分布式控制系统的构成.ppt

第六章第六章第六章第六章第六章第六章第六章第六章分布式控制系统的构成分布式控制系统的构成分布式控制系统的构成分布式控制系统的构成分布式控制系统的构成分布式控制系统的构成分布式控制系统的构成分布式控制系统的构成§§§§6.1系统构成系统构成系统构成系统构成高层管理网络高层管理网络高层管理网络高层管理网络信息系统信息系统信息系统信息系统终端终端终端终端信息系统信息系统信息系统信息系统终端终端终端终端信息系统信息系统信息系统信息系统终端终端终端终端操作员站操作员站操作员站操作员站工程师站工程师站工程师站工程师站域服务器域服务器域服务器域服务器域服务器域服务器域服务器域服务器….系统网络系统网络系统网络系统网络….操作员站操作员站操作员站操作员站工程师站工程师站工程师站工程师站操作员站操作员站操作员站操作员站工程师站工程师站工程师站工程师站域服务器域服务器域服务器域服务器域服务器域服务器域服务器域服务器系统网络系统网络系统网络系统网络控制站控制站控制站控制站理理理理I/OI/O…..控制站控制站控制站控制站理理理理I/OI/O…..1.操作员站操作员站操作员站操作员站:主要完成人机界面的功能主要完成人机界面的功能主要完成人机界面的功能主要完成人机界面的功能2.工程师站工程师站工程师站工程师站:对对对对DCS进行应用组态进行应用组态进行应用组态进行应用组态.3.现场控制站现场控制站现场控制站现场控制站:是是是是DCS的核心的核心的核心的核心,完成系统主要的控制功能完成系统主要的控制功能完成系统主要的控制功能完成系统主要的控制功能.包括主包括主包括主包括主CPU、、、、存储器存储器存储器存储器、、、、现场测量单元和执行单元的现场测量单元和执行单元的现场测量单元和执行单元的现场测量单元和执行单元的I/O设备设备设备设备4.服务器及其他功能站服务器及其他功能站服务器及其他功能站服务器及其他功能站:完成监督控制完成监督控制完成监督控制完成监督控制5.系统网络系统网络系统网络系统网络:连接各个站的桥梁连接各个站的桥梁连接各个站的桥梁连接各个站的桥梁5.系统网络系统网络系统网络系统网络:连接各个站的桥梁连接各个站的桥梁连接各个站的桥梁连接各个站的桥梁6.现场总线网络现场总线网络现场总线网络现场总线网络:使现场测试和控制执行部分数字化使现场测试和控制执行部分数字化使现场测试和控制执行部分数字化使现场测试和控制执行部分数字化7.高层管理网络高层管理网络高层管理网络高层管理网络:完成综合监控和管理功能完成综合监控和管理功能完成综合监控和管理功能完成综合监控和管理功能§§6.2DCS6.2DCS的硬件系统的硬件系统一一一一、、、、工程师站工程师站工程师站工程师站二二二二、、、、操作员站操作员站操作员站操作员站三三三三、、、、控制网络及设备控制网络及设备控制网络及设备控制网络及设备四四四四、、、、系统网络及设备系统网络及设备系统网络及设备系统网络及设备五五五五、、、、电源转换设备电源转换设备电源转换设备电源转换设备六六六六、、、、机柜和操作台机柜和操作台机柜和操作台机柜和操作台七七七七、、、、系统服务器系统服务器系统服务器系统服务器八八八八、、、、主控制器主控制器主控制器主控制器（（（（MCU：：：：MainControlUnit））））循环执行循环执行循环执行循环执行:从从从从I/O设备采集现场数据设备采集现场数据设备采集现场数据设备采集现场数据执行控制逻辑运算执行控制逻辑运算执行控制逻辑运算执行控制逻辑运算向向向向I/O输出设备输出控制命令输出设备输出控制命令输出设备输出控制命令输出设备输出控制命令与操作员站进行数据交换与操作员站进行数据交换与操作员站进行数据交换与操作员站进行数据交换CPU、、、、系统网络接口系统网络接口系统网络接口系统网络接口、、、、控制网络接口控制网络接口控制网络接口控制网络接口、、、、主从冗余控制逻辑主从冗余控制逻辑主从冗余控制逻辑主从冗余控制逻辑、、、、