1、 第 1 页 共 18 页第 二 篇 热 控 设 备第 二 章 集 散 控 制 系 统第 一 节 集 散 系 统 发 展 概 述集 散 系 统 （ Total Distributed Microprocessor Control System） 是 70 年 代 发 展 起 来 的新 型 数 字 控 制 系 统 。 它 是 计 算 机 技 术 、 控 制 技 术 、 通 讯 技 术 和 图 形 显 示 技 术 相 结 合 的 产 物 ，是 完 成 过 程 控 制 、 过 程 管 理 的 现 代 化 设 备 。 从 七 十 年 代 中 期 开 始 美 国 、 日 本 、 欧 洲 等 国 家 和地
2、 区 把 集 散 系 统 广 泛 应 用 于 石 油 化 工 、 电 力 、 冶 金 、 建 材 及 轻 工 业 控 制 领 域 。 八 十 年 代 我 国电 力 系 统 开 始 引 进 集 散 控 制 系 统 ， 在 电 厂 得 到 广 泛 的 应 用 ， 特 别 是 300WM 及 其 以 上 机组 必 须 采 用 DCS。 截 止 到 1999 年 ， 我 国 火 电 厂 已 有 229 套 DCS， 14 种 型 号 它 们 分 别 是INFI-90、 WDPF- 、 TELEPERM-ME、 MAX1000、 PRCONTROL-P、 HIACS-3000、 I/A SERIES、
3、CONTRONIC-E、 TDC-3000、 MIDAS-8000、 T20（ P320） 、CENTRUM（ XL） 、 SPECTRUM、 MOD-300。第 二 节 集 散 控 制 系 统 的 简 要 介 绍一 、 系 统 总 体 结 构 及 控 制 功 能集 散 控 制 系 统 主 要 由 CRT 操 作 员 站 、 上 位 机 （ 有 的 无 上 位 机 ） 、 各 种 功 能 站 （ 完 成现 场 控 制 功 能 的 控 制 器 是 核 心 部 分 ） 、 通 信 接 口 和 不 同 形 式 的 网 络 连 接 而 成 。 各 种 功 能 站包 括 ： 数 据 采 集 与 处 理
4、站 （ 专 处 理 非 控 制 变 量 ， 供 集 中 管 理 用 ） 、 闭 环 控 制 站 、 开 环 控制 站 、 计 算 站 、 通 讯 控 制 站 （ 有 的 未 设 ） 、 协 调 站 。 各 站 的 大 小 视 功 能 要 求 大 小 不 一 。 如闭 环 控 制 多 在 几 十 个 回 路 以 上 ， 最 小 到 单 回 路 调 节 器 ； 在 大 系 统 中 才 分 设 有 各 种 专 用 辅 助 处理 站 （ 如 计 算 站 、 历 史 数 据 处 理 站 。闭 环 控 制 站 可 以 完 成 单 、 多 回 路 控 制 、 批 量 控 制 ， 有 的 系 统 带 有 某
5、种 形 式 的 高 级 控 制 ，如 模 糊 控 制 、 自 适 应 控 制 。 开 环 控 制 可 以 完 成 顺 序 控 制 、 逻 辑 控 制 等 。 以 上 功 能 有 的 在 一 个站 中 包 括 几 种 功 能 ， 称 多 功 能 控 制 器 。 有 的 按 功 能 分 设 各 站 （ 或 控 制 器 ） 完 成 。 DCS即 能 实 现 集 中 综 合 管 理 ， 又 能 完 成 各 种 控 制 和 监 视 。整 个 系 统 ， 有 的 按 功 能 分 层 分 网 络 控 制 ， 有 的 不 分 层 ， 全 挂 在 同 一 网 上 。 多 数 系 统 采 用功 能 分 块 形 式
6、 ， 首 先 拼 装 成 小 系 统 ， 然 后 再 由 小 系 统 拼 装 成 中 、 大 型 系 统 。 其 中 最 小 控 制 功能 是 单 回 路 类 型 的 可 编 程 调 节 器 与 控 制 器 。二 、 软 件 （ 算 法 、 语 言 ） 配 置集 散 控 制 系 统 的 软 件 主 要 分 为 四 大 部 分 ：CRT 操 作 站 和 上 位 机 中 用 的 各 种 管 理 和 计 算 处 理 软 件 。 如 操 作 系 统 ， 各 种 操 作 、 显 示 、记 录 、 通 信 和 有 关 计 算 处 理 软 件 等 ， 有 的 还 备 有 优 化 处 理 程 序 。有 的 语
