第五章计算机集散控制系统Distributed Control System本章主要内容计算机集散控制系统(DCS)概念·计算机集散控制系统的体系结构计算机集散控制系统的硬件结构计算机集散控制系统中的软件技术DCS通讯接口计算机集散控制系统及应用的发展趋势第一节 Unit 1计算机集散控制系统(DCS)概念ReviewofDistributedControlSystem本节主要内容DCS的整体概念·DCS的特点DCS的发展及典型产品5-1-1DCS的整体概念发展的背景基本概念·结构与组成.DCS的软件组成5-1-2DCS的特点独立性.协调性.友好性.适应性、灵活性和可扩充性实时性.可靠性5-1-3DCS的发展及典型产品DCS的开创期(1975年~1980年)DCS的组成现场控制站一现场监测站CRT操作站数据高速公路监控计算机
第五章 计算机集散控制系统 Distributed Control System 本章主要内容 • 计算机集散控制系统(DCS)概念 • 计算机集散控制系统的体系结构 • 计算机集散控制系统的硬件结构 • 计算机集散控制系统中的软件技术 • DCS 通讯接口 • 计算机集散控制系统及应用的发展趋势 第一节 Unit 1 计算机集散控制系统(DCS)概念 Review of Distributed Control System 本节主要内容 • DCS 的整体概念 • DCS 的特点 • DCS 的发展及典型产品 5-1-1 DCS 的整体概念 • 发展的背景 • 基本概念 • 结构与组成 • DCS 的软件组成 5-1-2 DCS 的特点 • 独立性 • 协调性 • 友好性 • 适应性、灵活性和可扩充性 • 实时性 • 可靠性 5-1-3 DCS 的发展及典型产品 • DCS 的开创期(1975 年~1980 年) • DCS 的组成 – 现场控制站 – 现场监测站 – CRT 操作站 – 数据高速公路 – 监控计算机
监控计算机CRT操作站数据高速公路HW现场控制站现场监测站..第一代DCS基本结构5-1-4DCS的发展及典型产品DCS的成长与完善时期（1980年~1985年）以局部网络LAN为主于其它各单元都是挂在它上面的网络节点工作站主要组成部分局部网络、多功能现场控制站、增强型操作站、通用型操作站、网关、系统管理模块、主计算机第二代DCS基本结构示意图主计算机通用操作站系统管理模块局部网络LAN网关网关多功能控制器......其它D增强型H网络操作站WDCS的扩展期（1985年以后）典型产品有Honeywell公司的TDC3000/PMYOKAGAWA公司的Centum-XLFoxboro公司的I/ASeriesTAILORInstruments公司的Mod300BaileyControl公司的INFI-90等
5-1-4 DCS 的发展及典型产品 • DCS 的成长与完善时期(1980 年~1985 年) • 以局部网络 LAN 为主干 • 其它各单元都是挂在它上面的网络节点工作站 • 主要组成部分 – 局部网络、多功能现场控制站、增强型操作站、通用型操作站、网关、系统 管理模块、主计算机 • 第二代 DCS 基本结构示意图 • DCS 的扩展期（1985 年以后） • 典型产品有 – Honeywell 公司的 TDC 3000/PM – YOKAGAWA 公司的 Centum-XL – Foxboro 公司的 I/A Series – TAILOR Instruments 公司的 Mod 300 – Bailey Control 公司的 INFI-90 等
第二节Unit2计算机集散控制系统的体系结构Architecture of Distributed Control System本节主要内容·概述·大型DCS的体系结构与各层的功能中小型DCS的体系结构与各层的功能5-2-1概述（1)DCS的诞生及开放系统专用计算机控制系统专用机专用机专用机1过程装置过程装置过程装置车间设备专用计算机控制系统5-2-1概述（2)中央计算机集中控制系统中央计算机中央计算机前端机前端机前端机1A变送器执行器过程装置过程装置过程装置车间设备车间设备中央计算机集中式控制系统引入中央计算机的控制系统4-2-1概述（3）集散控制系统层次化体系结构的形成集散控制技术成为过程计算机控制系统的主流技术的原因从经济角度考虑性能价格比一技术角度考虑系统的功能分散与风险分散一分层的计算机控制系统4-2-1层次化体系结构的形成三层结构模式的计算机控制系统
