集散型控制系统的调试一般包括哪些内容?
答:DCS的调试分一般分成三个部分内容:工厂调试、用户现场离线调试和在线调试。
在集散控制系统中,阐述工程师站包含的内容及作用。
答案: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(内容)
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.
在无线网络通信系统中,如何从软件当中保证数据传送的正确和可靠?
Da
涉及到无线网络安全性设计时,通常应该从以下几个安全因素考虑并制定相关措施。
(1)身份认证:对于无线网络的认证可以是基于设备的,通过共享的WEP 密钥来实现。
它也可以是基于用户的,使用EAP来实现。无线EAP认证可以通过多种方式来实现,比如EAP-TLS、EAP-TTLS、LEAP和PEAP。在无线网络中,设备认证和用户认证都应该实施,以确保最有效的无线网络安全性。用户认证信息应该通过安全隧道传输,从而保证用户认证信息交换是加密的。因此,对于所有的网络环境,如果设备支持,最好使用EAP-TTLS或PEAP。
(2)访问控制:对于连接到无线。
网络用户的访问控制主要通过AAA服务器来实现。这种方式可以提供更好的可扩展性,有些访问控制服务器在802.1x的各安全端口上提供了机器认证,在这种环境下,只有当用户成功通过802.1x规定端口的识别后才能进行端口访问。此外还可以利用SSID和MAC地址过滤。服务集标志符(SSID)是目前无线访问点采用的识别字符串,该标志符一般由设备制造商设定,每种标识符都使用默认短语,如101即指3COM设备的标志符。倘若黑客得知了这种口令短语,即使没经授权,也很容易使用这个无线服务。对于设置的各无线访问点来说,应该选个独一无二且很难让人猜中的SSID并且禁止通过天线向外界广播这个标志符。由于每个无线工作站的网卡都有唯一的物理地址,所以用户可以设置访问点,维护一组允许的MAC地址列表,实现物理地址过滤。这要求AP中的MAC地址列表必须随时更新,可扩展性差,无法实现机器在不同AP之间的漫游;而且MAC地址在理论上可以伪造,因此,这也是较低级的授权认证。但它是阻止非法访问无线网络的一种理想方式,能有效保护无线网络安全。
(3)完整性:通过使用WEP或TKIP,无线网络提供数据包原始完整性。
有线等效保密协议是由802.11标准定义的,用于在无线局域网中保护链路层数据。WEP使用40位钥匙,采用RSA开发的RC4对称加密算法,在链路层加密数据。WEP加密采用静态的保密密钥,各无线工作站使用相同的密钥访问无线网络。WEP也提供认证功能,当加密机制功能启用,客户端要尝试连接上AP时,AP会发出一个Challenge Packet给客户端,客户端再利用共享密钥将此值加密后送回存取点以进行认证比对,如果正确无误,才能获准存取网络的资源。现在的WEP也一般支持128位的钥匙,能够提供更高等级的无线网络安全加密。在IEEE 802.11i规范中,TKIP:Temporal Key Integrity Protocol(暂时密钥集成协议)负责处理无线网络安全问题的加密部分。TKIP在设计时考虑了当时非常苛刻的限制因素:必须在现有硬件上运行,因此不能使用计算先进的加密算法。TKIP是包裹在已有WEP密码外围的一层“外壳”,它由WEP使用的同样的加密引擎和RC4算法组成。TKIP中密码使用的密钥长度为128位,这解决了WEP 的密钥长度过短的问题。
(4)机密性:保证数据的机密性可以通过WEP、TKIP或VPN来实现。
前面已经提及,WEP提供了机密性,但是这种算法很容易被破解。而TKIP 使用了更强的加密规则,可以提供更好的机密性。另外,在一些实际应用中可能会考虑使用IPSec ESP来提供一个安全的VPN隧道。VPN(Virtual Private Network,虚拟专用网络)是在现有网络上组建的虚拟的、加密的网络。VPN主要采用4项安全保障技术来保证无线网络安全,这4项技术分别是隧道技术、密钥管理技术、访问控制技术、身份认证技术。实现WLAN安全存取的层面和途径有多种。而VPN的IPSec(Internet Protocol Security)协议是目前In-ternet 通信中最完整的一种无线网络安全技术,利用它建立起来的隧道具有更好的安全性和可靠性。无线客户端需要启用IPSec,并在客户端和一个VPN集中器之间建立IPSec传输模式的隧道。
(5)可用性:无线网络有着与其它网络相同的需要,这就是要求最少的停机时间。
不管是由于DOS攻击还是设备故障,无线基础设施中的关键部分仍然要能够提供无线客户端的访问。保证这项功能所花费资源的多少主要取决于保证无线网络访问正常运行的重要性。在机场或者咖啡厅等场合,不能给用户提供无线访问只会给用户带来不便而已。而一些公司越来越依赖于无线访问进行商业运作,这
就需要通过多个AP来实现漫游、负载均衡和热备份。
当一个客户端试图与某个特定的AP通讯,而认证服务器不能提供服务时也会产生可用性问题。这可能是由于拥塞的连接阻碍了认证交换的数据包,建议赋予该数据包更高的优先级以提供更好的QoS。另外应该设置本地认证作为备用,可以在AAA服务器不能提供服务时对无线客户端进行认证。
(6)审计:审计工作是确定无线网络配置是否适当的必要步骤。
如果对通信数据进行了加密,则不要只依赖设备计数器来显示通信数据正在被加密。就像在VPN网络中一样,应该在网络中使用通信分析器来检查通信的机密性,并保证任何有意无意嗅探网络的用户不能看到通信的内容。为了实现对网络的审计,需要一整套方法来配置、收集、存储和检索网络中所有AP及网桥的信息,有效保护无线网络安全。
我管不住别人的嘴,我只管做好我自己。
常见的执行机构有哪些
电动、气动、液动执行机构
11.