内存内存内存内存、、、、固态盘或固态盘或固态盘或固态盘或Flash存储器存储器存储器存储器、、、、SRAM、、、、电源电路电源电路电源电路电源电路九九九九、、、、输入输出设备输入输出设备输入输出设备输入输出设备模拟量输入模拟量输入模拟量输入模拟量输入（（（（AI））））:热电阻热电阻热电阻热电阻、、、、热电偶和变送器信号输入设备热电偶和变送器信号输入设备热电偶和变送器信号输入设备热电偶和变送器信号输入设备模拟量输出模拟量输出模拟量输出模拟量输出（（（（AO））））开关量输入开关量输入开关量输入开关量输入(DI)开关量输出开关量输出开关量输出开关量输出(DO)、、、、SOE输入输入输入输入、、、、脉冲量输入脉冲量输入脉冲量输入脉冲量输入§§§§§§§§6.2DCS6.2DCS的软件的软件的软件的软件的软件的软件的软件的软件§§§§§§§§6.2.16.2.1控制层软件控制层软件控制层软件控制层软件运行于现场控制站的控制器中的软件运行于现场控制站的控制器中的软件运行于现场控制站的控制器中的软件运行于现场控制站的控制器中的软件，，，，其基本功能概括为其基本功能概括为其基本功能概括为其基本功能概括为：：：：I/O数据采集数据采集数据采集数据采集、、、、控制运算及控制运算及控制运算及控制运算及I/O数据的输出数据的输出数据的输出数据的输出1.功能功能功能功能:（（（（1））））现场现场现场现场I/O驱动驱动驱动驱动，，，，完成过程量的输入输出完成过程量的输入输出完成过程量的输入输出完成过程量的输入输出。。。。（（（（2））））对输入的过程量进行预处理对输入的过程量进行预处理对输入的过程量进行预处理对输入的过程量进行预处理，，，，尽量真实用数字值尽量真实用数字值尽量真实用数字值尽量真实用数字值（（（（2））））对输入的过程量进行预处理对输入的过程量进行预处理对输入的过程量进行预处理对输入的过程量进行预处理，，，，尽量真实用数字值尽量真实用数字值尽量真实用数字值尽量真实用数字值还原现场值为下一步计算做准备还原现场值为下一步计算做准备还原现场值为下一步计算做准备还原现场值为下一步计算做准备（（（（3））））实时采样现场数据并存储在现场控制站内本地数据库中实时采样现场数据并存储在现场控制站内本地数据库中实时采样现场数据并存储在现场控制站内本地数据库中实时采样现场数据并存储在现场控制站内本地数据库中（（（（4））））进行控制计算进行控制计算进行控制计算进行控制计算，，，，根据控制算法和检测数据根据控制算法和检测数据根据控制算法和检测数据根据控制算法和检测数据、、、、相关参数相关参数相关参数相关参数进行计算进行计算进行计算进行计算，，，，得到实施控制的量得到实施控制的量得到实施控制的量得到实施控制的量（（（（5））））通过现场通过现场通过现场通过现场I/O驱动驱动驱动驱动，，，，将控制量输出到现场将控制量输出到现场将控制量输出到现场将控制量输出到现场2.DCS2.DCS2.DCS2.DCS的信号采集与数据预处理的信号采集与数据预处理的信号采集与数据预处理的信号采集与数据预处理信号采集主要解决模拟信号的数字化和采样周期的选择问题信号采集主要解决模拟信号的数字化和采样周期的选择问题信号采集主要解决模拟信号的数字化和采样周期的选择问题信号采集主要解决模拟信号的数字化和采样周期的选择问题....为了提高信号信噪比和可靠性为了提高信号信噪比和可靠性为了提高信号信噪比和可靠性为了提高信号信噪比和可靠性,,,,并为并为并为并为DCSDCSDCSDCS的控制运算做准备的控制运算做准备的控制运算做准备的控制运算做准备,,,,必须必须必须必须对输入信号进行数字滤波和数据预处理对输入信号进行数字滤波和数据预处理对输入信号进行数字滤波和数据预处理对输入信号进行数字滤波和数据预处理3.DCS3.DCS3.DCS3.DCS控制器上的实时数据组织和管理控制器上的实时数据组织和管理控制器上的实时数据组织和管理控制器上的实时数据组织和管理