1、17:14:43,1,第3章 集散控制系统的控制站,第3章 DCS的控制站,17:14:43,2,第3章 DCS的控制站3.1 DCS控制站的硬件 3.2 DCS控制站的软件,第3章 DCS的控制站,17:14:43,3,第3章 DCS的控制站,控制站(CS)是DCS的基础功能：输入 输出运算 控制通信硬件：输入输出单元(IOU)主控单元(MCU) 电源,第3章 DCS的控制站,17:14:43,4,第3章 DCS的控制站,软件：系统软件应用软件 应用软件的用户表现形式是功能块：输入块 输出块运算块连续控制块 逻辑控制块顺序控制块,第3章 DCS的控制站,17:14:43,5,第3章 DCS的
2、控制站3.1 DCS控制站的硬件 3.2 DCS控制站的软件,第3章 DCS的控制站,17:14:43,6,3.1 DCS控制站的硬件,3.1.1 DCS控制站的主控单元 3.1.2 DCS控制站的输入输出单元,第3章 DCS的控制站,17:14:43,7,3.1 DCS控制站的硬件,组成：输入输出单元(IOU)主控单元(MCU) 电源 主控单元(MCU)是控制站的核心 输入输出单元(IOU)是控制站的基础,第3章 DCS的控制站,17:14:43,8,3.1 DCS控制站的硬件,硬件组成：,模板结构 背面接线,Honeywell,第3章 DCS的控制站,17:14:43,9,3.1 DCS控
3、制站的硬件,硬件组成：,模块结构 块下接线,Emerson,第3章 DCS的控制站,17:14:43,10,3.1 DCS控制站的硬件,硬件组成：,模块结构,Siemens,第3章 DCS的控制站,17:14:43,11,3.1 DCS控制站的硬件,硬件组成：,模块结构,Siemens,第3章 DCS的控制站,17:14:43,12,3.1 DCS控制站的硬件,模板结构 背面接线,Yokogawa,第3章 DCS的控制站,17:14:43,13,3.1 DCS控制站的硬件,模块结构 旁边接线,Honeywell,第3章 DCS的控制站,17:14:43,14,3.1 DCS控制站的硬件,模块结
4、构 旁边接线,Honeywell,第3章 DCS的控制站,17:14:43,15,3.1 DCS控制站的硬件,3.1.1 DCS控制站的主控单元 3.1.2 DCS控制站的输入输出单元,第3章 DCS的控制站,17:14:43,16,3.1.1 DCS控制站的主控单元,主控单元(MCU)是控制站的核心,组成：控制处理器输入输出接口处理器通信处理器冗余处理器,第3章 DCS的控制站,17:14:43,17,3.1.1 DCS控制站的主控单元,冗余：MCU1和MCU2互为备用，一个处于正常工作状态，另一个处于热备用状态，具有自动诊断和自动切换的功能。,第3章 DCS的控制站,17:14:43,18
5、,3.1.1 DCS控制站的主控单元,MCU功能：控制处理器的功能是运算、控制和实时数据处理；输入输出接口处理器与IOU之间互相通信，交换输入输出信息；,第3章 DCS的控制站,17:14:43,19,3.1.1 DCS控制站的主控单元,MCU功能：通信处理器是控制站与CNET之间的通信接口，实现控制站与CNET之间的信息交换；冗余处理器承担MCU1和MCU2的故障分析与切换功能。,第3章 DCS的控制站,17:14:43,20,3.1.1 DCS控制站的主控单元,MCU结构：模板 模块,MCU模板或模块的物理划分因DCS而异，可以分为4、3、2块，甚至合并为1块。,第3章 DCS的控制站,1
6、7:14:43,21,3.1 DCS控制站的硬件,3.1.1 DCS控制站的主控单元3.1.2 DCS控制站的输入输出单元,第3章 DCS的控制站,17:14:43,22,3.1.2 DCS控制站的输入输出单元,输入输出单元(IOU)是控制站的基础,组成：模拟量输入(AI) 数字量输入(DI)模拟量输出(AO) 数字量输出(DO)脉冲量输入(PI) 串行接口(SI),结构：模板或模块模板插在卡笼内， 模块用DIN导轨连接或用串行通信线连接。,第3章 DCS的控制站,17:14:43,23,1.输入输出模板(模块),IOP (input output processor) SCC (signal
