dcs的实现及案例分析
DCS系统在钢铁行业中的应用案例分享

DCS系统在钢铁行业中的应用案例分享钢铁行业是全球最重要的基础产业之一,它的发展与国家经济发展密不可分。
为了提高钢铁生产的效率和质量,降低能耗与排放,许多钢铁企业开始引入DCS(分散控制系统)来实现自动化生产和智能化管理。
本文将分享几个在钢铁行业中成功应用DCS系统的案例,展示其在提升生产效益和质量方面的显著成果。
1. 炼钢厂中的DCS应用案例在炼钢过程中,DCS系统可以集成各种传感器和控制设备,实现对整个生产线的全面监控和智能控制。
例如,在高炉炼铁过程中,DCS 系统可以实时监测炉温、炉压、炉内氧气含量等关键参数,并根据实时数据动态调整喷吹煤气的流量和供料速度,以确保炉内的温度和氧气含量达到最佳状态。
这种智能控制能够大幅提高炼铁的效率和产品质量,并降低能耗和排放。
2. 轧钢厂中的DCS应用案例在轧钢过程中,DCS系统可以实现对轧机的精确控制和调度。
通过集成温度、厚度、张力等传感器,DCS系统可以实时监测轧机的工作状态,并根据轧机的性能参数和产品要求,自动调节轧辊的布局和轧机的工作参数,以保证轧制出高质量的产品。
同时,DCS系统还可以有效管理轧机的停机和换班等生产过程,提高设备利用率和生产计划的准确性。
3. 炉温控制中的DCS应用案例炉温是钢铁生产中非常重要的参数,它直接影响到钢材的质量和生产效益。
DCS系统在炉温控制中的应用可以帮助钢铁企业实现更加精确和稳定的温度控制。
通过采集炉温数据和环境数据,DCS系统可以根据事先设定的温度曲线,自动调节燃烧系统、送风系统等设备的工作参数,以实现最佳的炉温控制效果。
这种智能化控制不仅提高了产品的一致性和质量稳定性,还减少了人工干预和能耗浪费。
总结:DCS系统在钢铁行业中的应用案例丰富多样,从炼钢到轧钢,从生产线的控制到炉温的调节,都能发挥重要作用。
通过引入DCS系统,钢铁企业可以实现生产过程的智能化和自动化,提高生产效率,降低能耗和排放,提升产品质量稳定性和一致性。
DCS系统在建筑施工中的应用案例分析

DCS系统在建筑施工中的应用案例分析随着科技的不断发展和技术的日益成熟,越来越多的新技术开始应用于建筑施工中,其中之一就是DCS(分布式控制系统)。
DCS系统可以对建筑施工过程中的各个环节进行智能化管理和控制,提高施工效率和质量。
本文将以几个具体案例,来分析DCS系统在建筑施工中的应用效果。
案例一:建筑物供水系统控制某高层建筑施工过程中,供水系统的控制是一个非常重要的环节。
传统的供水系统需要人工操作,工作量大且容易出错。
而通过DCS系统的应用,可以实现对供水系统的自动化控制。
DCS系统可以实时监测水压、水位、水温等参数,并通过操控设备完成水泵的启停、水阀的开关等控制动作。
这不仅节省了人工成本,而且可以提高供水系统的安全性和稳定性。
同时,DCS系统还可以记录和分析历史数据,为维护和优化供水系统提供参考。
案例二:智能化能源管理在建筑施工中,能源管理是一个重要而复杂的问题。
传统的能源管理方式往往需要人工操作,且效率较低。
而引入DCS系统后,可以实现对建筑能源的智能监测和管理。
通过DCS系统,可以实时监测建筑物各个区域的能耗情况,及时发现并解决能源浪费的问题。
同时,DCS系统还可以将能源管理与其他系统集成,如空调系统、照明系统等,从而实现能源的综合管理和优化。
案例三:智能化安全监控建筑施工中的安全问题一直备受关注,而DCS系统的应用可以大大提高施工现场的安全管理水平。
通过DCS系统,可以实时监控施工现场的各个参数,如温度、湿度、火焰、气体浓度等,一旦发现异常情况,系统会自动发出警报并采取相应的措施。
而这些措施可以包括自动关闭阀门、切断电源等。
通过DCS系统的应用,可以大幅提高施工现场的安全性和稳定性,减少事故的发生。
结论:综上所述,DCS系统在建筑施工中的应用具有明显的优势和效果。
无论是供水系统的控制、能源管理还是安全监控,DCS系统都可以提高施工效率、优化资源利用以及保障施工安全。
