第一篇：課題學習論文DCS

課題學習論文

論文題目：浙大中控ESC-100 DCS系統的

硬件應用及網絡構成

姓 名： 余 海 洪 部 門： 電 控 部 單 位： 重慶宜化化工有限公司 時 間： 2017年第三季度

一、緒論

DCS是集散控制系統的簡稱，是一個由過程控制級和過程監控級組成的以通信網絡為紐帶的多級計算機系統，綜合了計算機，通信、顯示和控制等4C技術，其基本思想是分散控制、集中操作、分級管理、配置靈活以及組態方便。DCS通過操作站對整個工藝過程進行集中監視、操作、管理，通過控制站對工藝過程各部分進行分散控制，既不同于常規儀表控制系統，又不同于集中式的計算機控制系統，而是集中了兩者的優點，克服了它們各自的不足。DCS以其可靠性、靈活性、人機界面友好性及通訊的方便性等特點日益被廣泛應用。

重慶宜化化工有限公司主要用的DCS廠家為浙大中控、和利時、西門子，下面我將主要介紹本人學習的浙大中控ESC-100系統。

二、硬件應用

ESC-100系統的主要硬件組成為機柜、機籠、卡件和端子板。下面將逐個介紹它們的功能。

1、機柜

機柜主要將設備的各類電器、元部件、線纜等集中組合并裝載，便于設備美觀和安裝。如圖1所示。

圖

12、機籠

機籠用于安裝系統卡件與各類I/O卡件。機械結構設計符合硬件模塊化的總線結構設計要求，采用方便的插拔卡件，容易擴展的帶導軌的機籠框架結構。I/O機籠可與主控制機籠放置在同一個機柜中，也可以放置在不同機柜中。如圖2所示。

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圖 2

3、卡件和端子板

中控ESC-100系統主要運用的卡件有FW247，FW235，FW351，FW352，FW353，FW372，FW366，FW367。

① 主控制卡FW247是ESC-100系統的核心單元，在系統中完成數據采集、信息處理、控制輸出等功能。主控制卡通過數據轉發卡FW235實現與I/O卡件的信息交換。利用信號輸入卡周期性地采集現場實時過程信息，在主控制卡內執行綜合運算處理后，通過信號輸出卡輸出控制信號，實現對現場控制對象的實時控制。

② 數據轉發卡FW235是系統卡件機籠的核心單元，是主控制卡連接I/O卡件的中間環節，它一方面和主控制卡進行通信，另一方面管理本機籠的I/O卡件。通過數據轉發卡，一塊主控制卡可擴展1到8個卡件機籠，即可以擴展最多128塊不同功能的I/O卡件。同時數據轉發卡支持卡件冗余，任意時刻有工作卡進行實時數據通信，備用卡通過監聽保證實時數據的同步。

③ 標準信號輸入卡FW351為標準信號輸入卡，該卡件可按1：1冗余配置使用。與之配套使用的端子板為TB351.④ 熱電偶信號輸入卡FW352是一塊智能型、帶有模擬量信號調整的信號采集卡。可與之配合使用的端子板TB352完成冷端溫度補償功能。

⑤ 熱電阻信號輸入卡FW353是專用于采集熱電阻信號的輸入卡，可單卡方式工作也可以冗余方式工作。每一路分別可接收Pt100、Cu50兩種熱電阻信號，將信號調理后轉換成數字信號后送給主控制卡進行處理。與之配套使用的端子板

第 2 頁 為TB353。

⑥ 模擬量信號輸出卡FW372是點點隔離型電流信號輸出卡。作為帶CPU的高精度智能化卡件，它具有實時檢測輸出狀況功能，并允許主控制卡監控正常的輸出電流。當卡件與主控制卡通信中斷時，可保持原輸出狀態。與之配套使用的端子板為TB372。

⑦ 數字信號輸入卡FW366能夠快速響應干觸電信號和電平信號的輸入，實現數字量信號的準確采集。與之配套使用的端子板為TB366。

⑧ 數字信號輸出卡FW367可用過中間繼電器驅動電動控制裝置，也可以直接驅動電流較小的電磁閥。卡件無源通道每點負載電流5A，有源通道每點負載電流1A。與之配套使用的端子板為TB367。

三、網絡構成

DCS系統的網絡構成主要分為SCnet II網絡和SBUS-S2網絡。

1、SCnet II網絡通信連接

在主控制卡的前面板上有兩個互為冗余的SCnet II網絡端口，分別為SCnet IIA和SCnet IIB。

SCnet IIA：SCnet II通信端口A，與冗余網絡SCnet II的A網絡相連； SCnet IIB：SCnet II通信端口B，與冗余網絡SCnet II的B網絡相連。主控制卡的SCnet II網絡端口通過網線直接連接到機柜中的相應交換機上，而此交換機則和操縱室的操作電腦連接進行通信，實現對現場的監控。如圖3所示。

圖 3

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2、SBUS-S2網絡通信連接

在主控制卡的背面有兩個互為冗余的SBUS-S2網絡端口，分別為SBUS A和SBUS B。

SBUS A：SBUS通信端口A，與冗余網絡SBUS的A網相連； SBUS B：SBUS通信端口B，與冗余網絡SBUS的B網相連。

主控制卡的SBUS-S2網絡端口通過網線直接連接到相應的交換機上，而此交換機則和相應機籠的數據轉發卡網絡接口相連進行通信。如圖4所示。

圖 4

四、總結

通過這次的課題學習，讓我對ESC-100系統又有了更深一步的了解。首先我要向我的師傅致以最衷心的感謝，在這段日子里是他不辭辛勞的給我講解困惑，傳授許多的經驗，讓我少走了很多的彎路。從他身上學到了做事要認真仔細，最重要的是要細心，在處理DCS系統故障的時候需要一顆冷靜的心，不是少出錯，而是不允許出錯，因為一旦出錯就有可能發生無法挽回的事故。在這整個過程中，讓我學到了許多新的知識，增長了許多的見識，同時也感受到了很多小小的成就感，增強了我的信心。尤其是獨立思考判斷和研究的能力，有了很大的進步，在很多時候我已能夠獨立處理許多故障。當然也還有許多的不足，DCS系統聯系到

第 4 頁 很多現場的儀表問題，因此我還需要學習很多關于儀表方面的知識。在今后的日子里，我還需要多查詢資料和買相關的書籍來不斷地充實自己，提高自己，爭取在所學的領域有所作為。

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第二篇：DCS學習總結

OVATION-3.0.4系統介紹

聆聽中，期盼已久的培訓學習不情愿的敲響了結尾的鐘聲。這二十幾天的DCS培訓課程，我想我只能用收益頗豐，受益匪淺這八個字來形容了。老師的博文廣識、生動講解無不在我的腦海里留下了深刻的印象，但恨自己才疏學淺，不能夠將所學、所感通顯文字于紙上。但是我還是盡最大努力，以將培訓心中所想所獲表達出來。

此次OVATION系統培訓學習主要總結主要有以下幾個方面：

一、從整體概念上了解了OVATION系統，了解OVATION系統的控制過程，想來自己真的應該感到慚愧，在電廠工作兩年多了，卻還真的不是很了解OVATION系統。對OVATION系統的結構，功能，控制過程，發展歷程等我都是一知半解。通過這次的培訓學習，終于知道了OVATION系統竟是如此的強大、先進、智能。OVATION系統是一種分散集中控制系統（DCS），由艾默生上海西屋控制系統控制有限公司生產，主要用于電廠的熱工自動控制，是非常關鍵的系統。OVATION系統是集過程控制及企業管理信息技術為一體的融合了當今世界最先進的計算機與通訊技術與一身的典范。其采用了高速度、高可靠性、高開放性的通訊網絡，具有多任務、多數據采集及潛在的控制能力。OVATION系統利用當前最新的分布式、全局型的相關數據庫完成對系統的組態。全局分布式數據庫將功能分散到多個可并行運行的獨立站點，而非集中到一個中央處理器上，不因其他事件的干擾而影響系統性能。OVATION系統在電廠的最小配置數字化儀控系統組成包括：I／O卡件、控制器、高速數據通信網絡、系統服務器、操縱員控制臺、工程師站、顯示器、鍵盤、微機等。知道了OVATION系統有著比較復雜的組織結構，讓我一時一下消化不了，不過我想這個在我們以后的工作中很快會清楚的，為了我能更好的學習發展，我想我們也應該主動的去了解這些。

二、了解OVATION系統的模型和組成結構。

第三篇：DCS學習總結

DCS學習總結

首先感謝各位領導對我們的信任，派我們去西安橫河DCS系統學習，在這個短短十四天的時間里，我們保持較高的學習熱情，帶著使命，想著在以后的工作中更加熟練的操作，爭取更好的為我站裝置順利開車做準備。

DCS是分布式控制系統的英文縮寫（Distributed Control System）,在國內自控行業又稱之為集散控制系統。是相對于集中式控制系統而言的一種新型計算機控制系統，它是在集中式控制系統的基礎上發展、演變而來的，他是一個由過程控制和過程監控級組成的以通信網絡為紐帶的多級計算機系統，綜合了計算機，通信、顯示和控制等4種技術，其基本思想是分散控制、集中操作、分級管理、配置靈活以及組態方便。

工程師站是對DCS進行離線的配置、組態工作和在線的系統監督、控制、維護的網絡節點，其主要功能是提供對DCS進行組態，配置工作的工具軟件（即組態軟件），并在DCS在線運行時地監視DCS網絡上各個節點的運行情況，使系統工程師可以通過工程師站及時調整系統配置及一些系統參數的設定，使DCS隨時處在最佳的工作狀態之下。與集中式控制系統不同，所有的DCS都要求有系統組態功能，可以說，沒有系統組態功能的系統就不能稱其為DCS.通過這十幾天的學習，主要學習DCS內容為：系統概述、系統結構、人機接口操作站、操作員操作，系統生成及工程軟件制作等，反饋控制和計算功能的組態。順序控制功能的組態；流程圖的制作；報表制作與打印等；以及CS3000系統的運行及維護常識等內容。

在這十幾天里，大家都覺得這次學習的機會很難得，所以只要是老師講的內容，大家都認認真真的聽，有聽的不太懂得地方課后大家互相學習直到弄懂了才罷休，并做了詳細的筆記，生怕一下就忘記了！通過大家不斷努力學習，對DCS的操作也基本掌握，由于有些學員是第一次接觸、DCS課程大部分是英文，學起來還是比較吃力，但大家還是很努力，希望在以后的實際操作中理論與實踐相結合，不斷提高自己的技能，為我站的發展壯大貢獻一份力量。

第四篇：信號DCS系統學習總結

本周主要學習DCS 系統，包括組成及維護。DCS 由有線部分、無線部分和管理部分組成。有線部分是指軌旁設備之間的數據通信即骨干網，骨干網由核心網絡和邊緣網絡組成。核心網絡是指 SDH 節點可以實現 OCC、車輛段及設備集**之間的數據傳輸的網絡。邊緣網絡是指由以太交換機和路由器組成，接入到核心網絡的網絡。核心網絡由光纖和節點機組成。節點機由兩種，一種是 OSN1500 一種是 OSN2500，兩者的區別一是在于接口的多少，前者接口少，后者接口多；另一個是 OSN2500 具有路由器功能，而 OSN1500 沒有。直觀上，OSN1500 是橫著放，所有版塊均橫著插入，而 OSN2500 是立著，所有版塊都立著插入。邊緣網絡由光口交換機、電口交換機、EMC 與其連接到這些設備上的子系統組成。光口交換機用于連接 SDH 核心網絡與軌旁設備 TRE 的通信 , 完成列車防護。電口交換機用于連接車站 ATS、ZLC、ZC、LC、MSS、SDM 等設備與 SDH 核心網絡的通信。形成信號子網和 ATS 子網。在 SDH 核心骨干網中，信號子網在網絡中使用

2*VC3=2*45M 帶寬；

ATS 子網在網絡中使用 2*10VC12=2*10*2M 的帶寬；另外維護系統還使用 2*VC12=2*2M 的帶寬。除此之外，還有部分剩余為以后的系統升級做準備。無線部分是指車地之間的數據通信。

第五篇：DCS基礎知識

DCS基礎知識.txt有誰會對著自己的褲襠傻笑。不敢跟他說話 卻一遍一遍打開他的資料又關上。用了心旳感情，真旳能讓人懂得很多事。╮如果有一天,我的簽名不再頻繁更新,那便證明我過的很好。本文由jyz13121貢獻

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大唐多倫煤化工

電儀維護車間 池常青

DCS概述 DCS概述

DCS 的 發 展 歷 史 DCS 的 應 用 領 域 DCS 的 概念 DCS 的 組 成 及 特 點 DCS和PLC的區別 DCS和PLC的區別 DCS 的 發 展 歷 史

DCS從1975年問世以來，大約有三次比較大的 DCS從1975年問世以來，大約有三次比較大的 變革，七十年代操作站的硬件、操作系統、監視 軟件都是專用的，由各DCS廠家自己開發的，也 軟件都是專用的，由各DCS廠家自己開發的，也 沒有動態流程圖，通訊網絡基本上都是輪詢方式 的；八十年代就不一樣了，通訊網絡較多使用令 牌方式；九十年代操作站出現了通用系統，九十 年代末通訊網絡有部份遵守TCP/IP協議，有的開 年代末通訊網絡有部份遵守TCP/IP協議，有的開 始采用以太網。總的來看，變化主要體現在Ｉ／ Ｏ板、操作站和通訊網絡。控制器相對來講變化 要小一些。操作站主要表現在由專用機變化到通 用機，如PC機和小型機的應用。但是目前它的操 用機，如PC機和小型機的應用。但是目前它的操 作系統一般采用UNIX，也有小系統采用NT，相 作系統一般采用UNIX，也有小系統采用NT，相 比較來看UNIX的穩定性要好一些，NT則有死機 比較來看UNIX的穩定性要好一些，NT則有死機 現象。I/O板主要體現在現場總線的引入DCS系 現象。I/O板主要體現在現場總線的引入DCS系 統。

從理論上講，一個DCS系統可以應用于各種行業，從理論上講，一個DCS系統可以應用于各種行業，但是各行業有它的特殊性，所以DCS也就出現了 但是各行業有它的特殊性，所以DCS也就出現了 不同的分支，有時也由于DCS廠家技術人員工藝 不同的分支，有時也由于DCS廠家技術人員工藝 知識的局限性而引起，如HONEYWELL公司對石 知識的局限性而引起，如HONEYWELL公司對石 化比較熟悉，其產品在石化行業應用較多，而Ｂ AILEY的產品則在電力行業應用比較普遍。用戶 AILEY的產品則在電力行業應用比較普遍。用戶 在選擇DCS的時候主要是要注意其技術人員是否 在選擇DCS的時候主要是要注意其技術人員是否 對該生產工藝比較熟悉；然后要看該系統適用于 多大規模，比如NT操作系統的就適應于較小規模 多大規模，比如NT操作系統的就適應于較小規模 的系統；最后是價格，不同的組合價格會有較大 的差異，而國產的DCS系統價格比進口的DCS至 的差異，而國產的DCS系統價格比進口的DCS至 少要低一半，算上備品備件則要低得更多。

