集团公司DCS培训材料

1、DCS培训教程 DCS 教教 程程 主要内容n工业自动化的基本功能n集散控制系统发展历程n集散控制系统组成n集散控制系统基本知识n集散控制系统主要功能DCS培训教程n工业自动化是制造业的配套行业，本身并不直接创造效益，但它对企业生产过程起着明显的提升作用，它主要解决了生产效率与产品质量一致性问题，具体如下：n（1）提高生产效率；n（2）提高产品质量；n（3）提升生产过程的安全性；n（4）减少生产过程的原材料、能源损耗；n（5）减少定员和工人的劳动强度；DCS培训教程n 工业自动化的核心是控制系统 ，控制系统的主流产品也在不断满足用户需求的前提下发生着变化：作为工控领域的主流控制产品，PLC依然

2、占据着控制系统的龙头地位，目前正朝着小型化、开放性和网络化的方向发展；DCS作为过程控制的典型系统积极向上拓展，越来越多地扮演管控一体化的角色；IPC以其灵活、开放的特点，重新赢得了用户的青睐；CNC除了在机床上的应用外，也在向更广泛的领域延伸。 DCS培训教程n工业自动化的四个层次:1、单体设备自动化（单动）2、生产过程自动化（联动）3、生产管理自动化（排产）4、工厂管理自动化（成本）DCS培训教程n控制系统设备及信息的四个层次:1、人机会话层2、控制层3、驱动层4、执行层DCSDCS的发展历程及种类的发展历程及种类n1,集散控制系统的发展历程集散控制系统的发展历程n从1975年第一套DCS

3、诞生到现在，DCS经历了4个大的发展阶段，或者说经历了四代产品。n1. 第一代DCS (初创期)n第一代DCS是指从其诞生的19751980年间所出现的第一批系统，控制界称这个时期为初创期或开创期。这个时期的代表是率先推出DCS的Honeywell公司的TDC2000系统，同期的还有Yokogawa(即横河)公司的Yawpark系统、Foxboro公司的Spectrum系统、Bailey公司的Network 90系统、Kent公司的P4000系统、Siemens公司的TelepermM系统及东芝公司的TOSDIC系统等。DCS培训教程DCS培训教程DCSDCS的发展历程及种类的发展历程及种类n

4、2. 第二代DCS(成熟期)n第二代DCS是在19801985年推出的各种系统，其中包括Honeywell公司的TDGC-3000、Fisher公司的PROVOX、Taylor公司的MOD300及Westinghouse公司的WDPF等系统。DCS培训教程DCS培训教程DCSDCS的发展历程及种类的发展历程及种类n3. 第三代DCS(扩展期)n第三代DCS以1987年Foxboro公司推出的I/A Series为代表，该系统采用了ISO标准MAP(制造自动化规约)网络。这一时期的系统除I/A Series外，还有Honeywell公司的TDC-3000/UCN、Yokogawa公司的Centu

5、m-XL和/1XL、Bailey公司的INFI-90、Westinghouse公司的WDPF、LeedsNorthrup公司的MAXl000及日立公司的HIACS系列等。DCS培训教程DCS培训教程DCSDCS的发展历程及种类的发展历程及种类n4. 第四代DCS的出现nDCS发展到第三代，尽管采用了一系列新技术，但是生产现场层仍然没有摆脱沿用了几十年的常规模拟仪表。DCS从输入输出单元(IOU)以上各层均采用了计算机和数字通信技术，唯有生产现场层的常规模拟仪表仍然是一对一模拟信号(4mA20mA DC)传输，多台模拟仪表集中接于IOU。生产现场层的模拟仪表与DCS各层形成极大的反差和不协调，并

6、制约了DCS的发展。电子信息产业的开放潮流和现场总线技术的成熟与应用，造就了新一代的DCS，其技术特点包括全数字化、信息化和集成化。 DCS培训教程DCS培训教程DCS培训教程 从理论上讲，一个DCS系统可以应用于各种行业，但是各行业有它的特殊性，所以DCS也就出现了不同的分支，有时也由于DCS厂家技术人员工艺知识的局限性而引起，如HONEYWELL公司对石化比较熟悉，其产品在石化行业应用较多，而AILEY的产品则在电力行业应用比较普遍。用户在选择DCS的时候主要是要注意其技术人员是否对该生产工艺比较熟悉；然后要看该系统适用于多大规模，比如NT操作系统的就适应于较小规模的系统；最后是价格，不同

7、的组合价格会有较大的差异，而国产的DCS系统价格比进口的DCS至少要低一半，算上备品备件则要低得更多。 DCS培训教程 DCS由四部份组成：由四部份组成：I/O板、控制器、操作站、通讯网络。板、控制器、操作站、通讯网络。I/O板板和控制器国际上各和控制器国际上各DCS厂家的技术水平都相差不远，如果说有些差厂家的技术水平都相差不远，如果说有些差别的话是控制器内的算法有多有少，算法的组合有些不一样，别的话是控制器内的算法有多有少，算法的组合有些不一样，I/O板的差别在于有的有智能，有些没有，但是控制器读取所有板的差别在于有的有智能，有些没有，但是控制器读取所有I/O数数据必须在一秒钟内完成一个循环

8、；操作站差别比较大，主要差别是据必须在一秒钟内完成一个循环；操作站差别比较大，主要差别是选用选用PC机还是选用小型机、采用机还是选用小型机、采用UNIX还是采用还是采用WINDOES操作系操作系统、采用专用的还是通用的监视软件统、采用专用的还是通用的监视软件,操作系统和监视软件配合比操作系统和监视软件配合比较好时可以减少死机现象；差别最大的是通讯网络，最差的是轮询较好时可以减少死机现象；差别最大的是通讯网络，最差的是轮询方式，最好的是例外报告方式，根据我们的实验，其速度要相差七方式，最好的是例外报告方式，根据我们的实验，其速度要相差七八倍。八倍。 DCS培训教程DCS最新操作站最新操作站-通用

