数据通信网的协议信网的协议是公
26、共的协议时，这种结构更是公共的协议时，这种结构更为重要的特性为重要的特性MMIMMI的开放。的开放。MMIMMI利用自己内利用自己内部的总线与其他的设备通信时，整个系统就部的总线与其他的设备通信时，整个系统就更加敏捷了。更加敏捷了。v通信系统中的开放：指不同通信设备之间通通信系统中的开放：指不同通信设备之间通信的实力，当一个设备能与多种设备通信时，信的实力，当一个设备能与多种设备通信时，这个设备就是开放的。这个设备就是开放的。DCSDCS之间的之间的两种通信结构 MMI开放结构：大屏幕大屏幕v大屏幕上的信息可以使多名操作员、管理人大屏幕上的信息可以使多名操作员、管理人员、维护人员同时看到系统与
27、过程参数和状员、维护人员同时看到系统与过程参数和状态，从而建立他们之间的沟通。态，从而建立他们之间的沟通。vMMIMMI结构中的结构中的CRTCRT的两种形式：的两种形式：v常规的供一名操作员运用的人机接常规的供一名操作员运用的人机接v供多名人员共同运用的大屏幕的人机接口供多名人员共同运用的大屏幕的人机接口大屏幕的系统组成4、MMI的基本功能的基本功能v 操作员通过操作员通过MMIMMI监视、限制工业过程监视、限制工业过程v基本功能基本功能:v 1 1）显示过程信息，传递操作员的指令，显示处理各种报警。）显示过程信息，传递操作员的指令，显示处理各种报警。v 2 2）监视）监视DCSDCS中全部
28、设备的状态，包括中全部设备的状态，包括MMIMMI本身及外设的状态。本身及外设的状态。v 3 3）通过）通过MMIMMI确诊某一个过程通道的故障。确诊某一个过程通道的故障。v 4 4）记记录录各各种种过过程程与与系系统统的的事事务务，存存储储、打打印印记记录录的的结结果果，生成各种报表。生成各种报表。v 5 5）操操作作员员通通过过MMIMMI维维护护、调调整整生生产产过过程程与与DCSDCS，因因此此MMIMMI要要供供应应对对过过程程限限制制参参数数甚甚至至结结构构的的调调整整手手段段，同同时时调调整整MMIMMI内内的的各各种种软硬配置，供应过程与系统各类帮助指导。软硬配置，供应过程与系
29、统各类帮助指导。5 5、操作员站的报警管理操作员站的报警管理 (1)、报警的主要内容、报警的主要内容v按确定的规律去处理报警信息。按确定的规律去处理报警信息。v根根本本目目的的:通通过过管管理理使使运运行行员员刚刚好好发发觉觉问问题题，快快速速正正确确地地处理问题，牢靠记录处理的全过程。处理问题，牢靠记录处理的全过程。v报警的分类：报警的分类：v按重要程度分成很多级别，如按重要程度分成很多级别，如l6l6级。级。v按按其其所所在在的的地地点点分分成成多多个个报报警警级级或或区区域域，也也可可以以用用特特殊殊的的方法标识出来，使运行员发觉哪儿出现了报警。方法标识出来，使运行员发觉哪儿出现了报警。
30、v按性质分成过程报警与系统报警。按性质分成过程报警与系统报警。v按按时时间间先先后后、报报警警变变量量的的标标签签名名称称等等特特征征来来分分类类或或排排序序，使运行员能便利地留意到具有某些特征的报警。使运行员能便利地留意到具有某些特征的报警。v运运行行员员发发觉觉报报警警显显示示信信息息之之后后，首首先先关关切切的的是是“什什么么量量报报警警了了”，然后是，然后是“我该怎么办我该怎么办”。v应向运行员供应以下的信息应向运行员供应以下的信息:v 变量优先级变量优先级 让运行员反映出是什么类型的报警发生了。让运行员反映出是什么类型的报警发生了。v 变量的位置变量的位置 让运行员了解这个报警是否发
31、生在关键部位。让运行员了解这个报警是否发生在关键部位。v 变量名称变量名称 这时运行员再细看是什么变量出现了报警。这时运行员再细看是什么变量出现了报警。v 报报警警性性质质 如如高高报报警警、低低报报警警等等，让让运运行行员员知知道道发发生生了了什什么报警。么报警。(2)、报警信息的显示、报警信息的显示v提示运行员通常状况下的操作和应考虑的问题。提示运行员通常状况下的操作和应考虑的问题。v报警时间用于记录。其他信息包括报警确认等。报警时间用于记录。其他信息包括报警确认等。v对对报报警警的的阅阅读读与与归归档档是是对对报报警警进进行行一一般般性性的的分分析析与与记记录录，应应按按前前面面提提到到