随着科技的进一步发展,DCS系统在建筑施工中的应用将会得到更加广泛的推广和应用。
分布式控制系统(dcs)设计与应用实例

分布式控制系统(dcs)设计与应用实例1. 引言1.1 概述分布式控制系统(DCS)是一种应用于工业自动化领域的控制系统,其设计和应用对工业生产的高效性和可靠性起着重要的作用。
随着技术的不断发展和进步,DCS已经广泛应用于各个领域,如工厂生产线、建筑智能化控制和能源管理系统等。
1.2 文章结构本文将首先对分布式控制系统进行概述,包括其定义与特点以及架构。
然后探讨DCS设计的原则与方法,重点介绍系统模块划分、数据通信机制设计以及容错与安全性设计等方面。
接下来将通过实际案例,详细展示DCS在工业生产自动化、建筑智能化控制和能源管理系统方面的应用实例。
最后,在结论与展望部分对主要观点和发现进行总结,并展望分布式控制系统未来的发展趋势和挑战。
1.3 目的本文旨在深入介绍分布式控制系统的设计原则与方法,并通过实例展示其在不同领域中的广泛应用。
通过阅读本文,读者可以了解到DCS的基本概念、特点和架构,并了解到如何设计一个高效、可靠的分布式控制系统。
同时,对于工业生产自动化、建筑智能化控制和能源管理系统等领域感兴趣的读者,可以通过实例了解到DCS在这些领域中的应用及其所带来的好处和挑战。
最后,本文还将展望分布式控制系统未来的发展趋势,为相关研究者和从业人员提供参考思路。
2. 分布式控制系统概述2.1 定义与特点分布式控制系统(DCS)是一种将控制功能集中在中央处理器上,并通过网络将其连接到各个分散的现场设备的自动化系统。
它通过分布在整个工厂或建筑物内的现场设备,收集和传输数据以实现实时监测和远程操作。
DCS具有以下特点:- 灵活性:DCS可以根据需要进行可扩展和定制,适应不同规模和复杂度的应用。
- 实时性:DCS能够快速响应并传递准确的数据,以确保实时监测和控制。
- 通信能力:DCS利用网络技术实现设备之间的高效通信,使得信息可以即时传递。
- 可靠性:DCS采用冗余设计,确保系统出现故障时仍能正常工作,并提供数据备份和恢复机制。
DCS和PLC实现、设计案例分析

DCS和PLC实现、设计案例分析04083134 张晓辉一、DCS控制系统A)DCS控制系统:DCS是分布式控制系统的英文缩写(Distributed Control System),在国内自控行业又称之为集散控制系统。
即所谓的分布式控制系统,或在有些资料中称之为集散系统,是相对于集中式控制系统而言的一种新型计算机控制系统,它是在集中式控制系统的基础上发展、演变而来的。
它是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统,综合了计算机,通信、显示和控制等4C技术,其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活以及组态方便。
在系统功能方面,DCS和集中式控制系统的区别不大,但在系统功能的实现方法上却完全不同。
首先,DCS的骨架—系统网络,它是DCS的基础和核心。
由于网络对于DCS整个系统的实时性、可靠性和扩充性,起着决定性的作用,因此各厂家都在这方面进行了精心的设计。
对于DCS的系统网络来说,它必须满足实时性的要求,即在确定的时间限度内完成信息的传送。
这里所说的“确定”的时间限度,是指在无论何种情况下,信息传送都能在这个时间限度内完成,而这个时间限度则是根据被控制过程的实时性要求确定的。
因此,衡量系统网络性能的指标并不是网络的速率,即通常所说的每秒比特数(bps),而是系统网络的实时性,即能在多长的时间内确保所需信息的传输完成。
系统网络还必须非常可靠,无论在任何情况下,网络通信都不能中断,因此多数厂家的DCS均采用双总线、环形或双重星形的网络拓扑结构。
为了满足系统扩充性的要求,系统网络上可接入的最大节点数量应比实际使用的节点数量大若干倍。
这样,一方面可以随时增加新的节点,另一方面也可以使系统网络运行于较轻的通信负荷状态,以确保系统的实时性和可靠性。