7、 conditioner card) STC (signal terminal card),IOU组成：输入输出处理板(IOP) ：变换信号调整板(SCC) ：隔离、放大或驱动信号端子板(STC) ：接线,IOU结构：IOP、SCC和STC的结构因DCS而异，可以分为3、2、1块模板。,第3章 DCS的控制站,17:14:43,24,类型：模拟量输入板：4mA20mA DC，010mA DC； 热电偶输入板：S，B，R，K，T，E，J，等； 热电阻输入板：Pt100，Cu50，等；脉冲输入板：方波或正弦波，020kHz；,1.输入输出模板(模块),第3章 DCS的控制站,17:14:43,25
8、,类型：开关量输入板：接点，电平，等；模拟量输出板：4mA20mA DC，010mA DC；开关量输出板：接点，脉宽，等；通信接口板：RS-232，RS-422，RS-485，等。,1.输入输出模板(模块),第3章 DCS的控制站,17:14:43,26,1.输入输出模板(模块),冗余：2块IO同时工作，具有自动诊断和自动切换的功能。,第3章 DCS的控制站,17:14:43,27,2. MCU和IOU互连,MCU和IOU之间通过串行输入输出总线(IOBUS)互连，,IOBUS类型：RS-232，RS-422，RS-485，PROFIBUS-DP，LON，CAN，等。,冗余IOBUS,第3章
9、DCS的控制站,17:14:43,28,第3章 DCS的控制站3.1 DCS控制站的硬件3.2 DCS控制站的软件,第3章 DCS的控制站,17:14:43,29,3.2 DCS控制站的软件,软件： 系统软件应用软件 系统软件：实时操作系统通信网络软件 应用软件：输入 输出控制 运算,第3章 DCS的控制站,17:14:43,30,3.2 DCS控制站的软件,应用软件的用户表现形式是功能块：输入块 输出块运算块连续控制块逻辑控制块顺序控制块,第3章 DCS的控制站,17:14:43,31,3.2 DCS控制站的软件,特点：控制站无磁盘、无键盘、无CRT，由工程师站通过控制网络(CNET)向其下
10、载系统软件和应用软件，一旦装载完毕立即自启动，并能独立工作。,第3章 DCS的控制站,17:14:43,32,在工程师站组态软件支持下用功能块构成控制回路，并形成组态文件； 在工程师站将组态文件下装到控制站； 在控制站执行控制回路和功能块，达到控制目的。,3.2 DCS控制站的软件,第3章 DCS的控制站,17:14:43,33,3.2 DCS控制站的软件,控制回路或功能块的组态在工程师站进行， 控制回路或功能块的执行在控制站进行。,第3章 DCS的控制站,17:14:43,34,3.2 DCS控制站的软件,3.2.1 DCS控制站的输入输出软件3.2.2 DCS控制站的运算控制软件,第3章
11、DCS的控制站,17:14:43,35,3.2.1 DCS控制站的输入输出软件,输入输出软件的用户表现形式是输入(A I，D I)功能块，输出(AO，DO)功能块。,输入输出功能块对应输入输出信号点：,第3章 DCS的控制站,17:14:43,36,1. A/D转换在实际应用中，一个来自传感器的模拟量物理信号，如电阻信号、非标准的电压及电流信号等，一般先要经过变送器，转换为4mA20mA、0mA20mA、1V5V、0V10V等标准信号，才能接入到DCS 的I/O 模块(板)的模拟量输入(AI)通道上。在AI 模块(板)上一般都有硬件滤波电路。电信号经过硬件滤波后接到A/D 转换器上进行模拟量到
12、数字量的转换。A/D 转换后的信号是二进制数字量，数字量的精度与A/D的转换位数相关，如8位的A/D 转换完的数值范围即为0255，16 位的A/D 转换完的数值范围即为065 535。之后再由软件对A/D转换后的数据进行滤波和预处理，再经工程量程转换计算，转换为信号的工程量值。转换后的工程值，可以是定点格式数据，也可以是浮点格式数据。目前，一般的CPU 中基本都都带有浮点协处理器，且CPU 的运算速度已大大提高，为了保证更高的计算精度，采用浮点格式表示数据的更为普遍。,第3章 DCS的控制站,17:14:43,37,2. 采样周期TS对连续的模拟信号，A/D 转换按一定的时间间隔进行，采样周
