分布式控制系统(DCS)7-第一章-DCS课件

课前提问•1、DCS国内应用情况•2、HS2000系统体系结构•HS2000系统的三种配置结构•由于HS2000系统以三层网络为主的分层分布结构，给系统配置带来了极大的伸缩性和灵活性。用户可以根据自动化系统的设计目标，选择三种不同规模的系统配置。第一章DCS概述•HS2000小型分布式控制系统配置•HS2000S系统的配置规模：••系统可以配置1—2个操作员站，其中只能有一个站作控制站，另一个作监示站兼热备份站；••I／O辅助组件：最多4个，最多可容纳I／O模板数28块；••最大I／O点数：AI：200点；AO：32点；DI/DO：200点；••CNET控制网络最大传输距离：1000m。第一章DCS概述第一章DCS概述•HS2000M中型分布式控制系统配置•如图3-29所示，HS2000M中型系统由SNET系统网络连接多个操作员站、工程师站及I／O现场控制站组成，每个I／O现场控制站内一般包含一个主控组件和0—2个辅助组件，构成一个较大规模的工业控制系统，是一个典型的、完整的分布式控制系统。第一章DCS概述•HS2000M系统的配置规模：••工程师站：1台••操作员站：1—8台••I／O控制站：1—20台•其中：••工程师站可以与操作员站复用：••I／O控制站可以配置成HS2000S系统，即I／O站可带有本地操作功能(CRT和操作键盘、轨迹球等)。••每个I／O站配置主控组件1个，辅助组件O一2个。•组件中共可容纳双电源、双CPU控制器模板及26个I／O模板。•HS2000M系统I/O吞吐量：••可控制：几个-几百个回路••采集：几百-几千点•总之，可以根据用户的需要作到最佳配置，满足绝大多数工业控制场合的需要。第一章DCS概述第一章DCS概述•(3)HS2000L大型分布式控制系统配置•HS2000L大型分布式控制系统是基于HS2000M中型系统和HS2000S小型系统的基础上，集现场装置控制、多装置协调控制和厂级生产管理功能为一体的大型综合性系统。•HS2000L系统由多套HS2000M中型系统和HS2000S小型系统构成控制层，由基于MSDOS或MS—Windows的PC机以及基于X—Windows的工作站(Workstation)构成管理层，二者之间通过高速局域网络连接起来，由于采用了开放标准，在这个高速局域网络上能挂接的工作站、PC机的数量没有明确的限制，配置也极为灵活。第一章DCS概述1.7.2HS2000CAS系统的网络结构•HS2000CAS系统的节点从功能上分为现场控制站、操作员站、打印控制站、服务器、通讯控制站和工程师站六种类型。其中现场控制站、通讯控制站与操作员站、打印控制站之间通过服务器连接，所有节点通过网络连接起来，服务器和现场控制站、通讯控制站通过系统网络连接，服务器和操作员站、打印控制站、工程师站通过管理网络连接在一起，整个系统通过管理网络和系统网络完成各节点间数据和信息的传递。如图3-30所示。第一章DCS概述第一章DCS概述1.7.3HS2000MACSTM系统的网络结构（1）MACSTM系统的组成MACSTM系统的多域系统体系结构如图3-31所示。第一章DCS概述第一章DCS概述•MACSTM系统的网络由上到下分为监控网络、系统网络和控制网络三个层次，监控网络实现工程师站、操作员站、打印服务站、高级计算站与系统服务器的互连；系统网络实现现场控制站与系统服务器的互连，控制网络实现现场控制站与过程I／O单元的通讯。•一个大型系统可由多组服务器组成，由此将系统划分成多个域，每个域可由独立的服务器。系统网络SNET和多个现场控制站组成，完成相对独立的采集和控制功能。域有域名，域内数据单独组态和管理，域间数据可以重名。各个域可以共享监控网络和工程师站。而操作员站、打印站和高级计算站等可通过域名登录到不同的域进行操作。第一章DCS概述•数据按域独立组态，域间数据可以由域间引用或域间通信组态进行定义，并通过监控网络相互引用。•如果只配置一个域，体系结构可简化为图3-32模式。单域系统中，SNET与MNET可共用100M高速冗余以太网传输介质。另外，中央服务器也可同时兼作操作员站使用。