DCS與現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)第2章

DCS與現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)第2章第一頁(yè)，共65頁(yè)。第2章DCS硬件體系及系統(tǒng)本章介紹主要內(nèi)容：

2.1DCS的體系結(jié)構(gòu)及功能2.2DCS的構(gòu)成及聯(lián)系2.3DCS的硬件系統(tǒng)2.4DCS典型產(chǎn)品結(jié)構(gòu)實(shí)例第二頁(yè)，共65頁(yè)。2.1DCS的體系結(jié)構(gòu)及功能

2.1.1DCS的體系結(jié)構(gòu)DCS系統(tǒng)通常分四層結(jié)構(gòu)（分別對(duì)應(yīng)四層計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)），現(xiàn)場(chǎng)級(jí)、對(duì)應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)（FieldNetwork）；過(guò)程控制級(jí)、對(duì)應(yīng)控制網(wǎng)絡(luò)（ControlNetwork）；操作監(jiān)控級(jí)、對(duì)應(yīng)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)（SupervisionNetwork）；信息管理級(jí)、對(duì)應(yīng)管理網(wǎng)絡(luò)（ManagementNetwork）。第三頁(yè)，共65頁(yè)。DCS的典型體系結(jié)構(gòu)第四頁(yè)，共65頁(yè)。DCS系統(tǒng)四級(jí)（層）內(nèi)容介紹：1．現(xiàn)場(chǎng)級(jí)（層）此層有現(xiàn)場(chǎng)各類測(cè)控裝置（設(shè)備），如各類傳感器、變送器、執(zhí)行器等。它們能夠完成對(duì)生產(chǎn)裝置（過(guò)程）的信號(hào)轉(zhuǎn)換、檢測(cè)和控制量的輸出等?，F(xiàn)場(chǎng)控制站（過(guò)程控制計(jì)算機(jī)）通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)直接與這級(jí)（層）設(shè)備連接。2．控制級(jí)（層）此層有現(xiàn)場(chǎng)控制站（包括各種控制器、智能調(diào)節(jié)器）和現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集站等。它們通過(guò)控制網(wǎng)直接與現(xiàn)場(chǎng)各類裝置(如變送器、執(zhí)行機(jī)構(gòu))相連，完成對(duì)所連接的各類裝置實(shí)施監(jiān)測(cè)和控制。同時(shí)，它們還能與上面的監(jiān)控層計(jì)算機(jī)相連，接收上層的管理信息，并向上傳遞現(xiàn)場(chǎng)裝置的特性數(shù)據(jù)和采集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。第五頁(yè)，共65頁(yè)。3．監(jiān)控級(jí)（層）此層有操作員工作站、工程師工作站和計(jì)算站等。它們能對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)和故障診斷，能綜合各個(gè)過(guò)程控制站的所有信息，對(duì)全系統(tǒng)進(jìn)行集中監(jiān)視和操作；能進(jìn)行組態(tài)、參數(shù)修改和優(yōu)化過(guò)程處理等工作。并能根據(jù)狀態(tài)信息判斷計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件和軟件的性能（狀態(tài)），異常時(shí)實(shí)施報(bào)警、給出診斷報(bào)告等措施。4．管理級(jí)（層）此層有生產(chǎn)管理和經(jīng)營(yíng)管理計(jì)算機(jī)。實(shí)現(xiàn)全廠設(shè)備性能監(jiān)視、運(yùn)行優(yōu)化、負(fù)荷分配和日常運(yùn)行管理等功能。主要承擔(dān)全廠的管理決策、計(jì)劃管理、行政管理等任務(wù)，即為廠長(zhǎng)和各管理部門服務(wù)。第六頁(yè)，共65頁(yè)。2.1.2DCS的分散方式