7、 言 多 是 专 用 语 言 或 高 级 语 言 ， 如 BASIC、 FORTRAN 等 ， 并 将 其 存 在 本 部 分的 ROM 中 或 磁 盘 中 （ 称 集 中 数 据 库 ） 。功 能 站 中 的 软 件 主 要 是 用 汇 编 语 言 编 写 的 各 种 算 法 子 程 序 模 块 ， 由 于 系 统 大 小 规 模 不 同 ，第 2 页 共 18 页从 十 几 种 到 上 千 种 。最 后 一 种 是 应 用 软 件 即 根 据 实 际 需 要 ， 在 应 用 时 由 组 态 软 件 （ 常 采 用 面 向 问 题 的 语 言 ）将 各 种 算 法 子 程 序 组 态 成 各
8、 种 功 能 性 程 序 ， 然 后 在 功 能 站 中 系 统 软 件 的 管 理 下 运 行 。以 上 四 大 部 分 软 件 ， 都 分 设 在 有 关 的 数 据 库 内 。 尤 其 各 功 能 站 的 软 件 都 已 标 准 模 块 化 ，并 固 化 在 ROM 中 。 有 的 系 统 软 件 也 分 设 在 个 站 中 。三 、 网 络 与 通 信集 散 控 制 系 统 的 网 络 ， 主 要 由 三 种 基 本 型 网 络 组 合 而 成 。 这 三 种 基 本 网 络 是 ： 星 型 、 环型 、 总 线 型 。 小 规 模 的 系 统 往 往 是 基 本 型 网 络 的 一
9、种 ， 中 、 大 规 模 系 统 是 基 本 型 网 络 的 组 合（ 即 两 种 以 上 基 本 型 网 络 的 适 当 组 合 ） 。通 信 网 的 长 度 ， 根 据 系 统 规 模 的 大 小 不 同 （ 从 几 米 几 十 公 里 ） 。 通 信 网 络 所 用 的介 质 主 要 有 ： 双 绞 线 （ 短 距 离 用 ） 、 同 轴 电 缆 和 光 导 纤 维 （ 远 距 离 用 ） ， 通 信 协 议 和 方式 主 要 有 ： 令 牌 式 （ 通 行 标 记 式 ） 、 存 储 转 发 式 、 广 播 式 、 问 /答 式 、 时 间 分 槽 式 （ 主 站权 轮 流 式 ）
10、等 ， 也 有 的 系 统 是 各 种 方 式 配 合 使 用 于 一 个 系 统 中 。 总 线 传 输 率 在 几 千 比 特 /秒 十 几 兆 比 特 /秒 。挂 在 高 速 通 信 网 络 上 的 各 站 都 有 通 信 接 口 ， 有 的 系 统 设 有 通 信 指 挥 器 ； 有 的 未 专 设 ， 把通 信 功 能 分 设 在 各 站 的 通 信 接 口 中 。四 、 人 机 联 系集 散 系 统 的 人 机 联 系 是 分 级 和 分 块 设 置 的 ， 在 集 中 管 理 部 分 有 CRT 操 作 站 ， 在 各 功能 站 中 也 设 有 简 单 的 显 示 操 作 装 置
11、 。 在 大 系 统 中 ， CRT 操 作 站 也 分 层 并 分 设 ， 而 且 上 、下 级 人 -机 联 系 多 数 互 为 冗 余 备 用 。CRT 屏 幕 尺 寸 为 12 24 英 寸 ， 有 的 另 外 加 有 大 屏 幕 。 显 示 功 能 很 强 ， 有 各 种 画 面 显 示 ，如 图 形 、 数 据 、 趋 势 等 ， 多 达 几 百 幅 。 而 且 还 带 有 报 警 功 能 ， 画 面 分 辨 率 很 高 ， 响 应 时 间 多在 1 3 秒 ； 有 的 响 应 时 间 小 于 1 秒 。 操 作 多 采 用 键 盘 操 作 或 鼠 标 操 作 ， 有 的 采 用
12、触 模 式和 光 笔 式 。 另 外 还 配 有 打 印 机 、 记 录 仪 、 彩 色 硬 拷 贝 机 、 海 量 存 储 器 、 磁 带 机 。一 般 CRT 操 作 站 都 设 有 两 类 操 作 台 （ 运 行 人 员 操 作 台 和 工 程 师 操 作 台 ） 。 前 者 主 要用 于 运 行 系 统 的 操 作 监 视 ， 后 者 主 要 用 于 系 统 运 行 功 能 的 组 态 。 在 CRT 操 作 台 上 可 以完 成 各 种 操 作 （ 如 运 行 监 视 、 各 种 参 数 的 修 改 与 整 定 、 画 面 的 生 成 与 修 改 、 各 种 运 行 功 能 的组 态