第一套DCS系統是美國HONEYWELL公司 第一套DCS系統是美國HONEYWELL公司 1975年推出的TDC2000至今三十多年的 1975年推出的TDC2000至今三十多年的 歷史，它幾經更新換代，技術性能日趨完 善。據不完全統計現在集散控制系統的類 型有2000-3000種，廠家也不計其數如： 型有2000-3000種，廠家也不計其數如： 橫河公司的 CENTUM CS、ABB公司的 ABB公司的 FREELANCE、FOXBORO公司的I/AS以 FREELANCE、FOXBORO公司的I/AS以 及國產的浙大中控公司的ECS、和利時公 及國產的浙大中控公司的ECS、和利時公 司的DCS系統等。司的DCS系統等。

TPS系統是霍尼韋爾1996年推出的控制系 TPS系統是霍尼韋爾1996年推出的控制系 統, 在近十年的成長中不斷升級和完善，在 保持系統可靠性, 穩定性的同時, 保持系統可靠性, 穩定性的同時, 又吸收了 最新的人機界面技術, 最新的人機界面技術, 通訊網絡技術以及將 我們的先進控制（APC）及操作員培訓系 我們的先進控制（APC）及操作員培訓系 統（OTS）與系統無縫的聯系連接，可以 統（OTS）與系統無縫的聯系連接，可以 說TPS系統是最先進、穩定和全面的系統。TPS系統是最先進、穩定和全面的系統。DCS 的 應 用 領 域

水 和 污 水 發 電 紙 漿、紙 張 和 連 續 式 網 塑 采 礦、礦 石 和 冶 金 化 工 與 塑 料 制 品 烴 加 工 石 油 和 天 然 氣 DCS 的 概念

DCS全稱：Distributed DCS全稱：Distributed Control System 它的中文意思是集散控制系統 思想：集中管理分散控制（危險分散、控 制分散、而操作和管理集中的基本設計思 想。四C技術：計算機（computer)、通信 技術：計算機（computer)、通信（communication)、顯示（CRT)、控制 communication)、顯示（CRT)、控制（control)。control)。

什么是組態？ 什么是組態？

在使用工控軟件中，我們經常提到組態一 詞，組態英文是“Configuration” 詞，組態英文是“Configuration”,其意義 究竟是什么呢？簡單的講，組態就是用應 用軟件中提供的工具、方法、完成工程中 某一具體任務的過程。

與硬件生產相對照，組態與組裝類似。如要組裝 一臺電腦，事先提供了各種型號的主板、機箱、電源、CPU、顯示器、硬盤、光驅等，我們的工 電源、CPU、顯示器、硬盤、光驅等，我們的工 作就是用這些部件拼湊成自己需要的電腦。當然 軟件中的組態要比硬件的組裝有更大的發揮空間，因為它一般要比硬件中的“部件” 因為它一般要比硬件中的“部件”更多，而且每 個 “部件” 都很靈活，因為軟部件都有內部屬 部件” 性，通過改變屬性可以改變其規格（如大小、性 狀、顏色等）。

在組態概念出現之前，要實現某一任務，都是通過編寫程序（如使用 BASIC,C,FORTRAN等）來實現的。編寫 BASIC,C,FORTRAN等）來實現的。編寫 程序不但工作量大、周期長，而且容易犯 錯誤，不能保證工期。組態軟件的出現，解決了這個問題。對于過去需要幾個月的 工作，通過組態幾天就可以完成。

組態軟件是有專業性的。一種組態軟件只能適合某種領域 的應用。組態的概念最早出現在工業計算機控制中。如 DCS(集散控制系統)組態，PLC（可編程控制器）梯形圖 DCS(集散控制系統)組態，PLC（可編程控制器）梯形圖 組態。人機界面生成軟件就叫工控組態軟件。其實在其他 行業也有組態的概念，人們只是不這么叫而已。如 AutoCAD，PhotoShop，辦公軟件(PowerPoint)都存 AutoCAD，PhotoShop，辦公軟件(PowerPoint)都存 在相似的操作，即用軟件提供的工具來形成自己的作品，并以數據文件保存作品，而不是執行程序。組態形成的數 據只有其制造工具或其他專用工具才能識別。但是不同之 處在于，工業控制中形成的組態結果是用在實時監控的。組態工具的解釋引擎，要根據這些組態結果實時運行。從 表面上看，組態工具的運行程序就是執行自己特定的任務。

雖然說組態就是不需要編寫程序就能完成 特定的應用。但是為了提供一些靈活性，組態軟件也提供了編程手段，一般都是內 置編譯系統，提供類BASIC語言，有的甚 置編譯系統，提供類BASIC語言，有的甚 至支持VB。至支持VB。DCS 的 組 成 及 特 點

構成： 集散控制系統通常由過程控制單元、電源、I/O卡件、機 集散控制系統通常由過程控制單元、電源、I/O卡件、機 柜、卡籠、通訊網絡、操作站、工程師站、軟件等組成。特點： 1.完善的控制功能（PID控制、順序控制、邏輯控制、完善的控制功能（PID控制、順序控制、邏輯控制、批量控制等。）2.豐富的監控功能（可以監控生產裝置的生產情況）3.簡便的安裝調試 4.良好的性能和價格比 5.可靠性好（有完善的自診斷功能、MTBF達105天）可靠性好（有完善的自診斷功能、MTBF達

過程控制站高性能過程管理站 過程控制站高性能過程管理站HPM 高性能過程管理站HPM HPM硬件介紹 HPM硬件介紹

HPM從設計上就提供了靈活和功能強大 HPM從設計上就提供了靈活和功能強大 的數據采集和控制功能。的數據采集和控制功能。它采用的多處理器 結構，用不同的處理器完成不同的任務。結構，用不同的處理器完成不同的任務。HPM包括先進過程管理站模件 HPM包括先進過程管理站模件(HPMM)和 包括先進過程管理站模件(HPMM)和 I/O子系統 HPMM由高性能的通信處理器 I/O子系統。HPMM由高性能的通信處理器 子系統。卡和調制解調器卡、I/O鏈路接口處理器卡 鏈路接口處理器卡、卡和調制解調器卡、I/O鏈路接口處理器卡、控制處理器卡所組成，CPU采用兩個 控制處理器卡所組成，其CPU采用兩個 MOTOROLA公司的 MOTOROLA公司的68040芯片。公司的68040芯片 芯片。

經優化設計的先進通信處理器卡，具有高性能網絡通信能力，完成如網絡數 據存取、對等通信等功能。它同時對現場控制器產生的報警進行精確的時間 標記。高性能的控制處理器卡完成常規、邏輯、順序控制功能，同時執行用戶的 CL/HPM程序。因通信和輸入輸出處理分別由不同的處理器完成，控制處理 CL/HPM程序。因通信和輸入輸出處理分別由不同的處理器完成，控制處理 器可以發揮它強大的功能，專門完成控制策略。先進的I/O鏈路處理器是 器可以發揮它強大的功能，專門完成控制策略。先進的I/O鏈路處理器是 HPMM與I/O子系統的接口。HPMM與I/O子系統的接口。I/O子系統包括冗余的輸入輸出鏈路和多達40對冗余的I/O處理器卡。這些 I/O子系統包括冗余的輸入輸出鏈路和多達40對冗余的I/O處理器卡。這些 I/O處理器卡完成所有現場I/O信號的數據采集和控制功能。比如：I/O卡直 I/O處理器卡完成所有現場I/O信號的數據采集和控制功能。比如：I/O卡直 接完成工程單位轉換和報警處理，不需要HPMM的介入。采用冗余的光纖電 接完成工程單位轉換和報警處理，不需要HPMM的介入。采用冗余的光纖電 纜I/O鏈路擴展器，可以將I/O處理器卡安裝在遠離HPM機柜8公里外的地方，I/O鏈路擴展器，可以將I/O處理器卡安裝在遠離HPM機柜8 I/O HPM 實現遠程輸入輸出。其特點歸類如下： 多處理器并行處理結構 主控制器雙板結構，通信處理器和控制處理器并行工作，雙68040處理器，主控制器雙板結構，通信處理器和控制處理器并行工作，雙68040處理器，32位結構，專門設計的大規模集成電路ASIC，最大限度減少元器件，800 32位結構，專門設計的大規模集成電路ASIC，最大限度減少元器件，800 PUs(5X PM/APM)處理單元 PM/APM)處理單元 I/O鏈路接口卡 I/O鏈路接口卡 通過串行接口與Modbus兼容子系統進行雙向通訊 通過串行接口與Modbus兼容子系統進行雙向通訊 支持LCN的AM和上位機實現更高層次的優化控制策略，許多高性能的軟件包 支持LCN的AM和上位機實現更高層次的優化控制策略，許多高性能的軟件包 也可以優化控制性能 APM/PM進一步改進，更大的內存（比PM大 APM/PM進一步改進，更大的內存（比PM大4倍）HPM冗余配置 HPM冗余配置 HPMM采用1 HPMM采用1：1冗余，并配置在不同的卡籠箱，確保安全。HPMM需要進行切換時對過程控制沒有任何影響。HPMM需要進行切換時對過程控制沒有任何影響。HPM采用了大量的自診斷功能，隨時診斷運行狀 HPM采用了大量的自診斷功能，隨時診斷運行狀 況和任何故障。故障又分為硬故障和軟故障，HPM的狀態不但在面板上有LED顯示，又在GUS HPM的狀態不但在面板上有LED顯示，又在GUS 上的標準狀態顯示畫面中可以看到。HPM的任何電路板均可帶電插拔，大大方便維修。HPM的任何電路板均可帶電插拔，大大方便維修。更換AO或DO時，手操器可維持輸出。更換AO或DO時，手操器可維持輸出。因為在產品設計時就特別考慮了冗余選擇，因此 完全支持主模件到備份模件的自動切換，不需要 用戶編程。在線診斷功能確保主付模件均正常運 行。1:1的冗余最大限度發揮了系統的可得到性，行。1:1的冗余最大限度發揮了系統的可得到性，而且簡化了系統的電纜連接和組態。HPM功能介紹 HPM功能介紹

所有的控制功能都是在HPMM內完成的，所有的控制功能都是在HPMM內完成的，而數據采集，信號調制報警處理均在I/O處 而數據采集，信號調制報警處理均在I/O處 理器板完成。控制功能包括復雜的常規控 制方案、連鎖邏輯功能和面向過程工程師 的高級控制語言(CL/ HPM)。的高級控制語言(CL/ HPM)。PID控制(手動、自動、串級、比率)PID控制(手動、自動、串級、比率)基本邏輯算法 采樣和保持 計數 高/中/低選擇 用戶自定義功能塊 數字數據傳送 送高/ 送高/低限制 乘方/ 乘方/開方 帶跟蹤的PID邏輯控制 帶跟蹤的PID邏輯控制

HPM的控制功能組態都可以在線 HPM的控制功能組態都可以在線完成和下 在線完成和下 裝，且對其它功能沒有任何影響。

系統提供PID回路自整定軟件RAIP TUNE，系統提供PID回路自整定軟件RAIP TUNE，可以實現對每個PID回路的PID參數實現自 可以實現對每個PID回路的PID參數實現自 動整定。動整定。

HPM提供的過程控制語言 HPM提供的過程控制語言 CL/HPM是Honeywell在過程管理站(HPM)CL/HPM是Honeywell在過程管理站(HPM)上運行的面向過程的控制語言。它的語言 采用順序結構的方式，適合于批量或綜合 應用的需要；計算功能適合連續控制任務 的需要。這種控制語言最關鍵的特點是與本地HPM 這種控制語言最關鍵的特點是與本地HPM 的所有數據點共享數據，并且與UCN上的 的所有數據點共享數據，并且與UCN上的 其它設備共享數據。HPM的順序控制功能由HPM/CL語言完成，每個 HPM的順序控制功能由HPM/CL語言完成，每個 順控模塊有多個Phase構成，每個Phase由多個 順控模塊有多個Phase構成，每個Phase由多個 Step構成，每步由多條命令構成，這些命令可以 Step構成，每步由多條命令構成，這些命令可以 開關現場泵和閥，也可以接受操作員命令或執行 連續控制模塊的輸出。

系統最大可以執行250個過程模件點，每個過程 系統最大可以執行250個過程模件點，每個過程 模件點可以嵌套一個或多個CL順控程序。由于 模件點可以嵌套一個或多個CL順控程序。由于 HPM采用確定性控制，所以每個過程模件點可以 HPM采用確定性控制，所以每個過程模件點可以 按照組態設定的執行周期完成順序控制。

工藝流程如圖所示，順序控制要求是將TANK 33的原料加入REACTOR 30。工藝流程如圖所示，順序控制要求是將TANK 33的原料加入REACTOR 30。其順控程序如下, 該段程序執行了Phase3_ch_R30段中加料步驟 其順控程序如下, 該段程序執行了Phase3_ch_R30段中加料步驟

：

phase 3_ch_R30 step chrg_mon open VL3301, VL3003 1 AG3001 on ? Set flow to 5DGPM set FIC301.SP=50 2 PU3001 on wait off close WT3301.PV =0 AG3301, PU3001 VL3301, VL3003 3 ? Put loop in Manual and close valve set FIC301.MODE = MAN 4 FIC301.OP = 0 set Display message for operator ? send(wait): “Monomer charge complete” 5 ①打開VL3301和VL3303兩個 打開VL3301和VL3303兩個 電動閥，同時開啟反應器中的 攪拌器AG3001。攪拌器AG3001。②將流量控制回路FIC301的給 ②將流量控制回路FIC301的給 定設定為50%，將泵PU3001 定設定為50%，將泵PU3001 啟動。等待直到TANK33的料 啟動。等待直到TANK33的料 排空。③停止攪拌器AG3301和泵 ③停止攪拌器AG3301和泵 PU3001，關電動閥VL3301和 PU3001，關電動閥VL3301和 VL3303。VL3303。④將流量控制回路FIC301切換 ④將流量控制回路FIC301切換 到手動，將調節閥關死。⑤送信息給操作員，加料完成。？表示程序解釋，不影響順序 控制。

