DCS系统基础教程

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1、2021/8/141DCS基础知识自动化自动化英买作业区培训教材英买作业区培训教材 刘海林2021/8/142一、DCS基础知识v1、什么是DCS？DCS是分布式控制系统的英文缩写（Distributed Control System），在国内自控行业又称之为集散控制系统。v2、DCS有什么特点？DCS是计算机技术、控制技术和网络技术高度结合的产物。DCS通常采用若干个控制器（过程站）对一个生产过程中的众多控制点进行控制，各控制器间通过网络连接并可进行数据交换。操作采用计算机操作站，通过网络与控制器连接，收集生产数据，传达操作指令。因此，DCS的主要特点归结为一句话就是：分散控制集中管理。20

2、21/8/1433、DCS的结构是怎样的？DCS包括过程级、操作级和管理级。过程级主要由过程控制站、I/O单元和现场仪表组成，是系统控制功能的主要实施部分。操作级包括：操作员站和工程师站，完成系统的操作和组态。管理级主要是指工厂管理信息系统（MIS系统），作为DCS更高层次的应用，目前国内纸行业应用到这一层的系统较少。2021/8/1444、DCS的控制程序是由谁执行的？DCS的控制决策是由过程控制站完成的，所以控制程序是由过程控制站执行的。5、过程控制站的组成如何?DCS的过程控制站是一个完整的计算机系统，主要由电源、CPU（中央处理器）、网络接口和I/O组成 6、I/O是什么？控制系统需要

3、建立信号的输入和输出通道，这就是I/O。DCS中的I/O一般是模块化的，一个I/O模块上有一个或多个I/O通道，用来连接传感器和执行器（调节阀）。2021/8/1457、什么是I/O单元？通常，一个过程控制站是有几个机架组成，每个机架可以摆放一定数量的模块。CPU所在的机架被称为CPU单元，同一个过程站中只能有一个CPU单元，其他只用来摆放I/O模块的机架就是I/O单元。8、I/O单元和CPU单元是如何连接的？I/O单元与CPU是通过现场总线连接的。2021/8/1469、什么是现场总线？现场总线是应用于过程控制现场的一种数字网络，它不仅包含有过程控制信息交换，而且还包含设备管理信息的交流。通

4、过现场总线，各种智能设备（智能变送器、调节法、分析仪和分布式I/O单元）可以方便地进行数据交换，过程控制策略可以完全在现场设备层次上实现。目前，使用较多的现场总线主要是FUNDATION fieldbus基金会现场总线（FF总线）和PROFIBUS现场总线。应用现场总线技术可以将各种分布在控制现场的相关智能设备和I/O单元方便的连接在一起，构成控制系统，这种结构已经成为DCS发展的趋势。2021/8/14710、表述网络传输速度的单位是什么？表述网络传输速度一般以波特率（Bps）为单位，其含义是每秒钟传输的二进制数的位数。不同的网络一般波特率不同，相同的网络采用不同的网络电缆也可以达到不同的特

5、率。例如：PROFIBUS现场总线在以双绞线作为网络电缆时通讯速度为1.5KBps，采用光缆时可以12MBps。采用普通双绞线的以太网传输速度为10MBps，采用光缆时可以达到100MBps。另外，传输距离的长短会影响传输速度，一般来说，距离越长，速度越慢。2021/8/14811、什么是组态？通过专用的软件定义系统的过程就是组态（configuration）。定义过程站各模块的排列位置和类型的过程叫过程站硬件组态；定义过程站控制策略和控制程序的过程叫控制策略组态；定义操作员站监控程序的过程叫操作员站组态；定义系统网络连接方式和各站地址的过程叫网络组态。12、什么是模拟量和数字量？模拟量是指连

6、续变化的信号（如420mA,05v）；数字量是只有开关状态的信号。2021/8/14913、I/O信号是如何分类的？常用的I/O信号一般分为：AI、AO、DI和DO。AI-模拟量输入信号 AO-模拟量输出信号 DI-数字量输入信号 DO-数字量输出信号 14、什么是DCS的开放性？DCS的开放性是指DCS能通过不同的接口方便地与第三方系统或设备连接，并获取其信息的性能。这种连接主要是通过网络实现的，采用通用的、开放的网络协议和标准的软件接口是DCS开放性的保障。我公司目前采用的DCS系统有很好的开放性。2021/8/141015、什么是系统冗余？在一些对系统可靠性要求很高的应用中，DCS的设计