1.DCS的分散方式1）功能分散按裝置或設(shè)備的功能考慮，并以全局控制和個(gè)別控制之間的分散來(lái)劃分的。2）物理分散由許多不同的物理實(shí)體分散地實(shí)現(xiàn)有層次分散型和水平分散型兩種分散形式。第七頁(yè)，共65頁(yè)。3）地域分散指安裝布置方式，有如下兩種形式：①地域集中式②地域分散式4）負(fù)荷分散通過(guò)負(fù)荷分散，使一個(gè)控制處理裝置發(fā)生故障時(shí)的危險(xiǎn)影響減到盡可能小的地步。第八頁(yè)，共65頁(yè)。2.DCS的冗余化常用的冗余方式如下：1）同步運(yùn)轉(zhuǎn)方式2）待機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方式3）后退運(yùn)轉(zhuǎn)方式4）多級(jí)操作方式第九頁(yè)，共65頁(yè)。2.1.3DCS的各級(jí)（層）功能

1．現(xiàn)場(chǎng)級(jí)（層）的功能1）各類傳感器和變送器的功能2）執(zhí)行器的功能3）現(xiàn)場(chǎng)級(jí)（層）的信息傳輸方式（1）傳統(tǒng)的4～20mA模擬量傳輸方式；（2）現(xiàn)場(chǎng)總線的全數(shù)字量傳輸方式；（3）在4～20mA模擬量信號(hào)上，疊加調(diào)制后的數(shù)字量信號(hào)的混合傳輸方式。

第十頁(yè)，共65頁(yè)。2．控制級(jí)（層）的功能1）過(guò)程控制站的功能能對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（如傳感器、變送器等）傳來(lái)的信息，按照一定的控制策略進(jìn)行分析、處理并計(jì)算出所需的控制量，通過(guò)輸出通道將控制量信息傳遞給現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行器，完成系統(tǒng)的控制任務(wù)。2）數(shù)據(jù)采集站的功能數(shù)據(jù)采集站能完成過(guò)程數(shù)據(jù)采集、設(shè)備監(jiān)測(cè)、系統(tǒng)測(cè)試和故障診斷。第十一頁(yè)，共65頁(yè)。3．監(jiān)控級(jí)（層）的功能1)操作員工作站的主要功能是用于監(jiān)視和控制整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程（裝置）。2)工程師工作站的主要功能是為控制工程師對(duì)DCS控制系統(tǒng)進(jìn)行配置、組態(tài)、調(diào)試和維護(hù)提供的一個(gè)工作平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)化和先進(jìn)控制策略的實(shí)施，以及對(duì)各種設(shè)計(jì)文件進(jìn)行歸類和管理，形成相應(yīng)的設(shè)計(jì)文檔等。3)計(jì)算站主要是由超級(jí)微型機(jī)或小型機(jī)組成。它的主要功能是對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)督控制。第十二頁(yè)，共65頁(yè)。4．管理級(jí)（層）的功能此層是DCS的最高級(jí)（層）管理者通過(guò)其上位機(jī)（管理計(jì)算機(jī)）可以進(jìn)行生產(chǎn)管理和經(jīng)營(yíng)管理。1）生產(chǎn)管理級(jí)（層）生產(chǎn)管理級(jí)（層）是工廠企業(yè)生產(chǎn)管理者使用的．主要功能是監(jiān)測(cè)企業(yè)各部門以及生產(chǎn)裝置的運(yùn)行情況，利用歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)可能發(fā)生的各種情況，從企業(yè)全局利益出發(fā)輔助企業(yè)管理人員進(jìn)行決策，根據(jù)用戶的訂貨情況、庫(kù)存情況、能源情況來(lái)規(guī)劃各生產(chǎn)部門中的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和規(guī)模，幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)其規(guī)劃目標(biāo)。此外，在這一級(jí)（層）能實(shí)現(xiàn)對(duì)全廠生產(chǎn)管理和產(chǎn)品的監(jiān)視報(bào)告，并與上級(jí)（層）交互傳遞數(shù)據(jù)信息。第十三頁(yè)，共65頁(yè)。2）經(jīng)營(yíng)管理級(jí)（層）經(jīng)營(yíng)管理級(jí)（層）是工廠經(jīng)營(yíng)者使用的。它管理的范圍很廣，包括工程技術(shù)方面、經(jīng)濟(jì)方面、商業(yè)事務(wù)方面、人事活動(dòng)方面以及其他方面的功能。把這些功能都集成到軟件系統(tǒng)中，通過(guò)綜合的產(chǎn)品計(jì)劃，根據(jù)各種變化條件，結(jié)合多種多樣的材料和能量調(diào)配，以達(dá)到最優(yōu)地解決策略和方法。在這一層中，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與公司的經(jīng)理部、市場(chǎng)部、計(jì)劃部以及人事部等辦公室進(jìn)行連接，來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)企業(yè)系統(tǒng)的最優(yōu)化。第十四頁(yè)，共65頁(yè)。2.2DCS的構(gòu)成及聯(lián)系

