3分散控制系統(tǒng)的監(jiān)控級作用操作人員對機組生產(chǎn)過程設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和控制操作以及過程控制工程師對DCS系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)調(diào)試和診斷維護(hù)的重要接口，由具有人機交互功能的計算機組成。DCS的監(jiān)控級集中了全部工藝過程的實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)除了用于操作員監(jiān)視外，還應(yīng)該滿足外部應(yīng)用的需要，使之產(chǎn)生更大的效益，這就要求DCS系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)的外部訪問接口。主要設(shè)備運行員操作站、工程師工作站和計算站。其中運行員操作站、工程師工作站安裝在中央控制室，計算站一般安裝在電子設(shè)備室。運行員操作站是運行員與分散型控制系統(tǒng)相互交換信息的人機接口設(shè)備。運行人員通過運行員操作站來監(jiān)視和控制整個生產(chǎn)過程。工程師工作站是為了控制工程師對分散控制系統(tǒng)進(jìn)行配置、組態(tài)、調(diào)試、維護(hù)所設(shè)置的工作站。工程師站的另一個作用是對各種設(shè)計文件進(jìn)行分類和管理，形成各種設(shè)計文件。計算站的主要任務(wù)是實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的監(jiān)督控制，例如機組運行優(yōu)化和性能計算，先進(jìn)控制策賂的實現(xiàn)等歷史站(HSR)收集生產(chǎn)過程參數(shù)以及DCS系統(tǒng)衍生的中間變量數(shù)據(jù)，包括模擬量、開關(guān)量等實時數(shù)據(jù)、報警信息、SOE事件隊列、操作記錄等，存儲到計算機硬盤等存儲介質(zhì)中，作為歷史數(shù)據(jù)供各種需要的分析。監(jiān)控級設(shè)備的布置國內(nèi)某電廠中央控制室的平面圖運行員站運行員站硬件主要由操作員站主機、連接DCS網(wǎng)絡(luò)的接口和外部設(shè)備(鍵盤、顯示器、電源、打印機等)等部分組成運行員站的軟件系統(tǒng)報警通知圖形界面系統(tǒng)畫面顯示第三方程序接口通信程序組件歷史數(shù)據(jù)處理實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫冗余控制實時數(shù)據(jù)庫內(nèi)核I/O數(shù)據(jù)連接第三方程序接口計算與控制報警檢查與處理I/O設(shè)備驅(qū)動I/O