9、操作站通用操作站 DCS系统包括三大部分：带I/O部件的控制器、通讯网络和人机接口、人机接口包括操作站、工程师站和历史站。控制器I/O部件和生产过程相联接，操作站和人相联系，通讯网络把这两部分联成系统。所以操作站是DCS的重要组成部分，工程师站给控制器和操作站组态，历史站记录生产过程的历史数据。最近几年开发的人机界面还有动态数据服务器。 DCS培训教程 一个DCS系统控制器和I/O部件通常可以运行16-20年，而操作站因为有活动部件，所以比较容易损坏，如：硬盘、键盘、CRT、软驱等，运行6-8年后出现故障的概率就比较大，所以在DCS运行过程中，操作站更新的情况比较多。 DCS培训教程 DCS的

10、控制器的变化较小。其变化表现在控制算法的安的控制器的变化较小。其变化表现在控制算法的安排、控制算法的多少，存取的排、控制算法的多少，存取的 I/O点数的多少和内存的大点数的多少和内存的大小等，操作系统一般都是专用的。操作站的变化就很大，小等，操作系统一般都是专用的。操作站的变化就很大，八十年代以前的操作站，一般没有硬盘及动态流程图，能八十年代以前的操作站，一般没有硬盘及动态流程图，能显示的标签数比较少，例如显示的标签数比较少，例如500个标签（标签指的是个标签（标签指的是AI、DI、回路、开关量的逻辑关系等），八十年代出现了能显、回路、开关量的逻辑关系等），八十年代出现了能显示示5000个标签

11、的操作站，九十年代出现了能显示个标签的操作站，九十年代出现了能显示30000个标签的操作站。同时，也出现了在微软的个标签的操作站。同时，也出现了在微软的NT通用平台通用平台上运行的通用显示软件。开始，通用软件只在上运行的通用显示软件。开始，通用软件只在PLC的操作的操作站上使用，后来也逐渐应用在站上使用，后来也逐渐应用在DCS上。它的标签量可以达上。它的标签量可以达到到10000个，甚至更多。个，甚至更多。 DCS培训教程 DCS操作站发展的过程（以操作站发展的过程（以BAILEY的操作站为例）如下：的操作站为例）如下：一八十年代初，一八十年代初，N90的操作站是的操作站是OIU系列，当时是无

12、硬盘、系列，当时是无硬盘、无动态流程图的，标签量无动态流程图的，标签量500。后来增加了硬盘和流程图，标签量。后来增加了硬盘和流程图，标签量1400-5000点。八十年代中期推出了点。八十年代中期推出了MCS系列，标签量系列，标签量10000，特，特别是别是MCS PULS，它是，它是SCSI接口，可以有接口，可以有30000个标签点，当时在个标签点，当时在DCS市场上处于领先地位。市场上处于领先地位。1986年，年，BAILEY产品占世界产品占世界DCS市场市场的的1/3。到。到1988年，共有年，共有8500套在世界各国运转。到了套在世界各国运转。到了90年代，年代，DCS市场争夺激烈，市

13、场争夺激烈，BAILEY无论在技术上还是在销售方面都不象无论在技术上还是在销售方面都不象80年代那样光辉。于是年代那样光辉。于是BAILEY公司欲通过购买公司欲通过购买FISCHER&PORTER、HARTMANN&BRAUN等公司销售他们的系统来重铸辉煌。等公司销售他们的系统来重铸辉煌。DCS培训教程 BAILEY的控制器和通讯网络都比较好，但在操作站的控制器和通讯网络都比较好，但在操作站上面，不能与竞争者相比，上面，不能与竞争者相比，BAILEY最新的操作站是以最新的操作站是以WINDOWS NT、通用微机为基础的、通用微机为基础的Conductor NT。实际上，该操作站

14、不是为实际上，该操作站不是为INFI-90开发的，它是开发的，它是FISCHER-PORTER的系统的系统6的操作站，用它的监控软的操作站，用它的监控软件嵌入和件嵌入和INFI-90通讯的驱动软件而成。由于销售量通讯的驱动软件而成。由于销售量不大，磨合的机会少，问题比较多，死机现象严重。不大，磨合的机会少，问题比较多，死机现象严重。OIS40系列的操作站运行在系列的操作站运行在DEC的的VMS平台上。实际平台上。实际上，它仍然是在上，它仍然是在MCS操作站的操作站的MTOS操作系统平台上，操作系统平台上，开发了一个与开发了一个与VMS通讯的驱动软件，因为通讯的驱动软件，因为80年代的年代的OI

15、U和和MCS在在80年代末都已经停止销售。年代末都已经停止销售。BAILEY只只卖卖OIS20系列和系列和OIS40系列。系列。DCS培训教程 OIS20系列是系列是90年代初推向市场的，它本质上是年代初推向市场的，它本质上是MCS，但它们能与，但它们能与INFI-90通讯它的开发、制造通讯它的开发、制造成本都比较低，性能也比较好。成本都比较低，性能也比较好。OIS20系列的辅站系列的辅站不是用网络来传输信息的，只是在主站上多加了不是用网络来传输信息的，只是在主站上多加了1块显卡来实现辅站。后来因维护成本很高，硬盘和块显卡来实现辅站。后来因维护成本很高，硬盘和软驱都难以买到，用户反映不好。软驱

