什么是负荷平衡 DCS
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发布时间：2022-04-22 08:52
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时间：2022-06-26 05:00
1. 分散性和集中性 2. 自治性和协调性3. 灵活性和扩展性4. 先进性和继承性5. 可靠性和适应性6. 友好性和新颖性
DCS结构体现的思想
无论从何角度去认识分散控制系统的结构，它所体现的是控制分散、功能分散、负荷分散、危险分散、监视集中、操作集中、综合管理集中的思想。
DCS重要设备冗余结构
同步运转方式：让两台或两台以上的装置以相同的方式同步运转，输入相同的信号，进行相同的处理，然后对输出进行比较，如果输出保持一致则系统是正常运行的。 双重冗余、“三中取二” 应用于可靠性要求极高的场合。待机运转方式：采用N台同类设备，采用一台后备设备，平时后备设备处于准备状态，一旦N台设备中某一台设备发生故障，能启动后备设备使其运转。 1：1备用系统、N：1备用系统。后退运转方式：当其中一台设备损坏时，其余设备放弃部分不重要的功能，以此来完成损害设备的功能。多级操作方式。纵向冗余的方法
常见的通信介质
双绞线、同轴电缆、光缆
反馈重发纠错方式(ARQ)
在发送端，首先要对所发送的数据进行某种运算，产生能检测错误的帧校验序列，然后把校验序列与数据一起发往对方。在接收端，根据事先约定的编码运算规则及校验序列，检查数据在传输过程中是否有出错，并通过反馈信道把判决结果发回发送端。发送端收到反馈信号若标明传送有错，则发送端重发数据，直到接收端返回信号标明接收正确为止。
ISO/OSI通信功能分为七层
从下至上分别为物理层、链路层、网络层、传送层、会话层、 表示层及应用层。
TDC-3000系统基本组成
LCN网络及其模件、UCN网络及其管理站、TDC-3000 BASIC 的DHW通信通道及其设备
JX-300X的通信系统的组成
控制站（CS）、操作站（OS）、工程师站（ES）、通信接口单元（CIU）、多功能站（MFS）、过程控制网（SCnet Ⅱ）
MC的主要功能
基本连续控制功能、逻辑控制功能、输入/输出监控功能、顺序控制功能
趋势记录画面
使用灵活的趋势图组态工具，用户只需简单地从数据库中选择点名和相应的参数就可以在线组态趋势图画面。任何的历史数据采集间隔均可作为趋势数据的采样间隔。 趋势显示功能包括实时趋势显示和历史趋势显示两种，都是用曲线方式反映过程变量的变化状态。
点卡文件夹的主要功能 把来自端子板的模拟、数字或计数信号转换用于控制器文件夹内总线的信号电平，以及把控制器文件夹内总线的信号转换成模拟、数字信号进行输出。同时还支持9~16号SLOT的输出。
PIU的分类及工作原理
分类：（1）高电平过程接口单元(HL-PIU)【具有64点模拟入，32点模拟输出；128点开关量输入、128点开关量输出；12点或24点脉冲输入。其连续扭描的速率高达400点/s，适用于要求扫描速率高和采用计算机进行DDC控制的系统，用以完成数据采集和DDC备用站的功能。它不能直接输入热电偶、热电阻信号，需将测量信号变换到4～20mA DC标准信号方能输入HL-PIU，在要求本质安全的场合，需增设安保器。】（2）低电平过程接口单元(LL-PIU)【它的基本功能与LE-PIU近似，但对测点的扫描速率较高，适宜于对低电平信号、输入点数多而集中的场所执行数据采集。它可接收64点模拟输入，包括热电偶、热电阻、4～20mA、1～5v或其他电压信号，具有热电偶冷端补偿、各种输入线性化处理、警报监视、热电偶断线诊断等功能。连续扫描速度为160点／s。】（3）低能量过程接口单元(LE-PIU)
【它和LL-PIU一样仅具有输入功能，因而在与操作站连接时，只能完成指示过程变量的任务，而且多路切换器采用了干簧继电器，采样速率较低，仅16点／s，因而它的使用受到一定的*，但由于它采用了远距离多路切换箱，故可在较恶劣的环境条件下安装。如在切换箱与通用卡片文件夹(CCFA)之间设置齐纳安保器，还可构成本安系统。它主要用采在危险场所采集各种热电偶、热电阻等低电平信号。】
