2022年集散控制系统总结.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 1.1 DCS 定义： 以多台微处理器为核心,采纳掌握功能分散,显示操作集中,兼顾分而自治和综合和谐原就设计的新一代外表掌握系统；（distributed control system ）基地式外表单元式外表组件组装式外表模拟外表的局限性：1）生产规模大型化,中控室表盘愈来愈长,难于实现集中监视和操作；2）各掌握系统的通信联系困难；3）难于实现分级掌握,难于实现全厂的综合治理；4）难于实现复杂规律的掌握；预估、自适应、模糊、最优5）系统变更困难；1.2 DCS 的五个进展阶段,各阶段技术特点 : 1）集中运算机掌握阶段2）运算机与模拟外表混合式

2、分散掌握阶段3）第一代集散系统 :实现分散掌握,引入网络通信技术,加强牢靠性设计；4）其次代集散系统：以实现分散掌握为主,实现全系统的信息治理；引入先进的局部网络技术；5）第三代集散系统：局部网络采纳 MAP 协议或其他工业通信协议,智能向现场方向延长,尚未成熟；1.3 分散掌握系统的四个层次,自下而上为：1） 现场级： 包括各类传感器、变送器和执行器（安装在被控生产过程邻近）2） 掌握级： 包括过程掌握站（PCU）和数据采集站（DAU ）（安装在主控室后的电子设备室中）3） 监控级 ：包括运行员操作站（安装在中心掌握室）、工程师工作站和运算站（安装在电子设备室）4） 治理级 ：包括厂级治理运

3、算机或是如干个机组的治理运算机；可分为实时监控和日常治理两部分；1.4 各个站的功能：1） 现场级设备 ：将生产过程中的各种物理量转换为电信号；或符合现场总线协议的数字信号,送往掌握站或数据采集站,或者将掌握站输出的掌握量转换成机械位移,带动调剂机构,实现对生产过程的掌握；现场级的信息传递三种方式：传统的4-20mA 模拟量传输方式；现场总线的全数字量传输方式；在4-20mA的模拟量信号上,叠加调制后的数字量信号的混合传输方式；现场信息以现场总线为基础的全数字传输是今后的进展方向；2） 过程掌握站 ：接受由现场设备, 如传感器、 变送器来的信号, 依据肯定的掌握策略运算出所需的掌握量,并送回到

4、现场的执行器中去,过程掌握站可以同时完成连续掌握、次序掌握或规律掌握功能,也可能仅完成其中的一种掌握功能；3） 数据采集站 ：接受由现场设备送来的信号,并对其进行一些必要的转换和处理之后送到分散型掌握系统中的其他部分,主要是监控级设备中去；数据采集站接受大量的过程信息,并通过监控级设备传递给运行人员；4） 运行员操作站： 是运行员与分散型掌握系统相互交换信息的人机接口设备；运行人员通过运行员操作站来监视和掌握整个生产过程；运行人员可以在运行员操作站上观看生产过程的运行情形,读出每一个过程变量的数值和状态,判定每个掌握回路是否工作正常,并且可以随时进行手动 /自动掌握方式的切换,修改给定值,调整

5、掌握量,操作现场设备；以实现对生产过程的干扰、另外仍可以打印各种报表,拷贝屏幕上的画面和曲线等；要求：具有一台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,打印机,拷贝机,键盘,鼠标；5） 工程师工作站： 是为了掌握工程师对分散掌握系统进行配置、组态、调试、爱护所设置的工作站；工程师工作站的另一个作用是对各种设计文件进行归类和治理,形成各种设计文件；要求：由 pc 机配置肯定数量的外部设备所组成；1 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 6） 运算站： 主要任务是实现对生产过程的