16、都难以买到，用户反映不好。 DCS培训教程 继继OIS20系列，系列，BAILEY公司推出了公司推出了OIS41、OIS42，在，在操作站之间增加了以太网卡，组成后门网络，可以实现打印机共操作站之间增加了以太网卡，组成后门网络，可以实现打印机共享。把图形传给不同主站的能力也有所增强，也给用户提供了开享。把图形传给不同主站的能力也有所增强，也给用户提供了开发打印系统的空间，这是后话。由于发打印系统的空间，这是后话。由于OIS40、OIS41、OIS42主机性能较差，所以操作站的性能提高不明显。直到主机性能较差，所以操作站的性能提高不明显。直到OIS43 Alpha芯片的出现，性能才得到提高。同时

17、，加拿大芯片的出现，性能才得到提高。同时，加拿大BAILEY公公司开发了司开发了PCV，它是以，它是以PC为基础的操作站，采用为基础的操作站，采用QNX操作统。操作统。因为它的标签量较少，价格低廉，运行稳定，故适用于小系统的因为它的标签量较少，价格低廉，运行稳定，故适用于小系统的使用，这就是使用，这就是BAILEY的的OIS10系列，版本系列，版本5以前，只有文本没以前，只有文本没有图形。版本有图形。版本5以后既有文本也有图形。以后既有文本也有图形。OIS11操作站后门之间操作站后门之间用用ARCNET联网。联网。OIS12既可用既可用ARCNET也可用以太网联网。也可用以太网联网。 DCS培

18、训教程 二二.八十年代中期，因为八十年代中期，因为PLC操作站的开发都不太成功，操作站的开发都不太成功，一些软件公司就开发了通用的监控软件，且很快就被一些软件公司就开发了通用的监控软件，且很快就被PLC制造厂家所采用。如：制造厂家所采用。如：FIX、INTOUCH、ONSPEC等（一共有上百种），由于市场前景较好，所等（一共有上百种），由于市场前景较好，所以软件开发商又开发了许多以软件开发商又开发了许多PLC的驱动软件。到了九十的驱动软件。到了九十年代，又开发了年代，又开发了DCS的驱动软件。最早采用通用工控监的驱动软件。最早采用通用工控监控软件的是控软件的是MOORE公司的公司的APEC系统

19、，它既可以用系统，它既可以用INTOUCH也可用也可用FIX。由于。由于INFI-90系统在九十年代系统在九十年代一直没有推出比较优秀的操作站，故一直没有推出比较优秀的操作站，故PREVISE公司推公司推出了出了OPsCon操作站。操作站。DCS培训教程 OPsCon操作站运行在操作站运行在PC硬件平台，硬件平台，NT操作系统下，把操作系统下，把FIX作为监控软件，并开发了能与多种作为监控软件，并开发了能与多种DCS通讯的对应驱通讯的对应驱动软件，标签量为动软件，标签量为10000个。因为个。因为FIX软件在世界各地已软件在世界各地已经销售了经销售了90000套，它与各种套，它与各种PLC、D

20、CS和和NT系统磨合系统磨合较好，这种操作站可以运用在多种较好，这种操作站可以运用在多种PLC、DCS操作站上。操作站上。在在INFI-90系统上应用已经有几千台。如：新西兰的一家系统上应用已经有几千台。如：新西兰的一家造纸厂，原来已经运行有造纸厂，原来已经运行有CONDUCT NT，后来还是改用，后来还是改用OPsCon。DCS培训教程 通用操作站的出现，给通用操作站的出现，给DCS用户带来了以下方便：用户带来了以下方便：、 不必再为原不必再为原DCS生产厂家是否倒闭、兼并，该型产品生产厂家是否倒闭、兼并，该型产品是否已经停产、备件是否能够找到而操心。是否已经停产、备件是否能够找到而操心。、

21、 由于通用操作站的适用面广，相对生产量大，成本下由于通用操作站的适用面广，相对生产量大，成本下降，因而可以节省用户的经费。维护费用也比较少。降，因而可以节省用户的经费。维护费用也比较少。、 采用通用系统要比使用各种不同的专用系统更为单，采用通用系统要比使用各种不同的专用系统更为单，用户也可减少人员培训的费用。用户也可减少人员培训的费用。、 更新和升级容易。更新和升级容易。、 开放性能好，很容易建立生产管理信息系统。开放性能好，很容易建立生产管理信息系统。因此，通用操作站是因此，通用操作站是DCS的发展方向。的发展方向。DCS培训教程DCS动态数据服务器动态数据服务器 DCS系统属于基础自动化，

22、MIS系统侧重于办公自动化。这两者在反映速度上的区别很大，DCS是属于秒级的，而MIS是以小时或更长时间为单位的。所以这两者之间必须要有隔离设备，这个隔离设备就是动态数据服务器。它的功能是生产过程监控；历史数据的存储及管理；统计质量控制；设备预防性维护；设备故障诊断；生产优化等。 DCS培训教程 DCS、PLC采集现场的生产过程数据通过通讯网络把数据传给操作站和动态数据服务器。动态数据服务器是采集生产全过程的模拟信号或逻辑信号，所以它的采集速度是海量的。要经过数据淘金，将信号送到生产管理部门。 DCS培训教程 通常情况下，一个企业往往有几种不同牌号的DCS、PLC，要把这几种信号都集中到动态数

23、据服务器中，最好要选择一个通用显示平台。在这个平台上来显示不同型号的DCS、PLC的信号。通用显示平台可采用FIX、INTOUCH、组态王、Synall等软件，开发各种DCS和PLC的驱动软件。 DCS培训教程 最近出厂的DCS采用通用操作站，它采用NT操作系统，监控软件就是FIX、INTOUCH. 不同DCS型号采用不同的驱动软件。各种DCS之间信号传输采用OPC服务器联接，也可以把少量的信号送到MIS系统的服务器中。FIX、INTOUCH等软件都能存储历史数据，几十个信号可存储280天之多。如要存储更多的历史数据，可以采用OSI历史数据库，它可以存储三年以上。这些通用监控软件都有OSI的接

