DCS及应用.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,DCS,及应用,2007.6,讲课内容,一,DCS,的发展和特点,;,二,DCS,功能,结构以及操作站,控制站,网络通讯的功能，组态方法以及实际工程上的要求等,;,三,DCS,的可靠性,抗干扰问题以及调试和维护工作,四,国内外最新,DCS,系统组成和功能,;,五,DCS,应用实例,石化,电力及全厂,DCS,系统,MAV,概念,;,六,DCS,选型及项目实施,一,DCS,的发展及特点,DCS,是英文,Distributed Control System,的缩写，本意是分布式控制系统或分散型控制系统。国内称之集散控制系统，是从其功能来考虑的。既有管理、操作和监视的集中性，又有控制和危险的分散性。,自从,1975,年美国,HONEYWELL,公司推出了世界上第一套,DCS,后，至今已有四代,DCS,问世，经历了四个发展阶段。,第一代主要包括过程控制站、现场监视站、,CRT,操作站和数据高速公路组成，功能比较简单。代表产品有：,HONEYWELL,公司的,TDC-2000,、,YOKOGAWA,公司的,CENTUM,、,FOXBORO,公司的,SPECTRUM,等。为了进行集中的监视和操作，有的系统还配备上层的监督控制计算机。,一,DCS,发展及特点,-2,80,年代中期，第二代产品问世。它配置了多功能的过程控制站、增强型的操作站、局部网络和系统管理模件，其特点是采用了标准化和模块化设计、实现了更彻底的分散控制，增强了抗干扰的能力，通用性、安全性和可靠性提高，功能更加丰富。尤其值得一提的是，这一代系统在系统的建立和生成中，最先引入了组态的概念，设计人员和工程人员再不必为编程而烦恼，大大提高了工程化的程度和工作效率。这一代的产品有：,HONEYWELL,公司的,TDC-3000,、,YOKOGAWA,公司的,CENTUN-V,、,FISHER,公司的,PROVOX,、,TAYLOR,公司的,MOD300,等。,一,DCS,发展及特点,-3,由于微处理机技术的飞速发展和企业对信息的迫切需要，第三代,DCS,在,80,年代末应运而生，并迅速发展和完善。硬件采用,32,位高档微处理机和表面安装技术，缩小了体积、提高了可靠性；在软件方面：控制软件更加丰富、先进和灵活，对过程的反应更迅速；提高和增加了图型显示、窗口技术和触屏功能，简化了操作；采用了,CAD,设计组态，简化了组态工作、节约了时间；特别是通讯的开放性，向上能与上位机或更高一级的管理系统相连，向下能与其他过程监控设备相连。称之为综合控制系统。这一代的产品有：,YOKOGAWA,公司的,CENTUM-CS,、,HONEYWELL,公司的,TDC-3000X/HPM,、,FOXBORO,公司的,I/A Series,和,BAILEY,公司的,INFI-90 Open,等。,一,DCS,发展及特点,-4,90,年代计算机网络技术飞速发展，现场总线技术逐渐成熟，智能仪表和现场总线仪表相继问世，企业对信息集成要求更加迫切。为了适应这种形势的发展，,DCS,进入了第四代，也就是目前所用的,DCS,，其特点如下：,（,1,）开放性。所使用的设备采用通用产品，特别是计算机和网络。高性能的工业微机、工作站被大量使用，通用网络产品取代了专用网络，网络通信规约向得到普遍承认的国际或行业标准靠拢。,（,2,）分散化和智能化。智能仪表、智能电子设备及现场总线仪表被大量采用，,DCS,体系结构进一步走向分散化，直接数字控制深入到每一个控制回路、现场设备和工位点。,DCS,特点,-5,（,3,）系统构成的多样化。现在几乎看不到传统意义上的,DCS,了，目前所说的,DCS,是一种广义的概念，其中包括了传统,DCS,制造厂家推出的新一代系统，也包括了,PLC,、高速总线网和专业厂家的组态软件所构成的系统，在不同的应用领域的构成也各有不同。,（,4,）综合自动化。,DCS,系统不能是孤立的过程控制系统，它的功能更为丰富，它的应用范围更为扩大，它能够实现企业信息集成的要求，有相应的硬件和软件支撑。而且，它能够与,Internet,和,Intranet,进行集成。,一,DCS,发展及特点,-6,（,5,）标准化。在开放的同时，必然更注重标准的使用无论是操作系统，还是计算机硬件，以及网络通信和接口，趋于更通用、更一致。