填空1.1975年,世界上第一套集散控制系统由Honeywell公司首先向市场推出,其型号是TDC2000。2. 操作站的基本功能包括显示、操作、报警、系统组态、系统维护和报告生成。 3. OSI参考模型的七层分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。 4.TDC3000系统中,一条LCN网最多可连40个模块,通过扩大器可连645个模块。 5. CS3000系统主要由操作站、现场控制站、工程师站、通信总线和通信网关等部分组成。 6.MACS现场控制站由控制机笼、主控制器、电源模块、智能I/O模块、端子模块、通信网络、控制机柜等部分组成。 7. 现场总线是一种数字式、双向传输、多分支结构和计算机局部网络的底层控制网络。 8. 典型的现场总线有Profibus、CAN、FF等。 9. 现场总线的基本设备有现场总线变送器、温度变送器、电流-现场总线转换器和现场总线-电流变换器等。10. PROFIBUS现场总线的组态软件是STEP711。11. 计算机控制系统由工业控制机和生成过程两大部分组成。12. 计算机控制系统按参与控制的计算机不同,可分为工业控制机控制系统、PLC控制和单片机控制。13. 集散控制系统是计算机技术、控制技术、显示技术和通信技术相结合的产物。14. 计算机网络的拓扑结构主要有总线型、星型、环型、树型和网状型。 15. JX-300X集散控制系统控制站卡件有主控制卡、数据转发卡和I/O卡。16. JX-300X DCS 的基本组态软件是sckey,实时监控软件是Advantrol/Advantrol-Pro17. 现场控制站的基本功能包括反馈控制、逻辑控制、顺序控制、批量控制、数据采集与处理和数据通信。18. TPS集散控制系统的网络类型主要有工厂信息网路PIN、TPS过程控制网络TPN和万能控制网络UCN。19. TDC3000集散控制系统的万能控制网UCN上挂接着过程管理站PM、先进过程管理站APM、万能控制网络UCN等。20. CS3000集散控制系统的FCS有标准型、扩展型和紧凑型三种。21. MACS通信网络主要分系统网络SNET、监控网络MNET和企业管理网ENET层次。22. 计算机控制系统按其结构不同可分为集中结构和分散结构两大类。23. 集散控制系统由工业控制机、通信网络和现场检测控制设备三大部分组成。24. 常用的通信介质主要有双绞线、同轴电缆和光纤。25. 集散控制系统又称为分散控制系统英文简称DCS,现场总线控制系统简称为FCS。26. 集散控制系统的设计思想为集中管理、分散控制。27. JX-300X DCS的通信网络主要有SBUS总线、过程控制网SC netII和信息管理网EYHERNET三个层次。 28.TDC3000系统的三种通信网络主要是局部控制网LCN、万能控制网UCN和数据高速通道DHW。29. TPS集散控制系统中,一个HPMM最多能安装40块IOP和40块后备IOP。30. CS3000系统RIO标准型FCS中,一个FCU最多连1031个节点。31. MACS系统主要由网络、工程师站、操作员站、高级计算站、管理网网关、系统服务器、现场控制站、通信控制站等部分组成。31.集散控制系统的设计一般分为方案论证、方案设计、工程设计和系统文件设计四个
直接数字控制系统 现场总线控制系统 实时控制 传输速率 计算机控制系统 集散控制系统 现场总线 组态 串行传输 通信协议 监督计算机控制系统 分级控制系统 模拟通信 数字通信 并行传输 开放系统互连参考模型 数字滤波: 实时 三、单项选择题 1. TDC3000系统进行NCF组态时,每个系统可以定义()个单元。 (A)24 (B)100 (C)36 (D)64 2. TDC3000系统进行NCF组态时,每个系统可以定义()个区域。 (A)24 (B)10 (C)36 (D)64 3. TDC3000系统运行中,HM 如出现故障,可能会影响()。
(A) 控制功能运行 (B) 流程图操作 (C) 键盘按键操作 (D) 以上3种情况都有 4. TDC3000系统运行中,在HM 不可以进行如下操作()。 (A) 格式化卡盘 (B) 流程图文件复制 (C) 删除系统文件 (D) 删除用户文件 5. TDC3000系统中,HPMM 主要完成以下功能()。 (A) 控制处理和通讯 (B) 控制点运算 (C) 数据采集处理 (D) 逻辑控制 6. TDC3000系统中,每个HPM 可以有()卡笼箱。 (A) 8个 (B) 6个 (C) 3个 (D) 没有数量限制 7. TDC3000系统中,当IOP卡件(如AI卡)的状态指示灯闪烁时,表示此卡件存在()。 (A) 通信故障 (B) 现场输入/输出参数超量程报警(C) 软故障(D) 硬件故障 8. TDC3000系统中,若有一组AO卡为冗余配置,当其中一个AO卡状态指示灯灭时,其对应FTA 的输出应为()。 (A) 输出为100,对应现场为20mA (B) 正常通信 (C) 输出为设定的安全值 (D) 输出为0,对应现 场为4mA 9.TDC3000系统中,HLAI为高电平模拟量输入卡,不可以接收()信号。 (A) 24VDC信号(B) 4-20mA信号(C) 1-5V信号 (D) 0-100mv信号 10. TDC3000系统中,若有一组DI卡为冗余配置,则其对应的FTA应为()。 (A) 不冗余配置(B) 冗余配置(C) 由工艺重要性确定是否冗余配置 (D) 由控制工程师确定是否冗 余配置 11. TDC3000/TPS系统中,每个LCN系统可以定义()个AREA区域。 (A) 36 (B) 100 (C) 20 (D) 10 12.TDC3000/TPS系统中,操作员的操作权限是通过()的划分来限制的。 (A) UNIT单元(B) HPM硬件 (C) AREA区域 (D) 由工艺流程岗位 13. TDC3000/TPS系统中,每个AREA区域可以定义()个操作组。 (A) 390 (B) 400 (C) 450 (D) 20 14. TDC3000/TPS系统中,操作员在操作组画面上不可以进行下列()操作。