13、 等 ） 。 功 能 组 态 基 于 计 算 机 高 级 语 言 ， 多 采 用 添 表 、 做 图 与 对 话 方 式 完 成 。各 站 中 的 简 单 显 示 操 作 装 置 是 本 站 的 人 机 联 系 设 备 ， 可 以 完 成 本 站 的 功 能 组 态 、 显 示 、操 作 等 简 单 功 能 。五 、 可 靠 性 措 施集 散 系 统 具 有 控 制 功 能 分 散 （ 危 险 分 散 ） ， 管 理 监 视 集 中 的 结 构 特 点 ， 因 此 它 是 系 统可 靠 的 基 础 性 措 施 。 另 外 系 统 中 各 部 件 采 用 标 准 化 、 模 件 化 ， 类 型
14、较 少 ， 各 站 间 的 通 信 采 用高 速 通 道 ， 故 便 于 多 处 采 用 冗 余 措 施 ， 如 通 讯 网 ， 接 口 、 功 能 站 、 电 源 等 。第 3 页 共 18 页设 有 多 种 硬 、 软 件 监 视 措 施 ， 如 在 线 自 诊 断 功 能 ， 一 般 自 诊 断 都 到 模 件 级 。 以 便 及 早 发现 事 故 。 操 作 显 示 报 警 功 能 强 ， 也 是 监 视 和 发 现 故 障 的 有 利 措 施 。多 处 设 有 故 障 保 护 措 施 ， 如 无 中 断 自 动 热 备 用 ， 闭 环 输 出 故 障 自 动 保 持 ， 自 动 转
15、后 备 手操 。 断 电 （ 或 故 障 ） 时 有 关 信 息 用 磁 芯 、 磁 饱 和 带 电 池 RAM 等 保 护 功 能 。防 干 扰 措 施 考 虑 全 面 ， 如 各 种 隔 离 、 浮 空 、 屏 蔽 等 。 部 件 或 系 统 的 抗 干 扰 能 力 多 在 120db左 右 。由 于 硬 、 软 件 标 准 化 、 模 件 化 、 种 类 少 ， 便 于 设 置 备 用 和 维 修 ， 再 加 上 离 线 自 诊 断 程 序的 配 合 ， 维 修 率 一 般 不 很 高 ， 故 可 用 率 P（ A） 很 高第 三 节 几 种 国 外 集 散 系 统 介 绍一 、 TDC
16、-3000（ 美 国 霍 尼 威 尔 公 司 1983 年 推 出 ）（ 一 ） 、 系 统 总 体 结 构TDC-3000 是 个 多 级 的 计 算 机 控 制 系 统 ， 它 有 一 个 局 部 控 制 网 络 （ LCN） ， 在 这 个 网络 上 可 以 直 接 连 接 历 史 组 件 ， 应 用 组 件 ， 计 算 组 件 和 多 功 能 操 作 站 （ 高 一 级 的 人 机 接 口 ） 除此 之 外 还 有 可 通 过 通 用 门 路 和 计 算 机 门 路 与 其 它 部 件 相 连 。 另 外 通 过 高 速 通 道 接 口 可 以 把TDC-2000 系 统 连 接 在
17、一 起 。 TDC-2000 主 要 和 过 程 相 连应 用 组 件 通 过 LCN 网 调 用 其 它 模 件 的 数 据 ， 为 1500 个 回 路 提 供 先 进 的 控 制 功 能 。历 史 组 件 收 集 和 存 储 历 史 数 据 。 计 算 组 件 为 TDC-2000 和 LCN 网 上 的 模 件 增 加 用 户 编 程源 和 扩 大 各 种 数 据 的 存 储 。 TDC-2000 包 括 1-3 个 数 据 高 速 通 道 分 支 ， 在 分 支 上 连 接 的 装置 包 括 基 本 控 制 器 ； 扩 展 控 制 器 ； 多 功 能 控 制 器 。 过 程 计 算
18、机 为 TDC-4500， 另 外 还 有基 本 或 扩 展 操 作 员 站 。（ 二 ） 、 软 件 配 置 及 控 制 功 能基 本 控 制 器 （ BC） 28 种 算 法 ， 扩 展 控 制 器 控 制 算 法 26 种 ， 多 功 能 控 制 器 （ MC）控 制 算 法 为 24 种 ， 有 支 持 顺 控 和 基 于 计 算 机 高 级 语 言 SOPL。 以 上 控 制 器 主 要 完 成 模 拟调 节 ， 分 批 控 制 、 顺 序 控 制 等 ， 还 可 以 通 过 上 位 机 实 现 DDC 和 SPC 控 制 。组 态 方 式 可 在 工 程 师 站 操 作 台 和 D
19、EP 面 板 进 行 （ 在 离 线 都 行 ） 。 并 配 有 作 图 软 件 。（ 三 ） 、 网 络 与 通 信该 系 统 的 网 络 分 二 层 ， 上 层 是 局 部 控 制 网 络 （ L C N） ， 下 层 是 高 速 数 据 通 道 ， 均 为总 线 式 结 构 。 传 输 介 质 为 同 轴 电 缆 （ 也 可 使 用 光 纤 ） 。 LCN 采 用 令 牌 传 送 和 广 播 发 送 协议 。 传 送 数 率 5M 比 特 /秒 ， 共 能 支 持 64 个 模 件 或 门 路 ， 高 速 速 据 通 道 最 多 有 三 条 分 支 接到 交 通 指 挥 器 ， 共 可