13、期是指两次采样之间的时间间隔。香侬采样定理：采样频率S 的必须大于或等于原信号(被测信号)所含的最高频率max 的两倍，数字量才能较好的包含模拟量的信息，即 S 2 max,第3章 DCS的控制站,17:14:43,38,对现场信号的采样周期需考虑以下几点。 (1) 信号变化的频率。频率越高，采样周期应越短。 (2) 对大的纯滞后对象特性，可选择采样周期大致与纯滞后时间相等。 (3) 考虑控制质量要求。一般来说，质量要求越高，采样周期应选得越小一些。除上述情况外，采样周期的选择还会对控制算法中的一些参数产生影响，如PID 控制算式中的积分时间及微分时间。,第3章 DCS的控制站,17:14:4
14、3,39,第3章 DCS的控制站,17:14:43,40,3. 分辨率 A/D 转换器的转换精度则与A/D 的位数有关。位数越高，则转换的精度也越高。A/D转换器的转换精度可用分辨率K来表示。,式中，N 为A/D 转换器的位数。 显然，一旦A/D 转换器的位数已定，系统的测量精度就不可能高于式(4-2)所示的分辨率，例如，8 位A/D 转换器的分辨率K 是0.39%，而16 位A/D 转换器的分辨率K 则为 0.015。,第3章 DCS的控制站,17:14:43,41,A/D 转换器是将输入的模拟量转换成二进制数字量输出。这种转换称之为模拟量的数字化。现假定输入的模拟量为y, 输出的二进制数字
15、量为y。那么它们之间的关系可用式(4-3) 表示式中km为转换器输入量程范围与输出量程范围之比。 q 为A/D 的量化单位,它可按式(4-4)计算：式中M 为A/D输入模拟量的量程范围。,第3章 DCS的控制站,17:14:43,42,【例4.1】 某温度变送器量程是0100，其输出信号为0mA10mA,试求25时经8位A/D 转换后，其输出二进制代码应是多少? 根据式(4-4)可求得量化单位为再根据式 (4-3) 可求得A/D 输出的二进制代码为需要指出的是,模拟量转换成二进制数字量时只能是q 的整倍数。小于q 的模拟量在转换时被舍去。这就是使用二进制数字量表示某一模拟量时会产生误差。其转换
16、的最大误差为q。,第3章 DCS的控制站,17:14:43,43,4. 信号采集的预处理 1) 数字滤波所谓数字滤波,就是用数学方法通过数学运算对输入信号(包括数据)进行处理的一种滤波方法。即通过一定的计算方法，减少噪声干扰在有用信号中的比重，使得送往计算机的信号尽可能是所要求的信号。由于这种方法是靠程序编制来实现的，因此，数字滤波的实质是软件滤波。这种数字滤波的方法不需要增加任何硬件设备，由程序工作量比较小的I/O模块(板)中的CPU 来完成。,第3章 DCS的控制站,17:14:43,44,下面介绍10种经典的软件滤波方法。限幅滤波法(又称程序判断滤波法)，是根据经验判断，确定两次采样允许
17、的最大偏差值(设为A)。每次检测到新值时判断：如果本次值与上次值之差A，则本次值有效。如果本次值与上次值之差A，则本次值无效,放弃本次值,用上次值代替本次值。当|y(n)y(n1)|A 时，则y(n)为有效值；当|y(n)y(n1)|A 时，则y(n1)为有效值。 这种方法的优点是能有效克服因偶然因素引起的脉冲干扰，缺点是无法抑制那种周期性的干扰，平滑度差。,第3章 DCS的控制站,17:14:43,45,(2) 中位值滤波法，计算机连续采样N次(N取奇数)。把N次采样值按大小排列。取中间值为本次有效值。优点是能有效克服因偶然因素引起的波动干扰。对温度、液位的变化缓慢的被测参数有良好的滤波效果
18、。但是对流量、速度等快速变化的参数不宜采用。,第3章 DCS的控制站,17:14:43,46,(3) 算术平均滤波法，算术平均滤波法是计算机连续取N个采样值进行算术平均运算。当N 值较大时，信号平滑度较高，但灵敏度较低；N 值较小时，信号平滑度较低，但灵敏度较高。N值的选取一般按照流量：N=12；压力：N=4；液位：N=412；温度：N=14。优点是适用于对一般具有随机干扰的信号进行滤波。这样信号的特点是有一个平均值，信号在某一数值范围附近上下波动。缺点是对于测量速度较慢或要求数据计算速度较快的实时控制不适用。比较浪费存储器RAM。,第3章 DCS的控制站,17:14:43,47,(4) 递推