第二节 Unit 2 计算机集散控制系统的体系结构 Architecture of Distributed Control System 本节主要内容 • 概述 • 大型 DCS 的体系结构与各层的功能 • 中小型 DCS 的体系结构与各层的功能 5-2-1 概述（1） • DCS 的诞生及开放系统 • 专用计算机控制系统 5-2-1 概述（2） 中央计算机集中控制系统 4-2-1 概述（3） • 集散控制系统层次化体系结构的形成 • 集散控制技术成为过程计算机控制系统的主流技术的原因 – 从经济角度考虑性能价格比 – 技术角度考虑系统的功能分散与风险分散 – 分层的计算机控制系统 4-2-1 层次化体系结构的形成 • 三层结构模式的计算机控制系统
中央计算机中间层计算机中间层计算机中间层计算机1徽微微微微微型型型机型机型型机机机机设备单元设备单元设备单元车间设备5-2-1集散控制系统功能分层体系过程控制级（直接控制级）进行过程数据采集、直接数字控制、设备监测和系统测试与诊断、实施安全性、元余化方面的措施过程管理级一优化过程控制、先进控制、协调各装置、对实时数据进行分析、存档、状态报告等5-2-2大型DCS的体系结构TDC3000的三种通信链路数据高速公路（DH）(UCN)通用控制网(LCN)局部控制网TDC3000提供的不同等级的分散控制过程控制级、先进控制级、最高控制级5-2-3中小型DCS的体系结构uμXL的系统构成一操作站（MOPS/MOPL）一现场控制单元(MFCN)RL通信总线系统的分层结构过程控制级先进的回路控制操作站-
5-2-1 集散控制系统功能分层体系 • 过程控制级（直接控制级） – 进行过程数据采集、直接数字控制、设备监测和系统测试与诊断、实施安全 性、冗余化方面的措施 • 过程管理级 – 优化过程控制、先进控制、协调各装置、对实时数据进行分析、存档、状态 报告等 5-2-2 大型 DCS 的体系结构 • TDC3000 的三种通信链路 – 数据高速公路（DH） – 通用控制网 （UCN） – 局部控制网 （LCN） • TDC3000 提供的不同等级的分散控制 – 过程控制级、先进控制级、最高控制级 5-2-3 中小型 DCS 的体系结构 • μXL 的系统构成 – 操作站（MOPS/MOPL） – 现场控制单元(MFCN) – RL 通信总线 • 系统的分层结构 – 过程控制级 – 先进的回路控制 – 操作站
第三节Unit3计算机集散控制系统的硬件结构HardwareofDistributedControlSystem本节主要内容概述.DCS的现场控制站DCS操作站.DCS的穴余技术5-3-1概述DCS的突出优点-硬件和软件都具有灵活的组态和配置能力硬件的组态确定硬件的模块化配置：操作站的选择、现场控制站的配置以及电源的选择等DCS的实际硬件差别很大5-3-2DCS的现场控制站（单元）现场控制站的机柜电源（直流、交流）控制计算机-是现场控制站的核心CPU-存储器一总线输入/输出通道等5-3-3DCS的操作站操作站分为操作员站和工程师站操作台处理机系统外部存储设备图形显示设备操作站键盘打印输出设备5-3-4DCS的亢余技术DCS的穴余电源、输入/输出模块、控制回路、过程数据高速公路多重化自动备用
第三节 Unit 3 计算机集散控制系统的硬件结构 Hardware of Distributed Control System 本节主要内容 • 概述 • DCS 的现场控制站 • DCS 操作站 • DCS 的冗余技术 5-3-1 概述 • DCS 的突出优点 – 硬件和软件都具有灵活的组态和配置能力 • 硬件的组态 – 确定硬件的模块化配置：操作站的选择、现场控制站的配置以及电源的选择 等 • DCS 的实际硬件差别很大 5-3-2 DCS 的现场控制站(单元) • 现场控制站的机柜 • 电源（直流、交流） • 控制计算机——是现场控制站的核心 – CPU – 存储器 – 总线 – 输入/输出通道等 5-3-3 DCS 的操作站 • 操作站分为操作员站和工程师站 • 操作台 • 处理机系统 • 外部存储设备 • 图形显示设备 • 操作站键盘 • 打印输出设备 5-3-4 DCS 的冗余技术 • DCS 的冗余 – 电源、输入/输出模块、控制回路、过程数据高速公路 • 多重化自动备用