DCS中的基础概念Word文档下载推荐.docx
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数据流（DataFlow）是基于客户机／服务器关系（Client/Server）的，客户机输入（Pull）数据或服务器输出（Push）数据。
下图示PlantScape在其硬件构成中的分割控制操作：
控制组态块
如果用一句话来概括PlantScape的CB：
FunctionBlockFB（功能块）。
本质上，功能块是一个执行某个特定任务的可执行软件。
CB提供了功能块库，可以让你根据过程需要图形化的控制组态。
有三种主要的块类型如下：
块类型
描述
举例
Container
容器块
Container可以包含其它的构成块，在CB中它显示为一个放置构成块的图（Chart）
ControlModule（CM）
SequentialControlModule（SCM）
Component
构成块
容器块的一个组成块，在CBContainer中显示为带由若干设置针脚和参数，也称为BasicFunctionBlock或BasicBlock（基本功能块）
PID
DACA
AI／AO
DI/DO
Self-Standing（orStand-Alone
单独块
它不包含在其它的块中而独立存在，在CB中的菜单区域显示为图标
TC-IAH061（所有在IOM模块中列出的块）
CPM／CEE／RM
下图块图显示FBs如何通过CB设置进行典型的连接：
命名规则——independent（独立）和dependent（依存）
每个计算机应用程序都有其创建文件约定的通用名称。
如果你使用Word程序给Honeywell写一封信，你可能将该信保存为Honlet1.DOC。
即，在名称的第一部分代表个人选择，后缀或第二部分标志创建该文件的应用程序。
象其它计算机程序一样，ControlBuilder使用了一组命名方案来标志PlantScape系统信息。
在大多数情况下，CB为块分配默认的名称，你也可以通过设置进行更改。
我们通常将工位号（TagName）作为块的名称。
应用TagNumber规则标识过程的组成。
虽然PlantScape系统识别所有的“TagNames”，但构成类型块（Component）的TagNames被认为是“Dependent”（依存）名称，而容器类（Container）和独立类（Self-standing）块为“Independent”独立名称，独立名称在PlantScape中默认为是唯一的。
这意味着在系统范围内独立名称不需要其它的条件而被识别。
依存名称仅仅在其所在的容器模块中标识唯一的构成块。
这意味着构成块在不同的容器模块中可以使用同一个TagName。
例如，如果有两个CM：
CM724和CM725，你可以如图在两者中包含名称为PIDA的PID模块，即，工位号PIDA
需要依存CM的独立名称CM724／CM725来在系统中识别。
注意：
在R320版本以前的软件中，独立工位号名称：
ControlProcessorModule（CPM）、ControlExecutionEnvironment（CEE）和RedundancyModule（RM）功能块的命名必须符合下列格式：
◆CPMXXYY
◆CEEXXYY
◆RMXXYY
XX为MediaAccessControl（MAC）地址；
YY为混合控制器或冗余模块安装的插槽号（Slot）。
在冗余底盘安装中，CPMS和RMs安装在各自底盘匹配的插槽上。
因此，CPM和RM使用同一个MAC地址。
该地址为备份CPM和RM自动加1。
CEE与它分配的CPM同MAC地址。
在R320及以上版本中，CPM、CEE和RM功能块的独立名称为自动增加的序号。
如果在冗余控制器环境中，第二个模块名称包括后缀“SEC”，例如下列典型的自动分配名称：
◆CPM30
◆CEE31
◆CPM30SEC
◆RM34
◆RM34SEC
可以在CB中设置其它的名称。
最重要的是记住在分布式服务器系统（DistributedServerArchitecture）中每个点／块的名称必须是唯一的（Unique）。
全部或扩展的工位名称（Full／ExpandedTagName）
当你需要在系统范围中识别一个特定的构成块时，必须在构成块名称（依存名称）上带有其分配的容器块名称（独立名称）作为前缀。
构成块的全名／扩展名格式为：
⏹<
IndependentTagName>
.<
DependentTagName>
例如在名为CM1模块中名为PIDA的PID块的全名为：
CM1.PIDA
参数名（ParameterNames）
参数名的格式为
⏹对独立块：
<
IndependentTagName>
.<
ParameterName>
⏹对构成块：
.<
ParameterName>
。
例如：
●在名为CM1控制模块中的名为PIDA的PID模块的输出参数（OP）标识为：
CM1.PIDA.OP