19、平均滤波法(又称滑动平均滤波法)，连续取N个采样值看成一个队列。队列的长度固定为N。每次采样到一个新数据放入队尾,并扔掉原来队首的一次数据(先进先出原则)。把队列中的N个数据进行算术平均运算，就可获得新的滤波结果。优点：对周期性干扰有良好的抑制作用，平滑度高。适用于高频振荡的系统。 缺点：灵敏度低。对偶然出现的脉冲性干扰的抑制作用较差。不易消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差。不适用于脉冲干扰比较严重的场合。比较浪费存储器RAM。,第3章 DCS的控制站,17:14:43,48,(5) 中位值平均滤波法(又称防脉冲干扰平均滤波法)，相当于“中位值滤波法”+“算术平均滤波法”。连续采样N 个数据，
20、去掉一个最大值和一个最小值。然后计算N2 个数据的算术平均值。N值的选取：314。 优点：融合了两种滤波法的优点。对于偶然出现的脉冲性干扰，可消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差。 缺点：测量速度较慢，和算术平均滤波法一样。比较浪费存储器RAM。,第3章 DCS的控制站,17:14:43,49,(6) 限幅平均滤波法，相当于“限幅滤波法”+“递推平均滤波法”。每次采样到的新数据先进行限幅处理，再送入队列进行递推平均滤波处理。 优点：融合了两种滤波法的优点。对于偶然出现的脉冲性干扰，可消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差。 缺点：比较浪费存储器RAM。,第3章 DCS的控制站,17:14:43,50
21、,(7) 一阶滞后滤波法(一阶惯性滤波) (8) 加权递推平均滤波法 (9) 消抖滤波法 (10) 限幅消抖滤波法,第3章 DCS的控制站,17:14:43,51,2) 模拟量数据预处理 对A/D 转换后的数据经滤波处理，还需要对数据再加工，剔除无效的数据，找出有效数据，在经过工程量的转化，变成控制计算需要的数据，存储在控制器的数据库中，以备调用。通常对数据预处理包括以下几个内容。 (1) 模拟量近零死区处理。 (2) 模拟量超量程检查。 (3) 模拟信号工程单位变换。 (4) 模拟量变化率超差检查。此功能用于硬件自检测。,第3章 DCS的控制站,17:14:43,52,系统应包括以下几种工程
22、单位变换类型。 线性变换。线性变换按照工程上下限和电量程上下限由系统自动实现。模拟量线性变换如图4.5 所示。,图4.5 线性变换示意图,式中，x1 为信号下限(电压值)；x2 为信号上限(电压值)；y1 为测量下限；y2 为测量上限；x 为采样值；y 为转换后的工程值。,第3章 DCS的控制站,17:14:43,53,【例4.2】 某温度变送器量程是01300，其输出信号为4mA20mA,求当信号为12mA时工程值是多少度？根据题意可知：x1=4、x2=20、y1=0、y2=1300、x=12，代入式(4-12)可得,第3章 DCS的控制站,17:14:43,54,开方变换：模拟量开方变换如
23、图4.6所示。,图4.6 开方变换示意图,其表达式为,第3章 DCS的控制站,17:14:43,55, 非线性变换。非线性变换由组态工具中的计算公式来完成，变量的非线性变换公式，一般由用户通过组态来定义。主要的非线性变换大体包括如下内容：分段计算；流量信号温度压力非线性补偿计算；指数公式；对数公式；多项式计算(公式)。,第3章 DCS的控制站,17:14:43,56,3) 开关量数据预处理开关量信号是表示设备状态的信号，通常用1 位的“0”和“1”表示。在计算机控制当中，有时也用多位来表示，通过多个数据位排列组合，表示设备不同的工作状态。现场的开关量信号存在抖动成分，如图4.7 所示，在采集时
24、需要通过系统自身的软件进行“消抖”。抖动时间一般为4ms15ms，软件通过延时来消除。,图4.7 开关量信号波形,第3章 DCS的控制站,17:14:43,57,3.2.1 DCS控制站的输入输出软件,输入输出功能块的形成：在工程师站组态软件支持下，对每个输入输出功能块进行组态定义，填写参数表，形成组态文件再下装到控制站执行。,输入输出功能块的实体：每个功能块对应一张参数表及输入输出摸板上的一个物理信号点。,第3章 DCS的控制站,17:14:43,58,1. 输入功能块,3.2.1 DCS控制站的输入输出软件, 模拟量输入功能块 高电平模拟量输入功能块 热电偶或mV输入功能块 热电阻输入功能