原理：（1）数字输出【从HW来的输出指令先经过译码,再按照指令中的目的地址PCFA的点。同时CPU从RAM中读取该点组态。输出方式：瞬时输出；延时输出；锁定输出】
（2）数字输入【CPU每0.25s扫描一遍数字输入测点，结果存入RAM，并使HW接口卡上的I/O件置位，以报告优先设备。】
（3）脉冲输入【CPU每0.25s扫描一遍脉冲输入测点，如积算器中受到100个脉冲结果存入RAM。上位机通过HW---DMA---RAM取走流量信息。】
（4）模拟输出【通过输出卡上的4个D/A转换器把10位输出指令转换成4—20mA模拟信号，根据指令规定的地址从相应点输出。】
（5）模拟输入【根据各测点组态所规定的周期进行输入扫描，模拟信号经放大和A/D转换成数字量。根据组态进行合理化、规格化、线性化检查和平滑处理，最后数值送到RAM区，更新对应的存储单元。】
DCS标准显示画面
① 菜单/导航画面；② 报警汇总显示画面；③ 事件汇总显示画面；④ 趋势画面；⑤ 操作组画面；⑥ 点细目显示画面；⑦ 系统状态显示画面；⑧ 组态显示画面；⑨ 回路调节画面； ⑩ 弹出控制面板显示画面；⑪ 诊断和维护画面；⑫ 汇总画面等
操作站的功能体系
有四类，即与系统有关的功能、操作员功能、操作员应用功能以及系统维护保养功能。
TDC-3000 有四种CRT 操作站
万能操作站(US)、增强型操作站(EOS)、本地批量操作站(LBOS)、万能工作站（UWS）
集散系统从结构上看，由三大部分组成
现场控制站：多回路控制器、多功能控制器、数据采集站等，是集散系统和生产过程的接口界面。操作站：系统的人—机接口，是系统的操作、管理界面。
通信系统：互联各种DCS设备，完成控制功能。
一个DCS工程设计可分为3个阶段
1、方案论证的主要任务：明确具体项目的规模、成立条件和可行性；确定项目的主要工艺、主要设备和项目投资具体数额。
2、方案设计的基本任务：1) DCS 的控制范围【DCS是通过对各主要设备的控制来控制工艺过程。设备的形式、作用、复杂程度，决定了该设备是否适合于用DCS 去控制】2) DCS 的控制深度【DCS 的控制深度越深，就要求设备的机械与电气化程度越高，从而设备的造价越高。在总体设计中，要决定DCS 控制与监视的深度，使后续设计是可实现的。】3) DCS 的控制方式【1人机接口的数量，根据工艺过程的复杂程度和自动化水平决定人机接口的数量。2辅助设备的数量，包括工程师站、打印机等。3 DCS 的分散程度，它对今后DCS的选择有重要的意义】
3、工程设计 一个DCS项目从开始到结束可以分成：招标前准备【确定项目人员、确定系统所用的设计方法、制定《技术规范书》、编制《招标书》、招标】、选型与合同【应用评标原则分析各厂家的《投标书》、厂家书面澄清疑点、确定中标厂家、与厂家进行商务及技术谈判、签订《合同书》与《技术协议》】、系统工程化设计与生成【进行联络会，确定项目进度及交换技术资料，提供设计依据和要求，形成《系统设计》、《系统出厂测试与验收大纲》、《用户培训计划》、用户培训、系统硬件装配和应用软件组态、软件下装、联调与考机、出厂测试与检验、系统包装、发货与运输】、现场安装与调试【开箱验货和检查、设备就位、安装、现场接线、现场加电、调试、现场考机、现场测试与验收、整理各种有关的技术文档、现场操作工上岗培训。】、运行与维护五个阶段【正常运行的周期性检查、故障维修、装置大修检修、改进升级】。
DCS 现场调试主要内容
(1) 检查操作员站、工程师站、I/O控制站的地址设置。
(2) 将系统设备逐一上电，确认无误。不能不确认就一起将所有电源开关合上。
(3) 检查设备运行状况，有无异常。如有不正常，要检查和分析原因，并排除。
(4) 对计算机进行设置，直到在操作员站上看见每个设备都运行正常。
(5) 静态调试，校对信号，检查算法，根据用户现场提出的要求修改算法、检查和修改流程画面及操作画面。
(6) 在静态调试的基础上，进行动态调试，发现不正确的情况进行及时修改并记录。
(7) 运行相对稳定后，对自动控制系统进行PID 参数整定，将各回路投入自动运行，达到系统的自动控制要求。