操作站--全方位用戶操作站 操作站--全方位用戶操作站GUS 全方位用戶操作站GUS 全方位用戶操作站（Global 全方位用戶操作站（Global Users Station，GUS）是 Station，GUS）是 LCN上的一個節點，是以Windows 2000作為操作系統，LCN上的一個節點，是以Windows 2000作為操作系統，具有兩個處理器的高性能操作站。GUS能滿足操作人員，管理人員，系統工程師及維護人員 GUS能滿足操作人員，管理人員，系統工程師及維護人員 的各種要求，并可以為各級人員設置權限，用戶名和密碼。GUS操作站可以配置操作員鍵盤，實現以下功能： GUS操作站可以配置操作員鍵盤，實現以下功能： 選擇畫面；選擇控制方式(MAN/AUTO/CAS)；設定值/ 選擇畫面；選擇控制方式(MAN/AUTO/CAS)；設定值/ 輸出值的升/ 用光標或數字鍵)；順序起動/ 輸出值的升/降(用光標或數字鍵)；順序起動/停止；選擇 報警組；報警確認/ 報警組；報警確認/復位；打印屏幕；選擇趨勢記錄和報 表。可對常規控制的參數進行顯示和修改。

歷史記錄功能-歷史模件HM 歷史記錄功能-歷史模件HM 歷史模件（History Module，HM）是一個具有大存貯量的模件，可 歷史模件（History Module，HM）是一個具有大存貯量的模件，可 被LCN網上所有的模件所使用。如其名所表示的，它是TPS統的儲存 LCN網上所有的模件所使用。如其名所表示的，它是TPS統的儲存 單元，容量巨大。歷史模件具有強大的處理能力，可用來建立大量易 于檢索的數據供工程師和操作員使用。歷史模件存貯系統的點的歷史數據。可計算和存貯每小時、工作班、日、月的平均值以及每段時間的最高和最低值。歷史模件還可存貯系統所有的歷史事件，如過程報警、系統狀態改變、操作過程和系統變化，以及錯誤信息。此外，歷史模件還存貯顯示文件、裝載文件、順序文件、控制語言、邏輯管理站梯形邏輯程序和組態源文件等系統文件，確認點(CHECKPOINT)文件及在線維護信息等。(CHECKPOINT)文件及在線維護信息等。斷點保護（CHECKPOINT）功能是HM自動定時或手動存儲整個系統 斷點保護（CHECKPOINT）功能是HM自動定時或手動存儲整個系統 網絡上的所有信息，在停電或系統故障后可以迅速，準確地恢復整個 系統，對生產過程不造成任何影響。這對于工業生產來講是非常重要 和必須的。HM支持盤冗余配置。HM支持盤冗余配置。

工程師站

TPS系統的每臺GUS都具有工程師站的組態功 TPS系統的每臺GUS都具有工程師站的組態功 能，包括控制回路組態，編程，畫面生成，報 表生成，過程趨勢和參數整定等

組態軟件

TPS系統組態可以分為網絡組態，數據庫組態，TPS系統組態可以分為網絡組態，數據庫組態，控制功能組態和流程圖組態幾個部分。網絡組態分別對LCN和UCN網上的各個節點進 網絡組態分別對LCN和UCN網上的各個節點進 行功能分配和資源配置，使他們能有效地實現 通信和數據交換

數據庫組態可以分別完成實時區域數據庫的組態和歷史組 的分配。同時也可以生成固定格式報表和自由格式報表。控制方案的組態通過填表的方式完成，可產生一個模板點，再利用模板建點法（Exception Build），可以建立大量 再利用模板建點法（Exception Build），可以建立大量 的同類型點。大大節約組態時間。GUS 操作站中的畫面制作工具軟件Display Builder 可 操作站中的畫面制作工具軟件Display 以幫助工程技術人員，快速創建視覺良好、容易操作的流 程圖顯示畫面，這些畫面既可在GUS上也可在個人電腦上 程圖顯示畫面，這些畫面既可在GUS上也可在個人電腦上 生成。Display Builder提供了顯示元素和腳本語言程序 生成。Display Builder提供了顯示元素和腳本語言程序 段的可重用能力，不僅大大降低了創作畫面的工程時間，而且提高了準確性。強大的腳本語言功能使得顯示隨過程 數據變化的動態效果變得簡單。控制數據以及工廠網絡上 的OPC數據同樣也能方便地顯示在過程流程圖畫面上。OPC數據同樣也能方便地顯示在過程流程圖畫面上。

過程趨勢和參數整定

GUS工程師站可以實時監視過程趨勢點，GUS工程師站可以實時監視過程趨勢點，組趨勢顯示包括八條趨勢點，顯示時間周 期從二分鐘到八小時可以在畫面上實時選 擇，新數據將舊數據向左推移(polling 擇，新數據將舊數據向左推移(polling scheme)。工程師站可以同時進行參數整 scheme)。工程師站可以同時進行參數整 定，修改控制常數和濾波常數。

通訊系統

TPS的通訊系統采用全冗余的工業化數字通 TPS的通訊系統采用全冗余的工業化數字通 訊系統。控制層采用單獨的UCN控制網絡，訊系統。控制層采用單獨的UCN控制網絡，操作監視層則采用LCN網絡將多個UCN網 操作監視層則采用LCN網絡將多個UCN網 絡連接在一起實現中央監控。LCN可以通 絡連接在一起實現中央監控。LCN可以通 過光線擴展器LCNE實現中央控制室和現場 過光線擴展器LCNE實現中央控制室和現場 機柜室的光纖連接，每段光纜可達2 機柜室的光纖連接，每段光纜可達2公里(無中繼設備)。無中繼設備)冗余

UCN和LCN及網絡接口設備NIM采用全冗余配置，在正常進行狀態 UCN和LCN及網絡接口設備NIM采用全冗余配置，在正常進行狀態 下定時自動切換，不會有數據丟失現象發生。當某一路通訊發生故 障時，系統在操作站上有系統報警提示。LCN網連接的節點最多可達96個。在系統正常工作時，可以很方 LCN網連接的節點最多可達96個。在系統正常工作時，可以很方 便地掛上或卸掉它們，而不影響系統的其它節點的正常工作。LCN 便地掛上或卸掉它們，而不影響系統的其它節點的正常工作。LCN 為兩條冗余的同軸電纜，分為主電纜和備份電纜，當主纜損壞或出 現通訊錯誤時，備份電纜自動接替工作，成為主纜。電纜和節點間 的連接是通過節點上的傳輸電路板，這樣設計的最大優點是當某一 節點損壞時，LCN網上的其它節點的通訊不受影響。此外，LCN還 節點損壞時，LCN網上的其它節點的通訊不受影響。此外，LCN還 為所有的節點提供同步時 UCN采用冗余同軸連接各個控制器和網絡接口設備，采用32位 UCN采用冗余同軸連接各個控制器和網絡接口設備，采用32位 CRC幀檢測順序（FCS）確認接受的每一個幀，使用軟件檢查傳送 CRC幀檢測順序（FCS）確認接受的每一個幀，使用軟件檢查傳送 信息的長度確保網絡的可靠性。檢測到任何錯誤馬上通知發送設備 重新發送。UCN上各個節點與UCN連接的接口的發送和接受電路是獨立的，UCN上各個節點與UCN連接的接口的發送和接受電路是獨立的，使得網絡上各節點實現電氣隔離，任何一個節點發生電路故障時不 會影響通信。主干電纜和分枝電纜設計進一步起到故障隔離作用。

第二層的安全保護體現在軟件對UCN網絡上所有節點 第二層的安全保護體現在軟件對UCN網絡上所有節點 進行診斷和統計，監視和報告各節點和網絡的通信狀 況，統計錯誤超過預設值時有報警提示，這種檢查可 以確保控制應用高度實時性的要求。為了確保UCN網的通訊能力，每個節點會自我檢測連 為了確保UCN網的通訊能力，每個節點會自我檢測連 續傳送狀況，如果發現連續占用傳送超過1/2秒，將 續傳送狀況，如果發現連續占用傳送超過1/2秒，將 關閉該節點的傳送口。萬一多個電纜故障出現，通訊 軟件會試圖在UCN網上重新建立連接，該方式被稱為 軟件會試圖在UCN網上重新建立連接，該方式被稱為 “Auto-Reconnect”。Auto-Reconnect” 網絡接口模件（Network 網絡接口模件（Network Interface Module，Module，NIM）是連接LCN網和UCN網的網絡接口模件，它 NIM）是連接LCN網和UCN網的網絡接口模件，它 完成從LCN傳輸和通信協議向UCN傳輸和通信協議的 完成從LCN傳輸和通信協議向UCN傳輸和通信協議的 轉換，而且向整個網絡廣播時鐘，使網絡上所有模件 的時鐘保持一致。NIM為冗余配置，備用NIM總是從 的時鐘保持一致。NIM為冗余配置，備用NIM總是從 主NIM保持更新相關信息，這樣可以隨時切換而不影 NIM保持更新相關信息，這樣可以隨時切換而不影 響通訊。這樣的切換可以是自動的，也可以是操作員 手動完成。

接口設備

LCN主要技術參數如下： LCN主要技術參數如下： 光纖擴展可達20kM； 光纖擴展可達20kM； 每條LCN最多支持96節點； 每條LCN最多支持96節點； 每條LCN最多可連10條UCN； 每條LCN最多可連10條UCN； 連接到LCN上的主要設備包括：GUS全方位用戶站； 連接到LCN上的主要設備包括：GUS全方位用戶站； HM歷史模件；NIM網絡接口模件；EPLCG增強型PLC HM歷史模件；NIM網絡接口模件；EPLCG增強型PLC 網絡接口模件；APP應用處理平臺等。網絡接口模件；APP應用處理平臺等。UCN主要技術參數如下： UCN主要技術參數如下： UCN網長度最長2公里；每條UCN最多支持32對節點.UCN網長度最長2公里；每條UCN最多支持32對節點.連接到UCN上的主要設備包括：高性能過程管理站 連接到UCN上的主要設備包括：高性能過程管理站(HPM)；高級過程管理站(APM)；過程管理站(PM)；(HPM)；高級過程管理站(APM)；過程管理站(PM)； 邏輯管理站(LM)；故障安全系統(FSC)等。邏輯管理站(LM)；故障安全系統(FSC)等。

系統內通訊方法說明

局域控制網絡（Local 局域控制網絡（Local Control Network，LCN）是一 Network，LCN）是一 條通訊速率很高、冗余的通訊總線，連接著中央控制室內 的所有控制設備。LCN電纜的通訊速率為5Mb/s，采用國 的所有控制設備。LCN電纜的通訊速率為5Mb/s，采用國 際標準IEEE802.4令牌總線協議，帶有傳輸數據錯誤檢查 際標準IEEE802.4令牌總線協議，帶有傳輸數據錯誤檢查 功能。LCN采用總線方式連接各個節點。功能。LCN采用總線方式連接各個節點。UCN網絡的通信采用IEEE 802.4協議令牌傳送方式，通 UCN網絡的通信采用IEEE 802.4協議令牌傳送方式，通 訊速率為5MB/s，網絡上的模件可以進行點對點通訊 訊速率為5MB/s，網絡上的模件可以進行點對點通訊(Peer To Peer)，所有模件共享網絡數據，使這些設備 Peer)，所有模件共享網絡數據，使這些設備 可以互享信息、相互協調、實現先進、復雜的控制策略。UCN也是采用總線方式連接各個節點。UCN網通過NIM UCN也是采用總線方式連接各個節點。UCN網通過NIM 和LCN網相連并進行實時數據通訊。LCN網相連并進行實時數據通訊。

系統柜內供電

DCS機柜供電系統，冗余配置。一對 DCS機柜供電系統，冗余配置。一對 220VAC電源通過電源背板分別向各個卡 220VAC電源通過電源背板分別向各個卡 件箱供電。一對電源最多可以帶兩個系統 柜.機 柜 正 面

機柜、卡件箱

機柜（2100×800×800）采用前后開門式標準 機柜（2100×800×800）采用前后開門式標準 機柜，前面裝有各種卡件和電源，背面裝有FTA。機柜，前面裝有各種卡件和電源，背面裝有FTA。（LCN）卡件箱分為：雙節點卡件箱和5槽卡件箱； LCN）卡件箱分為：雙節點卡件箱和5 雙節點卡件箱上2 雙節點卡件箱上2下3中間是兩個電源。5槽卡件 中間是兩個電源。5 箱只有一個電源和5 箱只有一個電源和5個插槽。（UCN）IOP卡件箱：每個系統柜有3個IOP卡件 UCN）IOP卡件箱：每個系統柜有3 IOP卡件 箱每個卡件箱里有15個槽位，可以分別安裝各種 箱每個卡件箱里有15個槽位，可以分別安裝各種 I/O卡件。I/O卡件。還有一種7 IOP卡件箱這里不做說明 還有一種7槽IOP卡件箱這里不做說明

網絡通訊介質

網絡通訊介質可以分為三類： A：同軸電纜 B：雙絞線 C：光纖

同軸電纜 分有50 分有50、75 兩種。TPS（LCN）采用 兩種。TPS（LCN）采用 的是同軸電纜通訊介質。50 同軸電纜傳輸數字信號，傳輸速率為 10Mbps，它的抗干擾能力強，多站適應性 10Mbps，它的抗干擾能力強，多站適應性 較好，在集散系統中應用較多。75 同軸電纜一般傳輸模擬信號，也可傳 輸數字信號，傳輸速率為50Mbps，常用于 輸數字信號，傳輸速率為50Mbps，常用于 電視系統。

雙絞線、光纖

雙絞線：可以傳輸數字信號和模擬信號，有價格低廉、數據傳輸率低為1 2Mbps，有價格低廉、數據傳輸率低為1-2Mbps，可連接的設備少等特點，使用廣泛，現場 總線常采用雙絞線。光纖：不受電磁干擾影響，數據傳輸速率 高達幾百兆波特率，可以支持的設備多，但價格貴，集散系統遠程通信采用光纜。I/O卡件性能 I/O卡件性能 I/O卡件類型 I/O卡件類型

I/O卡件的常用類型有以下幾種： I/O卡件的常用類型有以下幾種： 模擬信號輸入AI（5V電壓或4 模擬信號輸入AI（1-5V電壓或4-20mA)模擬信號輸出AO（模擬信號輸出AO（4-20mA)數字信號輸入DI 數字信號輸入DI 數字信號輸出DO 數字信號輸出DO 熱電阻信號輸入RTD 熱電阻信號輸入RTD 脈沖輸入卡PI 脈沖輸入卡PI AI卡件 AI卡件

功能： 接收現場變送器采集的信號（溫度、壓 力、物位、流量、密度等）。信號類型： 接收1 5V、20mA、電阻信號 接收1-5V、4-20mA、電阻信號 毫伏信號 FTA接線方式： FTA接線方式： 兩線制、三線制、四線制 AO卡件 AO卡件

功能： 發送信號到現場驅動執行機構動作（氣動調節閥、變頻器等）信號類型： 4-20mA FTA接線方式： FTA接線方式： 兩線制 DI卡件 DI卡件

DI功能： DI功能： 接收現場回來的干接點信號（電機 的運行狀態信號、閥門的開關狀態、泵的 運行狀態等)運行狀態等)信號類型： 干接點信號 FTA接線方式： FTA接線方式： 兩線制