集散控制系统课程学习报告 学院名称:电气学院 专业班级: 1 学生姓名: 学生学号: 2013年12 月
集散控制系统学习心得 通过本课程的学习,让我对集散控制系统有了初步的了解下面就本学期的学习对本课程做介绍。 一、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-Human Machine Interface或operator interface)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total solution 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
第8章集散型控制系统 (DCS) 回顾自动化技术发展的历史,可以看到它与生产过程本身的发展密切相关,是一个从简单形式到复杂形式,从局部自动化到全局自动化,从低级智能到高级智能的发展过程。20 世纪70 年代初,受生产过程控制和管理要求的驱动以及4C 技术 ( Computer, Communication, Control and CRT )的影响,过程控制系统由直接数字控制系统DDC( Direct Digital Control )发展成为以“危险分散” 为基本设计思想的集散型控制系统 DCS( Distributed Control System ),目前正向着现场总线控制系统FCS( Fieldbus Control System )方向发展。 本章主要讲述集散控制系统的一些基本知识,重点介绍两种常用的分散型控制系统:德国西门子 ( Siemens )公司的基于PLC( Programmable Logic Controller )的分散控制系统PCS7 和北京和利时( Hollysys )公司的MACS 系统。 8.1 集散控制系统基础集散控制系统又称多级计算机分布控制系统和分布式控制系统,它是以微处理器为基础的集中分散型控制系统,根据分级设计的基本思想,实现功能上分离,位置上分散,以达到“分散控制为主,集中管理为辅”的控制目的。目前,集散控制系统已在工业控制领域得到了广泛应用,越来越多的仪表和控制工程师已经认识到集散控制系统必将成为过程工业自动控制的主流。在计算机集成制造系CIMS ( Computer Integrated Manufacturing System )或计算机集成作业系统CIPS ( Computer Integrated Production System )中,集散控制系统将成为主角,发挥其优势。随着计算机技术和网络技术的发展,系统的开放性不仅能使不同制造厂商的集散控制系统产品互联,方便地进行数据交换,而且也使得第三方的软件可以方便地在现有的集散控制系统上应用。目前,我国已引进不同型号集散控制系统的数量多达几百套,同时也有自行研发的DCS 系统,应用领域遍及石化、轻化、冶金、 建材、纺织、制药等各行各业。 8.1.1 集散控制系统的基本组成和特点 尽管集散控制系统的种类和制造厂商繁多(如Siemens 、Honeywell 、Tayler 、Foxboro 、Yokogawa 、AB 、ABB 等),控制系统软、硬件功能不断完善和加强,但从系统的结构分析,它们都是由过程控制站、操作站和通信系统三部分组成。这三部分之间的关系如图8-1-1 所示。 ( 1 )过程控制站过程控制站由分散过程控制装置组成,是集散控制系统与生产过程之间的界面,它的主要功能是分散的过程控制,生产过程的各种过程变量通过分散过程控制装置转化为操作监视的数据,而操作的各种信息也通过分散过程控制装置送到执行机构。在分散过程控制装置内,进行模拟量与数字量的相互转换,完成控制算法的各种运算,对输入与输出量进行有关的软件滤波及其它的一些运算。其结构具有如下特征:
本答案仅供参考。 第1章绪论 什么是过程计算机控制系统它由哪几部分组成通过具体示例说明。 答:它是指由被控对象、测量变送装置、计算机和执行装置构成,以实现生产过程闭环控制的系统,它综合了计算机过程控制和生产工艺过程。例 如温度控制系统。 计算机控制工业生产过程有哪些种类型 答:计算机控制工业生产过程一般有五种类型: 操作指导控制系统;直接数字控制系统;监督控制系统;集散控制系统; 现场总线控制系统。 计算机控制系统的硬件一般有哪几大主要组成部分各部分是怎样互相联系的其中过程通道有几种基本类型它们在系统中起什么作用 答:计算机控制系统的硬件一般包括:主机、外部设备、过程输入输出设备。 两个过程通道,一个是输入通道,另一个为输出过程通道。 输入过程通道包括:A/D通道----把模拟信号转换成数字信号后再输入; DI通道-----直接输入开关量信号或数字量信号。 输出过程通道包括:D/A通道----把数字信号转换成模拟信号后再输出; DO通道-----直接输出开关量信号或数字量信号。 直接数字控制系统的硬件由哪几部分组成 答:直接数字控制系统的硬件主要有计算机(主机)、过程输入输出通道、操作台和计算机辅助设备组成。如下图所示。
数字PID 控制算法有几种形式各有什么特点 答:数字PID 控制算法有位置式、增量式、速度式三种形式。PID 位置式根 据偏差计算阀门的位置,PID 增量式根据偏差计算阀门的变化;PID 速度式根据偏差变化程度计算阀门的变化。 试推导计算机控制系统PI 控制算法的位置式、增量式和速度式。 答:模拟PI 控制算法为 ])(1 )([)(0 ?+ =t I p dt t e T t e k t u 其中,p k ----比例增益 I T ----积分时间常数 在采样周期相当短暂时,用矩形法近似代替积分项∑? =≈ k i t i Te dt t e 0 )()(, 其中T 为采样周期,k 为采样序号。 PI 位置式算法为: x k i I p u i e k k e k k u ++=∑=0 )()()( PI 增量式算法为: )()()(k e k k e k k u I p +=?? PI 速度式算法为: T k e k T k e k T k u k v I p ) ()()()(+ == ??