(8) 对系统进行收尾完善工作。
DCS功能测试的主要内容
1操作员站系统操作功能的测试。2操作流程画面的测试。3报表打印功能的测试。
4控制调节的测试。5控制分组画面显示功能的测试。6报警显示、确认及打印功能的测试。
可靠性：机器、零件或系统在规定的工作条件下，在规定的时间内具有正常工作性能的能力。
狭义可靠性：一次性使用的机器、零件或系统的使用寿命。
广义可靠性：可修复的机器、零件或系统，在使用中不发生故障，一旦发生故障又易修复，使之具有经常使用的性能。（包含可维修性）
可靠度：机器、零件或系统，从开始工作起，在规定的工作条件下的工艺周期内，达到所规定的性能，也是无故障正常工作的概率。
平均故障时间（MTBF）：可以边修理边使用的机器、零件或系统，相临故障时间的正常时间的平均值。
可靠性设计的准则
（1）有效地利用以前的经验（2）尽可能减少零件数（3）采用标准化产品
（4）检查、调试及互换容易实现（5）零件互换性好（6）可靠性特殊设计方法
组态
集散控制系统实际应用于生产过程控制时，需要根据设计要求，预先将硬件设备和各种软件功能模块组织起来，以使系统按特定的状态运行。
集散控制系统所提供的功能模块、组态编辑软件以及组态语言，组成所需的系统结构和操作画面，完成所需的功能。集散控制系统的组态包括系统组态、画面组态和控制组态。
组态软件主要解决的问题 1如何与控制设备之间进行数据交换，将来自设备的数据与计算机图形画面上的各元素关联起来。2处理数据报警和系统报警。3存储历史数据和支持历史数据的查询。4各类报表的生成和打印输出。5具有与第三方程序的接口，方便数据共享。6为用户提供灵活多变的组态工具。
常用的网络控制方法？什么是网络控制方法？
查询、令牌传送、自由竞争、存储转发
在通信网络中，使信息从发送装置迅速而正确地传递到接收装置的管理机制。
论述局部网络拓扑结构
(1)星型结构 每一个节点都通过一条链路连接到*节点上。任何两个节点之间的通信都要经过*节点。在*节点中，有一个“智能”开关装置，用来接通两个节点之间的通信路径。*节点的构造比较复杂，一旦发生故障，整个通信系统就要瘫痪。
(2)环型结构 所有的节点通过链路组成一个封闭的环路。需要发送信息的节点将信息送到环上，信息在环上只能按某一确定的方向传输。当信息到达接收节点时，该节点识别信息中的目的地址。若与自己的地址相同，就将信息取出，并加上确认标记，以便由发送节点清除。
(3)总线型结构 所有的工作站都通过相应的硬件接口直接接到总线上。所有的节点都共享一条公用的传输线路。每次只能由一个节点发送信息。信息由发送它的节点向两端扩散。
(4)树型结构 树型拓扑形状像一棵倒置的树，顶端有一个带分支的根，每个分支还可延伸出子分支。当节点发送信息时，根接收该信息，然后再重新广播发送到全网。
(5)菊花链型结构 用一个网段分别连接两个节点的联接器。多个节点的联接器依次互连，从而形成一个链状通信网络。
现场总线控制系统 是由现场总线和现场设备组成的控制系统，这是继电式气动仪表控制系统、电动单元组合式模拟仪表控制系统、集中式数字控制系统、集散控制系统DCS后的新一代控制系统
现场总线对自动化领域的变革
1用一对通信线连接多台数字仪表取代一对信号线只能连接一台仪表；
2用多变量、双向、数字通信方式取代单变量、单向、模拟传输方式；
3用多功能的现场数字仪表取代单功能的现场模拟仪表；
4用分散式的虚拟控制站代替集中式的控制站；
5用现场总线控制系统FCS代替传统的分散控制系统DCS；
6变革传统的信号标准、通信标准和系统标准；
7变革传统的自动化系统体系结构、设计方法和安装调试方法。
现场总线的体系结构
1现场通信网络2现场设备互联3互操作性4分散功能块5通信线供电6开放式互联网络
IEC定义现场总线的结构模型为3层，分别为物理层、数据链路层和应用层