2.2.1DCS的基本構(gòu)成一個(gè)基本的DCS一般是由現(xiàn)場(chǎng)控制站（或過(guò)程控制單元）、現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集站（或過(guò)程接口單元）、操作員工作站、工程師工作站、各種功能站（如記錄數(shù)據(jù)站、高級(jí)控制站、管理計(jì)算站等）和高速數(shù)據(jù)通道（或系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)）等幾個(gè)主要部分組成，如下頁(yè)圖所示。第十五頁(yè)，共65頁(yè)。第十六頁(yè)，共65頁(yè)。1．現(xiàn)場(chǎng)控制站現(xiàn)場(chǎng)控制站（SceneControlStation，SCS），又叫過(guò)程控制單元（ProcessControlUnit，PCU），是DCS的核心，系統(tǒng)主要的控制功能是由它來(lái)完成的。它接收由現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（如傳感器、變送器）來(lái)的信號(hào)，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行閉環(huán)控制，可控制數(shù)個(gè)至數(shù)十個(gè)回路，按照一定的控制策略計(jì)算出所需的控制量，并送回到現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行器中去。它能同時(shí)完成連續(xù)控制、順序控制和邏輯控制功能。第十七頁(yè)，共65頁(yè)。2．?dāng)?shù)據(jù)采集站數(shù)據(jù)采集站（DataAcquisitionStand，DAS）又叫過(guò)程接口單元（ProcessInterfaceUnit，PIU）。它是為生產(chǎn)過(guò)程中的非控制變量設(shè)置的采集裝置，接收由現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備送來(lái)的信號(hào)，并進(jìn)行一些必要的轉(zhuǎn)換和處理之后送到DCS中的其他部分，如監(jiān)控級(jí)設(shè)備。數(shù)據(jù)采集站接收大量的過(guò)程信息，不但可完成數(shù)據(jù)采集和預(yù)期處理，還可以對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)作進(jìn)一步加工處理，并通過(guò)監(jiān)控級(jí)設(shè)備傳遞給運(yùn)行人員，實(shí)現(xiàn)開(kāi)環(huán)監(jiān)視。數(shù)據(jù)采集站不直接完成控制功能，這是它與現(xiàn)場(chǎng)控制站的主要區(qū)別。目前，大多DCS的數(shù)據(jù)采集站已由現(xiàn)場(chǎng)控制站替代。第十八頁(yè)，共65頁(yè)。3．操作員工作站操作員工作站（OperatorWorkingStation，OWS）是操作運(yùn)行人員與控制系統(tǒng)交換信息的人機(jī)接口。一般是由一臺(tái)具有較強(qiáng)圖形處理功能的微型計(jì)算機(jī)，以及相應(yīng)的外部設(shè)備組成。它配有CRT或LED（LightEmittingDiode）顯示器、大屏幕顯示裝置、打印機(jī)、拷貝機(jī)、鍵盤、鼠標(biāo)等。第十九頁(yè)，共65頁(yè)。4．工程師工作站工程師工作站（EngineeringWorkStation，EWS）是由PC機(jī)配置一定數(shù)量的外部設(shè)備所組成，如CRT（或LED）顯示器、鍵盤、鼠標(biāo)、打印機(jī)和繪圖機(jī)等。自動(dòng)化專業(yè)的技術(shù)人員通過(guò)鍵盤可以進(jìn)行各種組態(tài)（系統(tǒng)組態(tài)、硬件組態(tài)和軟件組態(tài)），包括對(duì)各種設(shè)計(jì)文件進(jìn)行歸類和管理。第二十頁(yè)，共65頁(yè)。5．高速通信總線高速通信總線(DataHighBus，DHB)，又叫數(shù)據(jù)高速通道(DataHighWay，DHW)。它是一種具有高速通信能力的信息總線，一般由雙絞線、同軸電纜或光導(dǎo)纖維構(gòu)成。它將現(xiàn)場(chǎng)控制站、操作員工作站和管理計(jì)算機(jī)等連成一個(gè)完整的系統(tǒng)，以一定的通信速率在各單元之間傳輸信息。第二十一頁(yè)，共65頁(yè)。6．管理計(jì)算機(jī)管理計(jì)算機(jī)（ManagerComputer，MC），習(xí)慣上稱它為上位機(jī)。管理計(jì)算機(jī)是DCS的主機(jī)，它綜合監(jiān)視全系統(tǒng)的各單元，管理全系統(tǒng)的所有信息，具有進(jìn)行大型復(fù)雜運(yùn)算的能力以及多輸入、多輸出控制功能，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的最優(yōu)控制和全廠的優(yōu)化管理。第二十二頁(yè)，共65頁(yè)。2.2.2DCS的通信聯(lián)系