•MACSTM系统具有的功能：数据采集、控制运算、闭环控制输出、设备和状态监视、报警监视、远程通信、实时数据处理和显示、历史数据管理、日志记录、事件顺序记录、事故追忆、图形显示、控制调节、报表打印、高级计算组态、调试、打印、下装、诊断。第一章DCS概述第一章DCS概述图3-32MACSTM系统的单域系统的体系结构图•现场控制站(FCS)由专用控制柜和专用控制软件组成，控制柜中包括系统电源、现场电源、主控单元、过程、I／O单元、通信单元及控制网络等组件。可根据组态的数据库和算法完成信号采集、数据转换、控制和联锁算法、现场信号输出。•通信控制站(CCS)由高可靠工业微机、各种通信卡件和通信软件组成，实现与各类现场总线仪表、PLC、智能电子设备IED、RTU及其它子系统的通信，完成各种通信协议的解释和数据格式转换等功能的计算机。通讯控制站支持如下通讯线路：RS—232、RS—422、RS—485、Ethernet网络、Arcnet网络。•高级计算站(ACS)由高可靠工业微机或高性能工作站组成，配有各种专用数据处理、数据分析或高级控制算法软件，具有用户可编程环境的计算机。第一章DCS概述•打印服务站(PTS)由高可靠工业微机、打印机组成，完成系统服务器提交的图形或文本的打印。•系统服务器(SVR)由高档微机或服务器构成，完成实时数据库管理和存取、历史数据库管理和存取、文件存取服务、数据处理、系统装载等功能的计算机。系统服务器可两冗余配置。•管理网关(Gateway)由高档微机和通用数据库组成，完成系统实时数据库的对外开放功能。第一章DCS概述•企业管理网(ENET)由10M／100M高速冗余以太网络构成，用于系统服务器与工程师站、操作站、高级计算站等的连接。完成工程师站的数据下装，操作员站、打印服务站、高级计算站等的在线数据通讯。•监控网络(M—NET)由10M／100M高速冗余以太网络构成，用于系统服务器与现场控制站、通信控制站等的连接。完成现场控制站、通讯控制站的数据下装，服务器与现场控制站、通讯控制站之间的实时数据通讯。第一章DCS概述•系统网络(S—NET)由10M／100M高速实时以太网络或ARCNET网络构成。用于连接现场控制站和服务器。•控制网络（C-NET）由PROFIBUS构成，可兼容CAN、FF、MODBUS等多种现场总线网络，用来与现场控制站主控单元和过程I/O单元通信，完成实时输入、输出数据传送服务的专用网络系统。第一章DCS概述（2）MACSTM系统网络及特性•MACSTM系统网络采用可靠性高的双冗余结构，应用时可以保证在任何一条网络失效的情况下都不影响系统通信。系统网络的拓扑结构为星型，中央节点为服务器。一个域系统网络（冗余）的连接示意图如图3-33所示。•MACSTM系统网络的网络特性如下：••传输速率100Mbps；••通信介质采用双绞线或光纤；••最大距离：与选用的介质有关，光纤每段最大距离为2000m，双绞线每段最大距离为100m。••允许的最大HUB（集线器）数为4，每个HUB有16个端口。第一章DCS概述第一章DCS概述图3-33MACSTM系统网络连接示意图1）管理网络•管理网络（MNET）由100M高速冗余以太网络构成，用于系统服务器与工程师站、操作站、高级计算机站的在线数据通信。•系统网络2）系统网络•系统网络（SNET）由100M以太网构成，用于系统服务器与现场控制站、通信控制站的连接，完成现场控制站、通信控制站的数据下装，服务器于现场控制站、通信控制站之间的实时数据通信。第一章DCS概述3）控制网络•控制网络（CNET）由CAN总线或PROFIBUSA-DP总线构成，用来实现过程I/O模块与现场控制站主控单元的通信，完成实时输入、输出数据的传送。PROFIBUSA-DP总线是专门为自动控制系统与设备级分散I/O之间通信而设计的。既能满足高速传输，又简单实用，同时较为经济。•PROFIBUSA-DP总线符合EN50170标准，拓扑结构为总线式，在总线两端有有源总线端接器。其基本特性如下：第一章DCS概述•拓扑结构为总线式，在总线两端有有源总线端接器；•最大节点数为127，其中每个分段上最多可接32个节点，各段可通过中继器相连；•传输速率9.6Kbps—12Mbps，与每段距离有关。当距离在100m内时，可达12Mbps。同一系统中全部设备须选同一速率。•通信介质选用屏蔽双绞线或光纤。第一章DCS概述