代表产品,FISHER-ROSEMONT,公司的,PLANT WEB DeltaV,、,HONEYWELL,公司的,TPS,、,YOKOGAWA,公司的,CS-3000 FOXBORO,公司的,I/A S (CP60),。,国内从,70,年代开始，在,DCS,的研究和产品开发方面，始终紧跟世界潮流，也有一些不俗的成绩。但是，由于各种条件的限制，国产化的产品无法与国外一流产品抗衡。,一,DCS,发展及特点,-7,。,90,年代以来，我国在这个方面已经取得了突破性的发展，不但可靠性有了很大的提高，某些性能也达到国外第四代,DCS,的水平，因此，应用的领域不断扩大，由过去为数不多的小装置应用逐渐向中等及大型装置发展，形成了与国外产品竞争的局面。主要产品有：浙大中控自动化有限公司的,JX-300X,、北京和利时系统工程股份有限公司的,HS-2000,，,MACS,以及上海新华控制工程有限公司的,XDPS-400,等。,二,DCS,系统功能,1,具有开放性网络结构、高可靠性、支持,OPC,开放标准、取得了,ISO9000,认证的；,2,实用、实时、准确、全面的监测、控制功能；,3,全面维修信息；,4,实时和历史数据库；,5,能进行稳态和动态控制；,6,可自由组态各种显示；,7,具有报警功能；,8,能运用,MS Office,和,VB,（,VC,）软件的自由格式编程（进入数据库），做报表和任何其他应用；,9,具有打印功能；,DCS,功能,-2,10,提供计算工具；,11,具有逻辑控制功能；,12,支持用户建立图形画面和报表；,13,提供管理信息系统的接口；,14,能进行工程单位的修正；,15,具有线性化功能；,16,具有自整定功能；,17,能与,ESD,系统、可燃气体,/,有毒气体检测报警系统、火灾报警系统、压缩机控制系统以及其它成套设备控制系统通信；,18,满足装置正常、连续、无故障、最优化运行所必须的功能。,三,DCS,的结构,1,，,DCS,的组成,:,OP,EP,LCN,FCS,I/O,接仪表信号,2硬件,操作站，工程师站,-,人机界面；,通信总线；,控制站；,I/O,卡,电源，机柜等；,3,DCS,软件,(1),监控软件,;,(2),控制站软件,;,(3),组态软件,;,(4),通信软件,;,(5),系统软件等,.,4,DCS,的规模,根据工艺流程要求,DCS,设有三种规模,:,(1),小规模,DCS:100-I/O,点左右,;,(2),中规模,DCS:1000-I/O,点,-,几千点,;(,装置级,),(3),大规模,DCS:,全厂性的,DCS,系统,有多套,DCS,通过网络组成全厂,DCS,系统,.,(,后面有实例详细说明,),乙烯,炼油等大型工程项目的,DCS,一般就有,30000,个,I/O,点或,3000,个控制回路以上,.,属大规模,DCS,控制系统,.,主自动化供货商,(MAV),应有能力提供大规模,DCS,控制系统并有大规模,DCS,控制系统开车的经验,.,主自动化供货商,(MAV),至少有承包过,二,套以上规模为,30000,个,I/O,的,DCS,的业绩,.,5,DCS,配置的实例,现以一套石化或电站的,DCS,为例,说明,DCS,硬件及软件的配置,:,(1),操作站,-DELL 2600-2,套,(2),软件,-,数据库软件,1,套,100,个工艺点软件,3,套,;,冗余软件,;,监控软件,;,网络通信软件及软件许可证等,;,(3),网络设备和打印机4),控制站,-C-200,控制器,4,套,;,各种带,HART,协议的,I/O,卡,;,(5),工程师站,-1,套,;,(6),机柜,电源,安全删柜等,DCS,控制系统应具有高可靠性,目前,DCS,控制系统发展迅速,各大公司不断推出新的控制系统,.,新的控制系统技术先进,但必须成熟、可靠,.,主自动化供货商,(MAV),在国内外应用同规模的,DCS,系统应不少于,5,套,.,乙烯,炼油等联合大型工程是我国大型工业生产装置,因此,要求,DCS,应是成熟的控制系统,而且,DCS,高可靠性是第一位的,以保证乙烯,炼油等联合大型工厂开车成功,.,6,DCS,操作站,（,1,）操作站是具有高可靠性的工控机及外部设备组成，安装在操作台上。,（,2,）它具有操作显示功能，工程师站（组态功能,系统维护和诊断功能）及通讯功能，高级语言功能等。操作站的各种功能是在操作系统调度下，通过操作键盘,可实现控制调节,报警管理,趋势显示和报表打印等功能。