32、的的对对报报警警的的分分类类方方法法，供供应应各各种种分分类类、查查找找、索索引引、存存取取盘盘的的方方法法，便便于于运运行行员员查阅。查阅。v(3)、报警提示、报警提示 明确报警的目的，建立系统的概念，而不是简洁地将一个明确报警的目的，建立系统的概念，而不是简洁地将一个过程变量与报警限相比较，输出报警信号。过程变量与报警限相比较，输出报警信号。每一个报警都与一种操作相联系，用这个要求来衡量时，每一个报警都与一种操作相联系，用这个要求来衡量时，可以帮我们删去不必要的报警。可以帮我们删去不必要的报警。用重要的报警屏蔽掉不重要的报警，把设备的运行状态与用重要的报警屏蔽掉不重要的报警，把设备的运行状
33、态与报警结合起来，例如，某个设备出口介质温度低时的报警，报警结合起来，例如，某个设备出口介质温度低时的报警，事实上是与该设备的运行联系在一起的，不应仅依据温度低事实上是与该设备的运行联系在一起的，不应仅依据温度低于报警限就报警。于报警限就报警。接受统一的设计方法，设计检查表逐一评审报警点。接受统一的设计方法，设计检查表逐一评审报警点。(4)、报警设计的一些留意事项、报警设计的一些留意事项v记录与报表：将信息归档的两种形式。记录与报表：将信息归档的两种形式。v记录：是针对事务而言的，当记录：是针对事务而言的，当DCSDCS或工艺过程中发生了什么或工艺过程中发生了什么事务时，记录下该事务供今后查找
34、故障的缘由或总结限制阅事务时，记录下该事务供今后查找故障的缘由或总结限制阅历运用，如某个阀门的开关、某个调整参数的调整等。历运用，如某个阀门的开关、某个调整参数的调整等。v报表：是依据某种规律，通常是以时间的某种规律，从报表：是依据某种规律，通常是以时间的某种规律，从DCSDCS历史数据库中取出数据来，放到一起，或起分析作用，或起历史数据库中取出数据来，放到一起，或起分析作用，或起统计作用。统计作用。6 6、记录与报表记录与报表v随随时时记记录录：记记录录一一般般性性的的问问题题或或操操作作，像像“流流水水账账”一一样样供事后分析。供事后分析。v 组组态态时时，人人机机接接口口会会提提示示出出
35、全全部部可可记记录录的的事事务务的的清清单单，由设计者选择。由设计者选择。v事事务务触触发发记记录录：依依据据某某个个事事务务的的发发生生才才被被激激活活的的记记录录。这个记录在平常不启动，当发生了事务时，记录被启动。这个记录在平常不启动，当发生了事务时，记录被启动。v 设设计计这这类类记记录录要要留留意意，不不要要滥滥用用DCSDCS的的资资源源，事事务务发发生生前前后后的的数数据据记记录录的的密密度度应应与与过过程程变变量量的的时时间间常常数数相相对对应应。(1)、记录的形式与设计、记录的形式与设计v通通常常的的报报表表按按确确定定的的时时间间间间隔隔，如如每每小小时时、每每班班、每每天天
36、、每每周周、每每月月，统统计计出出关关键键变变量量的的值值，打打印印出出来来用用于于分分析析、统统计计、考考评评，报表中的数据常来自于历史数据库，而不是实时数据库。报表中的数据常来自于历史数据库，而不是实时数据库。v设计报表与设计记录类似，应留意以下的问题。设计报表与设计记录类似，应留意以下的问题。v (1)(1)报表应尽量供应信息，而不只是数据。报表应尽量供应信息，而不只是数据。v （2 2）合理运用计算机的资源。）合理运用计算机的资源。v （3 3）DCSDCS应带来更计算机化的表格。应带来更计算机化的表格。v （4 4）报报表表与与MISMIS（Management Management