在系统实际运行过程中,各个节点的上网和下网是随时可能发生的,特别是操作员站,这样,网络重构会经常进行,而这种操作绝对不能影响系统的正常运行,因此,系统网络应该具有很强在线网络重构功能。
DCS系统在食品加工中的应用案例

DCS系统在食品加工中的应用案例随着科技的不断发展,自动化控制系统在各个领域的应用越来越广泛。
在食品加工行业中,DCS(分散控制系统)的应用已经成为提高生产效率、降低成本、保证产品质量的重要工具。
本文将以几个具体的案例来说明DCS系统在食品加工中的应用。
案例一:面包烘焙工厂在面包烘焙工厂中,面团的制作是一个关键环节。
传统上,面团的制作过程需要大量的人工操作,容易出现工艺上的差异,同时也存在着一定的安全风险。
而引入DCS系统后,各个生产环节可以实现自动化控制,从原料投料、面团搅拌到面团发酵,都可以通过DCS系统进行监控和调整。
同时,系统还可以根据不同的面团种类和配方进行调整,保证产品质量的一致性和稳定性。
案例二:乳品生产线乳品生产线是一个高度复杂、多环节的过程,需要严格控制各个参数,以确保产品的安全和质量。
传统的控制方式往往依赖于独立的控制设备,操作不方便且容易出现数据不一致的问题。
而通过DCS系统,可以将各个环节的参数集中监控和调整,实现数据的一致性和及时性。
例如,牛奶的原料进料温度、杀菌温度、冷却温度等参数可以通过DCS系统进行自动控制,大大提高了生产效率和产品质量。
案例三:饼干生产工厂在饼干生产工厂中,通过DCS系统实现对生产过程的全面控制可以极大地提升生产效率和产品质量。
通过DCS系统,可以实时监控饼干生产线上各个环节的温度、湿度、速度等参数,并进行自动调整。
此外,通过DCS系统还可以实现多种饼干口味和规格的切换,仅需要简单的操作就可以完成整个生产线的调整,大大提高了生产线的灵活性和生产能力。
综上所述,DCS系统在食品加工中的应用具有重要的意义。
通过自动化控制,可以提高生产效率、降低成本、保证产品质量,帮助企业提升竞争力。
随着技术的不断进步,DCS系统在食品加工中的应用将越来越广泛,为食品行业的发展带来更多的机遇和挑战。
《DCS系统组态与调试》企业生产实际教学案例

《DCS系统组态与调试生产案例》建设方案2018年2月企业生产实际教学案例:DCS系统组态与调试一、工程概况(一)工艺简介锅炉是化工、炼油、发电造纸等行业必不可少的动力设备。
它不仅能为反应器、换热器、管道保温等提供能源,而且为生产过程中的风机、压缩机、泵等提供驱动透平提供能源。
在发电企业中,还可驱动汽轮机发电。
现有一套锅炉装置如图1-1所示,燃料煤经过一次风作用下进入炉膛,二次风用于调节燃空比。
一次风和二次风都经过空预器预热。
燃烧后的烟气经过旋风分离器分离后依次通过高过、低过进口集箱、省煤器、空预器并经电除尘后由烟囱排出。
主给水一部分经过省煤器后进入汽包,另一部分则对过热器进行减温。
汽图3-1 锅炉工艺流程图包产生的蒸汽经过低过、高过进口集箱后送到主汽门。
(二)项目测点清单见表1表1 测点清单SUPCON测点清单设计审核项目名称版次合同编号信号属性备注(三)系统配置及控制策略1.系统配置要求见表2表2 锅炉DCS控制系统配置表2.按照测点配置清单完成I/O点组态3.数据分组分区见表3表3 数据分组分区表4.用户授权及监控画面设置要求见表4表4 用户授权及监控画面设置表5.操作小组设置见表5表5 操作小组设置表流量分区LT1502ALAHH1502 LAH1502 LAL1502 TE1539 TE1540 TE1513 MV1504A MV1504B 汽机小组 操作员 除氧小组 操作员 工程师小组工程师6.完成控制方案组态6.1要求用常规控制方案实现返料风机出口风压控制,其控制系统方框图见图26.2要求用常规控制方案实现汽包液位串级控制,其控制系统方框图见图37.按照图3-1绘制流程图,并添加LT1520A 、LT1520B 的动画效果。