,(3),显示内容,:,报警显示,;,总貌显示,;,控制分组显示,;,流程画面显示,;,趋势,;,操作指示,;,控制调节显示,参数,;,事件显示等。,对操作站的要求,(,实际应用案例,),(1),主机：,CPU:Intel Pentium 4,以上；主频,2.8GHZ,；硬盘,73GB(SCSI),；内存,512MB,。,21,吋纯平,1280 x1024CRT,双层屏幕彩色显示器、带有图形加速器内存不小于,32M,的显示驱动卡，工程师键盘、光电鼠标、工作台。,(2),配备专用操作员键盘。,(3),操作站的工作台应采用斜柜落地式。,(4),每个装置至少有一个操作站配置工程师属性，可用于组态维护。,(5),报警打印机和报表打印机采用点阵式打印机。打印速度,:120,字符,/,秒,60,行,/,分；打印宽度,:132,字符,/,行。,(6),操作站应具备报表组态和报表打印功能。操作站应能查询至少,1,个月的历史趋势。,(7),操作站应能监视,5000,个以上的过程点。,(8),历史数据库的容量应该是实际点数的,2,倍，采样数应该达到,10,万个9),流程图软件应支持多窗口显示功能。,(10),每个装置应提供一套通用操作员仿真培训软件。,(11),能生成满足用户要求的各种操作画面。,(12),操作员站界面语言应为中文。,7,，工程师站,（,1,）工程师站是生成控制系统的人,机接口,配有组态软件，系统维护软件等,可实现用户的各种控制策略和对应用系统进行监视；,（,2,）组态软件有系统管理；数据库生成系统；功能块图生成系统；梯形图生成系统；计算公式生成系统；历史库生成系统；图形生成系统；报表生成系统等。,(3),对工程师站的要求,(,实例,),1,每个控制室设置一个工程师站，用于系统管理、组态和维护，并可兼作操作员站。,2,工程师站配置：主频,2.8GHZ,；硬盘,73GB(SCSI),；内存,512MB,。,21,吋纯平,1280 x1024CRT,双层屏幕彩色显示器、带有图形加速器、内存不小于,32M,的显示驱动卡、专用操作员键盘、工程师键盘、光电鼠标、工作台、彩色激光打印机（,A4,规格）、配备一台固定读写,DVD,光盘驱动器和一台,USB,接口的可移动读写,DVD,光盘驱动器。,3,应能灵活地对控制回路和逻辑进行在线和离线组态。,4,工程师站应安装相应的软件以用于自动生成文档资料。,8,DCS,控制站,（,1,）控制站具有信号采集,回路控制,逻辑联锁,顺序控制及本地操作功能。,（,2,）具多种控制算法；,(,说明),（,3,）可配各种,I/O,卡。,(,说明,),(4),先进控制策略,(,说明,),对控制站的要求,(,实例,),（,1,）控制器应,1,：,1,冗余配置，包括电源单元、,CPU,、通信卡。,（,2,）每个控制器的负荷不应超过,60%,，应有控制器的负荷计算表。计算负荷时，,I/O,点的平均扫描周期按照以下原则考虑：模拟量为,0.5,秒，开关量为,0.1,秒。,（,3,）控制器应具有自诊断功能。,（,4,）所有的控制功能应能在控制器内进行，包括常见的控制功能：数据采集，,PID,、,PID,自整定、比值、自动比值、自动、自动偏置、开,/,关控制，设置点限制、高低选择器、求和、乘法、除法、平方根、变化率限制、间隙控制、设定点跟踪、顺序控制、逻辑控制、模糊控制等。,（,5,）标准,PID,控制回路的可组态的,DCS,最少响应时间,(,从输入信号变化到输出信号变化所花的时间,),不大于,300ms,。,（,6,）所有控制器的型号和配置必须一致，不允许多种型号或规格的控制器混用。,（,7,）控制器具备数据记忆功能，断电情况下，数据可以保存,72,小时以上。,I/O,卡件的配置,(,实例,),（,1,）所有,I/O,卡必须是隔离型。,（,2,）所有,AI/AO,卡必须是智能卡，支持,HART,协议，且能兼容非,HART,协议仪表。,（,3,）调节回路用的,AI,卡必须,1,：,1,冗余通道数每卡不应多于,16,通道。,（,4,）调节回路用的,AO,卡必须,1,：,1,冗余，通道数每卡不应多于,16,通道。,（,5,）温度信号（,RTD,、,T/C,）输入卡的通道数每卡不应多于,16,通道。,（,6,）监视用的,AI,卡的通道数每卡不应多于,16,通道。,（,7,）开关信号的输入卡的通道数每卡不应多于,32,通道。,（,8,）开关信号的输出卡的通道数每卡不应多于,16,通道。,（,9,）脉冲输入卡的通道数每卡不应多于,8,通道。