25、块 数字量输入功能块,2. 输出功能块, 模拟量输出功能块 数字量输出功能块,第3章 DCS的控制站,17:14:43,59,1. 输入功能块,对应：输入功能块对应输入模板(模块)的信号点，输入模板(模块)的m个输入信号点，对应m个输入功能块。,区别：输入模板(模块)是硬件，输入功能块是软件。,第3章 DCS的控制站,17:14:43,60,输入功能块存在的表现形式是功能块组态图，功能块参数表(表4.2.1)。 输入功能块对来自输入模板(模块)的物理信号进行处理，形成实时数据库的数据。,1. 输入功能块,第3章 DCS的控制站,17:14:43,61,生成：对输入信号点组态生成输入功能块。,1
26、. 输入功能块,表现：输入信号点的用户表现形式是输入功能块，输入功能块在工程师站表现，在控制站执行。,第3章 DCS的控制站,17:14:43,62,输入功能块与输入模板(模块)信号点一一对应。如果AI模板有8个信号点，那就对应8个AI功能块；如果DI模板有16个信号点，那就对应16个DI功能块。,1. 输入功能块,例如，AI模板有8个输入信号点AI1AI8，分别对应了8个模拟量输入功能块PT121，LT122，FT128。,第3章 DCS的控制站,17:14:43,63,输入功能块便于图形组态，如图4.18所示。输入变量名(FI231.PV)便于编程语言调用。,1. 输入功能块,第3章 DC
27、S的控制站,17:14:43,64,1. 输入功能块,模拟量输入功能块 高电平模拟量输入功能块 热电偶或mV输入功能块 热电阻输入功能块数字量输入功能块,第3章 DCS的控制站,17:14:43,65, 模拟量输入功能块,模拟量输入功能块对应模拟量输入模板信号点,组成： 右侧PV为信号端功能块名或工位号 参数名：工位号.参数名,例如， 压力功能块PT121压力信号PT121.PV流量功能块FT128流量信号FT128.PV,第3章 DCS的控制站,17:14:43,66,实体：物理信号点参数表, 模拟量输入功能块,高电平模拟量输入功能块热电偶或mV输入功能块热电阻输入功能块,第3章 DCS的控
28、制站,17:14:43,67,高电平模拟量输入功能块,结构(图4.21)分析(见4.2.1节) ：,a.数字滤波 b.信号检查 c.平方根 d.线性化 e.补偿 f.量程变换 g.报警检查 h.累加器 i.信号源选择,其中c、d、e、h组态时可选， 其余项是必须的。,第3章 DCS的控制站,17:14:43,68,表4.2.1 AI功能块参数表,高电平模拟量输入功能块,第3章 DCS的控制站,17:14:43,69,热电偶或mV输入功能块,TC (Thermocouple),结构(图3.3)分析：,数字滤波、量程变换和报警检查同前(见4.2.1节),a.信号检查：判断热电偶是否断路，当发生断路
29、时，则将PV值置于量程高限(PVEH)或量程低限(PVEL)，依据安全要求在组态时选择其一；热电偶断路时，将断路报警标志IOF置成逻辑“1”,第3章 DCS的控制站,17:14:43,70,热电偶或mV输入功能块,结构(图3.3)分析：,b.冷端补偿：热电偶分度表是按照参考端(冷端)为0制定的，工业用热电偶冷端不为0，一般为室内温度t0 ，被测温度t与实测温度之间存在误差，应该采取冷端补偿，其公式为,E(t，0)=E(t，t0)+E(t0，0) (3.2.1),第3章 DCS的控制站,17:14:43,71,热电偶或mV输入功能块,结构(图3.3)分析：,c.线性化：热电势E(t，0)与被测温
30、度t之间呈非线性关系，必须进行线性化，用多段折线来近似线性，线性插值公式为,第3章 DCS的控制站,17:14:43,72,热电偶或mV输入功能块,结构(图3.3)分析：,d. 直流mV输入无冷端补偿，其它部分同热电偶。,第3章 DCS的控制站,17:14:43,73,热电偶或mV输入功能块,结构(图3.3)分析：,e.信号源选择：自动(AUTO)状态：信号来自热电偶或传感器手动(MAN)状态：手动给信号程序(PRO)状态：信号来自程序,第3章 DCS的控制站,17:14:43,74, 热电阻输入功能块,RTD (resistance temperature device),结构(图3.4)分