集散型(DCS)控制系统采用计算机技术对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制,适用于化肥、化工、食品、粮食、制药、智能生物、饲料等行业自动化系统改造及自动化系统生产线,能够保证生产安全,提高自动化水平和管理水平,提高产品质量,提高劳动生率,降低人工费用、能源消耗和原材料消耗。 系统结构 ◆集散型控制系统采用标准化、模块化和系列化设计,由集中管理部分、分散控制检测部分和通信部分组成。 ◆集中管理部分包括管理计算机、工程师站、操作站。管理计算机用于系统的信息管理和优化控制,工程师站用于组态和维护,操作站用于监视和操作。 ◆分散控制监测部分包括控制站、监测站或现场控制站,用于控制和监测。 ◆通信部分连接系统各个分布部分,完成数据、指令及其他信息的传递。 系统特点 ◆各工作站独立完成合理分配的数据采集、处理、计算、监视、操作、控制等规定任务。 ◆控制功能齐全,控制算法丰富,集连续控制、顺序控制和批量控制于--体,系统可控性高。 ◆操作方便、显示直观、可监视性好。
◆人机会话系统实用、简捷,工艺流程状态图、参数表、历史趋势图、实时趋势图、信息报警、故障分析、操作指导等窗口画面丰富。 ◆DCS控制系统可以通过电脑在专用软件环境下进行编程,较小的参数修改和程序变更送入PLC不
会引起中断运行,并且PLC的内变量参数也可在线读写,因而方便了程序的维护和检查。 ◆积木式系统结构,开放式、标准化、模块化设计的硬件和软件,配置灵活,适应性和扩充性好。 ◆实时采集、分析、记录、监视、操作控制过程对象参数,在线修改系统结构和组态回路,在线维护局部故障,系统可用性高。 ◆采用系统结构容错设计,任意单元失效时可保持系统的完整性,全局性通信或管理站失效时可维持局部站的工作。 ◆具有事故报警、双重化措施、在线故障处理等手段,系统可靠性、安全性高。 山东祺龙电子有限公司创建于1998年,是山东省高新技术企业、全国肥料机械设备协作联盟副理事长单位,设有市级自动配料系统工程技术研究中心。拥有国家发明专利和实用新型专利二十多件。集科研开发、工程设计、生产安装、调试服务于一体的国内规模较大的自动化控制计量设备专业制造商。公司创建二十年来,一直致力于化肥行业自动化配料计量设备、自动包膜系统、自动控制系统的研制开发。并承接有机肥、掺混肥、微量元素肥、水溶肥、硅肥等整条生产线的制造、安装、调试。产品远销巴基斯坦、越南、南非等国家和地区。因在化肥行业的良好口碑,被授予“全国肥料机械设备协作联盟副理事长单位”、“中国化肥行业优质设备配套供应商”、“自动化计量设备指定供应商”等荣誉称号。
集散控制系统与现场总线技术总结 1.首先着重阐述一下两个重要概念,——DCS和现场总线。 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,它的另一含义是指DCS产品。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。典型的集散型控制系统(DCS)由三层计算机网络介入控制与管理的大型控制系统组成,这种三层控制结构是,第 1 层为过程控制级,以PLC (或现场总线)通过远程输人/输出网络,构成对现场设备的基本控制,DCS 的控制对象特点具体体现在过程控制级上;第2层为控制管理级,即以监控计算机通过工控网络与PLC 相连,实现对流程设备的上位机监控;第 3 层为生产管理级,即以文件服务器、管理计算机及其局域网与监控计算机相连接,随时读取现场信息,实现生产管理。在这一级上,从安全性考虑,管理计算机不能直接干预DCS 的控制。分散控制使得系统由于某个局部的不可靠而造成对整个系统的损害降到很低的程度,加之各种软硬件技术不断走向成熟,极大地提高了整个系统的可靠性,因而迅速成为工业自动控制系统的主流。集散控制系统主要特点就是分散控制集中管理。 所谓现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式双向传输、多分支结构的通信网络。现场总线系统具有以下技术特点:①系统的开放性;②互可操作性与可用性;③现场设备的智能化与功能自治性;④系统结构的高度分散性; ⑤对现场环境的适应性。它是工业控制网络向现场级发展的产物,完整地实现了控制技术、计算机技术与通信技术的集成,其通信协议基本遵照ISO/OSI参考模型,主要实现第1、2、7层(物理层、数据链路层和应用层)功能。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。控制网络直接面向生产过程,因此要求很高的实时性、可靠性、资料完整性和可用性。它综合了数字通信技术、计算机技术、自动控制技术、网络技术和智能仪表等多种技术手段,从根本上突破了传统的“点对点”式的模拟信号或数字—模拟信号控制的局限性,构成一种全分散、全数字化、智能、双向、互连、多变量、多接点的通信与控制系统。相应的控制网络结构也发生 了较大的变化。FCS的典型结构分为3层:设备层、控制层和信息层。 2.下面简单介绍一下控制系统的科技发展史。 最早的控制系统是50 年代出现在化工行业的数据处理系统。随后是直接数字控制系统DDC,它是把控制器里加入CPU(最早的单板机),把模拟仪表替换为数字仪表。然后是监督控制系统SCC(Supervisory Computer Control)。接下来是监控数据采集系统SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition),七十年