,（,10,）,AI/AO,卡的各通道必须有独立的,A/D,、,D/A,转换器，通道之间相互隔离。,对,I/O,卡要求,（,11,）,AI,卡应是,DCS,内供电卡。,（,12,）,I/O,卡应该具有自诊断功能。,（,13,）在线增加,I/O,模件时，组态软件应能够自动判断和识别模拟和数字,I/O,模件的类型，要求能即插即用。,（,14,）所有,I/O,卡必须可带电插拔，不影响系统正常运行。,（,15,）所有的模拟输入、,DCS,供电的离散输入,/,输出都应带熔断指示的保险丝，或者是单独的限流电路。,（,16,）所有,I/O,卡件应机架式安装，对外接线采用多芯电缆连接器和接线端子板的方式。多芯电缆连接器、多芯专用电缆和接线端子板含在,I/O,卡内。,（,17,）所有,I/O,卡件都应经过特殊的防腐、防尘处理，能够适应,G3,环境的使用要求18,）对于每一个模拟输出模件应有以下可组态的故障安全选择：,输出趋于,0,（对,420 mA,的模拟输出是,4 mA,；对数字输出是失电）；,对,420 mA,的模拟输出维持最后的合适的输出值；对数字输出是保持。,（,19,）系统应能够支持,HART,输入输出。每个,HART I/O,模件有,LED,指示供电、错误和状态。不需要任何额外的接线，系统就可以读取现场单元提供的信息。,（,20,）提供控制站、,I/O,卡的详细技术资料和说明。,9,网络通讯,DCS,系统是通过计算机网络中的局域网,(LAN)-,以太网实现连接在网络的操作站,控制站与工程师站等之间信息交换。控制站的,I/O,使信息交换扩展到现场变送器和控制阀。,（,1-6,）网络通信协议,-,以太网,（,7,）,OPC-,过去的,DCS,要专用接口,乙烯例,-4,种,DCS,联网,（,8,）,HART,协议,-AMS,，仪表设备管理,（,9,）光缆的应用，,(10)OA,网与装置控制网应分设置,-,安全,.,(1),计算机网络的发展,计算机网络的产生和发展源于计算机技术与通信技术的结合，始于,20,世纪,50,年代的计算机网络技术，虽然时间不长，但发展很快。从单机与终端之间的通信，到今天世界上成千上万台计算机互联；从,4.8Kbps,征用型无线电频道传输系统发展到在无屏蔽双绞线上传输,1000Mbps,的信息，其发展经历了以下几个阶段。,第一代,:60,年代面向终端的计算机网络,1946,年,世界上第一台电子数字计算机,ENIAC,在美国诞生,供单个用户使用。批处理和分时系统的出现,使计算机可以同时为多个用户服务。为了使在地理位置上分散的用户能使用昂贵的计算机系统，就产生了第一代面向终端的计算机网络系统,即以单个计算机为中心的远程联机系统。,第二代,:,计算机,-,计算机网路,60,年代后期,随着计算机技术和通信技术的进步，将多台主计算机通过通信线路互连起来为用户提供服务，形成了多处理机为中心的网络。其特点是,:,以通信子网为中心实现了计算机与计算机之间的通信。通信主要由接口报文处理机,IMP(Interface Message Processor),和通信线路组成的通信子网完成。,第三代：开放式标准化网络,第三代计算机网络是开放的标准化网络，它具有统一的网络体系结构、遵循国际标准化协议。典型的例子有：,ISO,的,OSI,模型，,X.25,网络,Internet,标准与开放使得不同的计算机可以方便地进行通信和资源共享，同时降低了网络的建设和运维成本，加快了网络的普及和发展。,计算机网络由通信子网和资源子网组成，其主要的功能是：,数据通信,资源共享,提高服务的可靠性,实现分布式的数据处理,实现计算机之间的协同工作,提高计算机资源的利用率,网络互联的目的是通过把所有的计算机连接起来，人们可以在不同时间、不同地点和各种不同类型的的计算机上及时相互访问信息。,(2),网络协议,协议是一种规则，它定义了信息如何在网络间传输。目前常用的协议是,TCP/IP,。但还存在很多协议。不同的协议间存在着相互通信的问题，,OSI,七层参考模型提供了大多数协议共同的基本框架。,(1)OSI,参考模型,OSI,参考模型为互联的网络提供以下几个功能。,提供了理解网络如何操作的方法。,为创建和实现网络标准、设备和网络互联规划提供了一个指南或框架。,OSI,参考模型把网络中的不同功能按层的方式划分开来，有如下优点。,使复杂的网络操作分成了几个简单的部分。,使工程师或开发者根据不同的层，明确自己的工作范畴。