31、析：,数字滤波、量程变换和报警检查同前(见4.2.1节),a.信号检查：判断热电阻是否断路，当发生断路时，则将PV值置于量程高限(PVEH)或量程低限(PVEL)，依据安全要求在组态时选择其一；热电阻断路时，将断路报警标志IOF置成逻辑“1”,第3章 DCS的控制站,17:14:43,75, 热电阻输入功能块,结构(图3.4)分析：,b.线性化：热电阻与被测温度t之间呈非线性关系，必须进行线性化，用多段折线来近似线性，线性插值公式为,第3章 DCS的控制站,17:14:43,76,c.信号源选择：自动(AUTO)状态：信号来自热电阻手动(MAN)状态：手动给信号程序(PRO)状态：信号来自程序
32、, 热电阻输入功能块,结构(图3.4)分析：,第3章 DCS的控制站,17:14:43,77,数字量输入功能块,数字量输入功能块对应数字量输入模板信号点 数字量输入功能块的信号来自开关、按钮或触点,例如，开关输入块SW121开关输入信号SW121.PV开关输入块SW128开关输入信号SW128.PV,组成： 右侧PV为信号端功能块名或工位号 参数名：工位号.参数名,第3章 DCS的控制站,17:14:43,78,a.正方向：当接点闭合时，则状态为ON或逻辑“1”；反之，则为OFF或“0”。 b.反方向：当接点闭合时，则状态为OFF或逻辑“0”；反之，则为ON或“1”。,结构(图3.6)分析：,
33、数字量输入功能块,第3章 DCS的控制站,17:14:43,79,结构(图3.6)分析：,数字量输入功能块,c.状态：状态变量PV维持ON或OFF的时间等于原始输入接点DI的状态。 d.锁存：若原始输入接点闭合时间为t0，那么锁存变量PV维持ON的时间为t1组态时由用户选择t1，且t1t0快速通/断的接点，选用锁存方式。,第3章 DCS的控制站,17:14:43,80,数字量输入功能块,e.累加：累加接点通/断的次数，相当于累加脉冲个数；当累加值AV达到目标值SAV时，则将相应的标志信号AVF置成逻辑“1”；累加器命令：起动(START) 停止(STOP) 复位(RESET)累加方向：增加(U
34、P) ，从复位值RAV向上加计数；减少(DOWN)，从复位值RAV向下减计数。,结构(图3.6)分析：,第3章 DCS的控制站,17:14:43,81,2. 输出功能块, 模拟量输出功能块 数字量输出功能块,第3章 DCS的控制站,17:14:43,82,2. 输出功能块,对应：输出功能块对应输出模板(模块)的信号点输出模板(模块)的m个输出信号点，对应m个输出功能块。 区别：输出模板(模块)是硬件输出功能块是软件,第3章 DCS的控制站,17:14:43,83,输出功能块存在的表现形式是功能块组态图，功能块参数表(表4.2.4)。 输出功能块对来自输出模板(模块)的物理信号进行处理，形成实时
35、数据库的数据。,2. 输出功能块,第3章 DCS的控制站,17:14:43,84,生成：对输出信号点组态生成输出功能块。,2. 输出功能块,表现：输出信号点的用户表现形式是输出功能块输出功能块在工程师站表现，在控制站执行。,第3章 DCS的控制站,17:14:43,85,输出功能块与输出模板信号点一一对应。如果AO模板有8个信号点，那就对应8个AO块；如果DO模板有16个信号点，那就对应16个DO块。,2. 输出功能块,例如，AO模板有8个输出信号点AO1AO8，分别对应了8个模拟量输出功能块PV121，LV122，FV128。,第3章 DCS的控制站,17:14:43,86,2. 输出功能块
36、,输出功能块便于图形组态，如图4.18所示。输出变量名(FV234.OV)便于编程语言调用。,第3章 DCS的控制站,17:14:43,87,2. 输出功能块,模拟量输出类型：电流输出例如，4mA20mA DC，010mA DC电压输出，例如，1V5V DC，05V DC 数字量输出类型：继电器触点输出(通/断)数字电平输出(0/1),第3章 DCS的控制站,17:14:43,88, 模拟量输出功能块,模拟量输出功能块对应模拟量输出模板信号点,例如，压力功能块PV121输出信号为PV121.OV流量功能块FV128输出信号为FV128.OV,组成：左侧为信号输入端IV 右侧为信号输出端OV功能
