课程设计(综合实验)报告
（2014 -- 2015 年度第 1 学期）
名 称：题 目：院 系：班 级：学 号：学生姓名：指导教师：设计周数：
成 绩：日期： 分散控制系统与现场总线技术 DCS现场站数据共享方案设计分析 自动化系 1
2015 年 1 月 8 日
一、课程设计(综合实验)的目的与要求
1．通过本课程设计教学环节，使学生加深对所学课程内容的理解和掌握； 2．结合工程问题，培养提高学生查阅文献、相关资料以及组织素材的能力； 3．培养锻炼学生结合工程问题独立分析思考和解决问题的能力； 4．要求学生能够运用所学课程的基本理论和设计方法，根据工程问题和实 际应用方案的要求，进行方案的总体设计和分析评估；
5．报告原则上要求依据相应工程技术规范进行设计、制图、分析和撰写等。
二、设计（实验）正文 （一）目录 （一）目录
（二）DCS系统简介及DCS系统现场站简介 1.DCS系统简介 2.DCS系统现场站简介
（三）DCS系统的通信联系及对DCS现场站数据共享的分析 1.系统通信网络 2.管理信息网络
3.DCS常用的通信结构类型演变 4.DCS现场站数据通信的分析 （四）现场总线技术 1.现场总线技术的定义 2.现场总线技术的特点和优点 3.现场总线技术的结构 4.现场总线协议
5.现场总线应用中的关键技术 6.现场总线的应用前景
（二）DCS系统简介及DCS系统现场站简介 1.DCS系统简介
1.1 DCS系统定义：DCS（distributed control system)简称集散控制系统，是4C技术（control/computer/communication/cathode-ray-tube[CRT])相融合的产物。 在分析常规模拟仪表控制系统和计算机集中控制系统的基础上，人们产生了危险分散的设计思想，即控制功能分散、监视操作功能集中。 控制功能：分布在电子设备间的多个现场站中。 监视操作：分布在控制室的多个操作员站中。 信息管理：分布在办公室的多个工作站中。
1.2 DCS系统结构：分散控制系统是一种集成了多种高新技术的新型控制系统，其原理结构是比较复杂的。
1.2.1从控制系统的角度来看，DCS是一种分级的控制系统。各级完成不同的功能。 按系统结构进行垂直分解：它包括四级，过程控制级（主要设备：现场站）、控制管理级（主要设备：操作员站，工程师站，历史站）、生产管理级（主要设备：实时数据管理器，工作站）和经营管理级（主要设备：实时数据服务器，工作站）。
同一级进行水平分解：它可分为具有功能类似的站，各站相对独立，又相互联系，不同的站完成不同的功能。
1.2.2 从信息系统的角度来看，DCS是一个数据通信系统，具有不同的网络结构，连接着功能各异的一个个节点，实现节点间的信息传送与互换。
通信网络结构：是指网络中各节点设备之间相互连接的方式。常用的网络结构有三种：星型、环型、总线型。
节点：参加网络通信的最小单位称为节点。一个节点可以是一台计算机，也可以是几台甚至几十台计算机形成的数据集中器。
1.2.3从计算机系统的角度来看：DCS分为硬件系统和软件系统。
硬件系统：一系列以微处理器为基础的智能模件、过程通道、通信接口和各种外部设备。 软件系统：包括对系统进行管理的操作系统、数据库系统、组态工具软件和对过程进行控制的一系列标准化功能模块。
2.DCS系统现场站简介
2.1 DCS系统现场站概念：现场站（LN PS)是DCS系统的主要现场设备。通过对其组态可以完成过程控制功能。现场站通过各种相互关联的安装部件，组成一个就地的柜式结构。通过相应的各种控制部件共同完成对现场过程的数据采集、数据处理和执行多种类型的控制策略。现场站是一个容易配置而又独立的现场结构。它能够根据现场过程控制的需要、功能分区、物理位置和安全要求等进行合理地配置，形成既相对独立，又通过通信网络连接成一个整体的、有很强针对性的过程控制级。
2.2 DCS系统现场站的结构：现场站主要包括三大结构，机械结构、通信结构、模件结构。
2.2.1 机械结构 现场控制站LN-PS是一柜式的现场设备,机柜为现场控制站的通信、控制、连接和电源等主要设备提供必要的保护和可靠方便的安装条件。
2.2.2 通信结构 在每一个控制机柜中，都有冗余配置的I/O通信总线。
2.2.3 模块结构 在控制机柜中，有主控单元（LN-PU)、I/O模块和电源模块三种模块类型，通过不同的组合可以满足不同的功能需求。
2.3 现场控制站的组成和类型 2.3.1现场控制站的组成
现场站是DCS的核心，负责数据采集、数据处理和过程控制功能。系统的性能、可靠性等重要指标也都依靠现场站保证。现场站的硬件主要有主控制器、I/O模块，电源系统和通信网络组成
（1）主控制器：一般为工业级计算机，其中包括CPU和多种存储器，用于数据 的计算、处理和存储。
（2）I/O模块：也称过程通道，是为DCS的各种输入输出信号提供数据通道的 专用模块，是DCS中种类最多、使用量最大的一类模块。 （3）通信网络：用于实现站站通信和站内主子通信。
（4）电源系统：为站内模块提供工作电源，也可以为现场设备提供电源。
2.3.2现场控制站的类型
（1）基本控制单元 定义：接收并完成用户组态的软硬件结构。 组成：控制器模件+I/O模件
（2）现场站的类型（按组成结构划分，按功能划分，按组成形式划分） 单个基本控制单元、多个基本控制单元
（3）基本控制单元的类型：单回路型、功能分离型、多功能型
（三）DCS系统的通信联系
由于DCS系统是由各种完成不同功能的部件组成，这些部件之间必须实现有效的数据传输，以实现系统总的控制任务。能够完成数据传输的网络是各种控制部件之间联系的桥梁。在DCS系统中作为桥梁的主要有两类通信网络：系统通信网络和管理信息网络。 1.系统通信网络
高速通信总线是DCS系统中的一个重要组成部分，又称数据高速通道（或系统通信网络），它是连接系统各个站的桥梁。也就是说，DCS系统中的现场控制站（或过程控制单元）、现
（DCS课程设计）DCS现场站数据共享方案设计分析 - 图文