,为不同网络设备供应商、不同的协议标准之间相互的兼容性，定义了标准的接口。,七层模型中，每下层为上层服务。上三层为具体应用，是程序开发者使用的。,应用层：这是模型的最高层，它是用户或程序接口与协议对网络访问的切入点。如字处理程序是该层的文件传输服务负责的。,表示层：提供了多种编码和为应用层数据服务的转换功能。这些功能确保一个系统应用层传来的数据能被另一个系统的应用层读取。如数据加密，解密，压缩、解压缩。,会话层：会话层负责建立、管理和终止表示层实体间通信会话。这层的通信是由不同设备应用程序间发生的服务请求和响应组成的。数据库服务器和数据库客户端相互配合就是这层的通信例子。,下四层为控制数据传输的是网络工程师们经常考虑的。,要控制数据如何在网络中传输，就要提到封装的概念。上三层形成了一个具体应用的数据单元（,PDU,），下四层要想控制数据单元传输，就要在数据单元前面加上一些控制信息，加控制信息就叫封装。下四层每一层起的作用不同，封装的具体协议就不同。下面具体解释下四层的作用。,物理层：物理层定义了介质类型、连接器类型和信号发生器类型。它规定了在终端系统间用于激活、维护、停止物理连接的电气、机械和功能特性。也规定了如电压级别、数据速率、最大传输距离和物理连接器等特性。就是指不同的网络介质所具有的不同的带宽和最大传输单元。如以太网中，双绞线的接头标准和传输距离。,链路层：数据传输过程中，应该到达网络中的哪个物理位置，如何到达，是数据链路层决定的。这层有不同的网络拓扑，如局域网的以太网，广域网的帧中继等，不同拓扑封装的结构是不一样的。如以太网中封装有,MAC,地址，他就是为数据单元寻找物理位置的依据。,网络层：网络层定义设备间如何传输信息，与物理层不同的是，这些设备不在同一逻辑地址段内。以,IP,地址为例，处在不同的网段的终端相互传输信息就要通过网络层的设备。在网络层中不是只有,IP,协议，还有很多如,IPX,协议等。,传输层：为了连接网络中的两台设备，必须建立连接和对话。传输层定义了两个终端间建立端到端连接的数据传输方法。如可以采用,TCP,协议实现可靠的传输，也可以采用,UDP,协议不可靠的传输。,TCP,协议可靠的传输，在终端间传输数据前必须建立连接，即两个终端间经过由同步发送、接收和应答的三次握手操作，建立正确的连接。传输数据期间必须每发送一个数据包，都要有确认。,(4)TCP/IP,协议,传输控制协议,/,网际协议,(Transmission Control Protocol/Internet Protocol),，是美国国防部高级研究计划局研究的结果。后来集成在伯克利软件发布的一个,UNIX,版本中。是目前广泛使用的一种网络协议。在广域网和局域网中都适用。,TCP/IP,也遵循,OSI,参考模型的标准，下面是它们的对照。,图,-TCP/IP,与,OSI,参考模型的比较,TCP/IP,是一个协议集，它定义了很多协议。,应用层的协议有,文件传输的,TFTP,、,FTP,、,NFS,电子邮件的,SMTP,远程登录的,TELNET,网络管理的,SNMP,名字解析的,DNS,传输层的协议有,传输控制协议（,TCP,）：面相连接的可靠的传输协议。,用户数据报协议（,UDP,）：无连接的不可靠的传输协议。,传输层中使用端口号给上层协议传输信息，端口号用来跟踪网络间同时发生的不同对话。即同时有多个不同应用层的对话，使用端口号区分它们。,小于,1024,的端口号为众所周知的，如,TELNET,是众所周的应用，端口号为,23,。,大于,1024,的端口号是动态分配的，如某些特定应用软件。,网络层的协议有,地址解析协议（,ARP,）：数据在如以太网等多接入的介质中，只知道对方的,IP,地址，它来解析和映射对方的,MAC,地址。,反向地址解析协议（,RARP,）：在无盘工作站上，只知道自己的,MAC,地址，不知,IP,地址，向,RARP,服务器发出关于自己,IP,地址的请求。,网际协议（,IP,）：为数据包在网络中传输选择最优路径提供服务。之所以有此功能是因为协议为每个网络节点分配唯一的一个,32bits,的逻辑地址。,(5),网络的分类,网络根据地理范围可分为局域网和广域网。,(1),局域网,局域网英文是：,Local Area Network,，一组台式计算机和其它设备,在物理地址上彼此相隔不远，以允许用户相互通信和共享诸如打印机和存储设备之类的计算资源的方式互连在一起的系统。