7、需要考虑热备份也就是系统冗余，这是指系统中一些关键模块或网络在设计上有一个或多个备份，当现在工作的部分出现问题时，系统可以通过特殊的软件或硬件自动切换到备份上，从而保证了系统不间断工作。通常设计的冗余方式包括：CPU冗余、网络冗余、电源冗余。在极端情况下，一些系统会考虑全系统冗余，即还包括I/O冗余。2021/8/1411二、EPKS系统介绍v1.操作员站安装操作员站安装v1.1环境要求环境要求v操作系统：WINDOWS 2000 Professional(英文)+SERVICE PACK 3 或更高。v应用软件：IE 6.0或更高；v屏幕分辨率：不小于1280*1024；24位或32位真彩色

8、vC盘空间不少于10G的硬盘空间。v建立一个名为ps_user的用户,并且让此用户具有管理员权限2021/8/14122、Experion PKS系统主要特点系统主要特点l融合控制技术融合控制技术,通讯技术，计算机通讯技术，计算机,现场总线，数现场总线，数字视频等最新技术字视频等最新技术l强大的强大的在线在线能力，包括在线扩展，维护及组态。能力，包括在线扩展，维护及组态。l简化使用。预制好简化使用。预制好300300多幅标准画面，多幅标准画面，这些画面包这些画面包括诊断、系统状态、汇总和点的细目画面等等括诊断、系统状态、汇总和点的细目画面等等l易于学习，操作员界面直观，简单易于学习，操作员界面

9、直观，简单l大量的丰富的大量的丰富的可组态的功能可组态的功能，如配方管理、区域设，如配方管理、区域设定、算法等等定、算法等等l安全，可靠，开放，适合各种规模。安全，可靠，开放，适合各种规模。2021/8/14133、功能强大，安全可靠的控制器-C200v可同时实现可同时实现:连续回路控制连续回路控制,逻辑连锁控制逻辑连锁控制,和顺序和顺序控制控制 两种运行环境：v5050毫秒毫秒CEE:CEE:50ms,100ms,200ms,500ms,50ms,100ms,200ms,500ms,1s,2s1s,2sv5 5毫秒毫秒CEE:CEE:5ms,10ms,20ms,50ms,5ms,10ms,2

10、0ms,50ms,100ms,200ms100ms,200ms每个控制回路可分别运行不同的周期使用单一的工程师工具，用于组态和维护v全冗余结构。全冗余结构。控制器冗余，使用各自独立底板，保证最大的安全性特有的冗余模件，自动同步，故障可实现无缝隙切换冗余电源系统，对控制器及I/O安全供电冗余网络，实现服务器，控制器，及I/O的通信 v在线维护，扩展；在线对特定控制策略修改在线维护，扩展；在线对特定控制策略修改 1)控制器控制器(CPM)2)冗余模件冗余模件3)I/O 连接模件连接模件4)现场总线接口模件现场总线接口模件5)控制网接口模件控制网接口模件6)冗余电缆冗余电缆132456Control

11、Net2021/8/1414C200 C200 处理能力处理能力v使用基于使用基于RISC RISC 的高性能的高性能CPU-PowerPC 603E CPU-PowerPC 603E 可支持多达超过相当于可支持多达超过相当于 500500个以上的个以上的 PID PID 调节调节回路回路v适合各种规模控制适合各种规模控制:每个服务器最多可支持每个服务器最多可支持 10 10 个冗余或非冗余控制个冗余或非冗余控制器器每个控制器最多可支持每个控制器最多可支持 64 64 对对I/O I/O 卡件卡件v控制网络可选：控制网络可选：控制网络控制网络(ControlNet):(ControlNet):

12、全冗余，确定性的全冗余，确定性的网络。网络。使用光纤可达使用光纤可达10 kM10 kM。以太网络：商用普通网络。以太网络：商用普通网络。2021/8/1415C200 C200 混合控制环境混合控制环境v每个控制器均可同时进行每个控制器均可同时进行:v连续功能块连续功能块调节、计算、补偿功能块调节、计算、补偿功能块全面的算法集合全面的算法集合用户可写的用户可写的PVPV表达式表达式v逻辑功能块逻辑功能块布尔、选择、比较功能块布尔、选择、比较功能块支持丰富的支持丰富的IEC1131IEC1131逻辑功能块逻辑功能块设备模板用于显示、连锁、维护及报警设备模板用于显示、连锁、维护及报警v顺序功能块