DO卡件 DO卡件

DO功能： DO功能： 發出信號驅動現場的設備如（開關 閥的開/關、電機的停/啟、泵的停/ 閥的開/關、電機的停/啟、泵的停/啟）信號類型： 干接點信號 接線方式： 二線制

當DI/DO接收或發出有源信號時要加繼電器隔離 DI/DO接收或發出有源信號時要加繼電器隔離

FTA FTA：TPS系統的接線端子板。不同的卡件有其 FTA：TPS系統的接線端子板。不同的卡件有其 相應的FTA 相應的FTA 功能特點 支持冗余接線方式 支持配電與不配電接線方式 實現現場與中控接線隔離 節省中間接線 節省安裝空間 TPS的網絡類型 TPS的網絡類型

TPS系統分為以下三種網絡類型： TPS系統分為以下三種網絡類型： A.PIN：（工廠控制網絡）可以訪問過程絡網中的 PIN：（工廠控制網絡）可以訪問過程絡網中的 數據 B.LCN：過程控制網絡(GUS位于這一層）LCN：過程控制網絡(GUS位于這一層）

C.UCN：萬能控制絡（與現場的設備和儀表相連）UCN：萬能控制絡（與現場的設備和儀表相連）

網絡結構

本廠DCS系統的概況 本廠DCS系統的概況

一、中央控制室 名 稱 數量 單位 操作站(雙屏)操作站(雙屏)61 臺 包括： 彩色LCD(22”)彩色LCD(22” 122 臺 操作鍵盤 61 臺 鼠 標 61 臺 輔助操作臺 20 套 每臺包括： 開關按鈕 約20 只 彩色噴墨打印機 12 臺 光纖通訊系統 5 套 包括:網絡服務器(冗余）網絡計算機, 網絡接口, 交換機(冗余)包括:網絡服務器(冗余）網絡計算機, 網絡接口, 交換機(冗余)、光電轉換器、光纖等 大屏幕監視系統 1 套(6臺大屏幕監視器)(6臺大屏幕監視器)生產調度管理系統 1 套 包括:監視終端設備、OPC服務器(冗余)交換機(冗余)包括:監視終端設備、OPC服務器(冗余)、交換機(冗余)、光電轉換器、網絡 接口, 接口, 光纜、打印機等。（具體數量待定）

二、煤氣化裝置控制室 名 稱 1.過程接口和控制器 2.端子柜/安全柵柜 3.繼電器柜 4.操作站(雙屏)包括： 彩色LCD(22”)操作鍵盤 鼠 標 5.工程師站 包括： 彩色LCD(22”)操作鍵盤 鼠 標 6.通訊系統 7.彩色噴墨打印機 8.輔助操作臺 每臺包括： 開關按鈕 9.歷史數據存儲單元 10.通訊接口(通訊協議為MODBUS RTU)11． GPS 數量 供貨商確定 供貨商確定 供貨商確定 6 12 6 6 2 2 2 2 1 1 1 約 20 1 約200 3 單位

臺 臺 臺 臺 臺 臺 臺 臺 套 臺 套 只 套 個 套

三、甲醇裝置控制室 名 稱 1.過程接口和控制器 2.端子柜/安全柵柜 端子柜/ 3.繼電器柜 4.操作站(雙屏)操作站(雙屏)包括： 彩色LCD(22”)彩色LCD(22” 操作鍵盤 鼠 標 5.工程師站 包括： 彩色LCD(22”)彩色LCD(22” 操作鍵盤 鼠 標 6.通訊系統 7.彩色噴墨打印機 8.輔助操作臺 每臺包括： 開關按鈕 9.歷史數據存儲單元 10.通訊接口RS485 通訊接口RS485(通訊協議為MODBUS RTU)通訊協議為MODBUS 11． GPS 11．

數量 供貨商確定 供貨商確定 供貨商確定 5 10 5 5 1 1 1 1 1 1 1 約20 1 約25 1 單位

臺 臺 臺 臺 臺 臺 臺 臺 套 臺 套 只 套 個 套

四、MTP裝置控制室 MTP裝置控制室 名 稱 1.過程接口和控制器 2.端子柜/安全柵柜 端子柜/ 3.繼電器柜 4.操作站(雙屏)操作站(雙屏)包括： 彩色LCD(22”)彩色LCD(22” 操作鍵盤 鼠 標 5.工程師站 包括： 彩色LCD(22”)彩色LCD(22” 操作鍵盤 鼠 標 6.通訊系統 7.彩色噴墨打印機 8.輔助操作臺 每臺包括： 開關按鈕 9.歷史數據存儲單元 10.通訊接口RS485 通訊接口RS485(通訊協議為MODBUS RTU)通訊協議為MODBUS 11． GPS 11．

數量 供貨商確定 供貨商確定 供貨商確定 5 10 5 5 1 1 1 1 1 1 6 約20 1 約20 1 單位

臺 臺 臺 臺 臺 臺 臺 臺 套 臺 套 只 套 個 套

五、PP裝置控制室 PP裝置控制室 名 稱 1.過程接口和控制器 2.端子柜/安全柵柜 端子柜/ 3.繼電器柜 4.操作站(雙屏)操作站(雙屏)包括： 彩色LCD(22”)彩色LCD(22” 操作鍵盤 鼠 標 5.工程師站 包括： 彩色LCD(22”)彩色LCD(22” 操作鍵盤 鼠 標 6.通訊系統 7.彩色噴墨打印機 8.輔助操作臺 每臺包括： 開關按鈕 9.歷史數據存儲單元 10.通訊接口RS485 通訊接口RS485(通訊協議為MODBUS RTU)通訊協議為MODBUS 11． GPS 11．

數量 供貨商確定 供貨商確定 供貨商確定 5 10 5 5 1 1 1 1 1 1 6 約20 1 約44 1 單位

臺 臺 臺 臺 臺 臺 臺 臺 套 臺 套 只 套 個 套

空分現場操作室布置圖

空分DCS系統圖 空分DCS系統圖

DCS和PLC的區別 DCS和PLC的區別

DCS和PLC是兩個完全不同而又有著千絲萬縷聯系的概念。DCS和PLC是兩個完全不同而又有著千絲萬縷聯系的概念。DCS和PLC都是計算機技術與工業控制技術相結合的產物，DCS和PLC都是計算機技術與工業控制技術相結合的產物，主控制系統用的是DCS，而PLC主要應用在輔助車間。主控制系統用的是DCS，而PLC主要應用在輔助車間。DCS和PLC都有操作員站提供人機交互的手段、都依靠基 DCS和PLC都有操作員站提供人機交互的手段、都依靠基 于計算機技術的控制器完成控制運算、都通過I/O卡件完 于計算機技術的控制器完成控制運算、都通過I/O卡件完 成與一次元件和執行裝置的數據交換、都具備稱之為網絡 的通信系統。DCS和PLC如此相似，為什么會有完全不同 的通信系統。DCS和PLC如此相似，為什么會有完全不同 的概念，我們在工程實踐中如何進行選擇？我們從歷史沿 革、技術特點、發展方向等幾個方面作一綜述

DCS和PLC的歷史沿革及核心概念 DCS和PLC的歷史沿革及核心概念 DCS為分散控制系統的英文（TOTAL DCS為分散控制系統的英文（TOTAL DISTRIBUTED CONTROL SYSTEM）簡稱。SYSTEM）簡稱。指的是危險分散、數據集中。70年代中期進入市 指的是危險分散、數據集中。70年代中期進入市 場，完成模擬量控制，代替以PID運算為主的模 場，完成模擬量控制，代替以PID運算為主的模 擬控制儀表。首先提出DCS這樣一種思想的是儀 擬控制儀表。首先提出DCS這樣一種思想的是儀 表制造廠商，當時主要應用于化工行業。而PLC 表制造廠商，當時主要應用于化工行業。而PLC 于60年代末研制成功，稱作邏輯運算的可編程序 60年代末研制成功，稱作邏輯運算的可編程序 控制器（Programmable 控制器（Programmable Logic Controller），Controller），簡稱PLC。主要應用于汽車制造業。簡稱PLC。主要應用于汽車制造業。

DCS和PLC的設計原理區別較大，PLC是從摸仿 DCS和PLC的設計原理區別較大，PLC是從摸仿 原繼電器控制原理發展起來的，70年代的PLC只 原繼電器控制原理發展起來的，70年代的PLC只 有開關量邏輯控制。它以存儲執行邏輯運算、順 序控制、定時、計數和運算等操作的指令；并通 過數字輸入和輸出操作，來控制各類機械或生產 過程。用戶編制的控制程序表達了生產過程的工 藝要求。將其存入PLC的用戶程序存儲器，運行 藝要求。將其存入PLC的用戶程序存儲器，運行 時按存儲程序的內容逐條執行，以完成工藝流程 要求的操作。DCS是在運算放大器的基礎上得以發展的。把所 DCS是在運算放大器的基礎上得以發展的。把所 有的函數、各過程變量之間的關系都設計成功能 塊。70年代中期的DCS只有模擬量控制。塊。70年代中期的DCS只有模擬量控制。

DCS和PLC控制器的主要差別是在開關量和模擬 DCS和PLC控制器的主要差別是在開關量和模擬 量的運算上，即使后來兩者相互有些滲透，但是 仍然有區別。80年代以后，PLC除邏輯運算外，仍然有區別。80年代以后，PLC除邏輯運算外，也增加了一些控制回路算法，但要完成一些復雜 運算還是比較困難，PLC用梯形圖編程，模擬量 運算還是比較困難，PLC用梯形圖編程，模擬量 的運算在編程時不太直觀，編程比較麻煩。但在 解算邏輯方面，表現出快速的優點。而DCS使用 解算邏輯方面，表現出快速的優點。而DCS使用 功能塊封裝模擬運算和邏輯運算，無論是邏輯運 算還是復雜模擬運算的表達形式都非常清晰，但 相對PLC來說邏輯運算的表達效率較低。相對PLC來說邏輯運算的表達效率較低。

DCS和PLC在歷史沿革上的差異是明顯的，對它 DCS和PLC在歷史沿革上的差異是明顯的，對它 們后續的發展產生了重大影響。然而，對后續發 展影響最大的，并不是起源技術上的差別，而是 其起源概念的差別。DCS的核心概念是危險分散，其起源概念的差別。DCS的核心概念是危險分散，數據集中的計算機控制系統，因此DCS的發展過 數據集中的計算機控制系統，因此DCS的發展過 程，就是在不斷的運用計算機技術、通訊技術和 控制技術的最新成果，來構建一個完整的集散控 制體系，DCS給用戶提供的是一個完整的面向工 制體系，DCS給用戶提供的是一個完整的面向工 業控制的安全可靠高效靈活的解決方案。而PLC 業控制的安全可靠高效靈活的解決方案。而PLC 的核心概念是可編程序控制器，目的是用來取代 繼電器，執行邏輯、計時、計數等順序控制功能，建立柔性程序控制裝置。所以，PLC不斷發展的 建立柔性程序控制裝置。所以，PLC不斷發展的 主線是在不斷地提高各項能力指標，給用戶提供 一個完善的功能靈活的控制裝置。DCS和PLC的技術特點與相互滲透

不同的概念基礎、不同的發展道路使得DCS和 PLC有著各自不同的技術特點，而技術的發展 也不是封閉的，相互學習相互滲透也始終貫穿 在發展過程之中。

我們知道，一個PLC的控制器，往往能夠處理幾 我們知道，一個PLC的控制器，往往能夠處理幾 千個I/O點（最多可達8000多個I/O）。而DCS 千個I/O點（最多可達8000多個I/O）。而DCS 的控制器，一般只能處理幾百個I/O點（不超過 的控制器，一般只能處理幾百個I/O點（不超過 500個I/O）。難道是DCS開發人員技術水平太 500個I/O）。難道是DCS開發人員技術水平太 差了嗎？恐怕不是。從集散體系的要求來說，不 允許有控制集中的情況出現，太多點數的控制器 在實際應用中是毫無用處的，DCS開發人員根本 在實際應用中是毫無用處的，DCS開發人員根本 就沒有開發帶很多I/O點數控制器的需要驅動，就沒有開發帶很多I/O點數控制器的需要驅動，他們的主要精力在于提供體系的可靠性和靈活性。而PLC不一樣，作為一個獨立的柔性控制裝置，PLC不一樣，作為一個獨立的柔性控制裝置，帶點能力越強當然也就代表其技術水平越高了，至于整個控制體系的應用水平呢，這主要是工程 商和用戶的事情，而不是PLC制造商的核心目標。商和用戶的事情，而不是PLC制造商的核心目標。

控制處理能力

控制處理能力的另一個指標，運算速度，在人們印象當 中PLC也比DCS要快很多。從某一個角度來看，情況也 PLC也比DCS要快很多。從某一個角度來看，情況也 的確如此，PLC執行邏輯運算的效率很高，執行1K邏輯 的確如此，PLC執行邏輯運算的效率很高，執行1K邏輯 程序不到1毫秒，其控制周期(DI輸入直接送DO輸出為 程序不到1毫秒，其控制周期(以DI輸入直接送DO輸出為 例)可以控制在50ms以內；而DCS在處理邏輯運算和模 可以控制在50ms以內；而DCS在處理邏輯運算和模 擬運算時采用相同的方式，其控制周期往往在100ms以 擬運算時采用相同的方式，其控制周期往往在100ms以 上。我們用PID算法來比較時，可以發現PLC執行一個 上。我們用PID算法來比較時，可以發現PLC執行一個 PID運算在幾個毫秒，而DCS的控制器解算一個PID也需 PID運算在幾個毫秒，而DCS的控制器解算一個PID也需 要1個毫秒，這說明PLC和DCS和實際運算能力是相當的, 個毫秒，這說明PLC和DCS和實際運算能力是相當的, 某此型號的DCS控制器甚至更強。而控制周期上的差異 某此型號的DCS控制器甚至更強。而控制周期上的差異 主要與控制器的調度設計有關。大型PLC往往使用副CPU 主要與控制器的調度設計有關。大型PLC往往使用副CPU 來完成模擬量的運算，主CPU高速地完成開關量運算，來完成模擬量的運算，主CPU高速地完成開關量運算，所以即使模擬運算速度一般，在開關量控制方面的速度 表現還是非常優秀的。而DCS以同樣的速度來處理開關 表現還是非常優秀的。而DCS以同樣的速度來處理開關 量和模擬量運算，控制周期的指標確實不理想。新型的 DCS控制器學習了大型PLC的設計，在控制周期方面的 DCS控制器學習了大型PLC的設計，在控制周期方面的 表現獲得了大幅度的提高。