这种定义适用于办公环境下的,LAN,、工厂和研究机构中使用的,LAN,。,LAN,的拓扑结构目前常用的是总线型和环行。这是由于有限地理范围决定的。这两种结构很少在广域网环境下使用。,LAN,还有诸如高可靠性、易扩缩和易于管理及安全等多种特性。,以太网,以太网是,Xerox,公司发明的基带,LAN,标准。，它采用带冲突检测的载波监听多路访问协议（,CSMA/CD,），速率为,10Mbps,传输介质为同轴电缆。而,IEEE 802.3,标准是在最初的以太网技术基础上于,1980,年开发成功的。现在，以太网一词泛指所有采用,CSMA/CD,协议的局域网。以太网,2.0,版由数字设备公司（,Digital Equipment Corp,）,Intel,公司和,Xerox,公司联合开发，它与,IEEE 802.3,兼容。,交换式以太网,交换式以太网技术在传统以太网技术的基础上，用交换技术替代原来的,CSMA/CD,技术，从而避免了由于多个站点共享并竞争信道导致发生的碰撞，减少了信道带宽的浪费，同时还可以实现全双工通信，极大的提高了信道的利用率。因此，交换式以太网技术已经越来越广泛的成为当今局域网实现的技术。,虚拟局域网（,VLAN,）,根据以太网交换机的工作原理，当其检测到广播数据帧时，会向其他的端口转发该数据帧。因此，当一个大型的以太网完全由以太网交换机组网时，可以发现，虽然其冲突域没有扩大，但是其广播域却覆盖整个以太网的范围。这就是交换式以太网的冲突域与广播域不一致的特点。这一特点决定了当以太网内任何一个站点发出了广播帧后，会由各个以太网交换机传播至整个以太网的范围，若以太网规模很大，由几十甚至上百台主机组成时，每个主机发出的广播帧合起来会象风暴一样席卷整个交换式以太网例如，在非常普遍的基于以太网的,IP,技术中，用于在,IP,地址和以太网,MAC,地址之间转换的,ARP,协议就是通过广播报文来实现的。每个机器在访问其目的,IP,地址时，若其,ARP,缓存中没有所需要的表项，就必须发出一个探寻的广播报文，来确定目的站点的,MAC,地址；并且为了保证其,ARP,缓存中的表项能够动态更新，每个表项都会定时删除，然后再通过广播报文取得新的,MAC,地址。试想当一个大型的交换式以太网中的所有机器在运行,ARP,协议，那么大量的广播报文就会形成风暴似的数据量，占用了大量的带宽，大大降低了整个以太网的通信性能。,为了解决大型交换式以太网的广播风暴问题，就必须限制其广播域的范围，从而产生了虚拟局域网技术（,VLAN,）。交换技术的发展，允许区域分散的组织在逻辑上成为一个新的工作组，而且同一工作组的成员能够改变其物理地址而不必重新配置节点，这就是用到所谓的虚拟局域网技术。用交换机建立虚拟网就是使原来的一个大广播域（交换机的所有端口）逻辑的分为若干个,子广播域,，在子广播域里的广播封包只会在该广播域内传送，其它的广播域是收不到的。,VLAN,通过交换技术将通信量进行有效分离，从而更好地利用带宽，并可从逻辑的角度出发将实际的,LAN,基础设施分割成多个子网，它允许各个局域网运行不同的应用协议和拓扑结构。,VLAN,的标准是,IEEE802.1Q,。下图所示就是基于端口划分的基本的,广域网,广域网英文是：,Wide Area Network,，简写为,WAN,。指的是距离较远的网络连接方式。一般同一城市内公司与,ISP,相连采用广域网。两个不同城市之间的计算机网络相连，同样是广域网连接。,广域网连接由于距离远，连接线路和连接设备投资非常大。因此拥有广域网资源只有电信运营商。在实施广域网连接时，大多租用电信运营商线路来实现。,(6),网络性能,描述一个网络性能需要多个参数，其中常用的有：,容量（带宽）：电路或网络传输数据的能力，通常以每秒多少比特来表示。,利用率：所能使用的全部可用容量的百分比。,最优利用率：网络饱和之前的最大平均利用率。,吞吐量：单位时间内节点之间成功传输的无差错数据量。,正确度：相对于全部通行量，正确传送的有用的通信数量。,延迟（等待时间）：帧准备从一个结点传送到网络其他任何节点之间的时间。,延时变化量：平均延时变化的时间量。,响应时间：网络服务请求和响应该请求之间的时间。,(7)OPC:,是现场设备,控制系统（,DCS,）和管理系统应用软件之间实现无缝集成而设计的接口规范。应用软件接口统一化，标准化。,(8)HART,：是用于控制系统（,DCS,）与现场智能仪表的一种工业标准通信协议。