37、块名或工位号 参数名：工位号.参数名,第3章 DCS的控制站,17:14:43,89, 模拟量输出功能块,结构(图4.25)分析(见4.2.2节) ：,a.信号源选择 b.正方向或反方向 c.非线性,实体：物理信号点参数表,第3章 DCS的控制站,17:14:43,90,表4.2.4 AO功能块参数表, 模拟量输出功能块,第3章 DCS的控制站,17:14:43,91, 数字量输出功能块,数字量输出功能块对应数字量输出模板信号点,例如，开关量输出功能块DV121输出信号DV121.OV开关量输出功能块DV128输出信号DV128.OV,组成： 左侧为信号输入端IV 右侧为信号输出端OV功能块名
38、或工位号 参数名：工位号.参数名,第3章 DCS的控制站,17:14:43,92, 数字量输出功能块,结构(图3.8)分析：,信号源选择：,自动(AUT)状态：信号来自内部变量,手动(MAN)状态：手动给信号 程序(PRO)状态：信号来自程序,第3章 DCS的控制站,17:14:43,93, 数字量输出功能块,结构(图37.8)分析：,状态输出,信号来自内部逻辑变量：若为逻辑“1”，则输出ON状态(接点闭合)；若为逻辑“0”，则输出OFF状态(接点断开)。 正/反方向：对内部逻辑变量取原/反码状态输出。,第3章 DCS的控制站,17:14:43,94, 数字量输出功能块,结构(图3.8)分析：
39、,脉宽调制输出,输出方式：在一个周期TC内，ON/OFF脉冲占宽比与MV成比例；,正方向：,反方向：,信号来自内部连续变量，例如，PID控制模块的输出MV(0100%),第3章 DCS的控制站,17:14:43,95, 数字量输出功能块,结构(图3.8)分析：,脉宽调制输出,例如，PID控制模块采用脉宽调制输出，设MV=20%，TC=120秒，则ON脉冲宽度为正方向时，PWON+= TCMV%=12020%=24秒反方向时，PWON-=TC(100%-MV%)=120(100%-20%)=96秒,第3章 DCS的控制站,17:14:43,96,3.2 DCS控制站的软件,3.2.1 DCS控制
40、站的输入输出软件3.2.2 DCS控制站的运算控制软件,第3章 DCS的控制站,17:14:43,97,3.2.2 DCS控制站的运算控制软件,运算控制软件的用户表现形式是运算功能块和控制功能块 ， 每个运算功能块对应一种运算算法 每个控制功能块对应一种控制算法,功能块实体：参数表算法软件,第3章 DCS的控制站,17:14:43,98,功能块组成：左侧为信号输入端右侧为信号输出端功能块名或工位号 参数名： 工位号.参数名,3.2.2 DCS控制站的运算控制软件,第3章 DCS的控制站,17:14:43,99,3.2.2 DCS控制站的运算控制软件,功能块形成：在工程师站组态软件支持下，对每个
41、运算功能块、控制功能块进行定义，填写参数表，形成组态文件，将组态文件下装到控制站执行。,第3章 DCS的控制站,17:14:43,100,3.2.2 DCS控制站的运算控制软件,1.连续运算功能块, 代数运算功能块 信号选择功能块 数据选择功能块 数值限制功能块 报警检查功能块 计算公式功能块 传递函数功能块,2.控制功能块, 连续控制功能块 逻辑梯形图 逻辑功能块 逻辑指令表 顺序功能块,运算控制功能块类型：,第3章 DCS的控制站,17:14:43,101,1.连续运算功能块,每个运算模块对应一种算法组成： 左侧为信号输入端X右侧为信号输出端Y功能块名或工位号参数名：工位号.参数名,第3章
42、 DCS的控制站,17:14:43,102,1.连续运算功能块,类型：代数运算信号选择 数据选择 数值限制 报警检查 计算公式 传递函数模块,第3章 DCS的控制站,17:14:43,103,代数运算功能块,类型：加减法、乘法、除法、求绝对值、求平方根，其算式同4.1.2节中的式(4.1.1)式(4.1.5)例如，乘法模块的算式为,式中K1、K2、K3为系数，A1、A2、A3为偏置。X1和X2为信号输入端Y为运算结果的输出端工位号为8个字符算法名为MULTIP,(3.2.4),第3章 DCS的控制站,17:14:43,104,信号选择功能块,从几个输入信号中选其一输出。 类型：选最大值选最小值