图2返料风机出口风压单回路控制 图3 串级控制回路 液位测量 LT -1502ALC -1502二项目实施基础(一)DCS系统组态与调试技术规范1、设计规范(1)SH/T3092-1999 《石油化工分散控制系统设计规范》(2)SH/T3092-2013《石油化工分散控制系统设计规范》2、其他规范(1)ZBN10008-89 《分散控制系统术语》(2)SH 3082-1997《石油化工仪表供电设计规范》(3)GBJ93-86 《工业自动化仪表工程施工及验收规范》(4)SHJS21-91 《工业自动化仪表工程施工技术规范》(二)DCS设计与组态项目实施流程1、基础工程设计(初步设计)(1)拟定初步监控方案根据基础工程设计文件(工艺管道及仪表流程图)及测点清单、控制策略及控制回路数完成初步DCS系统配置设计;(2)完成初步询价工作;(3)向有关方面提交初步设计资料2、详细工程设计(施工图设计)(1)技术谈判(2)工程设计(3)软件组态3、系统调试(1)系统调试(2)通道测试(3)操作小组调试(4)通道调试4、联机调试三系统组态示例(一)总体信息设置系统信息设置是整个系统组态过程中最先做的工作,其目的是确定构成控制系统的网络节点数,即控制站和操作站节点的数量1. 组态准备:新建组态文件项目的系统配置和应用软件组态是通过组态软件进行的,每个工程项目的组态数据应保存在一个组态文件中。
DCS系统在化工工程中的应用案例

DCS系统在化工工程中的应用案例化工工程是指将天然资源通过一系列的化学、物理和制造工艺转化为有用的化学产品的过程。
而在这个复杂的化工工程系统中,DCS(分散控制系统)发挥着重要的作用。
本文将以几个具体的案例来介绍DCS系统在化工工程中的应用,展示其在提高生产效率、保证安全性、优化操作和监控过程等方面的优势。
案例一:石油炼制工厂中的DCS系统石油炼制工厂通常包含多个工艺单元(如蒸馏、催化裂化、反应器等),每个工艺单元都需要进行精密的控制和监测。
DCS系统通过将各种传感器、执行器和控制器连接起来,实现了整个石油炼制工艺的自动化控制。
通过DCS系统,操作人员可以实时监测和调整工艺参数,例如温度、压力、流量等,以提高产品质量和生产效率。
此外,DCS系统还能够监测设备状态,及时发现和解决潜在的故障问题,确保工厂的安全运行。
案例二:化学品生产过程中的DCS系统在化学品生产过程中,DCS系统起到了重要的控制和监视作用。
以合成氨生产为例,该过程中需要控制和调节多个关键参数,如氨合成塔的温度、压力、气体流量等。
DCS系统通过实时监测这些参数,并自动对各种设备进行控制,确保反应的稳定性和高效性。
此外,DCS系统还能够记录和存储生产过程中的各种数据,方便后续的数据分析和优化。
案例三:DCS系统在制药工业中的应用制药工业对产品质量和生产环境的要求非常高。
DCS系统在制药工业中的应用广泛,可以实现对生产过程的精细控制和监控。
例如,在药物配方和混合工艺中,DCS系统能够控制精确的原料投放和混合过程,以确保产品的一致性和效果。
此外,DCS系统还可以监测生产过程中的温度、湿度、压力等关键参数,及时报警并采取相应的措施以保证生产的安全和稳定。
总结:DCS系统在化工工程中扮演着至关重要的角色。
通过整合和优化工艺控制、监测、数据记录和报警系统,DCS系统有效提高了生产效率,降低了生产成本,保证了生产的安全性和一致性。
随着科技的不断进步,DCS系统在化工工程中的应用还将不断发展和完善,为化工产业的发展带来更多的机遇和挑战。
DCS在化工行业中的应用案例研究

DCS在化工行业中的应用案例研究随着科技的不断发展和进步,自动化控制系统在各个行业的应用越来越普遍。
特别是在化工行业,自动化技术的应用已经成为提高生产效率、保证产品质量和确保生产过程安全稳定的重要手段之一。
而在化工自动化控制系统中,分散控制系统(DCS)被广泛应用于各个生产单元,本文将以化工行业中DCS应用案例为研究对象,探讨其在化工生产中的成功应用。
案例一:石油化工装置的DCS控制系统在石油化工行业,DCS被广泛应用于各类装置的控制和监测。