试题库 一、填空 1. 1975 年,世界上第一套集散控制系统由美国霍尼韦尔公司首先向市场推出,其型号是 TDC2000 。 2. 操作站的基本功能包括显示、操作、报警、系统组态、系统维护和报告生成。 3. OSI参考模型的七层分别是物理层、链路层、网络层、传送层、会话层、表示层、应用层。 4. TDC3000系统中,一条LCN网最多可连 40 个模块,通过扩大器可连 645 个模块。 5. CS3000系统主要由操作站、现场控制站、工程师站、通信总线和通信网关等部分组成。 6 .MACS现场控制站由控制机笼、主控制器、电源模块、智能I/O模块、端子模块、通信网络、控制机柜等部分组成。 7. 现场总线是一种数字式、双向传输、多分支机构和计算机局域网络的底层控制网络。 8. 典型的现场总线有 FF现场总线、 Profibus现场总线、 ControlNet现场总线、 CAN 现场总线、 HART现场总线 9. 现场总线的基本设备有现场总线变送器、温度变送器、电流-现场总线转换器和现场总线-电流变换器等。 10. PROFIBUS现场总线的组态软件是 STEP7 。 11. 计算机控制系统由工业控制机和生产过程两大部分组成。 12. 计算机控制系统按参与控制的计算机不同,可分为工业控制机控制系统、 PLC控制和单片机控制。 13. 集散控制系统是计算机技术、显示技术、通信技术和、控制技术相结合的产物。 14. 计算机网络的拓扑结构主要有总线型、星型、环型、树型和网状型。 15. JX-300X集散控制系统控制站卡件有主控制卡、数据转发卡和 I/O卡。 16. JX-300X DCS的基本组态软件是 Sckey ,实时监控软件是 Advantrol/Advantrol-Pro 17. 现场控制站的基本功能包括反馈控制、逻辑控制、顺序控制、批量控制、和数据采集与处理、数据通信。 18. TPS集散控制系统的网络类型主要有工厂信息网络PIN、TPS过程控制网络TPN和万能控制网络。 19. TDC3000集散控制系统的万能控制网UCN上挂接着过程管理站PM、先进过程管理站APM、逻辑管理站LM等。 20. CS3000集散控制系统的FCS有标准型、扩展型、紧凑型三种
合肥学院HEFEI UNIVERSITY 集散控制系统的工程设计 班级: 10 姓名: 学号: 10 指导教师: 完成时间:
集散控制系统的工程设计 现代科学技术领域中,计算机技术和自动化技术被认为是发展较快的两个分支,工业自动化根据生产过程的特点可分为过程控制和制造工业自动化及自动化测量系统。过程控制自动化是以流程工业为对象,流程工业自动化控制一般采用集散控制系统(DCS)。 一、DCS控制系统介绍 集散控制系统(Distributed control system)是以微处理器为基础的对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的集中分散控制系统,简称DCS系统。该系统将若干台微机分散应用于过程控制,全部信息通过通信网络由上位管理计算机监控,实现最优化控制,整个装置继承了常规仪表分散控制和计算机集中控制的优点,克服了常规仪表功能单一,人机联系差以及单台微型计算机控制系统危险性高度集中的缺点,既实现了在管理、操作和显示三方面集中,又实现了在功能、负荷和危险性三方面的分散。DCS系统在现代化生产过程控制中起着重要的作用。 DCS的工程设计主要有12项内容,按先后顺序排列如下:方案论证,DCS 评估,DCS询价,技术谈判,合同签订,开工会议,系统设计,组态编程,安装调试,现场投运,整理文件,工程验收。 1.1集散控制系统的组成 1、现场控制级 又称数据采集装置,主要是将过程非控变量进行数据采集和预处理,而且对实时数据进一步加工处理,供CRT操作站显示和打印,从而实现开环监视,并将采集到的数据传输到监控计算机。输出装置在有上位机的情况下,能以开关量或者模拟量信号的方式,向终端元件输出计算机控制命令。 在DCS系统中,这一级别的功能就是服从上位机发来的命令,同时向上位机反馈执行的情况。至于它与上位机交流,就是通过模拟信号或者现场总线的数字信号。由于模拟信号在传递的过程或多或少存在一些失真或者受到干扰,所以目前流行的是通过现场总线来进行DCS信号的传递。
第2章集散型控制系统(DCS)的导论 2.1 什么是集散型控制系统?它的主要特点是什么? 答:集散控制系统又称为分布式控制系统,是计算机技术(computer)、通信技术(communication)、图形显示技术(CRT)、控制技术(control)(简称4C技术)的 发展产物,它是一个通过通信网络将现场控制站、操作员站、工程师站联系起来,共同完成分级控制、集中管理的综合控制系统。 它的主要特点是:①可靠性高②灵活的扩展性③完善的自主控制性④完善的通 信网络。 2.2 集散型控制系统的设计思想是什么? 答:集散控制系统的设计思想是:危险分散、控制功能分散,而操作和管理集中。 2.3 集散型控制系统一般由哪几部分组成?各自主要功能是什么? 答:集散控制系统一般由过程控制单元、数据采集器、CRT显示操作站、管理计算机以及高速数据通路五部分组成。 过程控制单元:实现对DCS的一个或多个回路的较复杂闭环控制。 数据采集器:针对生产过程中非控制变量而言,实现数据采集、预处理以及实时数 据的进一步加工,供CRT操作站显示和打印,实现开环监视。 CRT显示操作站:它是DCS与外界联系的人机接口,具有显示控制过程中各种信 息、监视操作、输出报表,还对DCS的PCU和PIU进行组态,实 现系统的操作和管理。 高速数据通路:它将过程控制单元、操作站、管理计算机等设备连接成一个完整的 DCS,以一定速率在各单元之间完成数据、指令及其它信息的传输, 一般设置成冗余结构。
管理计算机:综合监视DCS的单元,管理DCS的所有信息,具有进行大型复杂运 算的能力以及多输入、多输出控制功能,以实现系统的最优控制和全 厂的优化管理。 2.4 什么是计算机网络?集散型控制系统的通信网络常采用什么类型的网络形式? 答:凡是将地理位置不同而且具有独立功能的各个计算机系统通过通信设备和线路将它们连接起来,由功能完善的网络软件(网络协议、信息交换方式、控制程序和网络 操作系统)实现网络资源(硬件、软件、信息)共享。集散控制系统常用总线网和 环形总线网络。 2.5 什么是通信网络协议?常用的通信网络协议有哪几种? 答:由网络全体“成员”共同遵守的一套“约定”,以实现彼此通信和共享资源,这就是网络协议。常见的网络协议有: 开放系统互连参考模型OSI;IEEE802标准局域网标准;MAP制造业自动化通信 协议;PROWAY过程数据高速公路。 2.6 试分别画出数字量:(1)65H和(2)BAH的不归零、归零及差分曼彻斯特编码的信号 波形图。 答:65H转换为二进制是:01100101B BAH转换为二进制是:10111010B