ServerI/O設(shè)備現(xiàn)場設(shè)備運行員站的監(jiān)控軟件系統(tǒng)構(gòu)成數(shù)據(jù)在過程控制站、運行員站之間的上下行流程運行員站中的實時數(shù)據(jù)庫實時系統(tǒng)與非實時時系統(tǒng)的一個重要區(qū)別在于，實時系統(tǒng)將時間看成系統(tǒng)中的一個主要資源，系統(tǒng)中的實時任務(wù)都具有多個時間特性．如啟動時間、運行時間和截止期限等。實時系統(tǒng)要盡可能保證在截止時間之前完成任務(wù)。實時數(shù)據(jù)庫用于管理實時采集的數(shù)據(jù)信息。數(shù)據(jù)信息周期進(jìn)行更新。實時數(shù)據(jù)庫中包含所有系統(tǒng)管理的變量記錄。為了便于管理和顯示，一般將每個變量相關(guān)的靜態(tài)信息和動態(tài)信息都集合在該變量的記錄中。實時數(shù)據(jù)庫的訪問效率是運行員站監(jiān)控軟件效率的關(guān)鍵因素。為了保證系統(tǒng)的實時響應(yīng)，實時數(shù)據(jù)庫一般都存在在內(nèi)存中。運行員站中的實時數(shù)據(jù)庫特點內(nèi)存式、平面型實時數(shù)據(jù)周期刷新數(shù)據(jù)廣播數(shù)據(jù)訂閱安全性控制運行員站的圖形界面系統(tǒng)圖形界面系統(tǒng)主要包括過程流程圖、操作窗口圖和報警畫面等。過程流程圖包含了生產(chǎn)過程和系統(tǒng)流程中的設(shè)備狀態(tài)和運行參數(shù)。窗口圖為過程流程圖提供相關(guān)的輔助信息，通常被設(shè)計為設(shè)備操作的輔助畫面。運行員站的畫面類型主要包括：過程流程畫面控制設(shè)備的顯示畫面趨勢畫面報警畫面幫助指導(dǎo)畫面過程流程畫面過程流程圖上的操作窗口控制設(shè)備的顯示畫面趨勢畫面報警畫面畫面類型在設(shè)計角度上來說，運行員站的畫面類型主要包括：標(biāo)準(zhǔn)圖形顯示、自定義圖形顯示。標(biāo)準(zhǔn)圖形顯示是指畫面在設(shè)計時采用的是人機界面組態(tài)軟件提供的現(xiàn)成的模板，畫面元素及其組合是相對固定的；而自定義顯示指的是畫面元素及其組合是由設(shè)計人員自行安排和設(shè)計的。標(biāo)準(zhǔn)圖形顯示包括：總貌圖顯示面板組顯示順序功能圖顯示時間調(diào)度顯示趨勢顯示W(wǎng)EB顯示消息列表和運行員提示列表記錄（Logs）系統(tǒng)診斷顯示總貌圖畫面面板顯示畫面組顯示畫面順序功能圖畫面時間調(diào)度畫面記錄畫面系統(tǒng)狀態(tài)畫面運行員站的網(wǎng)絡(luò)連接運行員站的對等式連接運行員站的一機多顯示連接運行員站的客戶-服務(wù)器連接模式運行員站的功能監(jiān)視控制和操作報警處理信息查詢報表工程師站工程師工作站是DCS中用于系統(tǒng)設(shè)計的工作站。它的主要功能是為系統(tǒng)設(shè)計工程師提供各種設(shè)計工具軟件，使工程師利用它們來組合、調(diào)用DCS的各種資源。利用工作站來組合DCS中所提供的控制算法和畫面符號，不是編制具體的計算機程序或軟件，所以習(xí)慣上把這種設(shè)計過程稱作組態(tài)或組態(tài)設(shè)計。主要功能工程師站用于執(zhí)行組態(tài)編程、操作和維護(hù)功能，并包含了操作員站的所有功能。工程師站提供了創(chuàng)建、編輯和下載過程流程畫面圖像、控制邏輯和過程點數(shù)據(jù)庫的功能。通過工程師站的工程組態(tài)工具創(chuàng)建和編輯過程畫面、控制邏輯、過程點數(shù)據(jù)庫和站點配置組態(tài)文件。按照邏輯和功能的主次，工程師站的主要作用包括：系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計組態(tài)調(diào)試系統(tǒng)運行記錄文件管理功能1：系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計“組態(tài)”(Configure)的含義是“配置”、“設(shè)定”、“設(shè)置”等意思，是指用戶通過類似“搭積木”的簡單方式來完成自己所需要的軟件功能，而不需要編寫計算機程序，也就是所謂的“組態(tài)”。它有時候也稱為“二次開發(fā)”。組態(tài)是使用專用的組態(tài)軟件來完成的。面向控制系統(tǒng)的組態(tài)就是“給予資源，布置任務(wù)”功能2：組態(tài)調(diào)試調(diào)試過程中，可通過工程師站來確認(rèn)控制組態(tài)是否執(zhí)行得正確，這需要在線運行工程師站，以實時監(jiān)視過程中的動態(tài)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)問題后修改組態(tài)。