实现内存空间的分配和管理实现内存空间的分配和管理实现内存空间的分配和管理实现内存空间的分配和管理4.IEC611314.IEC611314.IEC611314.IEC61131----3333控制编程语言与软件模型控制编程语言与软件模型控制编程语言与软件模型控制编程语言与软件模型4.IEC611314.IEC611314.IEC611314.IEC61131----3333控制编程语言与软件模型控制编程语言与软件模型控制编程语言与软件模型控制编程语言与软件模型各种组态编程方法统一到各种组态编程方法统一到各种组态编程方法统一到各种组态编程方法统一到IEC61131IEC61131IEC61131IEC61131----3333控制编程语言标准中控制编程语言标准中控制编程语言标准中控制编程语言标准中，，，，最大限度地满足应用程序的移植性要求最大限度地满足应用程序的移植性要求最大限度地满足应用程序的移植性要求最大限度地满足应用程序的移植性要求．．．．它吸收了高级语言的它吸收了高级语言的它吸收了高级语言的它吸收了高级语言的模块化模块化模块化模块化、、、、结构化程序设计思想结构化程序设计思想结构化程序设计思想结构化程序设计思想。。。。控制器管理控制器管理控制器管理控制器管理初始化初始化初始化初始化在线下装在线下装在线下装在线下装数据备份数据备份数据备份数据备份周期调度周期调度周期调度周期调度理理理理运算执行处理运算执行处理运算执行处理运算执行处理数据接收数据接收数据接收数据接收功能块库功能块库功能块库功能块库调度时间表调度时间表调度时间表调度时间表运算执行管理表运算执行管理表运算执行管理表运算执行管理表数据备分符号表数据备分符号表数据备分符号表数据备分符号表执行执行执行执行程序程序程序程序输入输入输入输入数据区数据区数据区数据区工作工作工作工作数据区数据区数据区数据区理理理理数据接收数据接收数据接收数据接收数据发送数据发送数据发送数据发送外部响应外部响应外部响应外部响应数据数据数据数据输入输入输入输入处理处理处理处理数据数据数据数据输出输出输出输出处理处理处理处理通信通信通信通信处理处理处理处理执行监督执行监督执行监督执行监督数据区数据区数据区数据区输出输出输出输出数据区数据区数据区数据区数据接收对应表数据接收对应表数据接收对应表数据接收对应表数据发送对应表数据发送对应表数据发送对应表数据发送对应表输入数据映像表输入数据映像表输入数据映像表输入数据映像表输出数据映像表输出数据映像表输出数据映像表输出数据映像表§§§§§§§§6.2.26.2.2监督控制层软件监督控制层软件监督控制层软件监督控制层软件运行于系统人机界面工作站运行于系统人机界面工作站运行于系统人机界面工作站运行于系统人机界面工作站、、、、服务器等节点中的软件服务器等节点中的软件服务器等节点中的软件服务器等节点中的软件，，，，提供提供提供提供数据采集和事件分析处理数据采集和事件分析处理数据采集和事件分析处理数据采集和事件分析处理、、、、信息存储和管理信息存储和管理信息存储和管理信息存储和管理、、、、二次计算二次计算二次计算二次计算、、、、人机界人机界人机界人机界面监视面监视面监视面监视、、、、远程控制操作及其他的应用功能远程控制操作及其他的应用功能远程控制操作及其他的应用功能远程控制操作及其他的应用功能一一一一、、、、功能功能功能功能1.数据采集数据采集数据采集数据采集采集来自直接控制层的工艺参数和状态以及其他应用系统有关采集来自直接控制层的工艺参数和状态以及其他应用系统有关采集来自直接控制层的工艺参数和状态以及其他应用系统有关采集来自直接控制层的工艺参数和状态以及其他应用系统有关的数据的数据的数据的数据.的数据的数据的数据的数据.监控软件应能提供广泛的应用接口或标准接口监控软件应能提供广泛的应用接口或标准接口监控软件应能提供广泛的应用接口或标准接口监控软件应能提供广泛的应用接口或标准接口,很方便地实现很方便地实现很方便地实现很方便