24、口。DCS培训教程 老一代的DCS系统的操作站无论操作系统还是监控软件都是专用的，和其它系统通讯都非常困难。如要建立系统间的互联，通过计算机接口单元建立动态数据服务器，监控软件仍然可以使用通用的，在NT平台上运行，但它的数据只能上行，不能下行。在设计MIS系统过程中，最好使用动态数据服务器，不要把DCS和PLC数据直接送到Web否则会影响到DCS、PLC的正常运行。至于究竟需要建立多少个动态数据服务器，由所需采集的数据量和数据安全决定。一般情况下，可达10000点。 DCS培训教程多屏操作站和操作站的后多屏操作站和操作站的后 门网络门网络 一个DCS系统可以有好几台操作站，每一台操作站可以显示

25、一样的内容，也可以是不一样的内容。对于电厂来说，一台300MV的发电机组，工艺过程比较集中，通常采用2台操作站冗余运行认为是比较合适的。但对于大型机组，由于它的输入、输出点数较多，一个显示器不够用，最好有多个显示器。这时的监控软件应该能支持多屏幕。早期的DCS都采用在操作站的主机上加分屏卡，如加2分屏，4分屏的分屏卡，分别可连接2台CRT或4台CRT。用这种方法以增加人机界面。 DCS培训教程 由于网络技术的高速发展，人机界面的数由于网络技术的高速发展，人机界面的数量可以不限。操作站分为主站和从站。主站连量可以不限。操作站分为主站和从站。主站连在在DCS网络上。通过网络上。通过DCS网络接口，

26、直接从网络接口，直接从DCS网络上读取控制器数据库中的数据。主站网络上读取控制器数据库中的数据。主站的数量是由接口的数量决定的。从站则与主站的数量是由接口的数量决定的。从站则与主站相连。它没有数据库，在显示流程图画面时，相连。它没有数据库，在显示流程图画面时，由主站显示完整的工艺画面，而从站就显示主由主站显示完整的工艺画面，而从站就显示主站的工艺画面。从站的数量是不限的。站的工艺画面。从站的数量是不限的。 DCS培训教程 不论是主站，还是从站，都用后门网络连接起来。不论是主站，还是从站，都用后门网络连接起来。有了后门网络，系统维护时，各操作站之间可作文本有了后门网络，系统维护时，各操作站之间可

27、作文本拷贝。系统运行时，即使其中一台主操作站发生故障，拷贝。系统运行时，即使其中一台主操作站发生故障，它的从站可作为另一台主站的从站。在网络中，接进它的从站可作为另一台主站的从站。在网络中，接进打印服务器，服务器有许多通道，几台操作站共用一打印服务器，服务器有许多通道，几台操作站共用一台或几台打印机。连接主站和从站的这个网络与台或几台打印机。连接主站和从站的这个网络与DCS网络没有关系。所以就称为后门网络。早期的后门网网络没有关系。所以就称为后门网络。早期的后门网络采用络采用ARCNET，后来由于有的，后来由于有的DCS系统的操作站主系统的操作站主机采用机采用DEC的小型机，后门网络就采用的小

28、型机，后门网络就采用DECNET或以或以太网。在操作站作标签组态时，是否要把重要的太网。在操作站作标签组态时，是否要把重要的I/O点重叠组态要由用户确定。点重叠组态要由用户确定。 DCS培训教程 采用通用操作站以后，系统就成为开放的，采用通用操作站以后，系统就成为开放的，各主站和各从站之间用以太网连接，从站的数各主站和各从站之间用以太网连接，从站的数量不限。为了提高后门网络的可靠性，以太网量不限。为了提高后门网络的可靠性，以太网的低廉，通常采用双网。可以做到远程操作。的低廉，通常采用双网。可以做到远程操作。 在局部的地域用网络，会带来很大的方便。如在局部的地域用网络，会带来很大的方便。如果过程

29、控制与果过程控制与INTERNET网络相连，会受到病网络相连，会受到病毒或黑客的侵入。一定要加安全级别、数据单毒或黑客的侵入。一定要加安全级别、数据单向传输和加防火墙。向传输和加防火墙。 DCS培训教程 以太网之间的协议遵从以太网之间的协议遵从OSI模型模型（Open System Interconnection）的七层协议。七层协议分别是物理层、的七层协议。七层协议分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。表示层和应用层。 DCS培训教程 物理层描述传输介质、连接器和信号脉冲物理层描述传输介质、连接器和信号脉冲标准。中继器或集线器（

30、标准。中继器或集线器（hub）也是物理层的）也是物理层的设备，它与传输的信息帧的具体内容无关。帧设备，它与传输的信息帧的具体内容无关。帧是发送到介质上的一组数字脉冲。用以传输信是发送到介质上的一组数字脉冲。用以传输信息。帧的大小为息。帧的大小为64-1518字节。帧包括预同步字节。帧包括预同步信号，消息头、数据信息和帧校验序列。中继信号，消息头、数据信息和帧校验序列。中继器或集线器（器或集线器（hub）仅仅放大导线中的电信号，）仅仅放大导线中的电信号，并继续向前传送。并继续向前传送。 DCS培训教程 数据链路层描述本地系统之间的拓扑和通信标准。以太网能数据链路层描述本地系统之间的拓扑和通信标准