●在名为PIDLOOP控制模块的执行状态参数（EXECSTATE）标识为：
PIDLOOP.EXECSTATE。
下图中为一个CB设置的典型分配工位名称。
1
MAC地址为01的CPM和CEE，并且CPM安装的插槽号为1，工位名称为（CPM0101，CEE0101）
注意该格式只适合R310及以前版本。
2
在IOMFB中模拟输入模块名称为（AI_IOM_01）
3
预先设置的FB参数名称（PVSRCOPT,PIFILTIME,PVEULO,PVEUHI,P1）
4
设置CM（控制模块）工位名称为（LOOP101）
5
设置的构成块依存名称为（DACA、PIDA、AI00、AO00）
6
设置的连接其它扩展块的参数全名为（TIC101.PIDA.OPEUX）
参数数据类型
参数数据类型主要有一些类型：
1.BOOLEAN（布尔值）
2.ENUM（Enumeration）（枚举值）
3.INT16（Signed16-bitInteger）（带符号16位整数）
4.INT32（Signed32-bitInteger）（带符号32位整数）
5.UINT16（UnSigned16-bitInteger）（无符号16位整数）
6.UINT32（UnSigned32-bitInteger）（无符号32位整数）
7.FLOAT32（32-bitIEEEFloatingPoint）（32为浮点数）
8.FLOAT64（64-bitIEEEFloatingPoint）（64为浮点数）
9.TIME（计时值）
10.STRING（字串）
在大多数场合，仅仅输入和输出参数匹配数据类型可以被连接。
一个例外是SCM模块的输入输出连接。
数据流——主动和被动（Active／Passive）
在控制数据可以在PlantScape系统在流动之前，必须装载CEE并将其分配至CPM中，该CPM包含有从CB中下装的控制策略。
也必须通过CB将CM分配至CEE。
必须提醒的是必须如同在CB中设置功能控制操作一样设置好硬件设备。
CEE为控制器提供控制执行服务。
它使所有的数据流参数和执行时间进行相匹配。
没有太多的描述，CEE参数仅仅存在于已经下装的控制策略的功能块中。
那些参数被分为：
Active或Passive是基于该块的数据流针脚是否连接至处理（Processing）。
Active参数需要特定的连接处理如状态针脚或内部初始化。
Passive参数需要外部的块发起数据流的输入或输出。
CM模块为连接的Passive参数数据流的代理。
主动和被动连接器（Active／PassiveConnectors）
CEE有Active和PassiveConnectors分别支持主动和被动参数。
连接器在块执行时间内在连接的参数间发起数据流。
串级回路（CascadeLoop）连接
如下图示，主OP连接至从SP参数。
在R200版本以上，CB会自动连接主BACKCALCIN和从BACKCALCOUT参数。
数据的拉和推（Pull/Push）
我们使用Pull和Push描述数据流如何通过线路的，一般，一个块的Input参数Pull数据而其Output参数Push数据，该信息仅仅作为参考用，因为CEE使用的连接图中很容易辨别出数据流的Pull和Push。
DCS知识基础
1.1集散控制系统（DCS）简介
DCS，即所谓的分布式控制系统，或在有些资料中称之为集散系统，是相对于集中式控制系统而言的一种新型计算机控制系统，它是在集中式控制系统的基础上发展、演变而来的。
在系统功能方面，DCS和集中式控制系统的区别不大，但在系统功能的实现方法上却完全不同。
首先，DCS的骨架——系统网络，它是DCS的基础和核心。
由于网络对于DCS整个系统的实时性、可靠性和扩充性，起着决定性的作用，因此各厂家都在这方面进行了精心的设计。
对于DCS的系统网络来说，它必须满足实时性的要求，即在确定的时间限度内完成信息的传送。
这里所说的“确定”的时间限度，是指在无论何种情况下，信息传送都能在这个时间限度内完成，而这个时间限度则是根据被控制过程的实时性要求确定的。
因此，衡量系统网络性能的指标并不是网络的速率，即通常所说的每秒比特数（bps），而是系统网络的实时性，即能在多长的时间内确保所需信息的传输完成。
系统网络还必须非常可靠，无论在任何情况下，网络通信都不能中断，因此多数厂家的DCS均采用双总线、环形或双重星形的网络拓扑结构。
为了满足系统扩充性的要求，系统网络上可接入的最大节点数量应比实际使用的节点数量大若干倍。
这样，一方面可以随时增加新的节点，另一方面也可以使系统网络运行于较轻的通信负荷状态，以确保系统的实时性和可靠性。
在系统实际运行过程中，各个节点的上网和下网是随时可能发生的，特别是操作员站，这样，网络重构会经常进行，而这种操作绝对不能影响系统的正常运行，因此，系统网络应该具有很强在线网络重构功能。
其次，这是一种完全对现场I/O处理并实现直接数字控制（DOS）功能的网络节点。
一般一套DCS中要设置现场I/O控制站，用以分担整个系统的I/O和控制功能。