1．系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)高速通信總線是DCS中的另一個(gè)重要組成部分，又叫數(shù)據(jù)高速通道（或系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)），它是連接系統(tǒng)各個(gè)站的橋梁。也就是說(shuō)，DCS中的現(xiàn)場(chǎng)控制站（或過(guò)程控制單元）、現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集站（或過(guò)程接口單元）、操作員工作站、工程師工作站、各種功能站（如記錄數(shù)據(jù)站、高級(jí)控制站、管理計(jì)算站等）等幾個(gè)主要部分都是由數(shù)據(jù)高速通道連接起來(lái)的。第二十三頁(yè)，共65頁(yè)。2．管理信息網(wǎng)隨著DCS技術(shù)的發(fā)展，DCS已從初期的單純的低層控制功能發(fā)展到了更高層次的數(shù)據(jù)采集、監(jiān)督控制、生產(chǎn)管理等全廠范圍的控制和管理系統(tǒng)。因此，DCS更應(yīng)該被看成是一個(gè)計(jì)算機(jī)管理控制系統(tǒng)，其中，包含了全廠自動(dòng)化控制和管理的豐富內(nèi)涵。第二十四頁(yè)，共65頁(yè)。具有管理信息網(wǎng)的DCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖第二十五頁(yè)，共65頁(yè)。2.2.3DCS常用結(jié)構(gòu)類型