集散控制系统期末考试试题库及答案解析 一、填空 1. 1975 年,世界上第一套集散控制系统由Honeywell 公司首先向市场推出,其型号 是TDC2000 。 2.操作站的基本功能包括显示、操作、报警、系统组态、系统维护、报告生成 3. OSI参考模型的七层分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、 应用层。 4. TDC3000系统中,一条LCN网最多可连40 个模块,通过扩大器可连64 个模块。 5. CS3000系统主要由操作站、现场控制站、工程师站、通信总线、通信网关等部分组成。 7.现场总线是一种数字式、双向传输、多分支结构、计算机局部网络的底层控制网络。 8.典型的现场总线有Profibus、CAN、FF 等。 9.现场总线的基本设备有现场总线变送器、温度变送器、电流-现场总线转换器、现场总线- 电流变换器等。 10. PROFIBUS现场总线的组态软件是STEP7。 11.计算机控制系统由:工业控制机生产过程组成。 12.计算机控制系统按参与控制的计算机不同,可分为工业控制机控制系统、PLC控制、单 片机控制 13.集散控制系统是:计算机技术、控制技术、显示技术、通信技术相结合的产物。 14.计算机网络的拓扑结构主要有总线型、星型、环型、树型、网状型 17.现场控制站的基本功能包括:反馈控制、逻辑控制、顺序控制、批量控制、数据采集与处 理、数据通信。 20. CS3000集散控制系统的FCS有标准型、扩展型、紧凑型三种。 22.计算机控制系统按其结构不同可分为集中结构、分散结构大类。 23.集散控制系统由:工业控制机、通信网络、现场检测控制设备大部分组成。 24.常用的通信介质主要有双绞线、同轴电缆、光纤。 25.集散控制系统又称为分散控制系统,英文简称DCS ,现场总线控制系统简称为
集散控制系统DCS简介 DCS是以微型计算机为基础,将分散型控制装置,通信系统,集中操作与信息管理系统综合在一起的新型过程控制系统。 它是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统,综合了计算机(Computer)、通讯(Communication)、显示(CRT)和控制(Control)等4C技术,其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活、组态方便。采用了多层分级的结构,适用现代化生产的控制与管理需求,目前已成为工业过程控制的主流系统。 集散控制系统把计算机、仪表和电控技术融合在一起,结合相应的软件,可以实现数据自动采集、处理、工艺画面显示、参数超限报警、设备故障报警和报表打印等功能,并对主要工艺参数形成了历史趋势记录,随时查看,并设置了安全操作级别,既方便了管理,又使系统运行更加安全可靠。其特点有: 1、基于现场总线思想的I/O总线技术 2、先进的冗余技术、带电插拔技术po 3、完备的I/O信号处理 4、基于客户/服务器应用结构 5、WindowsNT平台,以太网,TCP/IP协议 6、OPC服务器提供互连 7、Web浏览器风格,ActiveX控件支持 8、ODBC,OLE技术,实现信息,资源共享 9、高性能的过程控制单元。 10、支持标准现场总线 11、Internet/Intranet应用支持 (1)高可靠性 由于DCS将系统控制功能分散在各台计算机上实现,系统结构采用容错设计,因此某一台计算机出现的故障不会导致系统其它功能的丧失。此外,由于系统中各台计算机所承担的任务比较单一,可以针对需要实现的功能采用具有特定结构
和软件的专用计算机,从而使系统中每台计算机的可靠性也得到提高。 (2)开放性DCS采用开放式、标准化、模块化和系列化设计,系统中各台计算机采用局域网方式通信,实现信息传输,当需要改变或扩充系统功能时,可将新增计算机方便地连入系统通信网络或从网络中卸下,几乎不影响系统其他计算机的工作。 (3)灵活性 通过组态软件根据不同的流程应用对象进行软硬件组态,即确定测量与控制信号及相互间连接关系、从控制算法库选择适用的控制规律以及从图形库调用基本图形组成所需的各种监控和报警画面,从而方便地构成所需的控制系统。 (4)易于维护 功能单一的小型或微型专用计算机,具有维护简单、方便的特点,当某一局部或某个计算机出现故障时,可以在不影响整个系统运行的情况下在线更换,迅速排除故障。 (5)协调性 各工作站之间通过通信网络传送各种数据,整个系统信息共享,协调工作,以完成控制系统的总体功能和优化处理。 (6)控制功能齐全 控制算法丰富,集连续控制、顺序控制和批处理控制于一体,可实现串级、前馈、解耦、自适应和预测控制等先进控制,并可方便地加入所需的特殊控制算法。DCS的构成方式十分灵活,可由专用的管理计算机站、操作员站、工程师站、记录站、现场控制站和数据采集站等组成,也可由通用的服务器、工业控制计算机和可编程控制器构成。 处于底层的过程控制级一般由分散的现场控制站、数据采集站等就地实现数据采集和控制,并通过数据通信网络传送到生产监控级计算机。生产监控级对来自过程控制级的数据进行集中操作管理,如各种优化计算、统计报表、故障诊断、显示报警等。随着计算机技术的发展,DCS可以按照需要与更高性能的计算机设备通过网络连接来实现更高级的集中管理功能,如计划调度、仓储管理、能源管理等。
电气及自动化设备施工作业指导书 第十七册 工业计算机控制系统安装调试
江苏天目建设集团有限公司 二000年五月第一版 一、DCS系统在安装前必须具备下述条件: ①DCS在厂家已通过出厂测试验收并达到合同的要 求; ②施工现场已具备安装的条件,其内容包括:机房的 内外装修已经完毕、空调设施已装好、能够达到 DCS对机房的空间、温度、湿度的要求、供电系 统已安装测试完毕; ③对接地系统的要求 由于接地系统直接关系到DCS系统的安全性及抗干扰能力的强弱和通讯系统的畅通,因此接 地能否满足要求,这对系统是十分重要的。 对于DCS系统,接地一般有四种,它们对接地电阻的要求也各不相同,必须严格区分开,对 于信号接地,接地电阻R<5Ω,过程计算机接地 R<1Ω,机柜接地R<5Ω,通讯网络屏蔽接地R