6、监督掌握,例如机组运行优化和性能运算,先进掌握策略的实现 等,主要功能是完成复杂的数据处理和运算功能；要求：运算功能和运算速度；7） 厂级治理系统 ：监测企业各部分的运行情形,利用历史数据和实时数据猜测可能发生的各种情形,从企业全局利益动身帮助企业治理人员进行决策,帮忙企业实现其规划目标；1.5 过程掌握站和数据采集站的区分 数据采集站不直接完成掌握功能；这是它与过程掌握站的主要区分；1.6 分散掌握系统的分散方式；1）功能分散 2）物理分散 3）地理分散 1.7 功能分散纵向从上到下分级及其功能 1） 单元机组级： 主要实现与机组和谐掌握系统高层掌握任务有关的掌握功能；对于次序掌握, 在功能

7、组级形成掌握子 2） 功能组级： 主要实现子系统中较高层次的次序掌握和连续掌握；功能组的启动或停止命令；对于连续掌握,功能组级完成某些掌握回路的主控任务,向下一级掌握器发出 主控信号；3） 子功能组级 ：主要实现每个被控对象的次序掌握和连续掌握；4） 过程 I/O 级 ：是分散掌握系统与被控生产过程之间的桥梁,是每一个模拟量或开关量的入口和出口,他 们直接与现场的变送器、执行器、继电器、电动装置等现场设备相连；1.8 物理分散的形式 1）层次分散型（自律可控性强）2）水平分散型（自律可调性好）1.9 地理分散方式 地理集中式：是把全部的基本掌握单元集中安装在中心掌握室或邻近的电子设备室内 地理

8、分散式：就是把基本掌握单元安装在生产过程的邻近,即在整个厂房内分散布置；1.10 判定 DCS 已经完全实现地理分散（错）1.11 自律分散系统：所谓“ 自律可控性” 是指任何一个子系统故障时,其余子系统的掌握器可随便掌握系 统的各个状态变量； “ 自律可和谐性”是指任一子系统故障时,其余子系统的掌握器可和谐各掌握器彼此不 同的掌握目标；满意以上两点的系统即为自律分散系统；（集中式系统由于只有一个掌握器,既无自律可空性,也无自律可和谐性）自律分散系统同时强调了子系统的均质性,局域性,自含性；1.12 自律分散系统的特点：没有中心操作系统和中心和谐系统,每个子系统都有自己的治理系统；2.1 数据

9、信息 ：具有肯定的编码、格式和字长的数字信息被称为数据信息（填空和判定）2.2 传输速率：指信道在单位时间内传输的信息量,大多数分散掌握系统的数据传输速率一般为 0.5100Mbps 左右；2.3 通信系统的组成：发送装置、接收装置和信道 2.4 信息的通信方式：单工方式,半双工方式,全双工方式；2.4 基带传输的是 脉冲信号 载带传输的是 调制后的载波信号 宽带传输的是 以载波频率区分的多路信号 2.5 异步传输中 ,信息是以字符为单位进行传输同步传输中 ,信息是以数据块为单位进行传输 2.6 串行传输是把数据的各个二进制位依次在信道上进行传输,并行传输是把构成数据的各个二进制同时 在信道上

10、进行传输的方式2.7 载带传输中的数据表示方法：调幅 调频调相2 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2.8 数据的交换方式：线路交换方式,报文交换方式,报文分组交换方式虚电路法 ,数据报方法 2.9 信道 ：指发送装置和接收装置之间的信息传输通路,包括传输介质和有关的中间设备；1）传输介质：1,双绞线 ：由两个相互绝缘的的导体扭绞而成的先对；适用于网络类型：环形或总线型网络 . 2.同轴电缆： 总线型或环形网络 3.光缆： 具有良好的信息传输特性,料号的抗干扰特性；缺点：分支比较困难；主要用于环形网络；2.10 差错

11、掌握： 在 DCS 网络中,实行肯定的措施来检测错误并订正错误,检错和纠错成为差错掌握（1）突发错误：由外界干扰,突发噪声引起的,特正是误码连续成片显现；它的连续时间较长,可能影响多为 数据突发状态； （ 2）随机错误：主要由传输介质或电子电路中的分子热运动以及随机噪声引起的,特点是 误码与其前后的代码是否出错无关；2.11 差错掌握方法 1 传输信息冗余（1）采纳检错码（垂直奇偶校验方式,水平奇偶校验方式,矩阵奇偶校验方式,累加和校验方式）（2）采纳纠错码（汉明码方式,循环码方式,其他各种编码方式）2 传输方法冗余（1）回送（回送比较方式,回送校验字符方式）（2）连发（并列传输方式,重复传输