分散過(guò)程控制站十高速數(shù)據(jù)公路＋操作站十上位機(jī)。這是早期DCS的結(jié)構(gòu)。分散過(guò)程控制裝置＋局域網(wǎng)十信息管理系統(tǒng)。采用局域網(wǎng)技術(shù)，通信性能提高，聯(lián)網(wǎng)能力增強(qiáng)，這是第二代DCS的典型結(jié)構(gòu)。模件化控制站＋寬帶、載帶局域網(wǎng)十信息綜合管理系統(tǒng)。這是多數(shù)DCS的結(jié)構(gòu)。單（多）回路控制器＋通信系統(tǒng)＋操作管理站。這是一種適用于小型企業(yè)的DCS結(jié)構(gòu)，具有較大的靈活性和較高性價(jià)比?？删幊炭刂破鳎≒LC）＋通信系統(tǒng)＋操作管理站。這是一種在制造業(yè)廣泛采用的DCS結(jié)構(gòu)，尤其對(duì)生產(chǎn)過(guò)程順序控制系統(tǒng)特別有效。第二十六頁(yè)，共65頁(yè)。2.3DCS的硬件系統(tǒng)本節(jié)從過(guò)程控制站、人機(jī)接口設(shè)備、系統(tǒng)通信設(shè)備等三個(gè)方面，對(duì)DCS的硬件系統(tǒng)和組成作一個(gè)扼要闡述。第二十七頁(yè)，共65頁(yè)。2.3.1過(guò)程控制站DCS的控制級(jí)位于系統(tǒng)的最底層。它接收來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)的各種檢測(cè)儀表送來(lái)的過(guò)程信號(hào)，對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)采集、噪音濾除、補(bǔ)償運(yùn)算、非線性校正、標(biāo)度變換等處理，并可按要求進(jìn)行累積量的計(jì)算、上下限報(bào)警以及測(cè)量值和報(bào)警值向通信網(wǎng)絡(luò)的傳輸。用以實(shí)現(xiàn)各種現(xiàn)場(chǎng)物理信號(hào)的輸入和處理，實(shí)現(xiàn)各種實(shí)時(shí)控制信號(hào)的運(yùn)算和輸出等功能。過(guò)程控制站中的過(guò)程控制裝置，即所謂的“現(xiàn)場(chǎng)控制單元”。它們是由機(jī)柜、機(jī)籠、供電電源、功能模件（主控卡）、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模（卡）件、端子板和各類I/O模（卡）件等部分組成。第二十八頁(yè)，共65頁(yè)。1．機(jī)柜、機(jī)籠和模件1）機(jī)柜。現(xiàn)場(chǎng)控制單元的機(jī)柜一般是用金屬材料制成的立式柜。柜內(nèi)裝有多層機(jī)架，供安裝電源和各種模件之用，電源通常放在最上層或最下層，柜內(nèi)的其它層可用來(lái)橫向排列所配置的各種模件。隨系統(tǒng)而異，柜內(nèi)縱向一般分6～8層，橫向可插4～12個(gè)模件?，F(xiàn)場(chǎng)控制單元的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜式結(jié)構(gòu)。第二十九頁(yè)，共65頁(yè)?，F(xiàn)場(chǎng)控制單元機(jī)柜結(jié)構(gòu)圖2-6現(xiàn)場(chǎng)控制單元機(jī)柜結(jié)構(gòu)第三十頁(yè)，共65頁(yè)。2）機(jī)籠。機(jī)籠采用金屬框架和母板組成，被安裝在機(jī)柜內(nèi)，最多安裝1個(gè)電源機(jī)籠和6個(gè)模件機(jī)籠。模件機(jī)籠用于安裝功能模件（主控卡）、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模（卡）件、端子板和各類I/O模（卡）件等，均可采用冗余結(jié)構(gòu)配置，構(gòu)成雙冗余主控結(jié)構(gòu)和冗余I/O結(jié)構(gòu)。第三十一頁(yè)，共65頁(yè)。3）模件。模件是現(xiàn)場(chǎng)控制單元中安裝的電子組件。如功能模件（主控卡）、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模（卡）件、各種I/O模（卡）件等。所有的模（卡）件，都是按智能化要求設(shè)計(jì)的。第三十二頁(yè)，共65頁(yè)。2.功能模件（主控卡）功能模件（主控卡）是現(xiàn)場(chǎng)控制單元的核心模件，是I/O模件的上一級(jí)智能化模件。結(jié)構(gòu)如下圖所示．微處理器CPUROMDMA、I/O控制I/O接口I/O總線通信接口系統(tǒng)時(shí)鐘LED、開(kāi)關(guān)數(shù)據(jù)緩沖器模件總線RAM總線控制邏輯第三十三頁(yè)，共65頁(yè)。