43、选中间值求平均值双信号选择31信号选择,第3章 DCS的控制站,17:14:43,105,选最大值模块（MAX）,选最小值模块（MIN）,(3.2.5),(3.2.6),选中间值模块（MID）,(3.2.7),求平均值模块（AVE）,(3.2.8),信号选择功能块,第3章 DCS的控制站,17:14:43,106,双信号选择模块(DSS),从信号X1和X2中选其一或取平均；选信号的方法：1)按照开关信号SW2和SW1的状态组合(00，01，10，11)2)依据SW值(03),组态时任选一种方法,第3章 DCS的控制站,17:14:43,107,选信号的原理：1)当SW=0或SW2=0、SW1=
44、0时，则Y=X1(n-1)或X2(n-1)2)当SW=1或SW2=0、SW1=1时，则Y=X13)当SW=2或SW2=1、SW1=0时，则Y=X24)当SW=3或SW2=1、SW1=1时，若X1与X2之间的差值小于允许差值DEV，则Y=(X1+X2)/2否则，Y保持前一时刻有效值，并发出故障标志信号ERR=1 用途：重要的信号用双传感器，任选一或取平均。,双信号选择模块(DSS),第3章 DCS的控制站,17:14:43,108,31信号选择功能块(TOS),模拟1档3位开关选择信号：从输入X1、X2、X3中选其一给输出Y选信号的方法：1)按照开关信号SW2和SW1的状态组合(00，01，10
45、，11),2)依据SW值(03)组态时任选一种方法,第3章 DCS的控制站,17:14:43,109,选信号的原理：当SW=0或SW2=0、SW1=0时，则Y=前一时刻所选信号值；当SW=1或SW2=0、SW1=1时，则Y=X1当SW=2或SW2=1、SW1=0时，则Y=X2当SW=3或SW2=1、SW1=1时，则Y=X3,31信号选择功能块(TOS),第3章 DCS的控制站,17:14:43,110, 数据选择功能块,从几个数据中选其一输出。类型：31数据选择33数据选择设定值曲线,第3章 DCS的控制站,17:14:43,111,模拟1档3位开关选择数据：从数据D1、D2、D3中选其一给输
46、出Y选数据的方法：1)按照开关信号SW2和SW1的状态组合(00，01，10，11),2)依据SW值(03)组态时任选一种方法, 31数据选择功能块(TOD),第3章 DCS的控制站,17:14:43,112,选数据的原理：当SW=0或SW2=0、SW1=0时，则Y=前一时刻所选数据值当SW=1或SW2=0、SW1=1时，则Y=D1当SW=2或SW2=1、SW1=0时，则Y=D2当SW=3或SW2=1、SW1=1时，则Y=D3区别：与31信号选择模块的区别是，常数D1、D2、D3在模块内部设置。, 31数据选择功能块(TOD),第3章 DCS的控制站,17:14:43,113, 33数据选择功
47、能块(TTD),模拟3档3位开关选择数据：从数据D11、D12、D13中选其一给输出Y1从数据D21、D22、D23中选其一给输出Y2从数据D31、D32、D33中选其一给输出Y3选数据的方法：1)按照开关信号SW2和SW1的状态组合(00，01，10，11)2)依据SW值(03)组态时任选一种方法,第3章 DCS的控制站,17:14:43,114,选数据的原理：当SW=0或SW2=0、SW1=0时，则Y1 、 Y2 、 Y3 =前一时刻所选数据值；当SW=1或SW2=0、SW1=1时，则Y1=D11 、 Y2=D21 、 Y3=D31当SW=2或SW2=1、SW1=0时，则Y1=D12 、 Y2=D22 、 Y3=D32当SW=3或SW2=1、SW1=1时，则Y1=D13 、 Y2=D23 、 Y3=D33 33数据选择模块相当于3个31数据选择模块。, 33数据选择功能块(TTD),第3章 DCS的控制站,17:14:43,115,设定值曲线功能块(PSV),产生符合工艺曲线的设定值SV,组成：上升段下降段保持段段事件,参数：斜率Ki段点设定值SVi保持段时间Ti,
