会计学第2章DCS硬件体系及系统2.1DCS的体系结构及功能DCS系统四级（层）内容介绍：3．监控级（层）此层有操作员工作站、工程师工作站和计算站等。它们能对现场设备进行检测和故障诊断，能综合各个过程控制站的所有信息，对全系统进行集中监视和操作；能进行组态、参数修改和优化过程处理等工作。并能根据状态信息判断计算机系统硬件和软件的性能（状态），异常时实施报警、给出诊断报告等措施。4．管理级（层）此层有生产管理和经营管理计算机。实现全厂设备性能监视、运行优化、负荷分配和日常运行管理等功能。主要承担全厂的管理决策、计划管理、行政管理等任务，即为厂长和各管理部门服务。2.1.2DCS的分散方式的冗余化2.1.3DCS的各级（层）功能2．控制级（层）的功能3．监控级（层）的功能4．管理级（层）的功能2）经营管理级（层）2.2DCS的构成及联系/1.现场控制站现场控制站机柜2.数据采集站3.操作员工作站4.工程师站5．高速通信总线6．管理计算机☞综上所述，操作站、工程师站和管理计算机构成了DCS的人机接口，用以完成集中监视、操作、组态和信息综合管理等任务。现场控制站和数据采集站构成DCS的过程接口，用以完成数据采集与处理和分散控制任务。通信总线是连接DCS各部分的纽带，是实现集中管理、分散控制目标的关键。2.2.2DCS的通信联系2．管理信息网具有管理信息网的DCS系统结构图2.2.3DCS常用结构类型2.3DCS的硬件系统冗余：通俗来讲，冗余就是热备用，可以理解既多余又不多余。当两件卡件设置成冗余工作时，其中一个卡件处于工作状态，而另一个卡佳处于备用状态，一旦工作卡件故障，备用卡马上会切换到工作，承担起原来工作卡的任务，从而保证系统持续正常工作。一般来说，卡件冗余必须通过跳线设置并满足地址冗余的要求。地址冗余是指：互为冗余的卡件必须放置在地址为I，I+1的槽位，I为偶数。过程控制站过程控制站中的过程控制装置，即所谓的“现场控制单元”。它们是由机柜、机笼、供电电源、功能模件（主控卡）、数据转发模（卡）件、端子板和各类I/O模（卡）件等部分组成。1．机柜、机笼和模件控制站机柜2）机笼/3）模件卡件实例图2.功能模件（主控卡）DCS控制站的主控单元3．数据转发模（卡）件JX-300XDCS中的数据转发模（卡）件XP233与功能模件（主控卡）的连接结构图如下图所示．4.I/O模（卡）件随生产厂家和用途不同，每个AI模件可接收4～64路模拟信号不等。这些模拟信号一般是传感器对现场物理量或化学量进行检测，并由变送器将检测信号进行转换而得相应的电信号。通常AI输入的模拟量电信号有以下三种：⑴电流信号：来自于各种温度、压力、位移等变送器。一般采用4～20mA标准电流。⑵毫伏电压信号：来自于热电偶、热电阻或应变式传感器。⑶常规电压信号：来自于一切可输出直流电压的各种过程设备。AI模件可接收电压范围一般为0～5VDC、0～10VDC、-10～10VDCAI模件组成2）模拟量输出（AO）模件主要功能是把计算机输出的数字量信号转换成外部过程控制仪表或装置可接受的模拟量信号，即D/A转换，用来驱动各种执行机构控制生产过程，或为模拟式控制器提供给定值，或为记录仪表和显示仪表提供模拟信号。AO模件输出的模拟信号有电压和电流两种形式。电压输出的特点是速度快、精度高。通常的输出电压有0/1/2～5VDC、0/2～10VDC、-5～5VDC、-10～10VDC等几种。电流信号适宜远距离传输，目前采用最多的输出电流标准为4～20mADC或0～20mADC，也有采用0～10mADC或1～5mADC电流标准的。AO模件组成3）开关量输入（SI）模件根据监测和控制的需要，把生产过程中的某些只有两种状态的开关量信号（如各种限位开关、电磁阀门联动触点、继电器、电动机等的开/关状态）转换成计算机可识别的信号形式。SI模件所接收的开关量输入信号，一般为电压信号，它可以是交流电压，也可以是直流电压。最常见的有5VDC、12VDC、24VDC、48VDC、125VDC和120VAC等，允许输入误差在±10%左右。端子板：连接传送现场开关量信号的电缆保护电路：对各输入信号进行限制，实现过流、过压保护隔离电路：将模件与现场信号实现电气隔离信号处理器：消除噪音，判断阈值，判断开关状态数据缓冲器：存放信号处理器送来的状态判断结果控制器：通过选通控制信号，读取缓冲器中状态值地址开关与地址译码器：地址开关设置地址编码，总线上的板选信号通过地址开关和地址译码器传至控制器。LED指示灯：反映现场设备状态或缓冲器开关量输入状态4）开关量输出（SO）模件SO模件的基本功能是把计算机输出的二进制代码所表示的开关量信息，转换成能对生产过程进行控制或状态显示的