3．?dāng)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模（卡）件數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模（卡）件是系統(tǒng)I/O機(jī)籠的核心單元，是功能模件（主控卡）連接I/O模（卡）件的中間環(huán)節(jié)，具有管理I/O模（卡）件、驅(qū)動(dòng)SBUS總線、冷端溫度采集和機(jī)籠內(nèi)熱電偶冷端溫度補(bǔ)償功能。第三十四頁(yè)，共65頁(yè)。第三十五頁(yè)，共65頁(yè)。第三十六頁(yè)，共65頁(yè)。第三十七頁(yè)，共65頁(yè)。第三十八頁(yè)，共65頁(yè)。JX-300XDCS中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模（卡）件XP233與功能模件（主控卡）的連接結(jié)構(gòu)圖如下圖所示．第三十九頁(yè)，共65頁(yè)。4.I/O模（卡）件1）模擬量輸入（AI）模件AI模件的基本功能是對(duì)多路輸入的各種模擬電信號(hào)進(jìn)行采樣、濾波、放大、隔離、輸入開(kāi)路檢測(cè)、誤差補(bǔ)償及必要修正（如熱電偶冷端補(bǔ)償、電路性能漂移校正等）、向工程單位轉(zhuǎn)化、模擬量/數(shù)字量轉(zhuǎn)換，以提供準(zhǔn)確可靠的數(shù)字量。2）模擬量輸出（AO）模件。主要功能是把計(jì)算機(jī)輸出的數(shù)字量信號(hào)轉(zhuǎn)換成外部過(guò)程控制儀表或裝置可接受的模擬量信號(hào)，用來(lái)驅(qū)動(dòng)各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制生產(chǎn)過(guò)程，或?yàn)槟M式控制器提供給定值，或?yàn)橛涗泝x表和顯示儀表提供模擬信號(hào)。第四十頁(yè)，共65頁(yè)。3）開(kāi)關(guān)量輸入（DI）模件根據(jù)監(jiān)測(cè)和控制的需要，把生產(chǎn)過(guò)程中的某些只有兩種狀態(tài)的開(kāi)關(guān)量信號(hào)（如各種限位開(kāi)關(guān)、電磁閥門聯(lián)動(dòng)觸點(diǎn)、繼電器、電動(dòng)機(jī)等的開(kāi)/關(guān)狀態(tài)）轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)可識(shí)別的信號(hào)形式。4）開(kāi)關(guān)量輸出（DO）模件。SO模件的基本功能是把計(jì)算機(jī)輸出的二進(jìn)制代碼所表示的開(kāi)關(guān)量信息，轉(zhuǎn)換成能對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制或狀態(tài)顯示的開(kāi)關(guān)量信號(hào)。5）脈沖量輸入（PI）模件將輸入的脈沖量轉(zhuǎn)換成與之對(duì)應(yīng)的且計(jì)算機(jī)可識(shí)別的數(shù)字量。第四十一頁(yè)，共65頁(yè)。5.供電電源1）交流電源。現(xiàn)場(chǎng)控制單元的供電來(lái)自220V或120V交流電源，交流電源一般是由DCS的總電源裝置分配提供的。2）直流電源。不同廠家生產(chǎn)的現(xiàn)場(chǎng)控制單元內(nèi)部各模件的供電，均采用直流電源，但對(duì)直流電源的等級(jí)要求不一，常見(jiàn)的有＋5V、＋12V、－12V、＋15V、－15V、＋24V，也有更高直流電壓要求的情況。第四十二頁(yè)，共65頁(yè)。2.3.2人機(jī)接口設(shè)備人機(jī)接口設(shè)備是人與系統(tǒng)互通信息、交互作用的設(shè)備，屬于DCS的監(jiān)控級(jí)。生產(chǎn)過(guò)程高度自動(dòng)化仍需要操作人員對(duì)生產(chǎn)過(guò)程、設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視、判斷、分析、決策和某些干預(yù)，特別是生產(chǎn)過(guò)程發(fā)生故障時(shí)更是如此。操作人員的決策依賴于生產(chǎn)過(guò)程的大量信息，操作人員的干預(yù)又是通過(guò)控制信息的傳遞作用于生產(chǎn)過(guò)程的。人機(jī)接口設(shè)備正是承擔(dān)這種信息相互傳遞任務(wù)的裝置。第四十三頁(yè)，共65頁(yè)。1．操作員工作站操作員工作站（OWS）設(shè)置在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的集控室內(nèi)，是運(yùn)行操作人員與生產(chǎn)過(guò)程之間的一個(gè)交互窗口?，F(xiàn)代化大生產(chǎn)過(guò)程中，需要監(jiān)視和收集的信息量很大，控制對(duì)象眾多。為使運(yùn)行操作人員方便地了解各種工況下的運(yùn)行參數(shù)，及時(shí)掌握設(shè)備操作信息和系統(tǒng)故障信息，準(zhǔn)確無(wú)誤地作出操作決策，提供一種現(xiàn)代化的監(jiān)控工具是十分必要的。