,(9),其它,-,光缆的应用；,（,10,）,OA,网络与,DCS,网络分开设置,-,为了安全，避免信息量大小不定；防病毒等。,大规模网络系统,(,实例,),乙烯,炼油等联合大型工程约有十个以上联合控制室,并联成网络,(,节点数很多,).,这是一个全厂控制与管理综合系统,是一个大型网络系统,.,主供货商,(MAV),应有提供成熟,可靠的大型网络系统的经验和能力,.,（,1,）控制网络,-,容错以太网（,FTE,）,EXPERION PKS,系统的网络由控制网络,-,容错以太网（,FTE,）和工厂管理网（,PIN,）组成。控制网挂有,C200,控制器、,FSC,故障安全控制器、,EWS,工程师工作站、,OPS,操作员工作站、,APP,应用工作站和,e Server,工作站。,PIN,工厂管理网连接工厂管理、商业运作的计算机网络。,。,容错以太网,FTE,的硬件交换机是,Cisco,公司的商业流行产品而容错逻辑软件是,Honeywell,公司的专利。特点如下：在,FTE,接点间有,4,个通讯路经、允许有,1,个通讯路经的故障、快速（,1,秒）的检测和恢复时间、可以在线增加和减少接点、对应用,PC,机完全透明、允许正常的以太网结点接入、完全分布式的结构没有主结点、快速,100Mbps,性能、传输介质为同轴电缆或光纤。,容错以太网,FTE,可以构成全厂性的网络，在集中控制室设骨干网的交换机，下连各单元的组交换机而构成。其网络具有多容错结点间的多通讯路经；快速切换到最小系统分裂；广泛的系统诊断减少维护费和故障时间；实现高性能操作的多处理器；网络和结点状态显示；运行时间诊断；远方管理等功能。,对网络通信系统要求,(,实例,),（,1,）网络通信系统为控制站、操作站、,OPC,站、工程师站和上位计算机接口提供可靠的高速数据传送。通信介质可使用同轴电缆或光缆。传送速率应在,10MBaud,之上。,（,2,）网络通信系统应为全冗余的工业化数字网络通信系统,能够自动切换，并产生系统诊断报警。在切换时不允许有数据丢失。应在技术标书中说明故障的检查方法和切换方法。,（,3,）应说明在整个系统扫描速度允许的情况下，通信系统可支持的设备的最大数量。,（,4,）应说明系统内各级通信的通信结构、通信规程及通信方式。,（,5,）应对网络负荷进行计算,最大的网络负荷不应超过,60%,。,（,6,）所有部件都应抗电磁及无线电干扰。,通信接口,（,1,）,DCS,应提供与工厂信息管理系统、,ESD,系统、可燃气体,/,有毒气体检测报警系统、火灾报警系统、压缩机控制系统以及其它成套设备控制系统的通信接口。,（,2,）与其它子系统的通信接口应冗余。在系统最大的通信处理量时，冗余接口之间的自动切换时间应小于,1,秒。,（,3,）,DCS,与子系统（,ESD,、装车系统、计组控制系统等）进行通信测试时，子系统供货商应将原型机送至,DCS,制造厂进行接口试验，应确保,DCS,与子系统通信准确无误。,（,4,）,DCS,应确保与,ESD,等子系统的时钟同步。,（,5,）,ESD,概念,ESD,紧急仃车系统,DCS,与,ESD,同步,DCS,与,ESD,，,FIRE,，,GAS,等联系；,网上各装置,DCS,可独立,仃工各装置不影响,四,DCS,组态方法,典型组态步骤,:,1,准备工作,2,系统配置组态,;,3,实时数据库组态,4,控制算法组态,5,历史数据库组态,6,流程画面组态,7,报表组态,8,应用组态的调试,五，可靠性与抗干扰,1,，可靠性,(1),可靠性指标,-MTBF,MTTR;,(2),可靠性设计,;-,冗余,(3),可靠性生产,;,(4),可靠性应用,-,电源,接地等,(5),可靠性有关几项原则,;,(6),可靠性考核方法,;,(7),可靠性的标准,-GB3187,GB2689,GB5081,2,，抗干扰,(1),干扰的原因,(2),抗干扰的方法,隔离,;,屏蔽,绞线,雷击保护,其它,六,调试和维护1,调试工作,(1),组态软件下装调试,;,(2),现场信号与实时数据组态正确性调试,;,(3),流程画面的测试,;,(4),控制系统调试与算法整定,;,(5),报表打印功能测试,;,(6),其它功能调试,.,2,DCS,系统测试验收,(FAT,SAT),2,维护工作,(1),建立管理制度,;,为了保证系统的正常运行，维护单位必须建立一套完整的管理规章和制度，值班人员需要定期循检，定期清扫，做好故障记录、备件更换记录等，凡是修改的内容必须保留详细的记录。