20、挂 接 63 站 。 通 讯 协 议 采 用 请 求 响 应 方 式 ， 数 率 为 0.25 比 特 /秒 ，最 远 距 离 为 3000 米 。通 过 LCN 扩 展 器 可 使 局 部 网 络 扩 成 远 方 网 ， 可 达 两 公 里 ， 最 多 增 加 到 三 个 局 部 网 ， 连 接的 总 模 件 不 能 超 过 64 个 。（ 四 ） 、 人 -机 联 系第 4 页 共 18 页人 机 联 系 分 为 三 级 ， 基 本 控 制 器 的 数 据 输 入 板 （ DEP） ， TDC-2000 总 线 上 的 基 本 和扩 展 操 作 员 站 和 高 一 级 的 操 作 接 口
21、（ 通 用 站 ） 。 通 用 站 （ US） 的 CPU 为 68000， 内 存为 25M， 具 有 两 个 软 驱 ， 20 英 寸 CRT 彩 色 ， 触 模 式 高 分 辨 率 屏 幕 。 画 面 响 应 时 间 ： 主 要画 面 小 于 1 秒 。 一 般 画 面 2 秒 。 平 面 模 式 键 盘 ， 有 85 个 自 定 义 功 能 键 。 同 一 控 制 台 上 的CRT 互 为 备 用 ， 可 实 现 信 息 画 面 的 传 递 。（ 五 ） 、 可 靠 性 措 施多 处 采 用 冗 余 措 施 ， 如 通 信 网 络 、 接 口 、 操 作 站 等 。 并 有 较 强 的
22、 自 诊 断 功 能 ， 可 诊 断 到模 件 级 。采 用 8： 1 无 中 断 自 动 备 用 。 有 断 电 保 护 功 能 ， 存 储 器 有 磁 芯 存 储 器 和 RAM 电 池保 护 ， 可 维 持 50 小 时 。多 处 采 用 光 电 隔 离 ， 闭 环 输 出 有 自 保 持 功 能 ， 抗 干 扰 能 力 可 达 120db。 硬 件 标 准 化 ，维 修 方 便 。 并 有 直 接 后 备 手 操 。二 、 WDPF（ 美 国 西 屋 公 司 1982 年 10 月 推 出 ）（ 一 ） 、 系 统 总 体 结 构该 系 统 由 高 速 公 路 把 各 种 可 选 择
23、的 站 连 接 起 来 构 成 不 同 规 模 的 系 统 ， 该 系 统 没 有 通 信 指CGLCNUS HM AM CM-60LCN扩 展 器US HM AM CM-60HGGHGGCBMCHL、 PIULL、 PIU4500计 算 机SSC PCCDHP 程 序 控 制CBMCHL、 PIULL、 PIU多 功 能基 本 操 作 站MC高 速 数 据 通 道 高 速 数 据 通 道图 2-2-1 TDC-3000 系 统 结 构1CG： 计 算 机 接 口2.LCN： 局 部 网 络3.CM-60： 计 算 组 件4.AM： 应 用 组 件5.HM： 历 史 组 件6.US： 多 功
24、能 操 作 台7.HG： 高 速 通 道 接 口8.CB： 基 本 控 制 器9.MC： 多 功 能 控 制 器10.HL、 PIU， LL、 PIU-I/O 装 置11.SSC： 单 回 路 调 节 器12.PC： 数 字 控 制 器13DHP： 数 据 通 讯 口14.LDOS： 逻 辑 装 置LDOS第 5 页 共 18 页挥 器 ， 系 统 主 要 包 括 ： 操 作 员 控 制 台 、 工 程 师 控 制 台 、 数 据 记 录 器 、 计 算 器 、 PC 接 口 、分 散 处 理 单 元 （ DPU） 、 历 史 数 据 存 储 与 检 索 、 批 处 理 单 元 （ B P U
25、） 分 散 数 字 控 制 和 与其 它 计 算 机 连 接 的 门 路 等 ， 本 系 统 由 于 没 有 通 信 指 挥 器 ， 把 上 位 机 和 通 信 指 挥 器 的 功 能 分 散到 各 功 能 站 中 。 分 散 控 制 单 元 （ DPU） 是 该 系 统 的 基 本 控 制 站 ， 完 成 数 据 采 集 和 控 制 功 能（ 本 身 也 带 有 简 单 的 操 作 员 接 口 ） ， 每 个 DPU 可 设 有 如 下 能 力 的 I/O 板AI： 360， AO： 144， DI： 544， DO： 544， 脉 冲 ： 144， 顺 序 事 件 记 录 ： 544。（