13、顺序功能块SFC SFC 类型的类型的 条件条件/动作动作 的处理的处理强大的强大的 异常异常/失败失败 的处理和恢复的处理和恢复v内置的批量设备和相位逻辑内置的批量设备和相位逻辑内置的配方处理用于单个装置内的通讯内置的配方处理用于单个装置内的通讯完全与完全与TotalPlant BatchTotalPlant Batch集成，与集成，与S88.01S88.01标准兼容标准兼容2021/8/14161)1)控制器控制器(CPM)(CPM)2)2)冗余模件冗余模件3)I/O 3)I/O 连接模件连接模件4)4)现场总线接口模件现场总线接口模件5)5)控制网接口模件控制网接口模件6)6)冗余电缆冗

14、余电缆1 13 32 24 45 5ControlNetControlNet冗余 I/O智能变送器接口卡全球已有8百万个通道在使用中每个C200 可接多达64对冗余卡 HLAIHLAI STIMVSTIMV DISOEDISOE LLMUXLLMUX AO16AO16 DI24VDI24V DO32DO32I/O LinkI/O Link经过多年现场考验冗余 PM I/O2021/8/1417PM I/O PM I/O 特特 点点 v所有输入所有输入/输出卡板均为智能型输出卡板均为智能型v数据采集与输出处理均在前端完成数据采集与输出处理均在前端完成v丰富的在线诊断信息丰富的在线诊断信息 v卡件

15、面板卡件面板LEDLED显示设备状态显示设备状态v可选可选1:11:1冗余配置冗余配置,自动切换自动切换v均可带电插拔均可带电插拔v可远程安装可远程安装(冗余光纤连接冗余光纤连接,可达可达8 8公里公里)v通用数字量通用数字量IOP,IOP,减少系统备件减少系统备件 v (24Vdc,120Vac,240Vac DI/DO(24Vdc,120Vac,240Vac DI/DO等等)v表层密封套装表层密封套装-额外的防腐蚀保护额外的防腐蚀保护2021/8/1418Experion PKS Experion PKS 服务器服务器v提供全局数据库功能长期历史数据报警，事件，和提示信息等的管理。v支持操

16、作站及工程师功能v提供与大量的其它设备集成能力TPS/TDC和OPC故障安全控制器 FSC(Fail-Safe Controller)各类可编程控制器 PLCs,回路控制器和其它设备v支持冗余配置 2021/8/1419Experion PKS 服务器数据库服务器数据库v真正的单一全局数据库真正的单一全局数据库!v过程数据只创建一次即可，仅在组态过程数据只创建一次即可，仅在组态 C200 C200 控制器数控制器数据时据时.v用单一数据库，为所有客户提供服务用单一数据库，为所有客户提供服务:所有控制器所有控制器操作站操作站无需复制数据库无需复制数据库!各类应用各类应用历史数据及归档历史数据及归

17、档vC200C200控制器中的报警，事件，和信息，组态在控制器控制器中的报警，事件，和信息，组态在控制器内部。这样当这些信息出现时可以尽快得到处理。内部。这样当这些信息出现时可以尽快得到处理。v只有所用到数据和异常数据，才被传递。这样极大降只有所用到数据和异常数据，才被传递。这样极大降低了低了控制器控制器,网络网络,和服务器的负荷和服务器的负荷.2021/8/1420Experion PKS 服务器特点服务器特点v可以使用标准的，开放的硬件。降低硬件可以使用标准的，开放的硬件。降低硬件及备件成本。加快硬件更新速度及备件成本。加快硬件更新速度v内含历史数据库，提供长期的数据存储内含历史数据库，提

18、供长期的数据存储v高级报警管理高级报警管理v支持基于服务器和画面的微软脚本支持基于服务器和画面的微软脚本BasicBasic语言语言-VBScript-VBScriptv通过通过HoneywellHoneywell的专有的专有DSA(Distributed DSA(Distributed Server Architecture)Server Architecture)技术，可以将多个技术，可以将多个服务器，完全无缝地集成在一起。构成基服务器，完全无缝地集成在一起。构成基于广域网的控制系统。于广域网的控制系统。2021/8/1421操作站操作站-特点特点v高解析度的图形高解析度的图形v提供提供3