31、。以太网能与多个物理层标准（双绞线线缆、光缆）和多个网络层标准一起与多个物理层标准（双绞线线缆、光缆）和多个网络层标准一起工作。将网络的物理方面（线缆和数字脉冲）与软件和数据流的工作。将网络的物理方面（线缆和数字脉冲）与软件和数据流的抽象世界连接起来。在网络里传的信息是以帧的格式传输的。在抽象世界连接起来。在网络里传的信息是以帧的格式传输的。在帧中有消息头和尾，数据报包到帧里。检测错误，调节数据流量。帧中有消息头和尾，数据报包到帧里。检测错误，调节数据流量。帧消息由源和目标介质访问控制（帧消息由源和目标介质访问控制（media access control ）MAC地址组成，并利用该信息和数据

32、区的内容建立地址组成，并利用该信息和数据区的内容建立CRC尾。数尾。数据链路层根据网络采用拓扑规则，发送帧，把帧发到物理层（网据链路层根据网络采用拓扑规则，发送帧，把帧发到物理层（网络线缆）。网桥和交换器是数据链路层的设备。因为它们是支持络线缆）。网桥和交换器是数据链路层的设备。因为它们是支持帧的。两者都利用帧消息头中的信息调节交通。帧消息头负责识帧的。两者都利用帧消息头中的信息调节交通。帧消息头负责识别是谁发送的信息，信息发送到哪里。帧消息头包含两个区域，别是谁发送的信息，信息发送到哪里。帧消息头包含两个区域，用以识别传输的源和目标，是源和目标系统的节点地址。帧消息用以识别传输的源和目标，是

33、源和目标系统的节点地址。帧消息头的大小总是头的大小总是14字节。字节。DCS培训教程 网络层描述在不同网段上的系统如网络层描述在不同网段上的系统如何彼此寻找，也定义了网址。网址是指何彼此寻找，也定义了网址。网址是指定给一组物理连接的系统名字或号码。定给一组物理连接的系统名字或号码。是所有上层的基石，单位是数据报是所有上层的基石，单位是数据报（datagram）单位如网络的）单位如网络的IP数据报数据报传递协议是网络层功能的例子。网址这传递协议是网络层功能的例子。网址这一术语，根据采用的协议不同，叫法也一术语，根据采用的协议不同，叫法也不同。采用不同。采用IP，叫做子网（，叫做子网（subnet

34、）。）。 DCS培训教程 传输层处理数据的实际操作，并准备通过传输层处理数据的实际操作，并准备通过网络传送。如果数据太大而不能作为一个帧，网络传送。如果数据太大而不能作为一个帧，传输层将其分解为更小的部分，并编制序号，传输层将其分解为更小的部分，并编制序号，序号允许其它系统上的传输层重新将数据组合序号允许其它系统上的传输层重新将数据组合为最初内容。帧的为最初内容。帧的CRC校验是在数据链路层进校验是在数据链路层进行的，传输层能够起到备用效验的作用。传输行的，传输层能够起到备用效验的作用。传输层的功能如层的功能如IP的传输协议（的传输协议（TCP）、单位是段）、单位是段（segment）。）。

35、DCS培训教程 会话层处理两个或多个系统之间连接的建会话层处理两个或多个系统之间连接的建立和维护。它保证正确完成具体的服务请求。立和维护。它保证正确完成具体的服务请求。 如果系统正在运行多个网络应用程序，如果系统正在运行多个网络应用程序，会话层负责保持正确通信顺序，保证进入的数会话层负责保持正确通信顺序，保证进入的数据引到正确的应用程序。据引到正确的应用程序。 表示层保证数据可以用于应用程序的形表示层保证数据可以用于应用程序的形式接收。它的任务是编码和解码。式接收。它的任务是编码和解码。 应用层的任务是确定何时要求访问网络应用层的任务是确定何时要求访问网络资源。资源。 DCS培训教程异种系统的

36、互联异种系统的互联,时间同步和时间同步和SDSL技术技术 一个企业特别是大中型企业有许多工艺过一个企业特别是大中型企业有许多工艺过程，每一个工艺过程都有相对独立性。在不同程，每一个工艺过程都有相对独立性。在不同时期建设或不同时间进行技术改造，一定会采时期建设或不同时间进行技术改造，一定会采用不同型号的用不同型号的DCS系统，设备连锁和控制等会系统，设备连锁和控制等会采用几种不同型号的采用几种不同型号的PLC系统。为了在企业内系统。为了在企业内建立综合管理信息系统，异种系统的互联和时建立综合管理信息系统，异种系统的互联和时间同步就成为很重要的问题。间同步就成为很重要的问题。 DCS培训教程 早期

37、早期DCS和和PLC的互连是采用把的互连是采用把PLC作为作为DCS的一的一个输入板，个输入板，DCS专们设计一块与专们设计一块与PLC的接口板，与的接口板，与DCS的本身的的本身的I/O板连在同一条板连在同一条I/O总线上。控制器总线上。控制器读入读入PLC来的信号，通过来的信号，通过DCS的网络把的网络把PLC的信号送的信号送到到DCS操作站上。这样互连的办法有一个大的缺点是：操作站上。这样互连的办法有一个大的缺点是：PLC的快速信号在慢速反应的的快速信号在慢速反应的DCS的操作站上显示。的操作站上显示。经测定，一个微动开关的动作要经过几秒以上的时间经测定，一个微动开关的动作要经过几秒以上

38、的时间才能在才能在DCS的操作站上表现出来。有的的操作站上表现出来。有的DCS甚至需要甚至需要8秒。另一个互联办法是把秒。另一个互联办法是把PLC的个别信号用硬线连到的个别信号用硬线连到DCS的输入板上，这样输入的点数很少，成本比较高。的输入板上，这样输入的点数很少，成本比较高。有的有的DCS在在DCS网络上设计一个结点，该结点专门用网络上设计一个结点，该结点专门用来读取来读取PLC的信号。把的信号。把PLC的信号送入的信号送入DCS的网络是的网络是比较困难的。缺点是开发接口的费用很高。即使开发比较困难的。缺点是开发接口的费用很高。即使开发成功，接口也经常发生故障。成功，接口也经常发生故障。