12、方式）2.12 奇偶校验原理：就是在每个码组之内附加一个校验位,使得整个码组中1 的个数为奇数（奇校验）或偶数（偶校验）,其规就是：公式2.13 矩阵奇偶校验方式既有垂直奇偶校验方式又有水平奇偶校验方式 2.14 汉明校验：距离越大,牢靠性越高 2.15 循环冗余校验法 校验码的生成过程：1）设要发送的数据位D,把 D 与 G（称为生成多项式）的最高次项相乘得到D 通过移位来实现 2）用 G 除 G3）将上一步相除后所得的余数作为校验码（即 CRC）4）将 D与余数相加后输出 在接受端的校验方式如下：1）用与发送端相同的多项式G 去除所接收到的D+余数2）假如能除尽,表示无差错,去掉余数后,得

13、到数据 3）假如除不尽,说明有差错,按肯定规章进行纠错或恳求重发2.16 通信网络的拓扑结构包括星型结构,环型结构,总线型结 2.17 星型结构构（画出图要知道是那种结构）特点：在星型结构中,每一个节点都通过一条链路连接到一个中心节点上去；任何两个节点之间的通信都 要经过中心节点；在中心节点中,有一个“ 智能” 开关装置来接通两个节点之间的通信路径；优点：结构简洁,故障诊断和隔离简洁；缺点：中心节点的构造是比较复杂的,一旦发生故障,整个通信系统就要瘫痪,因此,这种系统的牢靠性 是比较低的；环形结构：特点：在环型结构中,全部的节点通过链路组成一个环形；需要发送信息的节点将信息发送到环上,信息 在

14、环上只能按某一确定的方向传输；当信息到达接收节点时,该节点识别信息中的目的地址与自己的地址 相同,就将信息取出,并加上确认标示,以便由发送节点清除；3 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 优点：由于传输是单方向的,所以不存在确认信息传输路径的问题,这可以简化链路的掌握；当某一节点 故障时,可以将该节点旁路,以保证信息畅通无阻；为了进一步提高牢靠性,在某些分散掌握系统中采纳 双环,或者在故障时支持双向传输；缺点：节点数量太多时会影响通信速度,另外,环是封闭的,不便于扩充；总线型结构：特点：全部的站都通过相应的硬件接口直接

15、接到总线上；由于全部的节点都共享一条共用传输线路,所以 每次只能由一个节点发送信息,信息由发送它的节点向两端扩散；在有用信息之前有一个询问信息,询问 信息中包含着接受该信息的节点地址,总线上其他节点同时接受这些信息；当某个节点由询问信息中鉴别 出接受地址与自己的地址相符时,这个节点做好预备,接受后面所传送的信息；优点：结构简洁,便于扩充；另外,由于网络是无源的,所以当实行冗余措施时并不增加系统的复杂性；缺点：总线结构对总线的电气性能要求很高,对总线的长度也有肯定的限制,因此,它的通信距离不行能 太长；2.18 ISO/OSI 将各种协议自下而上分为：物理层,链路层,网络层,传送层,会话层,表达

16、层,应用层；2.19 物理层规定了那些内容？物理层协议规定了通信介质、驱动电路和接受电路之间接口的电气特性和机械特性；2.20 链路层规定了那些内容？链路层协议规定了信息每一位和每一个字节的格式,同时仍确定了检错和纠错方式,以及每一帧信息的启 始和停止标记的格式；2.21 RS232 以-5V-15V 的低电平信号表示规律1,以 +5V+15V 的高电平信号表示规律0 2.22 链路层协议类型,适用类型及工作过程,优缺点；1时分多路拜访法（适用于总线型）过程：在网络中有一个总线掌握器,它负责把时钟脉冲送到网络中的每个节点上,每个节点有一个预先分 配好的时间槽,在给定的时间槽里它可以发送信息；在