數據通訊交換

數據通訊交換主要是指控制系統網絡及其數據交 換形式。在這個方面DCS有著先天的優勢。集散 換形式。在這個方面DCS有著先天的優勢。集散 系統的“分散” 系統的“分散”主要體現在獨立的控制器上，“集中”主要體現在具有完整數據的人機交互裝 集中” 置上，而將分散和集中連接成集散系統的正是網 絡。因此，從DCS發展的早期，網絡就成為了 絡。因此，從DCS發展的早期，網絡就成為了 DCS生產廠家的核心技術方向，冗余技術、窄帶 DCS生產廠家的核心技術方向，冗余技術、窄帶 傳輸技術都是DCS廠家最早研發或應用成功的。傳輸技術都是DCS廠家最早研發或應用成功的。PLC主要是按照獨立裝置來設計的，其 網絡” PLC主要是按照獨立裝置來設計的，其 “網絡” 實際上是串行通訊。

工業以太網技術的發展和廣泛應用，從形式上拉平了DCS和PLC網絡方面的差距。從表面上看很平了DCS和PLC網絡方面的差距。從表面上看很 多DCS和PLC都應用了工業以太網，但是其實質 DCS和PLC都應用了工業以太網，但是其實質 上的差距卻依然存在。以很多PLC采用的 上的差距卻依然存在。以很多PLC采用的 MODBUS-TCP以例。MODBUS是串行通訊協議，MODBUS-TCP以例。MODBUS是串行通訊協議，不是網絡，大家都沒有疑問；MODBUS-TCP是 不是網絡，大家都沒有疑問；MODBUS-TCP是 網絡嗎？很多人就有疑問了。仔細分析，MODBUS-TCP是將MODBUS通訊協議加載到以 MODBUS-TCP是將MODBUS通訊協議加載到以 太網的TCP協議之上的一種通訊方式，它雖然具 太網的TCP協議之上的一種通訊方式，它雖然具 有了網絡的外形，但依然是一主多從的管理方式，數據表的傳輸結構。

組態維護功能

組態維護功能包括邏輯組態、下載修改、運行調 試、遠程診斷等。早期，PLC以梯形圖為主，DCS以模塊功能圖為 早期，PLC以梯形圖為主，DCS以模塊功能圖為 主。經過多年的發展，國際電工委員會通過 IEC1131-標準規定了五種編程語言, IEC1131-3標準規定了五種編程語言,目前主流 的DCS和PLC都表示符合這個標準，支持其中的 DCS和PLC都表示符合這個標準，支持其中的 幾種或全部編程語言。從開發效率和程序可讀性 來考慮，模塊功能圖和順序功能圖越來越成為主 要的編程方式，梯形邏輯和結構化文本成為了自 定義模塊的開發工具。大型PLC在組態方式上越 定義模塊的開發工具。大型PLC在組態方式上越 來越像DCS，差距在逐漸縮小，而小型PLC仍然 來越像DCS，差距在逐漸縮小，而小型PLC仍然 以梯形圖為主。

硬件封裝結構

PLC一般為大底版式機架，封閉式I/O模件，封閉式結構 PLC一般為大底版式機架，封閉式I/O模件，封閉式結構 有利與提高I/O模件的可靠性，抗射頻、抗靜電、抗損傷。有利與提高I/O模件的可靠性，抗射頻、抗靜電、抗損傷。PLC模件的I/O點數有8點、16點、32點。PLC模件的I/O點數有8點、16點、32點。DCS大部分為19英寸標準機箱加插件式I/O模件，I/O模 DCS大部分為19英寸標準機箱加插件式I/O模件，I/O模 件為裸露式結構。每個模件的I/O點數有8點和16點，很 件為裸露式結構。每個模件的I/O點數有8點和16點，很 少使用32點模件。少使用32點模件。DCS的這種結構源于其使用領域主要在大型控制對象，DCS的這種結構源于其使用領域主要在大型控制對象，19英寸標準機箱便于密集布置，較少的I/O點數則是由于 19英寸標準機箱便于密集布置，較少的I/O點數則是由于 對分散度的要求。PLC的大底版式機架，封閉式模件結構 對分散度的要求。PLC的大底版式機架，封閉式模件結構 在管理和配置上更加靈活，單個設備的可靠性更高。因此，不少DCS也吸收了PLC在結構上的優點，采用了和PLC相 不少DCS也吸收了PLC在結構上的優點，采用了和PLC相 似的封裝結構

人機交互裝置

在早期，DCS作為一個系統，其人機交互裝置是DCS廠 在早期，DCS作為一個系統，其人機交互裝置是DCS廠 家提供的專用裝置。而PLC廠家一般不提供人機交互裝置，家提供的專用裝置。而PLC廠家一般不提供人機交互裝置，往往由工程商自主采用通用的監控軟件來完成(ifix、往往由工程商自主采用通用的監控軟件來完成(如ifix、intouch、組態王)DCS集成的人機交互裝置往往有著 intouch、組態王)。DCS集成的人機交互裝置往往有著 功能較專業、穩定性較好的特點，但是其價格也很高。隨 著PC技術的快速發展，一些通用監控軟件發展很快，功 PC技術的快速發展，一些通用監控軟件發展很快，功 能和性能逐漸超過了DCS廠家提供的專用裝置。因此不少 能和性能逐漸超過了DCS廠家提供的專用裝置。因此不少 DCS廠家逐步放棄了專用的人機交互裝置，轉而和PLC一 DCS廠家逐步放棄了專用的人機交互裝置，轉而和PLC一 樣也使用了通用的監控軟件。DCS廠家使用通用監控軟件 樣也使用了通用的監控軟件。DCS廠家使用通用監控軟件 并不是簡單地拼裝，而是在通用監控軟件的基礎上，通過 合作開發，將自已多年積累的網絡通訊技術、系統自診斷 技術以專用軟件包的形式保留和繼承下來了。

DCS和PLC作為計算機技術和控制技術結 DCS和PLC作為計算機技術和控制技術結 合的產物，為自動化水平的提高都作出了 各自的貢獻。由于兩者在應用上有較大的 相通性，在不同的時期，其各自的技術或 價格優勢，都會直接影響到其市場地位。而市場的反應也會或快或慢地反映到各自 的技術發展和價格調整上。從總的趨勢來 看，DCS和PLC在技術上的融合和促進將 看，DCS和PLC在技術上的融合和促進將 會是競爭的主流，而在性價比方面，你來 我往地不斷攀升，也將是發展的主旋律。

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電儀維護車間 池常青 DCS概述 DCS概述

DCS 的 發 展 歷 史 DCS 的 應 用 領 域 DCS 的 概念 DCS 的 組 成 及 特 點 DCS和PLC的區別 DCS和PLC的區別 DCS 的 發 展 歷 史

DCS從1975年問世以來，大約有三次比較大的 DCS從1975年問世以來，大約有三次比較大的 變革，七十年代操作站的硬件、操作系統、監視 軟件都是專用的，由各DCS廠家自己開發的，也 軟件都是專用的，由各DCS廠家自己開發的，也 沒有動態流程圖，通訊網絡基本上都是輪詢方式 的；八十年代就不一樣了，通訊網絡較多使用令 牌方式；九十年代操作站出現了通用系統，九十 年代末通訊網絡有部份遵守TCP/IP協議，有的開 年代末通訊網絡有部份遵守TCP/IP協議，有的開 始采用以太網。總的來看，變化主要體現在Ｉ／ Ｏ板、操作站和通訊網絡。控制器相對來講變化 要小一些。操作站主要表現在由專用機變化到通 用機，如PC機和小型機的應用。但是目前它的操 用機，如PC機和小型機的應用。但是目前它的操 作系統一般采用UNIX，也有小系統采用NT，相 作系統一般采用UNIX，也有小系統采用NT，相 比較來看UNIX的穩定性要好一些，NT則有死機 比較來看UNIX的穩定性要好一些，NT則有死機 現象。I/O板主要體現在現場總線的引入DCS系 現象。I/O板主要體現在現場總線的引入DCS系 統。

從理論上講，一個DCS系統可以應用于各種行業，從理論上講，一個DCS系統可以應用于各種行業，但是各行業有它的特殊性，所以DCS也就出現了 但是各行業有它的特殊性，所以DCS也就出現了 不同的分支，有時也由于DCS廠家技術人員工藝 不同的分支，有時也由于DCS廠家技術人員工藝 知識的局限性而引起，如HONEYWELL公司對石 知識的局限性而引起，如HONEYWELL公司對石 化比較熟悉，其產品在石化行業應用較多，而Ｂ AILEY的產品則在電力行業應用比較普遍。用戶 AILEY的產品則在電力行業應用比較普遍。用戶 在選擇DCS的時候主要是要注意其技術人員是否 在選擇DCS的時候主要是要注意其技術人員是否 對該生產工藝比較熟悉；然后要看該系統適用于 多大規模，比如NT操作系統的就適應于較小規模 多大規模，比如NT操作系統的就適應于較小規模 的系統；最后是價格，不同的組合價格會有較大 的差異，而國產的DCS系統價格比進口的DCS至 的差異，而國產的DCS系統價格比進口的DCS至 少要低一半，算上備品備件則要低得更多。第一套DCS系統是美國HONEYWELL公司 第一套DCS系統是美國HONEYWELL公司 1975年推出的TDC2000至今三十多年的 1975年推出的TDC2000至今三十多年的 歷史，它幾經更新換代，技術性能日趨完 善。據不完全統計現在集散控制系統的類 型有2000-3000種，廠家也不計其數如： 型有2000-3000種，廠家也不計其數如： 橫河公司的 CENTUM CS、ABB公司的 ABB公司的 FREELANCE、FOXBORO公司的I/AS以 FREELANCE、FOXBORO公司的I/AS以 及國產的浙大中控公司的ECS、和利時公 及國產的浙大中控公司的ECS、和利時公 司的DCS系統等。司的DCS系統等。

TPS系統是霍尼韋爾1996年推出的控制系 TPS系統是霍尼韋爾1996年推出的控制系 統, 在近十年的成長中不斷升級和完善，在 保持系統可靠性, 穩定性的同時, 保持系統可靠性, 穩定性的同時, 又吸收了 最新的人機界面技術, 最新的人機界面技術, 通訊網絡技術以及將 我們的先進控制（APC）及操作員培訓系 我們的先進控制（APC）及操作員培訓系 統（OTS）與系統無縫的聯系連接，可以 統（OTS）與系統無縫的聯系連接，可以 說TPS系統是最先進、穩定和全面的系統。TPS系統是最先進、穩定和全面的系統。DCS 的 應 用 領 域

水 和 污 水 發 電 紙 漿、紙 張 和 連 續 式 網 塑 采 礦、礦 石 和 冶 金 化 工 與 塑 料 制 品 烴 加 工 石 油 和 天 然 氣

DCS 的 概念

DCS全稱：Distributed DCS全稱：Distributed Control System 它的中文意思是集散控制系統 思想：集中管理分散控制（危險分散、控 制分散、而操作和管理集中的基本設計思 想。四C技術：計算機（computer)、通信 技術：計算機（computer)、通信（communication)、顯示（CRT)、控制 communication)、顯示（CRT)、控制（control)。control)。

什么是組態？ 什么是組態？

在使用工控軟件中，我們經常提到組態一 詞，組態英文是“Configuration” 詞，組態英文是“Configuration”,其意義 究竟是什么呢？簡單的講，組態就是用應 用軟件中提供的工具、方法、完成工程中 某一具體任務的過程。

與硬件生產相對照，組態與組裝類似。如要組裝 一臺電腦，事先提供了各種型號的主板、機箱、電源、CPU、顯示器、硬盤、光驅等，我們的工 電源、CPU、顯示器、硬盤、光驅等，我們的工 作就是用這些部件拼湊成自己需要的電腦。當然 軟件中的組態要比硬件的組裝有更大的發揮空間，因為它一般要比硬件中的“部件” 因為它一般要比硬件中的“部件”更多，而且每 個 “部件” 都很靈活，因為軟部件都有內部屬 部件” 性，通過改變屬性可以改變其規格（如大小、性 狀、顏色等）。

在組態概念出現之前，要實現某一任務，都是通過編寫程序（如使用 BASIC,C,FORTRAN等）來實現的。編寫 BASIC,C,FORTRAN等）來實現的。編寫 程序不但工作量大、周期長，而且容易犯 錯誤，不能保證工期。組態軟件的出現，解決了這個問題。對于過去需要幾個月的 工作，通過組態幾天就可以完成。

組態軟件是有專業性的。一種組態軟件只能適合某種領域 的應用。組態的概念最早出現在工業計算機控制中。如 DCS(集散控制系統)組態，PLC（可編程控制器）梯形圖 DCS(集散控制系統)組態，PLC（可編程控制器）梯形圖 組態。人機界面生成軟件就叫工控組態軟件。其實在其他 行業也有組態的概念，人們只是不這么叫而已。如 AutoCAD，PhotoShop，辦公軟件(PowerPoint)都存 AutoCAD，PhotoShop，辦公軟件(PowerPoint)都存 在相似的操作，即用軟件提供的工具來形成自己的作品，并以數據文件保存作品，而不是執行程序。組態形成的數 據只有其制造工具或其他專用工具才能識別。但是不同之 處在于，工業控制中形成的組態結果是用在實時監控的。組態工具的解釋引擎，要根據這些組態結果實時運行。從 表面上看，組態工具的運行程序就是執行自己特定的任務。

雖然說組態就是不需要編寫程序就能完成 特定的應用。但是為了提供一些靈活性，組態軟件也提供了編程手段，一般都是內 置編譯系統，提供類BASIC語言，有的甚 置編譯系統，提供類BASIC語言，有的甚 至支持VB。至支持VB。DCS 的 組 成 及 特 點

構成： 集散控制系統通常由過程控制單元、電源、I/O卡件、機 集散控制系統通常由過程控制單元、電源、I/O卡件、機 柜、卡籠、通訊網絡、操作站、工程師站、軟件等組成。特點： 1.完善的控制功能（PID控制、順序控制、邏輯控制、完善的控制功能（PID控制、順序控制、邏輯控制、批量控制等。）2.豐富的監控功能（可以監控生產裝置的生產情況）3.簡便的安裝調試 4.良好的性能和價格比 5.可靠性好（有完善的自診斷功能、MTBF達105天）可靠性好（有完善的自診斷功能、MTBF達

過程控制站高性能過程管理站 過程控制站高性能過程管理站HPM 高性能過程管理站HPM HPM硬件介紹 HPM硬件介紹

HPM從設計上就提供了靈活和功能強大 HPM從設計上就提供了靈活和功能強大 的數據采集和控制功能。的數據采集和控制功能。它采用的多處理器 結構，用不同的處理器完成不同的任務。結構，用不同的處理器完成不同的任務。HPM包括先進過程管理站模件 HPM包括先進過程管理站模件(HPMM)和 包括先進過程管理站模件(HPMM)和 I/O子系統 HPMM由高性能的通信處理器 I/O子系統。HPMM由高性能的通信處理器 子系統。卡和調制解調器卡、I/O鏈路接口處理器卡 鏈路接口處理器卡、卡和調制解調器卡、I/O鏈路接口處理器卡、控制處理器卡所組成，CPU采用兩個 控制處理器卡所組成，其CPU采用兩個 MOTOROLA公司的 MOTOROLA公司的68040芯片。公司的68040芯片 芯片。