<1Ω,以上接地要求与防雷接地间距要求大于40M,它们之间相互独立,每两接地间距要大于5M。 ④对抗干扰及其防范措施 一般干扰有静电感应产生的干扰,电磁感应产生的干扰,多点接地或阻抗匹配产生的干扰等几种,这些干扰一般都会对测量精度产生影响,严重的会影响DCS的正常运行,为了尽可能地减小这些干扰对系统的影响,在施工中常采用如下的防范措施: a.信号线要采用屏蔽电缆,屏蔽层要求单端接地, 接地点应在仪表信号接地端子; b.信号电缆、控制电缆、动力电缆要分别敷设, 不得同槽、同管或同支架敷设,不得已时可用 金属隔板将其分开。控制室要求要有良好的屏 蔽,通讯网络应尽可能地单独敷设,当单独敷 设有困难时可采用对电源线加屏蔽的措施或通 讯信号线加屏蔽,通讯网络还要考虑到尽可能 地远离变频装置和线路。 ⑤系统应有防雷击措施 直击雷采用避雷针,感应雷采用浪涌吸收器。 ⑥冗余电源及其防范措施(DCS对电源的要求)
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第3章TDC-3000和TPS/PKS集散控制系统 3.1 TDC-3000系统概述 3.1.1 TDC-3000系统构成 TDC-3000系统由LCN网络及其模件、UCN网络及其管理站和DHW通信通道及其设备等组成,如图3.1所示。 图3.1 TDC-3000系统构成 1.局部控制网络及其模件 局部控制网络(LCN) 及其所连接的模件组成有:LCN和万能操作站US、万能工作站UWS、历史模件HM、应用模件AM、网络接口模件NIM、数据通道接口HG、计算机接口CG、可编程逻辑控制器接口PLCG等。 主要完成的功能:系统的监视、操作、工程管理和维护;先进控制和综合信息处理;提供与过程控制网络之间的连接;与LCN网络上模件之间的通信,信息处理与存储。 (1)万能操作站(US)万能操作站是TDC-3000系统的主要人机接口,能满足操作人员、管理人员、系统工程师及维护人员的各种要求。 (2)万能工作站(UWS)是人机接口,具有US的全部功能,为工厂办公室管理而设计的。 (3)历史模件(HM)历史模件是TDC-3000系统的存储单元,它可以存储过程报警、操作员状态改变、操作员信息、系统状态信息、系统维护提示信息、连续过程历史数据等,还存储系统文件、确认点(CHENKPOINT)文件及在线维护信息等。 (4)应用模件(AM)应用模件用来完成复杂运算,实现高级、多变量控制功能,以提高过程控制及管理水平。 (5)网络接口模件(NIM)、高速通道接口(HG)和计算机接口(CG) 2.万能控制网络及其管理器 (1) 万能控制网络(UCN)是一个开放式通信网络,它采用IEEE802.4标准通信协议,与ISO标准相兼容,通信速率为5Mbps,点对点(Peer-to-Peer)对等通信方式, 令牌总线传送。 (2)过程管理器(PM) 为数据监测和控制提供了输入输出功能、控制功能。 (3) 先进过程管理器(APM) 它比PM 增加了数字输入事件顺序(DICOE)处理、设备(DEVICE) 管理点、CL 程序等数据点和非TDC-3000 设备串行接口能力。 (4)逻辑管理站(LM)是用于逻辑控制的现场管理站,提供逻辑处理、梯形逻辑编程、
集散型控制系统介 绍 1 2020年4月19日
本答案仅供参考。 第1章绪论 1.1 什么是过程计算机控制系统?它由哪几部分组成?经过具体示例说明。 答:它是指由被控对象、测量变送装置、计算机和执行装置构成,以实现生产过程闭环控制的系统,它综 合了计算机过程控制和生产工艺过程。例如温度 控制系统。 1.2 计算机控制工业生产过程有哪些种类型? 答:计算机控制工业生产过程一般有五种类型: 操作指导控制系统;直接数字控制系统;监督控制系 统;集散控制系统;现场总线控制系统。 1.3 计算机控制系统的硬件一般有哪几大主要组成部分? 各部分是怎样互相联系的?其中过程通道有几种基本 2 2020年4月19日
类型?它们在系统中起什么作用? 答:计算机控制系统的硬件一般包括:主机、外部设备、过程输入输出设备。两个过程通道,一个是输 入通道,另一个为输出过程通道。 输入过程通道包括:A/D通道----把模拟信号转换成数字信号后再输入; DI通道-----直接输入开关量信号或数字量信号。 输出过程通道包括:D/A通道----把数字信号转换成模拟信号后再输出; DO通道-----直接输出开关量信号或数字量信号。 1.4 直接数字控制系统的硬件由哪几部分组成? 答:直接数字控制系统的硬件主要有计算机(主机)、过程输入输出通道、操作台和计算机辅助设备组成。如下图所示。 3 2020年4月19日
4 2020年4月19日 1.5 数字PID 控制算法有几种形式?各有什么特点? 答:数字PID 控制算法有位置式、增量式、速度式三种 形式。PID 位置式根据偏差计算阀门的位置,PID 增量式根据偏差计算阀门的变化;PID 速度式根据偏差变化程度计算阀门的变化。 1.6 试推导计算机控制系统PI 控制算法的位置式、增量式和速度式。 答:模拟PI 控制算法为 ])(1)([)(0 ?+ =t I p dt t e T t e k t u 其中,p k ----比例增益 I T ----积分时间常数 在采样周期相当短暂时,用矩形法近似代替积分项 ∑?=≈k i t i Te dt t e 0 )()(,其中T 为采样周期,k 为采样序号。 PI 位置式算法为: x k i I p u i e k k e k k u ++=∑=0 )()()( PI 增量式算法为: )()()(k e k k e k k u I p +=??
Distribution control system 一、A brief introduction of the distributed control system Distributed control system, also called distributed control system, is a new computer control system for centralized control system. It is a centralized decentralized control system based on multi processor based, is currently in process control, especially in large and medium-sized production device to control the application of the most