26、二 ） 、 软 件 的 配 置 及 控 制 功 能该 系 统 有 90 多 种 SAMA 算 法 ， 25 种 ISA 算 法 和 15 种 逻 辑 算 法 等 ， 共 150 多 种 。有 面 向 问 题 的 语 言 （ POLS） ， 用 来 支 持 过 程 控 制 ， 图 形 生 成 和 制 表 打 印 等 。 另 外 还 有 定 时多 任 务 操 作 系 统 ， 高 级 语 言 （ FORTRAN 和 PASCAL） 汇 编 语 言 和 计 算 器 中 用 的 专 用 软 件 。控 制 软 件 管 理 方 法 使 用 专 用 任 务 模 块 结 构 。软 件 的 组 态 方 法 ， 在
27、 工 程 师 控 制 站 支 持 用 户 进 行 系 统 生 成 、 开 发 ， 调 试 和 维 护 。自 诊 断 软 件 分 别 对 CPU， I/O 和 控 制 模 块 进 行 定 时 诊 断 。主 要 控 制 功 能 有 ： 模 拟 调 节 ， 逻 辑 控 制 ， 批 量 控 制 ， 直 接 数 字 控 制 等 。（ 三 ） 、 网 络 和 通 信该 系 统 的 网 络 是 总 线 型 的 。 通 信 采 用 了 通 行 标 记 （ 令 牌 和 时 间 分 片 广 播 协 议 相 结 合 的 方式 ） 。 每 秒 为 一 时 间 周 期 ， 100 毫 秒 为 一 小 周 期 ， 每 一
28、 小 周 期 又 划 分 为 254 个 时 间 片 。每 站 至 少 可 获 得 一 个 时 间 片 （ 所 有 站 获 得 的 时 间 片 总 和 应 254） 。 各 站 在 自 己 的 时 间 片内 广 播 ， 广 播 完 令 牌 交 给 下 一 个 站 。 通 信 速 率 为 2M 比 特 /秒 。所 用 的 介 质 为 同 轴 电 缆 ， 最 多 可 挂 254 个 站 ， 最 大 距 离 为 6000 米 。 也 可 采 用 光 纤 ，可 挂 64 个 站 ， 最 长 距 离 为 1200 米 。 无 通 信 指 挥 器（ 四 ） 、 人 机 联 系人 机 联 系 是 分 层 分
29、 设 的 。 操 作 员 /报 警 控 制 台 ， 采 用 高 分 辨 率 19 英 寸 彩 色 CRT，有 1 兆 磁 泡 存 储 器 供 显 示 存 储 用 ， 可 显 示 画 面 300 幅 ， 画 面 响 应 时 间 为 1 秒 。 兼 可 分主 、 付 屏 幕 显 示 。 系 统 可 设 多 个 操 作 员 /报 警 控 制 台 ， 实 现 冗 余 配 置 ， 每 台 均 有 DAS和 控 制 操 作 功 能 。多 层 薄 膜 式 键 盘 ， 带 音 响 反 馈 ， 有 50 个 定 义 功 能 键 ， 操 作 方 便 。工 程 师 站 也 有 19 英 寸 彩 显 和 磁 泡 存
30、储 器 ， 采 用 照 图 会 话 的 方 式 实 现 开 发 ， 编 程 和 系 统维 护 等 功 能 。 有 汉 字 化 板 和 光 笔 ， 用 于 构 造 画 面 、 修 改 图 形 。（ 五 ） 、 可 靠 性 措 施该 系 统 无 上 位 机 和 通 信 指 挥 器 ， 功 能 更 分 散 ， 可 靠 性 更 高 ， ， 同 时 可 以 实 现 100%冗 余 备 用 。 并 有 在 线 自 诊 断 功 能 ， 可 达 模 件 级 。有 事 故 自 锁 功 能 ， 能 带 电 换 模 件 。 有 后 备 软 手 操 和 硬 手 操 。 在 系 统 内 部 多 处 设 有 磁 泡 存储
31、 器 ， 保 证 信 息 不 会 丢 失 。第 6 页 共 18 页三 、 HIACS3000（ 日 本 日 立 公 司 1986 年 推 出 ）（ 一 ） 、 系 统 总 体 结 构该 系 统 是 一 种 多 级 过 程 控 制 系 统 ， 上 层 环 形 网 为 -网 络 .该 网 络 把 CRT 操 作 站 ，协 调 控 制 器 （ H04-M/L） 连 接 起 来 。 在 -网 络 上 可 挂 32 个 协 调 控 制 器 。 下 层 网 络 为总 线 型 ， 称 之 CV-网 络 。 在 CV 网 上 可 挂 32 个 局 部 控 制 器 （ H04-M/F） ， 同 时 还 可 上