39、DCS培训教程 对于对于PLC来说，来说，70年代中期曾经开发过专用操作年代中期曾经开发过专用操作站，但不太成功。后来它就没有开发专用操作站，当站，但不太成功。后来它就没有开发专用操作站，当时，时，PLC只处理开关量，在控制器上的数码显示作为只处理开关量，在控制器上的数码显示作为人机界面也能满足要求。人机界面也能满足要求。PLC的控制器和的控制器和I/O之间用之间用网络连接。到网络连接。到80年代末和年代末和90年代，模拟量控制进入年代，模拟量控制进入PLC，。用户感到没有以，。用户感到没有以CRT为基础的人机界面很不为基础的人机界面很不方便，用户选用通用监控软件，运行在方便，用户选用通用监控

40、软件，运行在NT平台上，采平台上，采用普通微机作为硬件平台，编出各个用普通微机作为硬件平台，编出各个PLC的驱动软件，的驱动软件，这样这样PLC也有了操作站。因为商业原因，一些也有了操作站。因为商业原因，一些PLC厂厂家在家在90年代也开发了监控软件。并企图成为工控通用年代也开发了监控软件。并企图成为工控通用监控软件。由于开发时间很晚，监控软件。由于开发时间很晚， 不仅各个不仅各个PLC的驱动的驱动软件太少，而且市场也被其他软件占据。软件太少，而且市场也被其他软件占据。 DCS培训教程 对于通用监控软件来说，微软开发对于通用监控软件来说，微软开发的通讯协议的通讯协议DDE（DYNAMIC DA

41、TA EXCHANGE）、快速）、快速DDE 、网络、网络DDE等都支持。等都支持。 DCS培训教程 DDE允许允许Windows环境下各使用环境下各使用的机器建立客户机的机器建立客户机/服务器关系，发送和服务器关系，发送和接收数据，彼次发送指令。由服务器提接收数据，彼次发送指令。由服务器提供数据和接收从其它使用的机器发来的供数据和接收从其它使用的机器发来的感兴趣的数据请求。发请求的机器就是感兴趣的数据请求。发请求的机器就是客户机，送数据的是服务器。客户机，送数据的是服务器。 DCS培训教程 快速快速DDE 提供许多提供许多DDE的信息打包的信息打包到单个到单个DDE信息中。打包提高效率，减信

42、息中。打包提高效率，减少服务器和客户机之间传送的少服务器和客户机之间传送的DDE数据。数据。 DCS培训教程 网络网络DDE 延伸了标准延伸了标准DDE功能，其功能，其中包括了局域网通过串行口的通讯。网中包括了局域网通过串行口的通讯。网络的延伸允许连在网上的不同计算机作络的延伸允许连在网上的不同计算机作为服务器、客户机应用运行的为服务器、客户机应用运行的DDE连接。连接。比如，网络比如，网络DDE支持连到支持连到LAN，或，或modem上的上的IBM兼容计算机和诸如在兼容计算机和诸如在VMS、UNIX等操作环境下的非等操作环境下的非PC为基为基础的平台之间的础的平台之间的DDE。 DCS培训教

43、程 SuitLinkK用于TCP/IP为基础的协议、被设计成满足工业需要，如数据完整性、高吞吐量和容易诊断。此协议标准只适用于Windows NT4.0以上。 OPC（OBJACT LINK EMBED PROCESS CONTROL）客户机，可以从服务器取数据。遵守TCP/IP协议。DCS培训教程 由于市场需要监控软件，因此，通用监控由于市场需要监控软件，因此，通用监控软件有许多厂商开发，在软件有许多厂商开发，在90年代，有如年代，有如FIX、INTOUCH、PARAGON、ONSPEC、CIMPLICITY等等100多种。国内有组态王、多种。国内有组态王、SYNALL等。对于监控软件如果开

44、发了许多等。对于监控软件如果开发了许多DCS和和PLC的驱动软件，在联网时有许多网络的驱动软件，在联网时有许多网络套件，它就成为通用监控软件。其中驱动软件套件，它就成为通用监控软件。其中驱动软件最多的是最多的是FIX和和INTOUCH。在。在NT平台上，如平台上，如果采用果采用FIX、INTOUCH等软件，彼此可作为等软件，彼此可作为服务器，也可作为客户机，彼此可以交换数据。服务器，也可作为客户机，彼此可以交换数据。 DCS培训教程 DCS在在70年代问世时，计算机技术水平还比较低，市场上年代问世时，计算机技术水平还比较低，市场上可以选用的零部件比较少。可以选用的零部件比较少。DCS生产厂家自

45、己开发的操作站有专生产厂家自己开发的操作站有专用的操作系统、专用的监控软件、专用的接口硬件和用的操作系统、专用的监控软件、专用的接口硬件和CRT、专用、专用的打印机、专用硬盘和软驱。甚至连接用的电缆和插头、插座也的打印机、专用硬盘和软驱。甚至连接用的电缆和插头、插座也是专用的。当然，这样作也不能排除是是专用的。当然，这样作也不能排除是DCS厂家为了获取最大的厂家为了获取最大的商业利益而考虑的。由于计算机技术的飞速发展，而商业利益而考虑的。由于计算机技术的飞速发展，而DCS的发展的发展没有计算机快，它处在相对稳定的发展阶段。后来市场上的各种没有计算机快，它处在相对稳定的发展阶段。后来市场上的各种