以炼油装置为例,DCS控制系统能够对各个重要单元进行精确控制和监测,如原料处理、裂解、催化等。
通过DCS系统,操作人员可以实时了解各项参数的变化情况,并快速响应和调整,以确保生产过程的平稳运行。
此外,DCS系统还能够自动检测传感器和执行器的工作状态,及时发现故障并进行报警,从而避免了潜在的安全威胁。
案例二:化工生产中的DCS批处理控制在一些化学合成过程中,批处理是一种常见的生产方式。
通过DCS系统,可以实现对化工生产过程的精确控制。
比如,在某化工企业的合成某种高纯度化学品的生产中,通过DCS系统可以精确控制反应温度、压力、物料加入顺序和比例等参数。
操作人员只需在界面上设定好相应的参数,DCS系统就能够自动完成相应的计算和调整,确保每个批次产品的质量和稳定性。
案例三:DCS在工艺优化中的应用化工生产过程中,不断优化工艺是提高生产效率的重要途径之一。
DCS系统在工艺优化中发挥了重要作用。
以某化工企业的生产装置为例,通过DCS系统对原材料消耗率、产物收率等指标进行实时监测和统计分析,操作人员可以得到不同操作条件下的生产效果,并通过DCS系统模拟和优化工艺流程,从而找到最佳的操作条件和参数设定,进一步提高产品质量和生产效率。
总结:以上所列出的DCS在化工行业中的三个应用案例,展示了DCS系统在化工生产过程中的重要地位。
它能够实时监测和控制各项参数,提高生产效率、保证产品质量,同时降低生产风险。
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一、DCS的实现1、前言分散型控制系统(DCS)是以微处理机为基础,以危险分散控制,操作和管理集中为特性,集先进的计算机技术、通讯技术、CRT技术和控制技术即4C技术于一体的新型控制系统。
随着现代计算机和通讯网络技术的高速发展,DCS正向着多元化、网络化、开放化、集成管理方向发展,使得不同型号的DCS可以互连,进行数据交换,并可通过以太网将DCS系统和工厂管理网相连,实现实时数据上网,成为过程工业自动控制的主流。
2、DCS的结构组成DCS主要分为三大部分:带I/O部件的控制器、通讯网络和人机接口(HMI)。
控制器I/O部件直接与生产过程相连,接收现场设备送来的信号;人机接口是操作人员与DCS相互交换信息的设备;通讯网络将控制器和人机接口联系起来,形成一个有机的整体。
从某种意义上说,控制器是“心脏”;人机接口是“眼睛”;通讯网络则是“神经网络”。
DCS的典型结构如图一:图一DCS的典型结构3、DCS的通讯网络3.1 发展历程随着计算机技术、网络技术和控制技术的不断发展,DCS自20世纪70年代问世以来,先后经历了四个发展时期,具体划分为:(1) 1975—1980 初创期。
此时的DCS通讯系统只是一种初级局部网络,全系统由一个通讯指挥器指挥,对各单元的访问是轮流询问方式。
如TDC-2000、MOD-3等。
(2) 1980—1985 成熟期。
采用局域网络,由主从式星型网络转变成对等式的总线网络通信或环网通信,扩大了通信范围,提高了传输速率。
如TDC-3000、MOD-300等。
(3) 1985—1990 扩展期。
在局域网络方面采用国际标准组织ISO的OSI开放系统互联的参考模型,使符合开放系统的各制造厂的产品可以互连,互通信以及进行数据交换,第三方软件以可以应用。
改变了过去DCS各厂自成系统的封闭结构,DCS由原来的仅能应用发展到不仅能应用而且能开发。
TDC-3000(带UCN网)Centum XL等。
(4) 90年代以后,网络开放期。
采用符合国际标准的通信协议和规程,即IEE802(以太网)、IEE802.4(令牌总线)、EEFDDI(光纤分布数据界面)、TCP/IP(传输控制协议/互联协议)或MAP(制造自动化协议)等,使不同厂家型号、不同操作系统的计算机可共存一个网络标准,达到产品互换、资源共享的目的。
如CentumCS-3000、Advant-500等。
3.2 通讯网络的特点通讯网络是DCS的重要支柱,执行分散控制的各单元以及各级人机接口要靠通讯系统连成一体,这种在局部区域内使用各种数据通讯的设备互连的通讯网络称为局域网(LAN)。