这样既可以避免由于一个站点失效造成整个系统的失效，提高系统可靠性，也可以使各站点分担数据采集和控制功能，有利于提高整个系统的性能。
DCS的操作员站是处理一切与运行操作有关的人机界面（HMI-HumanMachineInterface或operatorinterface）功能的网络节点。
系统网络是DCS的工程师站，它是对DCS进行离线的配置、组态工作和在线的系统监督、控制、维护的网络节点，其主要功能是提供对DCS进行组态，配置工作的工具软件（即组态软件），并在DCS在线运行时实时地监视DCS网络上各个节点的运行情况，使系统工程师可以通过工程师站及时调整系统配置及一些系统参数的设定，使DCS随时处在最佳的工作状态之下。
与集中式控制系统不同，所有的DCS都要求有系统组态功能，可以说，没有系统组态功能的系统就不能称其为DCS。
DCS自1975年问世以来，已经经历了二十多年的发展历程。
在这二十多年中，DCS虽然在系统的体系结构上没有发生重大改变，但是经过不断的发展和完善，其功能和性能都得到了巨大的提高。
总的来说，DCS正在向着更加开放，更加标准化，更加产品化的方向发展。
作为生产过程自动化领域的计算机控制系统，传统的DCS仅仅是一个狭义的概念。
如果以为DCS只是生产过程的自动化系统，那就会引出错误的结论，因为现在的计算机控制系统的含义已被大大扩展了，它不仅包括过去DCS中所包含的各种内容，还向下深入到了现场的每台测量设备、执行机构，向上发展到了生产管理，企业经营的方方面面。
传统意义上的DCS现在仅仅是指生产过程控制这一部分的自动化，而工业自动化系统的概念，则应定位到企业全面解决方案，即totalsolution的层次。
只有从这个角度上提出问题并解决问题，才能使计算机自动化真正起到其应有的作用。
进入九十年代以后，计算机技术突飞猛进，更多新的技术被应用到了DCS之中。
PLC是一种针对顺序逻辑控制发展起来的电子设备，它主要用于代替不灵活而且笨重的继电器逻辑。
现场总线技术在进入九十年代中期以后发展十分迅猛，以至于有些人已做出预测：
基于现场总线的FCS将取代DCS成为控制系统的主角。
集散控制系统（DCS）相关概念解释
1、什么是DCS？
DCS是分布式控制系统的英文缩写DistributedControlSystem，在国内自控行业又称之为集散控制系统。
2、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。
（1）分散控制系统DCS与集散控制系统TDCS（TotalDistributedControlSystem）是集4C（Communication，Computer，Control、CRT）技术于一身的监控技术。
（2）从上到下的树状拓扑大系统，其中通信（Communication）是关键。
（3）PID在中断站中，中断站联接计算机与现场仪器仪表与控制装置。
（4）是树状拓扑和并行连续的链路结构，也有大量电缆从中继站并行到现场仪器仪表。
（5）模拟信号，A/D—D/A、带微处理器的混合。
（6）一台仪表一对线接到I/O，由控制站挂到局域网LAN。
（7）DCS是控制（工程师站）、操作（操作员站）、现场仪表（现场测控站）的3级结构。
（8）缺点是成本高，各公司产品不能互换，不能互操作，大多DCS系统各家是不同的。
（9）用于大规模的连续过程控制，如石化等。
（10）制造商：
Bailey（美）、Westinghouse（美）、LEEDS&
NORTHRMP（美）、SIEMENS（德）、Foxboro（美）、ABB（瑞士）、Hartmann&
Braun（德）、Yokogawa（日）、Honeywell（美国）、北京和利时（中国）、浙大中控（中国）、上海新华（现为中美合资）等。
3、DCS的结构是怎样的？
从结构上划分，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，目前国内应用到这一层的系统较少。
4、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）。
7、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。
9、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FUNDATIONfieldbus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。
10、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率。
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。
11、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PLC?