现场总线的优点(优越性)1、FCS实现全数字化通信【FCS采用全数字化、双向传输的通信方式。从最底层的传感器、变送器和执行器就采用现场总线网络，逐层向上直到最高层均为通信网络互联。多条分支通信线延伸到生产现场，用来连接现场数字仪表，采用一对N连接。】 2、FCS实现彻底的全分散式控制【FCS废弃了DCS的输入／输出单元，由现场仪表取而代之，即把DCS控制站的功能化整为零，功能块分散地分配给现场总线上的数字仪表，，实现彻底的分散控制】 3、FCS实现不同厂商产品互联、互操作【FCS的现场设备只要采用同一总线标准，不同厂商的产品既可互联也可互换，并可以统一组态，从而彻底改变传统DCS控制层的封闭性和专用性。具有很好的可集成性。】 4、FCS增强系统的可靠性、可维护性【FCS采用总线连接方式替代传统的DCS一对一的I/O连线，对于大规模的I/O系统来说，减少了DCS由接线点造成的不可靠因素。同时，数字化的现场设备替代模拟仪表，FCS具有现场设备的在线故障诊断、报警、记录功能，可完成现场设备的远程参数设定、参数修改等工作，因而增强系统的可维护性。】 5、FCS降低系统工程成本【FCS对于大范围、大规模分布式控制系统来说，节省了电缆、I/O装置及电缆敷设费用。】
几种流行的现场总线
基金会现场总线（FF）、过程现场总线（Process Field Bus - Profibus）、局部操作网络（Local Operating work - LON）、控制器局域网（Controller Area Network - CAN）、设备网（DeviceNet）、控制网（ControlNet）
工业控制网络体系 的三层网络即设备层、控制层和信息层。
FCS系统的本质是信息处理现场化
对于一个控制系统，无论是采用DCS还是采用现场总线，系统需要处理的信息量至少是一样多的。实际上，采用现场总线后，可以从现场得到更多的信息。现场总线系统的信息量没有减少，甚至增加了，而传输信息的线缆却大大减少了。这就要求一方面要大大提高线缆传输信息的能力，另一方面要让大量信息在现场就地完成处理，减少现场与控制机房之间的信息往返。可以说现场总线的本质就是信息处理的现场化。
由现场智能仪表完成数据采集、数据处理、控制运算和数据输出等功能。现场仪表的数据（包括采集的数据和诊断数据）通过现场总线传送到控制室的控制设备上，控制室的控制设备用来监视各个现场仪表的运行状态，保存智能仪表上传的数据，同时完成少量现场仪表无法完成的高级控制功能。
DCS的特点
（1）分散控制系统DCS与集散控制系统TDCS是集4C（Communication，Computer， Control、CRT）技术于一身的监控技术，是*过程控制系统。既有计算机控制系统控制算式先进、精度高、响应速度快的优点，又有仪表控制系统安全可靠、维护方便的要求。
（2）从上到下的树状拓扑大系统，其中通信（Communication）是关键。
（3）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。
（4）模拟信号，A/D—D/A、带微处理器的混合。是由几台计算机和一些智能仪表智能部件组成，并逐渐地以数字信号来取代模拟信号。
（5）一台仪表一对线接到I/O，由控制站挂到局域网LAN。
（6）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。缺点是成本高，各公司产品不能互换，不能互操作，大DCS系统是各家不同的。
（7）用于大规模的连续过程控制，如石化、大型电厂机组的集中控制等。
工业控制网络的基本层次
1、信息层 控制系统的最上层。通信的主要特点：通信数据量大，通信的发生较为集中，要求有高速链路支持，对实时性要求不高
2、控制层 处于控制的中间层次。通信特点是要求有较高的网络速率，实时性要求高的情况下要求通信是确定的、可重复的
3、设备层 控制网络的最底层。通信特点是速度要求不一定很高，有一定的智能和容错能力，要求网络节点设备的经济性、智能化，设备添加/删除简单方便，故障诊断和纠错容易，适应现场的不同恶劣条件。
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时间：2022-06-26 05:00
补充：
特点和优点：
1. 分散性和集中性 ；
2. 自治性和协调性；
3. 灵活性和扩展性；
4. 先进性和继承性；
5. 可靠性和适应性；
6. 友好性和新颖性。