它是一个高通讯速率,低误码率,快速响应的局部网络,具有组织灵活,易于扩展,资源共享的特点,然而DCS完成的是工业控制,因此它与一般的办公室用局部网络有所不同,具有如下的特点:(1) 具有快速的实时响应能力,一般办公室自动化计算机局部网络响应时间为2-6s,而它(2) 具有极高的可靠性,必须连续、准确运行,数据传送误码率低于10-8—10-11,系统利用率在99.999%以上(3) 适合于在恶劣环境下工作,能抗电源干扰、雷击干扰、电磁干扰和低电位差干扰。
(4) 分层结构,为适应DCS的分层结构,其通讯网络也必须具有分层结构,如分为现场总线,车间级网络系统,工厂级网络系统等不同层次。
3.3 通讯网络的分级体系早期的DCS系统的通讯网络都是专用的,DCS有几级网络,完成不同模件之间的通讯。
从目前的情况来看,DCS的最多网络级有四级,它们分别是I/O总线、现场总线、控制总线和DCS网络。
其网络结构图如图二:图二DCS网络结构图(1) I/O总线它把多种I/O信号送到控制器,由控制器读取I/O信号,I/O模件之间并不交换数据。
I/O总线包括并行总线和串行总线。
I/O总线的传输速率是不高的,从几十K到几兆不等,为了快速,最好是并行总线。
采用并行总线,其I/O模件必须与控制器模件相邻。
若采用串行总线,I/O模件和控制器之间的距离也要比较近才行。
通常把控制器模件和I/O模件装在一个机柜内或相邻的机柜内。
(2) 现场总线现场总线是90年代初发展起来的,远程I/O应该采用现场总线,如CAN、LONWORKS、HART总线等。
在DCS系统中,远程I/O采用HART总线比较多。
比如现场的变送器,距离控制器机柜比较远,常把16个变送器来的信号编成一组,用HART总线把信号送到控制器,控制器同时读进16个变送器来的信号。
采用现场总线,控制器和变送器两者距离可达1公里以上。
(3) 控制总线把完成不同任务的三种控制器连在一条总线上,实现控制器之间的通讯,称为控制总线。
在控制总线上的不同控制器的数量不受限制,在这一条总线上除三种不同的控制器模件以外,还有DCS网络的接口模件。
在控制总线上,控制器之间可以调用数据,使得模拟量和开关量之间的结合很好。
控制总线不是DCS系统都具有,可以把各种控制器分别连到DCS网络上,控制器之间的数据调用通过DCS网络。
控制总线的传输速率与I/O总线的传输速率相类似。
通常是几十K到几兆之间。
当CPU和存储器的能力比较强时,把开关量的逻辑运算和模拟量的采集功能都在一个控制器中完成,这样在控制总线上就只有一种形式的控制器。
其通讯协议类似以太网,采用载波监听,令牌广播发送。
(4) DCS网络它把现场控制器和人机界面连成一个系统。
为了确保通讯可靠,DCS生产厂家无论是电缆,还是通讯接口,都作成冗余的,一条网络发生故障,另一条备用网络立即投入运行。
连在DCS通讯网络上的部件称为结点(节点)。
在地理位置上,结点可以分散配置,各结点的距离各DCS系统不同,有的可达几百米。
DCS网络的传输速率在几百K至一百兆之间,网络的总长度可几公里,最短也有几百米,网络不够长时需加中继器。
4、DCS的通讯网络特性DCS中参与网络通讯的最小单位为结点,发送信号的源结点把信号进行编码,然后送到传输介质(通讯电缆),最后被接收这一信号的目的结点接收,而要保证在众多结点之间数据合理传送,还必须将通讯系统构成一定网络,并且遵循一定的网络控制方法才能实现,因此说通讯络结构和通讯协议是DCS通讯网络特性4.1 通讯介质通讯介质又称为传输介质或信道,它是连接网上站或结点的物理信号通路,主要有双绞线、同轴电缆、光导纤维三种。
最早的DCS采用双绞线或同轴电缆,传输速率在1Mbps以下,目前的DCS主要采用同轴电缆或光纤,通信速率为1-10Mbps。
(1) 双绞线把两根平行导线按一定节距绞合在一起的信号线。
双绞线最大带宽为100KHz—1MHz,,其传输速率低于2Mbps,传输距离可达15Km或更长。