PLC就是可编程逻辑控制器。
13、PLC能用于过程控制吗？
早期的PLC只是用来完成一些电气逻辑控制和开关量，现在的PLC在性能上，特别是对模拟信号的处理能力上已经大大提高，因此现在PLC是可以用于过程控制的。
14、什么是模拟量和数字量？
模拟量是指连续变化的信号（如4~20mA,0~5v等）；
数字量是只有开关状态的信号。
15、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（RTD为热电阻信号,也归为AI类）
AO--模拟量输出信号
DI--数字量输入信号
DO--数字量输出信号
16、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。
17、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。
28、什么是I/O余量？
与冗余不同，I/O余量只是系统中I/O数量大于应用的要求，这种余量只是数量上的，主要目的是使系统今后有继续加入控制信号的可能。
DCS控制室管理条例（试行）
DCS控制系统作为全厂的控制中枢，其安全稳定性直接影响着生产的正常进行。
为了保证系统的安全运行、规范操作和维护、保护公司机密，特制定本管理条例：
1．
非管理、操作人员不准擅自进入控制室，非管理、维护人员不准擅自进入工程师室、机柜室，联系工作者事务处理完请勿滞留。
进入控制室的工作人员要着装整洁，勿把泥水、灰尘带入控制室。
2．
每天清洁卫生，保持控制室无尘。
操作室由DCS操作工负责，机柜室和工程师室由DCS维护员负责。
清洁时尽量使用拖把，不要使用扫帚，以免扬起灰尘。
3．
控制室中严禁吸烟，严禁乱堆杂物，严禁贮藏食品。
4．
控制室的环境要求：
机柜室温度必须保持在18℃--25℃之间，温度变化率应不大于5℃/h，操作室温度以人体感觉舒适为宜，建议20℃--28℃，当空调设备发生故障时，应严密监视室温不超过50℃；
相对湿度宜保持在35%~70%，在任何情况下不允许结露，冬季相对湿度不能维持在此范围内时，最低值应以不产生静电为宜；
维持控制室处于微正压（25.4Pa--50.8Pa）,以减少粉尘进入。
5．
做好防尘、防水、防火、防鼠、防振动、防辐射、防静电、防电磁干扰等防护工作，保证系统工作环境的可靠。
6．
定期用软布对操作站显示器和操作台进行除尘除污，保持操作站整洁，严禁堆放手机、书本、水杯、饭盒等杂物。
7．
严禁挪动操作台以及摄像监视器柜，以免损伤电气、通讯电缆。
8．
严禁近距离使用手机、对讲机等无线电通讯工具，以免对系统造成干扰；
生产期间机柜室内禁止使用无线通讯工具，遇特殊情况需要使用时，应关闭机柜门，并在2米以外使用；
生产期间控制室内禁止使用电焊机、冲击钻等强电磁干扰设备。
9．
操作站计算机的基本使用与维护参见动力车间颁布的《计算机管理制度（正式版）》。
10．
非DCS维护人员，严禁进入管理员用户界面，严禁对系统设置做任何更改；
严禁打开操作站柜门，DCS专用电源严禁作其它用途。
11．
严禁擅自创建、删除和移动文件；
严禁卸载操作站和工程师站现有程序，严禁安装新程序；
严禁使用U盘、软盘、光盘、MP3、手机、移动硬盘等外部存储器与操
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