and the highest reliability control system. In the traditional process control introduction of computer technology, using software composed of various functional modules, instead of the past conventional instrument function, to realize the control of production process of pressure, temperature, liquid level, flow, composition and mechanical quantities such as parameters, and the screen of CRT display, communication applications linked network technology component system. The features of DCS field control station of distributed control, real-time data transmission through the cable sent to the control room operator station, realize the centralized monitoring and management, decentralized control, the control function, load and risk diversification. Distributed control system of information management is "set", "scattered" is to control function, DCS system can realize decentralized control and centralized monitoring and management can be realized. In the aspect of system function, DCS and centralized control systems are not very different, but in the realization of system functions methods are completely different. Centralized control system only needs a computer and the I / O devices and CRT, keyboard, printer, etc. peripheral equipment can be complete system functionality and DCS would normally have to by the four basic parts: the system network, I / O control station, operator station and engineer station. In DCS, the field I/O control station, operator station and engineer station is composed of independent computers, respectively, to complete data acquisition and control; monitoring, alarm and recording; system configuration, system management and other functions. These specific features of the computer are referred to as "nodes", and all of these nodes and through network system connected together, become a complete and unified system, in order to achieve decentralized control and centralized monitoring, centralized operation. DCS system is with the modern large-scale industrial production automation continued to rise and process control requirements of increasingly complex emerges as the times require comprehensive control system, it is the product of computer technology, system control technology, network communication technology and multimedia technology combined, can provide window friendly interface and powerful communication function. Is a sophisticated equipment to complete process control and management. 二、The history of the development of distributed control system DCS since its inception in 1975, has experienced thirty years of development. In thirty years, although DCS has not been a major change in the structure of the