46、微机零部件很多，但微机零部件很多，但DCS都连接不上，异种系统更没有办法互连，都连接不上，异种系统更没有办法互连，DCS厂家又都没有按照市场变化修改自己的软件，所以厂家又都没有按照市场变化修改自己的软件，所以DCS成为成为名符其实的自动化名符其实的自动化“孤岛孤岛”。DCS的用户感到十分不方便，另外的用户感到十分不方便，另外操作站比控制器更容易损坏。其寿命大约操作站比控制器更容易损坏。其寿命大约7-8年左右。操作站由年左右。操作站由于买不到如硬盘、软驱等，许多用户决定在更换操作站时，不再于买不到如硬盘、软驱等，许多用户决定在更换操作站时，不再采用原采用原DCS厂家的操作站，因为它价格昂贵、备件

47、难卖。采用厂家的操作站，因为它价格昂贵、备件难卖。采用PC机和机和NT平台，安装通用监控软件，并开发和某一具体平台，安装通用监控软件，并开发和某一具体DCS的驱的驱动软件，做成通用操作站，代替原来的专用操作站。动软件，做成通用操作站，代替原来的专用操作站。 DCS培训教程 有的有的DCS厂家索性把专用操作站去掉，配厂家索性把专用操作站去掉，配以通用操作站。如以通用操作站。如MOORE公司的公司的APACS系统，系统，在在1996年采用年采用INTOUCH软件（软件（FIX也可以），也可以），MOORE公司只提供公司只提供APACS的驱动软件和提硬的驱动软件和提硬件的配置要求，硬件由用户自己选配

48、。经使用，件的配置要求，硬件由用户自己选配。经使用，运行很好。比运行很好。比MOORE公司自己开发的监控软公司自己开发的监控软件要好用一些。这也许是件要好用一些。这也许是DCS厂家软件开发人厂家软件开发人员比通用软件开发公司的软件开发人员少有关。员比通用软件开发公司的软件开发人员少有关。又如又如MEASUREX的操作站也采用通用监控软的操作站也采用通用监控软件。目前最多的替代操作站是件。目前最多的替代操作站是FIX、INTOUCH两大类型的通用替代操作站。两大类型的通用替代操作站。 DCS培训教程 早期的早期的DCS，厂家分别都自己开发专用监，厂家分别都自己开发专用监控软件。编写程序时，控制器

49、的驱动软件和显控软件。编写程序时，控制器的驱动软件和显示软件不是分开来编写。如果采用通用微机和示软件不是分开来编写。如果采用通用微机和NT平台，它们与通用软件相比，平台，它们与通用软件相比，CPU的开销的开销要小一些，对硬件的要求比通用的要低一些，要小一些，对硬件的要求比通用的要低一些，但由于是和系统一起销售，销售量很小，软件但由于是和系统一起销售，销售量很小，软件本身的问题没有得到充分暴露。如果硬件都能本身的问题没有得到充分暴露。如果硬件都能满足通用、专用要求，专用监控软件的操作站满足通用、专用要求，专用监控软件的操作站死机现象比通用的严重一些。死机现象比通用的严重一些。 DCS培训教程 据

50、了解，某一套据了解，某一套DCS系统，硬件为系统，硬件为PC机，操作系机，操作系统为统为NT，专用监控软件装配成的操作站，一天内死机，专用监控软件装配成的操作站，一天内死机几次。随着软件版本升级，死机现象有增无减。一年几次。随着软件版本升级，死机现象有增无减。一年内打几次补钉，死机现象仍然存在。专用、通用两种内打几次补钉，死机现象仍然存在。专用、通用两种软件相比，专用的目前还是比通用的要封闭一些。在软件相比，专用的目前还是比通用的要封闭一些。在网络中使用，还没有网络套件软件。如采用通用监控网络中使用，还没有网络套件软件。如采用通用监控软件，软件，DCS和和DCS之间，之间，DCS和和PLC之间

51、，之间，PLC和和PLC之间，各自的人机界面可以互连。只要是微软的之间，各自的人机界面可以互连。只要是微软的WINDOWS界面，都能作为客户机，采用界面，都能作为客户机，采用DDE、快速、快速DDE和和Suitelink读取数据。它们既可以作为服务器，读取数据。它们既可以作为服务器，也可以作为客户机。在企业内可组成综合管理信息系也可以作为客户机。在企业内可组成综合管理信息系统。统。 DCS培训教程 为了保证操作站的安全运行，可以单独用一个为了保证操作站的安全运行，可以单独用一个HMI用于互连。通用监控软件通常有网络版的软件，用于互连。通用监控软件通常有网络版的软件，经组态后，能通过网络，组成服

52、务器经组态后，能通过网络，组成服务器/客户机格式，把客户机格式，把实时信息传到远方。在客户机中，可以实时查看通用实时信息传到远方。在客户机中，可以实时查看通用软件做成的动态数据服务器数据库中的数据。也能把软件做成的动态数据服务器数据库中的数据。也能把信息送入信息送入MIS系统的标准数据库中（如系统的标准数据库中（如SQL、SYBASE、ORACLE）。通用监控软件在它们的套件）。通用监控软件在它们的套件软件中，也有软件中，也有Web软件，安装成软件，安装成Web服务器，通过服务器，通过Web服务器。浏览动态数据服务器中的数据。它不是服务器。浏览动态数据服务器中的数据。它不是实时数据。同时，通过

53、微软的实时数据。同时，通过微软的GLANZE软件，也可以软件，也可以接接Web。 浏览浏览MIS数据库中的数据。采用数据库中的数据。采用Web服务服务器器, 浏览数据，都比服务器浏览数据，都比服务器/客户机的方式要慢。客户机的方式要慢。 DCS培训教程采用通用操作站优点归纳如下：采用通用操作站优点归纳如下：价格低廉价格低廉DCS功能扩展功能扩展用户熟息用户熟息 DCS培训教程 各个系统的时间同步也是很重要的各个系统的时间同步也是很重要的问题。网络时间服务器是用于所有网上问题。网络时间服务器是用于所有网上工作站的高品质时间同步的设备。一般工作站的高品质时间同步的设备。一般情况下，情况下，DCS系