32、 连 协调 控 制 器 。 M/F 模 件 可 以 与 现 场 仪 表 相 连 。 协 调 控 制 器 和 局 部 控 制 器 的 规 模 大 小 是 不 同 的 ，但 基 本 结 构 是 相 似 的 。 H04-M/L 控 制 器 共 有 下 列 模 件 ： 微 处 理 器 （ BPU） 、 存 储 器（ MEM） 、 网 通 信 （ NCP） ， 控 制 启 停 接 口 （ PIF） 、 CV 网 通 信 （ CVNET） 、 过 程 入 /出 接 口 （ PI/O CE） 和 单 元 驱 动 （ UD） 等 组 成 。（ 二 ） 、 软 件 配 置 及 控 制 功 能本 系 统 共 有
33、62 种 基 本 算 法 ， 并 有 一 些 高 级 控 制 算 法 。 另 外 使 用 HISEC 04MPOL 专用 语 言 。 控 制 软 件 的 管 理 方 式 采 用 任 务 排 队 、 循 环 执 行 的 办 法 。 M/F 控 制 周 期 为100ms， 可 平 均 运 行 2000 条 以 上 的 宏 指 令 。 在 工 程 师 站 上 通 过 组 态 软 件 生 成 应 用 程 序 ， 并有 自 诊 断 程 序 定 时 对 CPU、 I/O 等 模 件 进 行 自 诊 断 。 主 要 控 制 功 能 有 ： 各 种 模 拟 调 节 、 顺序 控 制 、 协 调 控 制 等 功
34、 能 。（ 三 ） 、 网 络 与 通 信通 信 网 分 二 层 ， 上 层 为 环 型 网 ， 下 层 为 总 线 型 网 。 环 型 网 中 采 用 令 牌 传 送 方 式 ， 最 大 距离 为 3200 米 ， 传 送 速 率 为 1M 比 特 /秒 ， 最 多 可 挂 32 个 站 。 下 层 网 为 总 线 型 ， 传 送 方 式为 时 间 片 广 播 式 ， 传 送 距 离 最 大 为 50 米 ， 传 送 速 率 为 0.5M 比 特 /秒 ， 整 个 网 上 的 负 荷布 置 比 较 均 匀 。 上 层 环 形 网 采 用 的 传 输 介 质 为 双 绞 线 ， 也 可 采 用
35、 光 纤 。 在 使 用 光 纤 时 ， 通 信速 率 可 达 15M 比 特 /秒 ， 通 信 距 离 可 达 32 千 米 。 在 环 型 网 上 具 有 反 向 循 环 （ LOOP-数 据 高 速 通 道工 程 师控 制 台DPU分 散 处理 单 元BPU批 处 理单 元操 作 员控 制 台历 史 数据 检 索DNC分 散 数字 控 制计 算 器 门 路数 据 记录 器PC接 口过 程 接 口 图 2-2-2 WDPF 系 统 结 构第 7 页 共 18 页BACK） 功 能 ， 可 靠 性 高 。 和 VC 网 均 无 交 通 指 挥 器 。 网 中 均 设 有 冗 余 备 份 。（
36、 四 ） 、 人 机 联 系该 系 统 的 人 机 联 系 是 分 级 的 （ 即 系 统 级 -在 网 上 ， 群 级 -CV 网 上 ， 局 部 级 -在控 制 器 上 ） 。 CRT 操 作 站 分 设 为 运 行 员 操 作 台 和 工 程 师 控 制 台 。 在 CRT 操 作 台 配 有 20英 寸 彩 色 、 高 分 辨 率 CRT 显 示 器 ， 画 面 响 应 时 间 小 于 1 秒 。工 程 师 操 作 台 可 以 完 成 功 能 系 统 的 组 态 ， 参 数 调 整 ， 同 时 能 执 行 操 作 员 控 制 台 的 功 能 。组 态 方 法 采 用 问 答 式 ， 并
37、 配 有 硬 拷 贝 用 打 印 机 和 硬 软 磁 盘 等 。（ 五 ） 、 可 靠 性 措 施多 处 采 用 冗 余 措 施 ： 如 二 层 网 均 有 双 层 化 设 置 ， 而 且 网 通 信 方 向 可 以 双 向 ， 大大 提 高 了 可 靠 性 。 采 用 分 散 供 电 方 式 ， 输 入 侧 有 交 、 直 流 组 合 备 用 ， 而 且 在 控 制 器 内 的 电 源都 采 用 双 重 化 配 置 。 另 外 设 双 CPU、 备 用 控 制 器 等 ， 自 诊 断 功 能 强 ， 故 障 后 输 出 保 持 有 自锁 功 能 ， 各 模 块 可 带 电 更 换 ， 并 在