要充分发挥维护人员的积极性。,(2),硬件维护,;,(3),软件维护,;,(4),故障处理,（,2,）硬件维护,硬件维护,值班人员每天进行空调运行情况检查及环境温度、湿度检查，保持控制温度在,1530,，湿度在,40%70%RH,。系统维护人员定期对系统状态进行检查，由系统提供的系统运行状态窗口可以观察到整个系统的所有设备卡件的运行状态，包括处理器卡、电源卡、后备电池、,I/O,卡件的状态。当设备运行状态不正常或出现故障时，将会有详细的提示及系统报警。维护人员可以根据报警信息，做出相应的处理，以保证系统正常运行。还要检查各接线板、稳压电源的状态指示灯。当指示灯熄灭时，说明供电电源出现故障，应及时排除故障。,系统投入正常运行后，我们根据系统情况，将每种备用卡都取一块插入系统的空槽位，进行热备用，这样在系统维护人员巡检时就可以检查备用卡是否正常，保证了当在用卡发生故障时，备用卡能够保证好用，可以缩短因卡件损坏影响生产的时间，其余的备用卡都存放在机房的备件箱内，确保备件的存放温度、湿度合乎厂家要求。,当发现卡件设备故障时，应及时更换，更换后可以进入系统运行状态窗口观察。当更换卡件变绿后，就说明卡件正常工作。同时，将系统光盘、操作系统光盘及系统资料、应用软件备份盘等都妥善保存在备件箱内。,每月进行一次风扇过滤网清洗，以减少灰尘进入系统内部。定期进行设备卫生清扫。定期对打印机进行维护，清扫内部墨粉，更换硒鼓，确保报表打印正常。,(3),软件维护,主要有以下几个方面：,每次修改组态后，都及时进行软件备份。每次备两份，保留三个不同版本。,定期检查备份,ZIP,盘的情况，发现损坏立即重新备份。,定期进行,WINDOWS NT,系统的软件系统维护，进行硬盘整理维护。,系统正常运行时，不对,WINDOWS NT,操作系统内容随意修改，以免发生系统故障。如有必要修改，一定要做好备份，并做好软件修改记录。,注意口令的保密和记忆。,（,3,）注意事项,操作站不应随意断电停机，应按,WINDOWS NT,操作系统要求，按,CTRL+SHIFT+DEL,三个键后，选择,SHUTDOWN,后，选,SHUTDOWN,。由系统自动进行关机操作，当提示可以关闭电源后，方可关闭电源开关。,控制站启动后，要保证后备记忆电池开关打到投用状态。,机柜风扇要正常运行。,注意保护光缆的接头及尾纤，避免受到损坏。,在更换卡件时，要做好防静电措施，应戴好防静电腕带。,（,4,）、,故障及处理,操作站,HIS,的故障及处理方法,操作站,HIS,的死机处理：,CS1000,的操作站,HIS,的死机频率很低，而且启动方式很简单，只需对,HIS,重新上电即可。操作站,HIS0123,曾出现过死机后，启动不起来的情况。经过检查，发现是,HP PC,机主板硬盘,IDE1,接口损坏，更换到,IDE2,接口后，启动正常。,由这个故障可以看出，当,HIS,出现故障时，可能是由于,HP,机的设备所引起。因此在检查,HIS,的故障时，首先不要忘记它是一台,HP,的,PC机。,控制站,FCS,及,I/O,卡件的故障及处理方法,CS1000,的,FCS,和,I/O,卡件工作都非常稳定，成品贮运系统的,FCS,从来没出现过死机现象。由于,FCS,的冗余结构，因此如发现个别设备故障，可在线更换。,VL Net,出现过故障报警。经查是,88,单元光中继器的光缆接头松动，没插到底造成，重新插好后正常。,由于输出短路原因，造成,MRO-214,继电器板线路板烧坏。经过重新焊接导线，恢复正常使用。,使用及维护经验（实例）,（,1,）、,建立安全的操作环境 由于,CS1000,系统采用的是,WINDOWS NT4.0,中文版，这就给我们在操作环境的安全性问题上提出了新要求。因为,WINDOWS NT,默认的操作界面有“我的电脑”、“资源管理器”等内容。操作工可通过它们访问硬盘，可能造成误删系统文件等操作，因此必须设法关闭这些操作内容，以确保系统的安全和生产的安全。,下面是我们在,WINDOWS NT4.0,下建立安全操作环境的方法。,下面是我们在,WINDOWS NT4.0,下建立安全操作环境的方法。,步骤,1.,进入,HP setup,环境进行下面操作,Setup password,：*（口令）,Password,：*,System password,：*,Change boot sequence,：,c first and A second,Remove t