54、统的绝对时间是在操作系统的绝对时间是在操作站上站上(人机界面人机界面)形成的，控制器中只有形成的，控制器中只有相对时间。为了时间同步，可以把卫星相对时间。为了时间同步，可以把卫星时间时间GPS(GLOBAL POSITION SYSTEM)作为基准，来校对作为基准，来校对DCS的时间。的时间。 DCS培训教程 具体实现办法如下：通过卫星接收天线，时间服具体实现办法如下：通过卫星接收天线，时间服务器接收务器接收GPS系统中各个卫星的原子钟，再把时间信系统中各个卫星的原子钟，再把时间信号送给动态数据服务器或号送给动态数据服务器或DCS的操作站。通过动态数的操作站。通过动态数据服务器或操作站的据服务

55、器或操作站的DCS的驱动软件，把时间信号送的驱动软件，把时间信号送到到DCS的网络上。原来以太网在的网络上。原来以太网在DCS网络中比较少用，网络中比较少用，但现在也有用的。因为它比较廉价。它广泛用于管理但现在也有用的。因为它比较廉价。它广泛用于管理信息网（信息网（MIS），以太网也采用广播式协议，但与令），以太网也采用广播式协议，但与令牌网有区别。它采用随机访问的链路控制。在以太网牌网有区别。它采用随机访问的链路控制。在以太网的网络中，各结点可以随机的发送数据。但当两个或的网络中，各结点可以随机的发送数据。但当两个或更多的结点同时发送数据时，就产生数据发送冲突。更多的结点同时发送数据时，就产

56、生数据发送冲突。发生冲突的结点都退回去，用一个随机延时的算法后发生冲突的结点都退回去，用一个随机延时的算法后再继续发送。即采用载波监听多路访问技术。随机延再继续发送。即采用载波监听多路访问技术。随机延时的算法有很多种，目前都应用于以太网。时的算法有很多种，目前都应用于以太网。 DCS培训教程 目前目前MIS系统已经与系统已经与DCS、PLC连接成一个系统，连接成一个系统，DCS、PLC数据通过动态数据服务器，送到以太网，数据通过动态数据服务器，送到以太网，它的传输载体大都采用光纤。调度室通常是中心区域，它的传输载体大都采用光纤。调度室通常是中心区域，以它为基点，连成星形网络结构。中心区域配置有

57、服以它为基点，连成星形网络结构。中心区域配置有服务器。如务器。如ORACLE、SYBASE、SQL等。在服务器中等。在服务器中存有软件，把软件编制成子模块形式。如财务管理子存有软件，把软件编制成子模块形式。如财务管理子模块、人事管理子模块、原材料子模块等。把模块、人事管理子模块、原材料子模块等。把DCS、PLC来的信号放在生产实时子系统模块内。来的信号放在生产实时子系统模块内。 DCS培训教程 生产实时的数据是海量的，既有实时的，生产实时的数据是海量的，既有实时的，又有历史的。对于通用监控软件都有历史数据又有历史的。对于通用监控软件都有历史数据平台。设服务器，它可以自成系统。最后再与平台。设服

58、务器，它可以自成系统。最后再与MIS系统的数据库相连，为数据安全，还应该系统的数据库相连，为数据安全，还应该有防火墙。目前传输载体也大都是光纤。敷设有防火墙。目前传输载体也大都是光纤。敷设光纤的费用比较高（大约光纤的费用比较高（大约2万元人民币万元人民币/公里）。公里）。在用光纤作为载体的在用光纤作为载体的MIS系统中，有些地方可系统中，有些地方可能远离中心区域，但有少数数据也希望送到中能远离中心区域，但有少数数据也希望送到中心来显示，这时不一定用光纤，可以采用电话心来显示，这时不一定用光纤，可以采用电话线。像地衡、输煤、水处理等地方的数据，数线。像地衡、输煤、水处理等地方的数据，数量很少。量

59、很少。 DCS培训教程 只要在电话总机的交换机接入特殊的路由器，它只要在电话总机的交换机接入特殊的路由器，它有以太网的接口。在信息源加猫（有以太网的接口。在信息源加猫（MODEM），布线），布线中要稍加调整就可以了。路由器、中要稍加调整就可以了。路由器、MODEM费用不很费用不很高。这时，光纤和电话线可以同时用于以太网。这就高。这时，光纤和电话线可以同时用于以太网。这就是是SDSL（Symmetric Digital Subscriber Line）技）技术。术。SDSL技术的特点是同时既能通电话，又能传输网技术的特点是同时既能通电话，又能传输网络。只要电话通了，网络也就通了。这种技术应用于络

60、。只要电话通了，网络也就通了。这种技术应用于已经有电话线的厂矿，并有电话总机的情况。现在国已经有电话线的厂矿，并有电话总机的情况。现在国外已广泛用于工厂网。如果企业比较小，可以不用光外已广泛用于工厂网。如果企业比较小，可以不用光纤，全部用电话线，通讯速率为纤，全部用电话线，通讯速率为2.3M。无论从信息端。无论从信息端读取数据还是传到信息端的指令，速率是一样的。路读取数据还是传到信息端的指令，速率是一样的。路由器、由器、MODEM之间的距离可以之间的距离可以7000英尺。在使用时，英尺。在使用时，不同时使用电话，距离还能延长。不同时使用电话，距离还能延长。 DCS培训教程DCS的基本结构和的基本结构和PLC的