19、00 300 多幅制作好的系统标准画面多幅制作好的系统标准画面组，趋势，报警过程画面等。组，趋势，报警过程画面等。系统状态，维护，诊断画面等系统状态，维护，诊断画面等v提供细目画面显示提供细目画面显示用于访问所有数据的最直接方式用于访问所有数据的最直接方式面对操作工使用面对操作工使用v照片位图作为显示背景照片位图作为显示背景v集成实时视频集成实时视频v可组态的报警声音可组态的报警声音v嵌入的趋势嵌入的趋势v标准的动态指示如液位填充、组合框等标准的动态指示如液位填充、组合框等v通过通过VBVB编写的高级动画编写的高级动画2021/8/1422Alarm Configuration Example

20、报警优先级报警优先级紧急紧急,高报高报,低报低报,事件杂志事件杂志相关报警信息相关报警信息报警画面的调用报警画面的调用报警类型报警类型高级控制报警高级控制报警2021/8/1423趋势与历史数据趋势与历史数据v通过广泛的数据采集及长期的生产历史来支持回路整定通过广泛的数据采集及长期的生产历史来支持回路整定1 1 秒或秒或 5 5 秒、秒、1 1 分钟、分钟、1 1 小时和小时和1 1 天的瞬时值天的瞬时值6 6分钟、分钟、1 1小时、小时、8 8小时和小时和1 1天的平均值天的平均值v对任何参数采集历史对任何参数采集历史 (如如PV,SP,PVHIHI)PV,SP,PVHIHI)v在线自动归档

21、在线自动归档将数据直接存储到硬盘或通过网络存储到其它介质将数据直接存储到硬盘或通过网络存储到其它介质(如如 ZIP,JAZZ,Optical,etc.)ZIP,JAZZ,Optical,etc.)v历史数据可以无限存储历史数据可以无限存储2021/8/1424Multiplot Trend Example选择放大区选择放大区显示选择显示选择趋势类型趋势类型通过标题调用趋势通过标题调用趋势在线组态变量在线组态变量趋势工具条图表趋势工具条图表2021/8/1425Multiplot Trend Example游标指示数游标指示数2021/8/1426完整报表功能完整报表功能v在线组态各种类型报表在

22、线组态各种类型报表报警报警/事件和操作跟踪事件和操作跟踪通过分类和推断得出的异常停车报告通过分类和推断得出的异常停车报告只有格式报表只有格式报表(具有数字运算具有数字运算&读写能力读写能力)可与可与Microsoft Excel 集成报表集成报表v周期，时件驱动或请求报表打印周期，时件驱动或请求报表打印v可输出到屏幕，打印机，文件或其他计算机可输出到屏幕，打印机，文件或其他计算机v在任何操作站多可以对报表进行操作在任何操作站多可以对报表进行操作2021/8/1427安全性管理安全性管理v针对不同的使用权限制，提供多层次的密码保护针对不同的使用权限制，提供多层次的密码保护v区域隔离，提供区域隔离

23、，提供“虚拟的工厂视窗虚拟的工厂视窗”v控制权限可以根据操作工的水平与经验，不断改变控制权限可以根据操作工的水平与经验，不断改变v安全，可靠的系统管理员功能安全，可靠的系统管理员功能2021/8/1428安全级别安全级别v每一操作站每一操作站 (操作站安全操作站安全)或操作工或操作工 (操作员安全操作员安全)都被指定一都被指定一个特定的安全级别个特定的安全级别通过密码，可以增加通过密码，可以增加 /减少操作站的安全级别减少操作站的安全级别.操作站的缺省级别为操作员操作站的缺省级别为操作员(OPER)(OPER)v每一点参数都有相应的安全级别每一点参数都有相应的安全级别.设定值设定值 (SP)(SP)的级别为的级别为 OPEROPER级别。级别。连锁超驰参数可能是连锁超驰参数可能是 MNGR MNGR 级别。级别。v安全级别有六个安全级别有六个:LVL1 LVL1 只看只看LVL2 LVL2 报警确认报警确认OPER OPER 操作员操作员SUPV SUPV 工段长工段长ENGR ENGR 工程师工程师MNGR MNGR 管理员管理员个人观点供参考，欢迎讨论个人观点供参考，欢迎讨论部分资料从网络收集整理而来，供大家参考，感谢您的关注！