17、某些系统中,时间槽的安排不是固定不变的而是动 态进行的；2查询法（总线型或环型）过程：网络掌握器依据肯定的次序查询网络中的每个节点,看看它们是否要求发送信息；假如节点不需要 发送信息,网络掌握器就转向下一个节点；3令牌法（总线型或环型）令牌依据预先确定的次序,从网络中的一个节点传到下一个节点,并且循环进行；只有获得令牌的节点才 能发送信息；4带有冲突监测的载波侦听多路拜访法又称为 CSMA/CD 总线型 过程：它的工作过程类似于一个公用电话网络；打电话的人（相当于网络中的一个节点）第一听一听线路 是否被其他用户占用；假如未被占用,他就可以开头讲话,而其他用户都处于受话状态；他们同时收到了 讲话

18、声音,但只有与讲话内容有关的人才将信息记录下来；假如有两个节点同时发送了信息,那么通过检 测电路可以发觉这种情形,这时,两个节点都停止发送,随机等待一段时间后再重新发送；5扩展环型法（环型）过程：当采纳这种方法时,预备发送信息的节点不断监视着通过它的信息流,一旦发觉信息流通过完毕,他就把要发送的信息送上网络,同时把随后进入该节点的信息存入缓冲器；当信息发送完毕之后,再把缓 冲器中暂存的信息发送出去；3.1 过程掌握站 进展过程中显现的结构有哪些？1）微型机结构 2） I/O 卡与通用卡结构 3）串行通信总线加模件结构4 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 7 页精选学习资料

19、 - - - - - - - - - 4）节点工作站结构 3.2 过程掌握站的结构：1）处理器与通信模件 2） I/O 模件 3）总线 4）电源3.3 在每个基本掌握单元中,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；3.4 基本掌握单元的种类（是否采纳冗余技术）1）单回路型（不设冗余,采纳手动后备）2）功能分别型（一般采纳冗余技术,冗余方案为 n：1）3）多回路型（必需采纳冗余措施,冗余方案 1： 1）3.5 基本掌握单元是分散掌握系统中直接掌握生产过程的那一部分硬件和软件的统称 3.6 冗余与电厂中应用联系起来；电厂所应用的基本掌握单元应当具有哪些特点：1）具有在一个基本掌握

20、单元内完成比较复杂的多变量耦合系统的掌握才能 2）能够在一个基本掌握单元内实现连续掌握和次序掌握两种掌握功能 3）为了实现高牢靠性的要求,必需采纳冗余措施,而不能只采纳手动后备的方式；3.7 实际上基本掌握单元的结构与这三种典型结构不尽相同,但通过这些争论可以明确一下几点：1）对于复杂度较高的系统,例如大型机组的锅炉掌握系统,不宜采纳单回路式的基本掌握单元、2）电厂主系统的掌握不宜采纳功能分别型的基本掌握单元；3）多回路型的基本掌握单元比较适合于电厂应用,相匹配；但基本掌握单元的规模和处理才能要与所掌握的子系统4）老电厂的改造,自动化程度较低的中,小规模电厂可以考虑采纳单回路型的基本掌握单元；

21、3.8 基本掌握单元的硬件 1）处理器模件 2）模拟量输入模件 3）模拟量输出模件 4）开关量输入模件 5）开关量输出模件 6）脉冲量出入模件 7）液压伺服模件 8）现场总线模件 9）过程掌握站通信接口3.9 组态的含义 ：组态“ Configuration：就是用应用软件中供应的工具、方法,实现工程中某一详细任务的过程3.10 功能块含义： 一种预先编好程序的软件模块,用户通过确定它的参数,并且通过组态将其连接在一起；每个功能块完成一种或几种基本的掌握功能,如 3.11 功能块的三要素PID 掌握,开放运算、乘除运算等；1） 功能码 ：功能码用来说明功能块所完成的功能,每一种功能块具有惟一的