这种把多股导线封装在屏蔽护套内构成一根电缆的结构,能较好地抑制电磁感应干扰,但由于双绞线有较大的分布电容,故不宜传输高频信号。
(2) 同轴电缆由中心导体,固定中心导体的电介质绝缘层,外屏蔽层导体和外绝缘层构成,它又分基带同轴电缆和宽带同轴电缆两种,它们的传输速率可分别达到10Mbps和50Mbps,传输距离为几公里和数十公里,同轴电缆的抗干扰性较双绞线好,它可传输高频和中频信号。
(3) 光导纤维网络信息经光电转换器变换成光信号,在光缆中进行传输,光信号在光纤中的传输速率大约是电信号在铜导线中传输速率的2/3,因此光纤缆传输的延迟就大些,但光导纤维不受电磁场的影响,适用于特别恶劣的环境,由于造价昂贵,目前尚未被广泛采用。
4.2 网络结构形式网络结构又称网络拓扑,它是指网络结点的互连方式,在DCS中通常有总线型、环型、星型三种。
总线型在逻辑上也是环型的,星型通常只用于小系统。
(1) 总线型网络总线型网络结构如图三示。
所有结点都挂接在总线上,为控制通讯,有的设有通讯控制器,采取集中控制方式;有的把通讯控制功能分设在各通讯接口中,称为发散控制方式。
总线型通讯网络的性能主要取决于总线的“带宽”,挂接设备的数目及总线访问规程。
总线型网络结构简单,系统可大可小,扩展方便,易设置备用部件,安装费用低,某设备故障不会威胁整个系统,是目前广泛采用的一种网络结构。
如TDC-3000、Centum CS-3000等为双总线型网络。
图三总线型网络(2) 环型网络环型网络结构如图四示。
网上所有结点都通过点对点链路连接,并构成一封闭环,工作站通过结点接口单元与环相连,数据沿环单向或双向传输,当然在双向传输时须考虑路径控制问题。
环型结构的突出优点是结构简单,控制逻辑简单,挂接或摘除结点也比较容易,系统的初始开发成本以及修改费用较低,环型结构的主要问题是可靠性较差,当结点处理机或数据通道出现故障时,会给整个系统带来威胁,虽可通过增设“旁路通道”或采用双向环形数据通道等措施加以克服,但增加了系统的复杂性。
如Advant-500、MOD-300、INFI-90等采用双环冗余网络。
图四环型网络(3) 星型网络星型网络结构如图五示。
星的中心为主结点,其他为从结点,网上各从站间交换信息都要通过主站,这种拓扑结构体现了一种集中式通讯控制策略,主结点负责全部信息的协调和传输,一旦发生故障,殃及整个网络。
为了提高可靠性,主结点采用冗余结构,使系统投资较大。
如JX-300等采用星型网络。
图五星型网络4.3 通讯网络的通讯协议当结点连到DCS的通讯网络上时,通常有一个网络接口,控制器把数据送到接口,人机界面从网络接口读取数据,读取数据时应遵循网络通讯协议,常用的DCS的通讯控制方式分为令牌广播式、问询式和存储转发式三种,通讯协议是由各DCS生产厂家自行开发的,一般不公开。
它们各有特点,应用都较为广泛。
(1) 令牌广播式协议令牌广播式由一个结点发出一个令牌(令牌是特别的比特组,比特组内无源地址和目的地址),令牌沿环绕行。
拿到这个令牌的结点就改变令牌中一个特定位,将令牌变成一信息帧的帧起始定界符,加挂上构成一帧所需要的其余字段以发送信息,网络上的其他结点都在收听信息。
当本站检测到帧的目的地址与本站地址相符时,就接收该信息帧(目的结点)。
同时转发该帧,直到该帧回到发送站(源结点),才把该帧释放。
再发送新令牌。
在同一时间内只有一个结点在发送信息,其他都在收听。
这种协议的特点是只有持有令牌的结点才能发送信息。
令牌广播式协议的网络中,可以连接多个人机界面的结点,在网络上的结点都是平等的,每一个结点都有机会发送信息。
在环型和总线型网络中用得较多,如Beiley INFI-90、Advant-500系统等。
(2) 问询式问询式协议的网络设有交通指挥器,当人机界面向控制器请求数据时,必须通过交通指挥器,由交通指挥器来向控制器请求数据,控制器才能发送信息给人机界面。
如Honeywell的TDC-2000,Fisher的Provox,都有交通指挥器。