37、 Information Information SystemSystem）常常联联系在一起。系在一起。(2)、报表的形式与设计、报表的形式与设计7 7、人机接口的发展人机接口的发展(1)(1)、大屏幕的运用、大屏幕的运用(2)(2)、多媒体技术、多媒体技术(3)(3)、通信系统的应用、通信系统的应用(4)(4)、过程信息管理系统接口、过程信息管理系统接口3.3 DCS3.3 DCS的工程师站的工程师站工程师站工程师站Engineering Work Station(EWS)对对集集散散限限制制系系统统进进行行配配置置、组组态态、调调试试、维维护护所所设设置置的的工工作作站站。利利用用工工作作
38、站站来来组组合合DCS供供应应的的限限制制算算法法或或画画面面符符号号，而而不不是是编编制制具具体体的的计计算算机机程程序序或或软软件件，也也不不是是用用来来描描绘绘制制造造或或安安装装用的图纸，所以把这种设计过程称作组态或组态设计。用的图纸，所以把这种设计过程称作组态或组态设计。工工程程师师站站上上配配有有组组态态软软件件，为为用用户户供供应应了了一一个个敏敏捷捷的的、功功能能齐齐全全的的工工作作平平台台，通通过过它它来来实实现现用用户户所所要要求求的的各各种种限限制制策策略略，对各种设计文件进行归类和管理，形成各种设计文件。对各种设计文件进行归类和管理，形成各种设计文件。为节约投资，很多工
39、程师站可以用一个操作员站代替。为节约投资，很多工程师站可以用一个操作员站代替。1 工程师站的组成 v组成：组成：PCPC机硬件及操作系统。机硬件及操作系统。v工程师站的基本设备：一台完整的工程师站的基本设备：一台完整的PCPC机，有机，有的用的用“工作站工作站”式的式的PCPC，有的接受服务器，有的接受服务器客户机结构，这明显是一种趋势，因为它更客户机结构，这明显是一种趋势，因为它更适合于多个设计者共享一个项目的资源。适合于多个设计者共享一个项目的资源。v工程设计软件。各工程设计软件。各DCSDCS都有进行工程组态的软都有进行工程组态的软件，它们只适用于自己的系统。件，它们只适用于自己的系统。
40、v其他协助性通用软件。如办公软件、数据库其他协助性通用软件。如办公软件、数据库软件等。软件等。2 工程师站在DCS中的作用 v一用一用EWSEWS做系统组态设计做系统组态设计v二系统调试与设计更改二系统调试与设计更改v三运行记录三运行记录v四文件整理四文件整理一用EWS做系统组态设计v系统组态设计的主要任务：利用DCS供应的全部限制、监视功能来设计实际的过程限制系统。v组态设计包括：v(1)系统硬件构成的总体设计 v(2)系统的硬件设计 v(3)限制逻辑设计 v(4)人机接口站组态设计 v(5)文件组态 v(6)系统运行之后的维护管理基本方法(1)系统硬件构成的总体设计系统硬件构成的总体设计(
41、2)系统的硬件设计系统的硬件设计v硬件设计的结果是安装、组装和接线所用的硬件设计的结果是安装、组装和接线所用的工程图纸。工程图纸。v通常包括过程限制单元中的模件布置、电源通常包括过程限制单元中的模件布置、电源安排、现场安排、现场I/OI/O的连接方法、屏蔽与接地等设的连接方法、屏蔽与接地等设计，运用计，运用EWSEWS可以便利地依据可以便利地依据DCSDCS的设计规范的设计规范和过程限制的具体要求设计出这些接线图、和过程限制的具体要求设计出这些接线图、配置图。配置图。(3)限制逻辑设计v依据依据DCSDCS中给出的限制元件中给出的限制元件(算法，或称功能算法，或称功能码码)组成限制方案的过程。
42、组成限制方案的过程。v简洁说，包括采集现场信号的设计、限制运简洁说，包括采集现场信号的设计、限制运算、决策的设计、限制输出的设计、通信与算、决策的设计、限制输出的设计、通信与传递信号的设计、系统诊断与处理方面的设传递信号的设计、系统诊断与处理方面的设计等。计等。(4)人机接口站组态设计人机接口站组态设计v依据运行、维护等日常由操作员完成的依据运行、维护等日常由操作员完成的任务，通过任务，通过DCSDCS的操作员站所供应的功能，的操作员站所供应的功能，设计并组成一个监控系统的过程。设计并组成一个监控系统的过程。v包括画面设计、报警设计、数据库设计、包括画面设计、报警设计、数据库设计、记录设计、帮