22、一个功能码；2） 块地址 ：指一个功能块的运算输出结果的存放地址3） 输入说明表和参数说明表：每个功能块都要有一个输入说明表和参数表；输入说明表指出该功能块的输入数据来自何处,参数说明表说明该功能块运算时所需要的参数值；3.12 基本掌握单元的牢靠性措施 1）手动后备5 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2）冗余（ CPU 冗余, 1:1 冗余, N：1 冗余,多重冗余）3）在线诊断 4）输出爱护 4.1 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（MMI ）4.2 人机接口的组成 1）显示器 2）主机

23、 3）帮助设备 4）通信网络 5）通信接口 6） DCS 过程掌握系统 4.3 瓶颈现象 ：是指在节点是串联连接的通信系统中,在传递的信息量一样时,两端通道的通信速度假如不同,就速度慢的一段通信的信息量少,就像是通道上“ 瓶颈”定肯定造成通信堵塞,而要详细分析系统的结构与通信方式；4.4 运行员操作站（MMI ）功能,特点；不能轻意地认定这里不同的通信速率就一1）操作员通过MMI 监视、掌握工业过程,因此,MMI 要能够显示过程信息,传递操作员的指令,显示处理各种报警；2）操作员通过 MMI 监视 DCS 的状态,因此 MMI 要能够监视 DCS 中全部设备的状态,包括 MMI 本身及其外设的

24、状态； 明显, 全部系统故障诊断的结果,应能使爱护人员能通过 MMI 确诊到某一个过程通道的故障；3）操作员通过MMI 治理运行过程,因此MMI 要能记录各种过程与系统的大事,储备、打印记录的结果,生成各种报表；4）操作员通过MMI 爱护、 调整生产过程与DCS,因此 MMI 要供应对过程掌握参数甚至结构的调整手段,同时调整 MMI 内的各种软硬配置,供应过程与系统各类帮忙指导；4.5 报警治理： 就是按肯定的规律去处理报警信息,其根本目的是通过治理使运行员能够准时发觉问题,快速正确地处理问题,牢靠记录处理的全过程；4.6 报警分类目的 ：是使运行员快速地识别报警并立刻能够回答出什么量发生了报

25、警、在什么地方显现报警、其重要程度如何等问题；4.7 报警按性质 分为 过程报警 与 系统报警 ；前者指过程变量显现反常情形,后者指 DCS 设备显现故障；4.8 记录与报表 是将信息归档的两种形式；4.9 记录是针对大事而言的,当 DCS 或工艺过程中发生了什么大事时,记录下该大事供今后查找故障缘由或总结掌握体会使用；记录一般分成随机记录与大事触发记录；4.10 报表是依据某种规律,通常是以时间的某种规律,从 起分析作用,或起统计作用；5.1 工程师工作站主要功能：DCS 历史数据库中取出数据来,放到一起,或工程师工作站是 DCS 中用于系统设计的工作站；它的主要功能是为了系统设计工程师供应

26、各种设计工具,使工程师利用他们来组合、调用 DCS 的各种资源；5.2 前期组态工作：1） 系统硬件配置：包括系统的规模,各操作员站、现场掌握站的数量,各站测点的安排,模块的配置等；2） 工艺系统测点清单：分类详细列出工艺系统各测点清单,包括 AI、AO、DI 、DO 等类型； 指明各点有关项的内容（如量程、 报警限等）；3）确定掌握运算方案：依据工艺要求提出掌握策略,包6 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 括模拟量掌握回路调剂、规律控 制、次序掌握、批量掌握等,明 确各掌握回路的执行机构的类 型、特点；4）确定相关工艺流程：依据工艺流程确定系统图形画 面,主要反映流程关系、所需监 视掌握的工艺参数的位置信息 和类型信息等；5）确定历史库、报表、报警、事故追忆等的要求或格式；7 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 7 页