38、 DCM 一 级 可 实 现 直 接 手 操 或 后 备 手 操 。 RAM 区 有 掉电 保 护 功 能 ， 可 维 持 1 个 月 数 据 不 会 丢 失 。四 、 MOD300（ 美 国 泰 勒 公 司 1985 年 推 出 ）（ 一 ） 、 系 统 总 体 结 构MOD300 以 MOD30 为 基 础 ， 发 展 了 多 回 路 控 制 器 ， 从 而 构 成 一 个 规 模 很 大 的 系 统 。 主 要由 控 制 台 子 系 统 、 块 I/O 子 系 统 、 仪 表 子 系 统 、 数 据 处 理 器 子 系 统 和 控 制 器 子 系 统 。 五 个子 系 统 通 过 门 路
39、 处 理 器 连 成 环 型 分 散 通 信 网 （ DCN） 。 在 DCN 上 再 加 门 路 处 理 器 就 构 成 比较 大 的 多 环 系 统 ， 规 模 没 有 限 制 。-网 络CV-网 络 CV-网 络 CRT 操 作 站H04 M/L H04 M/LH04 M/F H04 M/F H04 M/F H04 M/F图 2-2-3 HIACS-3000 系 统 结 构 图第 8 页 共 18 页整 个 系 统 的 硬 件 只 有 13 种 ， 已 标 准 通 用 化 。控 制 系 统 可 以 实 现 多 种 控 制 功 能 ， 控 制 器 采 用 的 是 68000 芯 片 ， 并
40、 有 错 误 校 正 存 储器 1024K， 可 支 持 72 个 I/O 点块 I/O 系 统 ， 在 大 量 I/O 点 时 选 用 ， 专 处 理 I/O 信 号仪 表 系 统 指 的 是 MOD30 系 统 。数 据 处 理 系 统 由 数 据 处 理 器 、 盘 存 储 器 、 操 作 电 源 分 配 器 组 成 。 主 要 完 成 存 储 和 管 理 过程 ， 单 元 中 的 所 有 数 据 ， 以 便 趋 势 记 录 和 报 警 。控 制 台 子 系 统 主 要 用 于 数 据 库 组 态 ， 连 续 和 不 连 续 运 行 的 控 制 和 管 理 等 ， 它 和 数 据 处 理
41、系 统 合 成 CRT 操 作 站 。（ 二 ） 、 软 件 的 配 置 和 控 制 功 能该 系 统 设 有 操 作 系 统 、 数 据 处 理 系 统 、 通 信 操 作 和 自 诊 断 操 作 等 大 的 软 件 包 。 另 外 设 计了 自 己 的 专 用 泰 勒 控 制 语 言 。可 以 完 成 闭 环 控 制 、 顺 序 控 制 、 开 关 量 逻 辑 操 作 和 定 时 控 制 等 ， 在 控 制 模 件 之 间 还 可 以实 现 数 据 /控 制 匹 配 通 信 。（ 三 ） 、 网 络 和 通 信系 统 的 通 信 网 络 是 以 双 扭 线 连 接 的 分 散 环 网 （
42、DCN） 为 基 础 构 成 的 多 环 网 络 系 统 ， 在环 上 最 多 能 连 23 个 子 系 统 ， 最 远 距 离 可 达 17 哩 。 DCN 是 高 速 的 局 部 地 区 网 络 ， 提 供 子系 统 之 间 的 通 讯 ， 非 MOD 系 统 与 MOD300 系 统 相 连 ， 由 通 信 链 中 通 用 门 路 部 件 实 现 ， 系 统的 通 信 协 议 是 标 准 的 。子 系 统 中 子 网 与 DCN 相 连 ， 如 与 控 制 器 子 系 统 连 接 的 点 文 件 夹 总 线 （ F 总 线 ） 。 F总 线 为 冗 余 环 ， 运 行 速 率 是 240
43、K 比 特 /秒 ， 在 控 制 器 模 件 之 间 是 控 制 /数 据 匹 配 通 信 ，广 播 发 送 信 息 。（ 四 ） 、 人 机 联 系有 数 据 处 理 器 子 系 统 、 控 制 台 子 系 统 组 成 。 数 据 处 理 器 子 系 统 由 数 据 处 理 器 、 盘 存 储 器操 作 、 电 源 分 配 器 及 数 据 处 理 器 加 软 件 组 成 。 能 存 储 管 理 过 程 单 元 中 的 所 有 数 据 ， 能 进 行 历史 数 据 的 采 集 和 长 期 的 趋 势 记 录 ， 能 产 生 报 告 ， 报 警 和 事 件 的 处 理 。 控 制 台 可 提 供