經優化設計的先進通信處理器卡，具有高性能網絡通信能力，完成如網絡數 據存取、對等通信等功能。它同時對現場控制器產生的報警進行精確的時間 標記。高性能的控制處理器卡完成常規、邏輯、順序控制功能，同時執行用戶的 CL/HPM程序。因通信和輸入輸出處理分別由不同的處理器完成，控制處理 CL/HPM程序。因通信和輸入輸出處理分別由不同的處理器完成，控制處理 器可以發揮它強大的功能，專門完成控制策略。先進的I/O鏈路處理器是 器可以發揮它強大的功能，專門完成控制策略。先進的I/O鏈路處理器是 HPMM與I/O子系統的接口。HPMM與I/O子系統的接口。I/O子系統包括冗余的輸入輸出鏈路和多達40對冗余的I/O處理器卡。這些 I/O子系統包括冗余的輸入輸出鏈路和多達40對冗余的I/O處理器卡。這些 I/O處理器卡完成所有現場I/O信號的數據采集和控制功能。比如：I/O卡直 I/O處理器卡完成所有現場I/O信號的數據采集和控制功能。比如：I/O卡直 接完成工程單位轉換和報警處理，不需要HPMM的介入。采用冗余的光纖電 接完成工程單位轉換和報警處理，不需要HPMM的介入。采用冗余的光纖電 纜I/O鏈路擴展器，可以將I/O處理器卡安裝在遠離HPM機柜8公里外的地方，I/O鏈路擴展器，可以將I/O處理器卡安裝在遠離HPM機柜8 I/O HPM 實現遠程輸入輸出。其特點歸類如下： 多處理器并行處理結構 主控制器雙板結構，通信處理器和控制處理器并行工作，雙68040處理器，主控制器雙板結構，通信處理器和控制處理器并行工作，雙68040處理器，32位結構，專門設計的大規模集成電路ASIC，最大限度減少元器件，800 32位結構，專門設計的大規模集成電路ASIC，最大限度減少元器件，800 PUs(5X PM/APM)處理單元 PM/APM)處理單元 I/O鏈路接口卡 I/O鏈路接口卡 通過串行接口與Modbus兼容子系統進行雙向通訊 通過串行接口與Modbus兼容子系統進行雙向通訊 支持LCN的AM和上位機實現更高層次的優化控制策略，許多高性能的軟件包 支持LCN的AM和上位機實現更高層次的優化控制策略，許多高性能的軟件包 也可以優化控制性能 APM/PM進一步改進，更大的內存（比PM大 APM/PM進一步改進，更大的內存（比PM大4倍）HPM冗余配置 HPM冗余配置

HPMM采用1 HPMM采用1：1冗余，并配置在不同的卡籠箱，確保安全。HPMM需要進行切換時對過程控制沒有任何影響。HPMM需要進行切換時對過程控制沒有任何影響。HPM采用了大量的自診斷功能，隨時診斷運行狀 HPM采用了大量的自診斷功能，隨時診斷運行狀 況和任何故障。故障又分為硬故障和軟故障，HPM的狀態不但在面板上有LED顯示，又在GUS HPM的狀態不但在面板上有LED顯示，又在GUS 上的標準狀態顯示畫面中可以看到。HPM的任何電路板均可帶電插拔，大大方便維修。HPM的任何電路板均可帶電插拔，大大方便維修。更換AO或DO時，手操器可維持輸出。更換AO或DO時，手操器可維持輸出。因為在產品設計時就特別考慮了冗余選擇，因此 完全支持主模件到備份模件的自動切換，不需要 用戶編程。在線診斷功能確保主付模件均正常運 行。1:1的冗余最大限度發揮了系統的可得到性，行。1:1的冗余最大限度發揮了系統的可得到性，而且簡化了系統的電纜連接和組態。HPM功能介紹 HPM功能介紹

所有的控制功能都是在HPMM內完成的，所有的控制功能都是在HPMM內完成的，而數據采集，信號調制報警處理均在I/O處 而數據采集，信號調制報警處理均在I/O處 理器板完成。控制功能包括復雜的常規控 制方案、連鎖邏輯功能和面向過程工程師 的高級控制語言(CL/ HPM)。的高級控制語言(CL/ HPM)。

PID控制(手動、自動、串級、比率)PID控制(手動、自動、串級、比率)基本邏輯算法 采樣和保持 計數 高/中/低選擇 用戶自定義功能塊 數字數據傳送 送高/ 送高/低限制 乘方/ 乘方/開方 帶跟蹤的PID邏輯控制 帶跟蹤的PID邏輯控制

HPM的控制功能組態都可以在線 HPM的控制功能組態都可以在線完成和下 在線完成和下 裝，且對其它功能沒有任何影響。

系統提供PID回路自整定軟件RAIP TUNE，系統提供PID回路自整定軟件RAIP TUNE，可以實現對每個PID回路的PID參數實現自 可以實現對每個PID回路的PID參數實現自 動整定。動整定。

HPM提供的過程控制語言 HPM提供的過程控制語言

CL/HPM是Honeywell在過程管理站(HPM)CL/HPM是Honeywell在過程管理站(HPM)上運行的面向過程的控制語言。它的語言 采用順序結構的方式，適合于批量或綜合 應用的需要；計算功能適合連續控制任務 的需要。這種控制語言最關鍵的特點是與本地HPM 這種控制語言最關鍵的特點是與本地HPM 的所有數據點共享數據，并且與UCN上的 的所有數據點共享數據，并且與UCN上的 其它設備共享數據。

HPM的順序控制功能由HPM/CL語言完成，每個 HPM的順序控制功能由HPM/CL語言完成，每個 順控模塊有多個Phase構成，每個Phase由多個 順控模塊有多個Phase構成，每個Phase由多個 Step構成，每步由多條命令構成，這些命令可以 Step構成，每步由多條命令構成，這些命令可以 開關現場泵和閥，也可以接受操作員命令或執行 連續控制模塊的輸出。

系統最大可以執行250個過程模件點，每個過程 系統最大可以執行250個過程模件點，每個過程 模件點可以嵌套一個或多個CL順控程序。由于 模件點可以嵌套一個或多個CL順控程序。由于 HPM采用確定性控制，所以每個過程模件點可以 HPM采用確定性控制，所以每個過程模件點可以 按照組態設定的執行周期完成順序控制。

工藝流程如圖所示，順序控制要求是將TANK 33的原料加入REACTOR 30。工藝流程如圖所示，順序控制要求是將TANK 33的原料加入REACTOR 30。其順控程序如下, 該段程序執行了Phase3_ch_R30段中加料步驟 其順控程序如下, 該段程序執行了Phase3_ch_R30段中加料步驟

：

phase 3_ch_R30 step chrg_mon open VL3301, VL3003 1 AG3001 on ? Set flow to 5DGPM set FIC301.SP=50 2 PU3001 on wait off close WT3301.PV =0 AG3301, PU3001 VL3301, VL3003 3 ? Put loop in Manual and close valve set FIC301.MODE = MAN 4 FIC301.OP = 0 set Display message for operator ? send(wait): “Monomer charge complete” 5 ①打開VL3301和VL3303兩個 打開VL3301和VL3303兩個 電動閥，同時開啟反應器中的 攪拌器AG3001。攪拌器AG3001。②將流量控制回路FIC301的給 ②將流量控制回路FIC301的給 定設定為50%，將泵PU3001 定設定為50%，將泵PU3001 啟動。等待直到TANK33的料 啟動。等待直到TANK33的料 排空。③停止攪拌器AG3301和泵 ③停止攪拌器AG3301和泵 PU3001，關電動閥VL3301和 PU3001，關電動閥VL3301和 VL3303。VL3303。④將流量控制回路FIC301切換 ④將流量控制回路FIC301切換 到手動，將調節閥關死。⑤送信息給操作員，加料完成。？表示程序解釋，不影響順序 控制。

操作站--全方位用戶操作站 操作站--全方位用戶操作站GUS 全方位用戶操作站GUS 全方位用戶操作站（Global 全方位用戶操作站（Global Users Station，GUS）是 Station，GUS）是 LCN上的一個節點，是以Windows 2000作為操作系統，LCN上的一個節點，是以Windows 2000作為操作系統，具有兩個處理器的高性能操作站。GUS能滿足操作人員，管理人員，系統工程師及維護人員 GUS能滿足操作人員，管理人員，系統工程師及維護人員 的各種要求，并可以為各級人員設置權限，用戶名和密碼。GUS操作站可以配置操作員鍵盤，實現以下功能： GUS操作站可以配置操作員鍵盤，實現以下功能： 選擇畫面；選擇控制方式(MAN/AUTO/CAS)；設定值/ 選擇畫面；選擇控制方式(MAN/AUTO/CAS)；設定值/ 輸出值的升/ 用光標或數字鍵)；順序起動/ 輸出值的升/降(用光標或數字鍵)；順序起動/停止；選擇 報警組；報警確認/ 報警組；報警確認/復位；打印屏幕；選擇趨勢記錄和報 表。可對常規控制的參數進行顯示和修改。

歷史記錄功能-歷史模件HM 歷史記錄功能-歷史模件HM 歷史模件（History Module，HM）是一個具有大存貯量的模件，可 歷史模件（History Module，HM）是一個具有大存貯量的模件，可 被LCN網上所有的模件所使用。如其名所表示的，它是TPS統的儲存 LCN網上所有的模件所使用。如其名所表示的，它是TPS統的儲存 單元，容量巨大。歷史模件具有強大的處理能力，可用來建立大量易 于檢索的數據供工程師和操作員使用。歷史模件存貯系統的點的歷史數據。可計算和存貯每小時、工作班、日、月的平均值以及每段時間的最高和最低值。歷史模件還可存貯系統所有的歷史事件，如過程報警、系統狀態改變、操作過程和系統變化，以及錯誤信息。此外，歷史模件還存貯顯示文件、裝載文件、順序文件、控制語言、邏輯管理站梯形邏輯程序和組態源文件等系統文件，確認點(CHECKPOINT)文件及在線維護信息等。(CHECKPOINT)文件及在線維護信息等。斷點保護（CHECKPOINT）功能是HM自動定時或手動存儲整個系統 斷點保護（CHECKPOINT）功能是HM自動定時或手動存儲整個系統 網絡上的所有信息，在停電或系統故障后可以迅速，準確地恢復整個 系統，對生產過程不造成任何影響。這對于工業生產來講是非常重要 和必須的。HM支持盤冗余配置。HM支持盤冗余配置。

工程師站

TPS系統的每臺GUS都具有工程師站的組態功 TPS系統的每臺GUS都具有工程師站的組態功 能，包括控制回路組態，編程，畫面生成，報 表生成，過程趨勢和參數整定等

組態軟件

TPS系統組態可以分為網絡組態，數據庫組態，TPS系統組態可以分為網絡組態，數據庫組態，控制功能組態和流程圖組態幾個部分。網絡組態分別對LCN和UCN網上的各個節點進 網絡組態分別對LCN和UCN網上的各個節點進 行功能分配和資源配置，使他們能有效地實現 通信和數據交換

數據庫組態可以分別完成實時區域數據庫的組態和歷史組 的分配。同時也可以生成固定格式報表和自由格式報表。控制方案的組態通過填表的方式完成，可產生一個模板點，再利用模板建點法（Exception Build），可以建立大量 再利用模板建點法（Exception Build），可以建立大量 的同類型點。大大節約組態時間。GUS 操作站中的畫面制作工具軟件Display Builder 可 操作站中的畫面制作工具軟件Display 以幫助工程技術人員，快速創建視覺良好、容易操作的流 程圖顯示畫面，這些畫面既可在GUS上也可在個人電腦上 程圖顯示畫面，這些畫面既可在GUS上也可在個人電腦上 生成。Display Builder提供了顯示元素和腳本語言程序 生成。Display Builder提供了顯示元素和腳本語言程序 段的可重用能力，不僅大大降低了創作畫面的工程時間，而且提高了準確性。強大的腳本語言功能使得顯示隨過程 數據變化的動態效果變得簡單。控制數據以及工廠網絡上 的OPC數據同樣也能方便地顯示在過程流程圖畫面上。OPC數據同樣也能方便地顯示在過程流程圖畫面上。

過程趨勢和參數整定

GUS工程師站可以實時監視過程趨勢點，GUS工程師站可以實時監視過程趨勢點，組趨勢顯示包括八條趨勢點，顯示時間周 期從二分鐘到八小時可以在畫面上實時選 擇，新數據將舊數據向左推移(polling 擇，新數據將舊數據向左推移(polling scheme)。工程師站可以同時進行參數整 scheme)。工程師站可以同時進行參數整 定，修改控制常數和濾波常數。

通訊系統

TPS的通訊系統采用全冗余的工業化數字通 TPS的通訊系統采用全冗余的工業化數字通 訊系統。控制層采用單獨的UCN控制網絡，訊系統。控制層采用單獨的UCN控制網絡，操作監視層則采用LCN網絡將多個UCN網 操作監視層則采用LCN網絡將多個UCN網 絡連接在一起實現中央監控。LCN可以通 絡連接在一起實現中央監控。LCN可以通 過光線擴展器LCNE實現中央控制室和現場 過光線擴展器LCNE實現中央控制室和現場 機柜室的光纖連接，每段光纜可達2 機柜室的光纖連接，每段光纜可達2公里(無中繼設備)。無中繼設備)冗余

UCN和LCN及網絡接口設備NIM采用全冗余配置，在正常進行狀態 UCN和LCN及網絡接口設備NIM采用全冗余配置，在正常進行狀態 下定時自動切換，不會有數據丟失現象發生。當某一路通訊發生故 障時，系統在操作站上有系統報警提示。LCN網連接的節點最多可達96個。在系統正常工作時，可以很方 LCN網連接的節點最多可達96個。在系統正常工作時，可以很方 便地掛上或卸掉它們，而不影響系統的其它節點的正常工作。LCN 便地掛上或卸掉它們，而不影響系統的其它節點的正常工作。LCN 為兩條冗余的同軸電纜，分為主電纜和備份電纜，當主纜損壞或出 現通訊錯誤時，備份電纜自動接替工作，成為主纜。電纜和節點間 的連接是通過節點上的傳輸電路板，這樣設計的最大優點是當某一 節點損壞時，LCN網上的其它節點的通訊不受影響。此外，LCN還 節點損壞時，LCN網上的其它節點的通訊不受影響。此外，LCN還 為所有的節點提供同步時 UCN采用冗余同軸連接各個控制器和網絡接口設備，采用32位 UCN采用冗余同軸連接各個控制器和網絡接口設備，采用32位 CRC幀檢測順序（FCS）確認接受的每一個幀，使用軟件檢查傳送 CRC幀檢測順序（FCS）確認接受的每一個幀，使用軟件檢查傳送 信息的長度確保網絡的可靠性。檢測到任何錯誤馬上通知發送設備 重新發送。UCN上各個節點與UCN連接的接口的發送和接受電路是獨立的，UCN上各個節點與UCN連接的接口的發送和接受電路是獨立的，使得網絡上各節點實現電氣隔離，任何一個節點發生電路故障時不 會影響通信。主干電纜和分枝電纜設計進一步起到故障隔離作用。