43、助指导设计等。记录设计、帮助指导设计等。(5)文件组态文件组态v为使为使DCSDCS正常运行而编制的各种说明指正常运行而编制的各种说明指导性文件。导性文件。vDCSDCS的安装、运用、应用方法，故障处的安装、运用、应用方法，故障处理方法都应当在理方法都应当在DCSDCS中供应，依据问题性中供应，依据问题性质的不同，或者在人机接口站上供应，质的不同，或者在人机接口站上供应，或者在工程师工作站上供应。或者在工程师工作站上供应。(6)系统运行之后的维护管理基本方法系统运行之后的维护管理基本方法vDCSDCS的组态任务中应包括设计一套管理这些信的组态任务中应包括设计一套管理这些信息的系统，虽然在息的系
44、统，虽然在DCSDCS的设计过程中这些问题的设计过程中这些问题可能尚未发生，但有了这样的一种信息结构，可能尚未发生，但有了这样的一种信息结构，对运行过程中的维护是很有用的，有些对运行过程中的维护是很有用的，有些DCSDCS系系统己能够自动产生一些硬件方面的问题报告。统己能够自动产生一些硬件方面的问题报告。二系统调试与设计更改二系统调试与设计更改v由于由于EWSEWS的设计中心的地位，所以在的设计中心的地位，所以在DCSDCS的系的系统调试与设计更改过程中，统调试与设计更改过程中，EWSEWS发挥了最重要发挥了最重要的作用。的作用。v*调试过程中，可通过调试过程中，可通过EWSEWS来确认限制组
45、态是来确认限制组态是否执行得正确，这须要在线运行否执行得正确，这须要在线运行EWSEWS，以实时，以实时监视过程中的动态数据，发觉问题后，修改监视过程中的动态数据，发觉问题后，修改组态。组态。v*在下载了人机接口的组态之后，假如有问题，在下载了人机接口的组态之后，假如有问题，也要在也要在EWSEWS上修改。所以在调试过程中，上修改。所以在调试过程中，EWSEWS显得最显得最 忙忙，这时尤其要留意的是，这时尤其要留意的是EWSEWS上的文上的文件的管理。件的管理。三运行记录v特殊的参数特殊的参数v 限制回路之间相交联的变量的耦合程度；系限制回路之间相交联的变量的耦合程度；系统运行过程中统运行过程
46、中DCSDCS的负荷参数、通信负荷率、的负荷参数、通信负荷率、运算负荷率等。运算负荷率等。v留意留意:把这些用于限制或系统分析的信息与运把这些用于限制或系统分析的信息与运行员日常处理的信息分开，以避开相互干扰。行员日常处理的信息分开，以避开相互干扰。vEWSEWS上对数据做分析的软件要丰富，这些软件上对数据做分析的软件要丰富，这些软件对限制系统做分析更有效。对限制系统做分析更有效。四文件整理vEWSEWS作为设计中心。作为设计中心。EWSEWS也应作为向用户也应作为向用户供应供应DCSDCS全部设计文件与系统说明文件的全部设计文件与系统说明文件的中心。中心。v事实上，假如事实上，假如EWSEW
47、S管理得好，它还应供管理得好，它还应供应系统调试、运行、管理过程中相关的应系统调试、运行、管理过程中相关的全部文件，使得与全部文件，使得与DCSDCS相关的文件都可以相关的文件都可以在在EWSEWS上找到。上找到。EWS的作用3 工程师站在 DCS中的地位 v从硬件上或者说从通信的逻辑关系上，从硬件上或者说从通信的逻辑关系上，EWSEWS并并不比其他节点高级不比其他节点高级vEWSEWS的任务是系统设计，且系统运行时并不要的任务是系统设计，且系统运行时并不要求求EWSEWS必需在线必需在线v但从设计上看，过程限制站和人机接口上的但从设计上看，过程限制站和人机接口上的限制与运行方案，都是来自限制与运行方案，都是来自EWSEWS的的v在实时限制过程中，一般不能规定在实时限制过程中，一般不能规定EWSEWS有更高有更高的限制优先级的限制优先级1.1.现场限制站由哪几部分组成？各部分功能是什么？现场限制站由哪几部分组成？各部分功能是什么？2.2.基本限制单元可接受哪些牢靠性措施？基本限制单元可接受哪些牢靠性措施？3.3.什么是什么是CPUCPU冗余，冗余，1 1：1 1冗余，冗余，N N：1 1冗余，多重冗余？冗余，多重冗余？4.4.简述操作员站的组成结构及基本功能。简述操作员站的组成结构及基本功能。5.5.工程师站的功能和作用有哪些？工程师站的功能和作用有哪些？第第 3章章 习习 题题