——基本組成和功能兩方面來(lái)介紹操作員工作站第四十四頁(yè)，共65頁(yè)。1）OWS的基本構(gòu)成操作員工作站的主要部件如下:（1）操作臺(tái)

（2）微處理器

（3）顯示處理輸出設(shè)備

（4）輸入設(shè)備

（5）外部存儲(chǔ)設(shè)備

（6）打印/拷貝輸出設(shè)備

（7）通信接口

第四十五頁(yè)，共65頁(yè)。2）OWS的基本功能（1）收集各現(xiàn)場(chǎng)控制單元的過(guò)程信息，建立數(shù)據(jù)庫(kù)；（2）自動(dòng)檢測(cè)和控制整個(gè)系統(tǒng)工作狀態(tài)；（3）提供如系統(tǒng)狀態(tài)、過(guò)程狀態(tài)、生產(chǎn)狀態(tài)、模擬流程、特殊數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)結(jié)果等參數(shù)和畫(huà)面顯示；（4）進(jìn)行生產(chǎn)記錄、統(tǒng)計(jì)報(bào)表、操作信息、狀態(tài)信息、報(bào)警信息、歷史數(shù)據(jù)、過(guò)程趨勢(shì)等的制表或曲線打印；（5）可進(jìn)行在線變量計(jì)算、控制方式切換，實(shí)現(xiàn)邏輯控制和設(shè)定值指導(dǎo)控制等；（6）利用在線數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行生產(chǎn)效率、能源消耗、設(shè)備壽命、成本核算等綜合計(jì)算，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程管理；（7）具有數(shù)據(jù)庫(kù)組織、顯示格式編輯、程序診斷處理等在線輔助功能。第四十六頁(yè)，共65頁(yè)。2．工程師工作站工程師工作站（EWS）是一個(gè)硬、軟件一體化的設(shè)備，是DCS中的一個(gè)重要人機(jī)接口，是專門用于系統(tǒng)設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、組態(tài)、調(diào)試、維護(hù)和監(jiān)視的工具，是系統(tǒng)工程師的中心工作站。EWS提供各種設(shè)計(jì)工具，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師能利用它們來(lái)組合（組態(tài)）DCS提供的控制算法或畫(huà)面，調(diào)用DCS的各種資源，而不用編制具體復(fù)雜的程序或軟件。第四十七頁(yè)，共65頁(yè)。1）EWS的基本構(gòu)成（1）工程師工作站（EWS）與操作員工作站（OWS）硬件合為一體。軟件系統(tǒng)分開(kāi)。（2）工程師工作站（EWS）硬件是相對(duì)獨(dú)立。

第四十八頁(yè)，共65頁(yè)。2）EWS的基本功能 （1）控制站組態(tài)功能：主要用來(lái)硬件組態(tài)、連接關(guān)系、控制邏輯和控制算法等。（2）操作站組態(tài)功能：工程師工作站對(duì)DCS的控制功能進(jìn)行組態(tài)后還要對(duì)操作員工作站進(jìn)行組態(tài)，（3）在線監(jiān)控功能：工程師工作站一般具有OWS的全部功能。（4）文件編制功能：控制系統(tǒng)組態(tài)圖、功能邏輯圖的編制是一項(xiàng)艱巨、復(fù)雜、費(fèi)力費(fèi)時(shí)、耗資巨大的工作，EWS的功能不斷改善著這種局面。（5）故障診斷功能。EWS是系統(tǒng)調(diào)試、查錯(cuò)和故障診斷的重要設(shè)備之一。第四十九頁(yè)，共65頁(yè)。3．特殊功能裝置除操作員工作站和工程師工作站外，具有實(shí)現(xiàn)某些特定操作功能的另一類人機(jī)接口設(shè)備。兩種典型結(jié)構(gòu)形式：一種是安裝在控制盤臺(tái)（或機(jī)架）上的模件式裝置。另一種是手持的便攜式裝置。它主要是為方便現(xiàn)場(chǎng)組態(tài)、參數(shù)調(diào)整、專項(xiàng)監(jiān)視和實(shí)現(xiàn)手動(dòng)直接控制等而設(shè)置的。一般有1、組態(tài)調(diào)整裝置2、模擬量控制站3、數(shù)字邏輯站4、數(shù)字指示站等。第五十頁(yè)，共65頁(yè)。第五十一頁(yè)，共65頁(yè)。1）組態(tài)調(diào)整裝置組態(tài)調(diào)整裝置是DCS工程設(shè)計(jì)和維護(hù)的一種終端設(shè)備。是對(duì)DCS進(jìn)行控制策略更改、控制回路組態(tài)、控制參數(shù)調(diào)整和系統(tǒng)故障診斷的工具，是一種低層工程師接口。組態(tài)調(diào)整裝置是以微處理器為核心的智能終端，一般由微處理器、存儲(chǔ)器、顯示器及接口、鍵盤及接口、通信接口、外設(shè)接口等組成。