第二層的安全保護體現在軟件對UCN網絡上所有節點 第二層的安全保護體現在軟件對UCN網絡上所有節點 進行診斷和統計，監視和報告各節點和網絡的通信狀 況，統計錯誤超過預設值時有報警提示，這種檢查可 以確保控制應用高度實時性的要求。為了確保UCN網的通訊能力，每個節點會自我檢測連 為了確保UCN網的通訊能力，每個節點會自我檢測連 續傳送狀況，如果發現連續占用傳送超過1/2秒，將 續傳送狀況，如果發現連續占用傳送超過1/2秒，將 關閉該節點的傳送口。萬一多個電纜故障出現，通訊 軟件會試圖在UCN網上重新建立連接，該方式被稱為 軟件會試圖在UCN網上重新建立連接，該方式被稱為 “Auto-Reconnect”。Auto-Reconnect” 網絡接口模件（Network 網絡接口模件（Network Interface Module，Module，NIM）是連接LCN網和UCN網的網絡接口模件，它 NIM）是連接LCN網和UCN網的網絡接口模件，它 完成從LCN傳輸和通信協議向UCN傳輸和通信協議的 完成從LCN傳輸和通信協議向UCN傳輸和通信協議的 轉換，而且向整個網絡廣播時鐘，使網絡上所有模件 的時鐘保持一致。NIM為冗余配置，備用NIM總是從 的時鐘保持一致。NIM為冗余配置，備用NIM總是從 主NIM保持更新相關信息，這樣可以隨時切換而不影 NIM保持更新相關信息，這樣可以隨時切換而不影 響通訊。這樣的切換可以是自動的，也可以是操作員 手動完成。

接口設備

LCN主要技術參數如下： LCN主要技術參數如下： 光纖擴展可達20kM； 光纖擴展可達20kM； 每條LCN最多支持96節點； 每條LCN最多支持96節點； 每條LCN最多可連10條UCN； 每條LCN最多可連10條UCN； 連接到LCN上的主要設備包括：GUS全方位用戶站； 連接到LCN上的主要設備包括：GUS全方位用戶站； HM歷史模件；NIM網絡接口模件；EPLCG增強型PLC HM歷史模件；NIM網絡接口模件；EPLCG增強型PLC 網絡接口模件；APP應用處理平臺等。網絡接口模件；APP應用處理平臺等。UCN主要技術參數如下： UCN主要技術參數如下： UCN網長度最長2公里；每條UCN最多支持32對節點.UCN網長度最長2公里；每條UCN最多支持32對節點.連接到UCN上的主要設備包括：高性能過程管理站 連接到UCN上的主要設備包括：高性能過程管理站(HPM)；高級過程管理站(APM)；過程管理站(PM)；(HPM)；高級過程管理站(APM)；過程管理站(PM)； 邏輯管理站(LM)；故障安全系統(FSC)等。邏輯管理站(LM)；故障安全系統(FSC)等。

系統內通訊方法說明

局域控制網絡（Local 局域控制網絡（Local Control Network，LCN）是一 Network，LCN）是一 條通訊速率很高、冗余的通訊總線，連接著中央控制室內 的所有控制設備。LCN電纜的通訊速率為5Mb/s，采用國 的所有控制設備。LCN電纜的通訊速率為5Mb/s，采用國 際標準IEEE802.4令牌總線協議，帶有傳輸數據錯誤檢查 際標準IEEE802.4令牌總線協議，帶有傳輸數據錯誤檢查 功能。LCN采用總線方式連接各個節點。功能。LCN采用總線方式連接各個節點。UCN網絡的通信采用IEEE 802.4協議令牌傳送方式，通 UCN網絡的通信采用IEEE 802.4協議令牌傳送方式，通 訊速率為5MB/s，網絡上的模件可以進行點對點通訊 訊速率為5MB/s，網絡上的模件可以進行點對點通訊(Peer To Peer)，所有模件共享網絡數據，使這些設備 Peer)，所有模件共享網絡數據，使這些設備 可以互享信息、相互協調、實現先進、復雜的控制策略。UCN也是采用總線方式連接各個節點。UCN網通過NIM UCN也是采用總線方式連接各個節點。UCN網通過NIM 和LCN網相連并進行實時數據通訊。LCN網相連并進行實時數據通訊。

系統柜內供電

DCS機柜供電系統，冗余配置。一對 DCS機柜供電系統，冗余配置。一對 220VAC電源通過電源背板分別向各個卡 220VAC電源通過電源背板分別向各個卡 件箱供電。一對電源最多可以帶兩個系統 柜.機 柜 正 面

機柜、卡件箱

機柜（2100×800×800）采用前后開門式標準 機柜（2100×800×800）采用前后開門式標準 機柜，前面裝有各種卡件和電源，背面裝有FTA。機柜，前面裝有各種卡件和電源，背面裝有FTA。（LCN）卡件箱分為：雙節點卡件箱和5槽卡件箱； LCN）卡件箱分為：雙節點卡件箱和5 雙節點卡件箱上2 雙節點卡件箱上2下3中間是兩個電源。5槽卡件 中間是兩個電源。5 箱只有一個電源和5 箱只有一個電源和5個插槽。（UCN）IOP卡件箱：每個系統柜有3個IOP卡件 UCN）IOP卡件箱：每個系統柜有3 IOP卡件 箱每個卡件箱里有15個槽位，可以分別安裝各種 箱每個卡件箱里有15個槽位，可以分別安裝各種 I/O卡件。I/O卡件。還有一種7 IOP卡件箱這里不做說明 還有一種7槽IOP卡件箱這里不做說明

網絡通訊介質

網絡通訊介質可以分為三類： A：同軸電纜 B：雙絞線 C：光纖

同軸電纜

分有50 分有50、75 兩種。TPS（LCN）采用 兩種。TPS（LCN）采用 的是同軸電纜通訊介質。50 同軸電纜傳輸數字信號，傳輸速率為 10Mbps，它的抗干擾能力強，多站適應性 10Mbps，它的抗干擾能力強，多站適應性 較好，在集散系統中應用較多。75 同軸電纜一般傳輸模擬信號，也可傳 輸數字信號，傳輸速率為50Mbps，常用于 輸數字信號，傳輸速率為50Mbps，常用于 電視系統。

雙絞線、光纖

雙絞線：可以傳輸數字信號和模擬信號，有價格低廉、數據傳輸率低為1 2Mbps，有價格低廉、數據傳輸率低為1-2Mbps，可連接的設備少等特點，使用廣泛，現場 總線常采用雙絞線。光纖：不受電磁干擾影響，數據傳輸速率 高達幾百兆波特率，可以支持的設備多，但價格貴，集散系統遠程通信采用光纜。I/O卡件性能 I/O卡件性能

I/O卡件類型 I/O卡件類型

I/O卡件的常用類型有以下幾種： I/O卡件的常用類型有以下幾種： 模擬信號輸入AI（5V電壓或4 模擬信號輸入AI（1-5V電壓或4-20mA)模擬信號輸出AO（模擬信號輸出AO（4-20mA)數字信號輸入DI 數字信號輸入DI 數字信號輸出DO 數字信號輸出DO 熱電阻信號輸入RTD 熱電阻信號輸入RTD 脈沖輸入卡PI 脈沖輸入卡PI AI卡件 AI卡件

功能： 接收現場變送器采集的信號（溫度、壓 力、物位、流量、密度等）。信號類型： 接收1 5V、20mA、電阻信號 接收1-5V、4-20mA、電阻信號 毫伏信號 FTA接線方式： FTA接線方式： 兩線制、三線制、四線制

AO卡件 AO卡件

功能： 發送信號到現場驅動執行機構動作（氣動調節閥、變頻器等）信號類型： 4-20mA FTA接線方式： FTA接線方式： 兩線制 DI卡件 DI卡件

DI功能： DI功能： 接收現場回來的干接點信號（電機 的運行狀態信號、閥門的開關狀態、泵的 運行狀態等)運行狀態等)信號類型： 干接點信號 FTA接線方式： FTA接線方式： 兩線制

DO卡件 DO卡件

DO功能： DO功能： 發出信號驅動現場的設備如（開關 閥的開/關、電機的停/啟、泵的停/ 閥的開/關、電機的停/啟、泵的停/啟）信號類型： 干接點信號 接線方式： 二線制

當DI/DO接收或發出有源信號時要加繼電器隔離 DI/DO接收或發出有源信號時要加繼電器隔離 FTA FTA：TPS系統的接線端子板。不同的卡件有其 FTA：TPS系統的接線端子板。不同的卡件有其 相應的FTA 相應的FTA 功能特點 支持冗余接線方式 支持配電與不配電接線方式 實現現場與中控接線隔離 節省中間接線 節省安裝空間 TPS的網絡類型 TPS的網絡類型

TPS系統分為以下三種網絡類型： TPS系統分為以下三種網絡類型： A.PIN：（工廠控制網絡）可以訪問過程絡網中的 PIN：（工廠控制網絡）可以訪問過程絡網中的 數據 B.LCN：過程控制網絡(GUS位于這一層）LCN：過程控制網絡(GUS位于這一層）

C.UCN：萬能控制絡（與現場的設備和儀表相連）UCN：萬能控制絡（與現場的設備和儀表相連）

網絡結構

本廠DCS系統的概況 本廠DCS系統的概況

一、中央控制室 名 稱 數量 單位 操作站(雙屏)操作站(雙屏)61 臺 包括： 彩色LCD(22”)彩色LCD(22” 122 臺 操作鍵盤 61 臺 鼠 標 61 臺 輔助操作臺 20 套 每臺包括： 開關按鈕 約20 只 彩色噴墨打印機 12 臺 光纖通訊系統 5 套 包括:網絡服務器(冗余）網絡計算機, 網絡接口, 交換機(冗余)包括:網絡服務器(冗余）網絡計算機, 網絡接口, 交換機(冗余)、光電轉換器、光纖等 大屏幕監視系統 1 套(6臺大屏幕監視器)(6臺大屏幕監視器)生產調度管理系統 1 套 包括:監視終端設備、OPC服務器(冗余)交換機(冗余)包括:監視終端設備、OPC服務器(冗余)、交換機(冗余)、光電轉換器、網絡 接口, 接口, 光纜、打印機等。（具體數量待定）

二、煤氣化裝置控制室 名 稱 1.過程接口和控制器 2.端子柜/安全柵柜 3.繼電器柜 4.操作站(雙屏)包括： 彩色LCD(22”)操作鍵盤 鼠 標 5.工程師站 包括： 彩色LCD(22”)操作鍵盤 鼠 標 6.通訊系統 7.彩色噴墨打印機 8.輔助操作臺 每臺包括： 開關按鈕 9.歷史數據存儲單元 10.通訊接口(通訊協議為MODBUS RTU)11． GPS 數量 供貨商確定 供貨商確定 供貨商確定 6 12 6 6 2 2 2 2 1 1 1 約 20 1 約200 3 單位

臺 臺 臺 臺 臺 臺 臺 臺 套 臺 套 只 套 個 套

三、甲醇裝置控制室 名 稱 1.過程接口和控制器 2.端子柜/安全柵柜 端子柜/ 3.繼電器柜 4.操作站(雙屏)操作站(雙屏)包括： 彩色LCD(22”)彩色LCD(22” 操作鍵盤 鼠 標 5.工程師站 包括： 彩色LCD(22”)彩色LCD(22” 操作鍵盤 鼠 標 6.通訊系統 7.彩色噴墨打印機 8.輔助操作臺 每臺包括： 開關按鈕 9.歷史數據存儲單元 10.通訊接口RS485 通訊接口RS485(通訊協議為MODBUS RTU)通訊協議為MODBUS 11． GPS 11．

數量 供貨商確定 供貨商確定 供貨商確定 5 10 5 5 1 1 1 1 1 1 1 約20 1 約25 1 單位

臺 臺 臺 臺 臺 臺 臺 臺 套 臺 套 只 套 個 套

四、MTP裝置控制室 MTP裝置控制室 名 稱 1.過程接口和控制器 2.端子柜/安全柵柜 端子柜/ 3.繼電器柜 4.操作站(雙屏)操作站(雙屏)包括： 彩色LCD(22”)彩色LCD(22” 操作鍵盤 鼠 標 5.工程師站 包括： 彩色LCD(22”)彩色LCD(22” 操作鍵盤 鼠 標 6.通訊系統 7.彩色噴墨打印機 8.輔助操作臺 每臺包括： 開關按鈕 9.歷史數據存儲單元 10.通訊接口RS485 通訊接口RS485(通訊協議為MODBUS RTU)通訊協議為MODBUS 11． GPS 11．

數量 供貨商確定 供貨商確定 供貨商確定 5 10 5 5 1 1 1 1 1 1 6 約20 1 約20 1 單位

臺 臺 臺 臺 臺 臺 臺 臺 套 臺 套 只 套 個 套

五、PP裝置控制室 PP裝置控制室 名 稱 1.過程接口和控制器 2.端子柜/安全柵柜 端子柜/ 3.繼電器柜 4.操作站(雙屏)操作站(雙屏)包括： 彩色LCD(22”)彩色LCD(22” 操作鍵盤 鼠 標 5.工程師站 包括： 彩色LCD(22”)彩色LCD(22” 操作鍵盤 鼠 標 6.通訊系統 7.彩色噴墨打印機 8.輔助操作臺 每臺包括： 開關按鈕 9.歷史數據存儲單元 10.通訊接口RS485 通訊接口RS485(通訊協議為MODBUS RTU)通訊協議為MODBUS 11． GPS 11．