44、 逻 辑 显 示的 分 层 ， 对 系 统 存 取 方 法 的 选 择 ， 操 作 员 能 生 成 动 态 流 程 图 的 显 示 格 式 ， 可 管 理 和 分 析 过 程 ，并 能 进 行 调 整 。 它 用 于 数 据 库 的 组 态 ， 连 续 和 不 连 续 运 行 的 控 制 和 管 理 等 。（ 五 ） 、 可 靠 性 措 施在 一 个 控 制 器 文 件 夹 中 可 以 有 一 个 控 制 器 模 件 作 为 备 用 ， 实 现 冗 余 配 置 ， 备 用 存 储 器 模件 能 拷 贝 所 有 的 信 息 。 所 有 72 个 I/O 点 都 连 接 到 备 用 控 制 器 ，
45、 控 制 器 卡 片 文 件 夹 的 备 用板 支 持 三 条 通 信 信 道 （ P 总 线 ， F 总 线 和 I/O 总 线 ） 。 P 总 线 是 专 用 的 。 F 总 线 是 冗 余 的 。D/F 模 件 提 供 F 总 线 的 时 钟 。 并 设 有 本 安 全 栅 控 制 器 子 系 统 ， 可 采 用 通 用 或 二 个 专 用 的 本 质安 全 端 子 板 和 输 入 信 号 相 连 。 DCN 可 组 成 冗 余 的 二 个 环 同 时 并 行 运 行 。控 制 器 子 系 统 块 I/O 子 系 统 门 路 处 理 器数 据 处 理 器子 系 统仪 表 子 系 统 控
46、制 台 子 系 统MOD5505 系 统DCN现 场 过 程第 9 页 共 18 页五 、 N-90(美 国 贝 利 公 司 1980 年 10 月 推 出 )（ 一 ） 、 系 统 总 体 结 构N-90 系 统 按 着 用 户 需 要 可 组 成 规 模 不 等 的 系 统 。 小 系 统 可 以 用 MINI-90， 它 是 由电 源 、 现 场 控 制 站 、 现 场 人 机 接 口 和 模 件 组 成 。 中 型 系 统 是 由 厂 级 环 路 构 成 的 系 统 ， 每 个 厂环 可 挂 63 个 结 点 （ 站 ） 。 大 型 系 统 可 以 连 成 超 级 环 、 并 把 超
47、环 和 厂 级 环 结 合 起 来 ， 最 多 可有 250 环 和 超 环 。 PCU 是 该 系 统 的 现 场 过 程 控 制 单 元 ， 有 12 块 标 准 模 件 装 在 模 件 安 装现 场 过 程图 2-2-4 MOD300 DCN 系 统 结 构 图D/M门 路 处 理 器门 路 处 理 器DCNNO.4DCNNO.1DCNNO.5DCNNO.2DCNNO.3DCNNO.7DCNNO.6图 2-2-5 MOD300 系 统 的 多 环 结 构第 10 页 共 18 页单 元 （ MMU） 中 。 PCU 通 过 总 线 接 口 模 件 BIM 和 环 路 接 口 模 件 LI
48、M 实 现 和 外 部 通 信 。内 还 装 有 主 模 件 、 子 模 件 和 功 能 最 强 的 多 功 能 控 制 器 MFC（ MFP） ， 它 既 有 自 己 的 功 能块 语 言 又 可 以 支 持 BASIC、 FORTRAN 和 C 语 言 。 相 邻 PCU 间 最 大 距 离 为 2000 米 。（ 二 ） 、 软 件 配 置 及 控 制 功 能多 功 能 控 制 器 有 140 多 种 功 能 算 法 ， 并 具 有 一 些 高 级 的 控 制 算 法 。 用 户 可 直 接 使 用BASIC 等 语 言 编 程 。任 务 管 理 使 用 的 是 DOS 操 作 系 统
49、（ 最 新 的 可 使 用 WINDOWS 或 WINDOWS NT） ，并 有 自 诊 断 软 件 和 故 障 显 示 软 件 。工 程 师 站 有 专 用 软 件 包 STXT、 SCAD、 SLAG 支 持 用 户 组 态 和 生 成 。 也 可 在 过 程 级 使用 组 态 模 件 ， 利 用 功 能 块 ， 连 接 后 装 入 ROM 中 。（ 三 ） 、 网 络 与 通 信该 系 统 为 分 层 式 网 络 结 构 ， 上 层 为 环 型 网 ， 下 层 为 总 线 型 网 络 。 大 型 系 统 共 分 四 级 通 信 ，a： 主 模 件 与 子 模 件 之 间 通 过 扩 展 总 线 进 行 信 息 交 换 ， 采 用 扫 查 方 式 。 b： 局 部 通 信 ， 即PCU 内 部 模 件 间 通 过 模 件 总 线 的 通 信 ， 总 线 可 挂 32 个 智 能 模 件 ,总 线 长 达 10 米 ,