第五十二頁(yè)，共65頁(yè)。2)模擬量控制站作為系統(tǒng)的后備控制手段。模擬量控制站具有以下主要功能：①對(duì)模擬量控制站的運(yùn)行方式進(jìn)行選擇。②對(duì)模擬量控制回路進(jìn)行自動(dòng)/手動(dòng)方式無(wú)擾切換、給定值設(shè)置和遠(yuǎn)方手動(dòng)控制。③對(duì)模擬量過(guò)程變量、給定值、控制輸出以及模擬量控制站運(yùn)行方式等進(jìn)行監(jiān)視。④對(duì)模擬量參數(shù)超限、通信故障等進(jìn)行報(bào)警。第五十三頁(yè)，共65頁(yè)。3）數(shù)字邏輯站

數(shù)字邏輯站是一個(gè)開(kāi)關(guān)量操作站，是可以對(duì)邏輯系統(tǒng)進(jìn)行操作的帶按鈕和指示器的邏輯控制器，它是由一塊面板和一塊與面板相連的印刷電路板組成的盤裝儀表。數(shù)字邏輯站的主要作用為：①控制開(kāi)關(guān)量系統(tǒng)的啟停；②作為順序控制系統(tǒng)的輸入指令或確認(rèn)信號(hào)；③作為系統(tǒng)中重要開(kāi)關(guān)量的手動(dòng)后備操作工具。第五十四頁(yè)，共65頁(yè)。4）數(shù)字指示站

數(shù)字指示站是一個(gè)模件式盤裝儀表，它只能顯示確定的接入信息，但不能干預(yù)生產(chǎn)過(guò)程，其作用相當(dāng)于常規(guī)控制系統(tǒng)中的顯示儀表。在DCS中，數(shù)字指示站用來(lái)監(jiān)視一些與閉環(huán)控制回路無(wú)關(guān)的過(guò)程變量、進(jìn)行報(bào)警顯示和故障顯示。在大型DCS控制系統(tǒng)應(yīng)用中，數(shù)字指示站一般作為DCS操作員接口站的后備顯示裝置。第五十五頁(yè)，共65頁(yè)。2.3.3系統(tǒng)通信設(shè)備它將生產(chǎn)過(guò)程的檢測(cè)、監(jiān)視、控制、操作、管理等各種功能有機(jī)地組成一個(gè)完整實(shí)體。DCS通信接口設(shè)備包括：網(wǎng)絡(luò)通信子模件、計(jì)算機(jī)通信傳輸模件、現(xiàn)場(chǎng)控制單元網(wǎng)絡(luò)處理模件、網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)間的本地接口模件、網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)間的遠(yuǎn)程接口模件。網(wǎng)絡(luò)通信子模件是核心模件，它與其它模件有機(jī)地組合，形成滿足不同通信需要的通信接口單元，實(shí)現(xiàn)下述通信功能：

第五十六頁(yè)，共65頁(yè)。（1）現(xiàn)場(chǎng)控制單元與網(wǎng)絡(luò)的通信。它是由網(wǎng)絡(luò)通信子模件和現(xiàn)場(chǎng)控制單元的網(wǎng)絡(luò)處理模件所組成的通信接口單元實(shí)現(xiàn)的，使現(xiàn)場(chǎng)控制單元的各種主模件可與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息交換，完成其控