數量 供貨商確定 供貨商確定 供貨商確定 5 10 5 5 1 1 1 1 1 1 6 約20 1 約44 1 單位

臺 臺 臺 臺 臺 臺 臺 臺 套 臺 套 只 套 個 套

空分現場操作室布置圖

空分DCS系統圖 空分DCS系統圖

DCS和PLC的區別 DCS和PLC的區別

DCS和PLC是兩個完全不同而又有著千絲萬縷聯系的概念。DCS和PLC是兩個完全不同而又有著千絲萬縷聯系的概念。DCS和PLC都是計算機技術與工業控制技術相結合的產物，DCS和PLC都是計算機技術與工業控制技術相結合的產物，主控制系統用的是DCS，而PLC主要應用在輔助車間。主控制系統用的是DCS，而PLC主要應用在輔助車間。DCS和PLC都有操作員站提供人機交互的手段、都依靠基 DCS和PLC都有操作員站提供人機交互的手段、都依靠基 于計算機技術的控制器完成控制運算、都通過I/O卡件完 于計算機技術的控制器完成控制運算、都通過I/O卡件完 成與一次元件和執行裝置的數據交換、都具備稱之為網絡 的通信系統。DCS和PLC如此相似，為什么會有完全不同 的通信系統。DCS和PLC如此相似，為什么會有完全不同 的概念，我們在工程實踐中如何進行選擇？我們從歷史沿 革、技術特點、發展方向等幾個方面作一綜述

DCS和PLC的歷史沿革及核心概念 DCS和PLC的歷史沿革及核心概念 DCS為分散控制系統的英文（TOTAL DCS為分散控制系統的英文（TOTAL DISTRIBUTED CONTROL SYSTEM）簡稱。SYSTEM）簡稱。指的是危險分散、數據集中。70年代中期進入市 指的是危險分散、數據集中。70年代中期進入市 場，完成模擬量控制，代替以PID運算為主的模 場，完成模擬量控制，代替以PID運算為主的模 擬控制儀表。首先提出DCS這樣一種思想的是儀 擬控制儀表。首先提出DCS這樣一種思想的是儀 表制造廠商，當時主要應用于化工行業。而PLC 表制造廠商，當時主要應用于化工行業。而PLC 于60年代末研制成功，稱作邏輯運算的可編程序 60年代末研制成功，稱作邏輯運算的可編程序 控制器（Programmable 控制器（Programmable Logic Controller），Controller），簡稱PLC。主要應用于汽車制造業。簡稱PLC。主要應用于汽車制造業。

DCS和PLC的設計原理區別較大，PLC是從摸仿 DCS和PLC的設計原理區別較大，PLC是從摸仿 原繼電器控制原理發展起來的，70年代的PLC只 原繼電器控制原理發展起來的，70年代的PLC只 有開關量邏輯控制。它以存儲執行邏輯運算、順 序控制、定時、計數和運算等操作的指令；并通 過數字輸入和輸出操作，來控制各類機械或生產 過程。用戶編制的控制程序表達了生產過程的工 藝要求。將其存入PLC的用戶程序存儲器，運行 藝要求。將其存入PLC的用戶程序存儲器，運行 時按存儲程序的內容逐條執行，以完成工藝流程 要求的操作。DCS是在運算放大器的基礎上得以發展的。把所 DCS是在運算放大器的基礎上得以發展的。把所 有的函數、各過程變量之間的關系都設計成功能 塊。70年代中期的DCS只有模擬量控制。塊。70年代中期的DCS只有模擬量控制。

DCS和PLC控制器的主要差別是在開關量和模擬 DCS和PLC控制器的主要差別是在開關量和模擬 量的運算上，即使后來兩者相互有些滲透，但是 仍然有區別。80年代以后，PLC除邏輯運算外，仍然有區別。80年代以后，PLC除邏輯運算外，也增加了一些控制回路算法，但要完成一些復雜 運算還是比較困難，PLC用梯形圖編程，模擬量 運算還是比較困難，PLC用梯形圖編程，模擬量 的運算在編程時不太直觀，編程比較麻煩。但在 解算邏輯方面，表現出快速的優點。而DCS使用 解算邏輯方面，表現出快速的優點。而DCS使用 功能塊封裝模擬運算和邏輯運算，無論是邏輯運 算還是復雜模擬運算的表達形式都非常清晰，但 相對PLC來說邏輯運算的表達效率較低。相對PLC來說邏輯運算的表達效率較低。

DCS和PLC在歷史沿革上的差異是明顯的，對它 DCS和PLC在歷史沿革上的差異是明顯的，對它 們后續的發展產生了重大影響。然而，對后續發 展影響最大的，并不是起源技術上的差別，而是 其起源概念的差別。DCS的核心概念是危險分散，其起源概念的差別。DCS的核心概念是危險分散，數據集中的計算機控制系統，因此DCS的發展過 數據集中的計算機控制系統，因此DCS的發展過 程，就是在不斷的運用計算機技術、通訊技術和 控制技術的最新成果，來構建一個完整的集散控 制體系，DCS給用戶提供的是一個完整的面向工 制體系，DCS給用戶提供的是一個完整的面向工 業控制的安全可靠高效靈活的解決方案。而PLC 業控制的安全可靠高效靈活的解決方案。而PLC 的核心概念是可編程序控制器，目的是用來取代 繼電器，執行邏輯、計時、計數等順序控制功能，建立柔性程序控制裝置。所以，PLC不斷發展的 建立柔性程序控制裝置。所以，PLC不斷發展的 主線是在不斷地提高各項能力指標，給用戶提供 一個完善的功能靈活的控制裝置。

DCS和PLC的技術特點與相互滲透

不同的概念基礎、不同的發展道路使得DCS和 PLC有著各自不同的技術特點，而技術的發展 也不是封閉的，相互學習相互滲透也始終貫穿 在發展過程之中。

我們知道，一個PLC的控制器，往往能夠處理幾 我們知道，一個PLC的控制器，往往能夠處理幾 千個I/O點（最多可達8000多個I/O）。而DCS 千個I/O點（最多可達8000多個I/O）。而DCS 的控制器，一般只能處理幾百個I/O點（不超過 的控制器，一般只能處理幾百個I/O點（不超過 500個I/O）。難道是DCS開發人員技術水平太 500個I/O）。難道是DCS開發人員技術水平太 差了嗎？恐怕不是。從集散體系的要求來說，不 允許有控制集中的情況出現，太多點數的控制器 在實際應用中是毫無用處的，DCS開發人員根本 在實際應用中是毫無用處的，DCS開發人員根本 就沒有開發帶很多I/O點數控制器的需要驅動，就沒有開發帶很多I/O點數控制器的需要驅動，他們的主要精力在于提供體系的可靠性和靈活性。而PLC不一樣，作為一個獨立的柔性控制裝置，PLC不一樣，作為一個獨立的柔性控制裝置，帶點能力越強當然也就代表其技術水平越高了，至于整個控制體系的應用水平呢，這主要是工程 商和用戶的事情，而不是PLC制造商的核心目標。商和用戶的事情，而不是PLC制造商的核心目標。

控制處理能力

控制處理能力的另一個指標，運算速度，在人們印象當 中PLC也比DCS要快很多。從某一個角度來看，情況也 PLC也比DCS要快很多。從某一個角度來看，情況也 的確如此，PLC執行邏輯運算的效率很高，執行1K邏輯 的確如此，PLC執行邏輯運算的效率很高，執行1K邏輯 程序不到1毫秒，其控制周期(DI輸入直接送DO輸出為 程序不到1毫秒，其控制周期(以DI輸入直接送DO輸出為 例)可以控制在50ms以內；而DCS在處理邏輯運算和模 可以控制在50ms以內；而DCS在處理邏輯運算和模 擬運算時采用相同的方式，其控制周期往往在100ms以 擬運算時采用相同的方式，其控制周期往往在100ms以 上。我們用PID算法來比較時，可以發現PLC執行一個 上。我們用PID算法來比較時，可以發現PLC執行一個 PID運算在幾個毫秒，而DCS的控制器解算一個PID也需 PID運算在幾個毫秒，而DCS的控制器解算一個PID也需 要1個毫秒，這說明PLC和DCS和實際運算能力是相當的, 個毫秒，這說明PLC和DCS和實際運算能力是相當的, 某此型號的DCS控制器甚至更強。而控制周期上的差異 某此型號的DCS控制器甚至更強。而控制周期上的差異 主要與控制器的調度設計有關。大型PLC往往使用副CPU 主要與控制器的調度設計有關。大型PLC往往使用副CPU 來完成模擬量的運算，主CPU高速地完成開關量運算，來完成模擬量的運算，主CPU高速地完成開關量運算，所以即使模擬運算速度一般，在開關量控制方面的速度 表現還是非常優秀的。而DCS以同樣的速度來處理開關 表現還是非常優秀的。而DCS以同樣的速度來處理開關 量和模擬量運算，控制周期的指標確實不理想。新型的 DCS控制器學習了大型PLC的設計，在控制周期方面的 DCS控制器學習了大型PLC的設計，在控制周期方面的 表現獲得了大幅度的提高。

數據通訊交換

數據通訊交換主要是指控制系統網絡及其數據交 換形式。在這個方面DCS有著先天的優勢。集散 換形式。在這個方面DCS有著先天的優勢。集散 系統的“分散” 系統的“分散”主要體現在獨立的控制器上，“集中”主要體現在具有完整數據的人機交互裝 集中” 置上，而將分散和集中連接成集散系統的正是網 絡。因此，從DCS發展的早期，網絡就成為了 絡。因此，從DCS發展的早期，網絡就成為了 DCS生產廠家的核心技術方向，冗余技術、窄帶 DCS生產廠家的核心技術方向，冗余技術、窄帶 傳輸技術都是DCS廠家最早研發或應用成功的。傳輸技術都是DCS廠家最早研發或應用成功的。PLC主要是按照獨立裝置來設計的，其 網絡” PLC主要是按照獨立裝置來設計的，其 “網絡” 實際上是串行通訊。

工業以太網技術的發展和廣泛應用，從形式上拉平了DCS和PLC網絡方面的差距。從表面上看很平了DCS和PLC網絡方面的差距。從表面上看很 多DCS和PLC都應用了工業以太網，但是其實質 DCS和PLC都應用了工業以太網，但是其實質 上的差距卻依然存在。以很多PLC采用的 上的差距卻依然存在。以很多PLC采用的 MODBUS-TCP以例。MODBUS是串行通訊協議，MODBUS-TCP以例。MODBUS是串行通訊協議，不是網絡，大家都沒有疑問；MODBUS-TCP是 不是網絡，大家都沒有疑問；MODBUS-TCP是 網絡嗎？很多人就有疑問了。仔細分析，MODBUS-TCP是將MODBUS通訊協議加載到以 MODBUS-TCP是將MODBUS通訊協議加載到以 太網的TCP協議之上的一種通訊方式，它雖然具 太網的TCP協議之上的一種通訊方式，它雖然具 有了網絡的外形，但依然是一主多從的管理方式，數據表的傳輸結構。

組態維護功能

組態維護功能包括邏輯組態、下載修改、運行調 試、遠程診斷等。早期，PLC以梯形圖為主，DCS以模塊功能圖為 早期，PLC以梯形圖為主，DCS以模塊功能圖為 主。經過多年的發展，國際電工委員會通過 IEC1131-標準規定了五種編程語言, IEC1131-3標準規定了五種編程語言,目前主流 的DCS和PLC都表示符合這個標準，支持其中的 DCS和PLC都表示符合這個標準，支持其中的 幾種或全部編程語言。從開發效率和程序可讀性 來考慮，模塊功能圖和順序功能圖越來越成為主 要的編程方式，梯形邏輯和結構化文本成為了自 定義模塊的開發工具。大型PLC在組態方式上越 定義模塊的開發工具。大型PLC在組態方式上越 來越像DCS，差距在逐漸縮小，而小型PLC仍然 來越像DCS，差距在逐漸縮小，而小型PLC仍然 以梯形圖為主。

硬件封裝結構

PLC一般為大底版式機架，封閉式I/O模件，封閉式結構 PLC一般為大底版式機架，封閉式I/O模件，封閉式結構 有利與提高I/O模件的可靠性，抗射頻、抗靜電、抗損傷。有利與提高I/O模件的可靠性，抗射頻、抗靜電、抗損傷。PLC模件的I/O點數有8點、16點、32點。PLC模件的I/O點數有8點、16點、32點。DCS大部分為19英寸標準機箱加插件式I/O模件，I/O模 DCS大部分為19英寸標準機箱加插件式I/O模件，I/O模 件為裸露式結構。每個模件的I/O點數有8點和16點，很 件為裸露式結構。每個模件的I/O點數有8點和16點，很 少使用32點模件。少使用32點模件。DCS的這種結構源于其使用領域主要在大型控制對象，DCS的這種結構源于其使用領域主要在大型控制對象，19英寸標準機箱便于密集布置，較少的I/O點數則是由于 19英寸標準機箱便于密集布置，較少的I/O點數則是由于 對分散度的要求。PLC的大底版式機架，封閉式模件結構 對分散度的要求。PLC的大底版式機架，封閉式模件結構 在管理和配置上更加靈活，單個設備的可靠性更高。因此，不少DCS也吸收了PLC在結構上的優點，采用了和PLC相 不少DCS也吸收了PLC在結構上的優點，采用了和PLC相 似的封裝結構

人機交互裝置

在早期，DCS作為一個系統，其人機交互裝置是DCS廠 在早期，DCS作為一個系統，其人機交互裝置是DCS廠 家提供的專用裝置。而PLC廠家一般不提供人機交互裝置，家提供的專用裝置。而PLC廠家一般不提供人機交互裝置，往往由工程商自主采用通用的監控軟件來完成(ifix、往往由工程商自主采用通用的監控軟件來完成(如ifix、intouch、組態王)DCS集成的人機交互裝置往往有著 intouch、組態王)。DCS集成的人機交互裝置往往有著 功能較專業、穩定性較好的特點，但是其價格也很高。隨 著PC技術的快速發展，一些通用監控軟件發展很快，功 PC技術的快速發展，一些通用監控軟件發展很快，功 能和性能逐漸超過了DCS廠家提供的專用裝置。因此不少 能和性能逐漸超過了DCS廠家提供的專用裝置。因此不少 DCS廠家逐步放棄了專用的人機交互裝置，轉而和PLC一 DCS廠家逐步放棄了專用的人機交互裝置，轉而和PLC一 樣也使用了通用的監控軟件。DCS廠家使用通用監控軟件 樣也使用了通用的監控軟件。DCS廠家使用通用監控軟件 并不是簡單地拼裝，而是在通用監控軟件的基礎上，通過 合作開發，將自已多年積累的網絡通訊技術、系統自診斷 技術以專用軟件包的形式保留和繼承下來了。

DCS和PLC作為計算機技術和控制技術結 DCS和PLC作為計算機技術和控制技術結 合的產物，為自動化水平的提高都作出了 各自的貢獻。由于兩者在應用上有較大的 相通性，在不同的時期，其各自的技術或 價格優勢，都會直接影響到其市場地位。而市場的反應也會或快或慢地反映到各自 的技術發展和價格調整上。從總的趨勢來 看，DCS和PLC在技術上的融合和促進將 看，DCS和PLC在技術上的融合和促進將 會是競爭的主流，而在性價比方面，你來 我往地不斷攀升，也將是發展的主旋律。

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