在組態(tài)調(diào)試時，工程師站可起到運行員站的作用。功能3：運行記錄系統(tǒng)進(jìn)入正常運行時，對某些特殊的過程參數(shù)做記錄。這些特殊的參數(shù)包括一些操作員并不關(guān)心而對系統(tǒng)的控制效果很重要的參數(shù)，尤其是一些控制回路之間相交聯(lián)的變量的耦合程度；系統(tǒng)運行過程中DCS的負(fù)荷情況如通信負(fù)荷率、處理器負(fù)荷率等。功能4：文件管理工程師站作為設(shè)計中心而存在，工程師站上的文件對于DCS來說是非常重要的。同時，按照系統(tǒng)“自我完善”的概念，工程師站也應(yīng)作為向用戶提供DCS全部設(shè)計文件與系統(tǒng)說明文件的中心。工程師站的構(gòu)成工程師站由以下幾個部分構(gòu)成：PC機或筆記本電腦及其操作系統(tǒng)。一臺完整的PC機或筆記本電腦是工程師站的基本設(shè)備，有的工程師站是用“工作站”式的PC，有的工程師站采用服務(wù)器一客戶機結(jié)構(gòu)，后者更適合于多個設(shè)計者共享一個項目的資源。軟件系統(tǒng)：主要包括組態(tài)軟件、調(diào)試軟件、管理軟件。其他輔助性通用軟件，如辦公軟件、數(shù)據(jù)庫軟件等。面向過程控制站的組態(tài)設(shè)計1）實時數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)點的定義在設(shè)計階段，實時數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)點是在工程師站上定義的，定義好后下載到過程控制站、運行員站保存。在系統(tǒng)運行階段，來自于現(xiàn)場的實時數(shù)據(jù)先被過程控制站采集進(jìn)入主控模件的內(nèi)存緩存區(qū)和數(shù)據(jù)庫通訊緩存區(qū)。主控模件在運行控制策略時從內(nèi)存中讀取有關(guān)的點的數(shù)據(jù)信息參與運算，生成控制量。同時，主控模件數(shù)據(jù)庫通訊緩存區(qū)中的實時數(shù)據(jù)通過廣播、訂閱、點對點等通信方式將數(shù)據(jù)傳送到運行員站中，形成運行員站的實時數(shù)據(jù)庫，并在運行員站上顯示、打印輸出等。實時數(shù)據(jù)庫的定義與下載2）控制策略的組態(tài)設(shè)計主要包括使用工程師站提供的控制策略組態(tài)平臺編寫或設(shè)計控制程序，如功能塊圖、梯形圖、指令表等。例如，在使用功能塊圖（FBD）語言進(jìn)行控制策略設(shè)計時，主要就是進(jìn)行功能塊的選擇、功能塊參數(shù)的設(shè)置、功能塊之間的連接的操作。3）組態(tài)的編譯和修改組態(tài)的編譯修改使組態(tài)變成可以在模件中執(zhí)行的文件或數(shù)據(jù)，通常要經(jīng)過編譯過程。編譯過程可以發(fā)現(xiàn)組態(tài)中的“語法”錯誤，特別是從編譯之后形成的運行組態(tài)上，可以看出組態(tài)在運行方面的特性，如負(fù)荷率、通信量、占內(nèi)存的容量等。通過對編譯之后的組態(tài)的調(diào)整，可以確定最終的可以執(zhí)行的組態(tài)。4)聯(lián)機調(diào)試聯(lián)機調(diào)試分成幾個過程，包括:

設(shè)計過程中的調(diào)試

出廠之前的聯(lián)合調(diào)試

在現(xiàn)場的實際運行調(diào)試。

它們分別解決控制功能的組態(tài)實現(xiàn)問題，子系統(tǒng)之間的配合問題，特別是與人機接口的配合問題，和組態(tài)滿足實際運行要求的問題。這一步驟中要特別注意的是調(diào)試過程的一貫性，每一級的調(diào)試都是在上一級的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，而實際的調(diào)試過程卻有可能是由不同的人員完成的，因此要保證高效的工作，就應(yīng)充分利用工程師的功能記錄整理調(diào)試結(jié)果，使下一階段的工作可以利用當(dāng)前的成果。面向操作員站的組態(tài)設(shè)計運行環(huán)境的定義運行員站提供的畫面環(huán)境下與DCS交換信息的界面，畫面顏色、形式布局、調(diào)用方式等都需在設(shè)計階段定義好.實時數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)點的定義與針對過程控制站的組態(tài)相同.應(yīng)用組態(tài)設(shè)計(續(xù)后)(1)系統(tǒng)參數(shù)定義。

(2)工藝流程圖。

(3)控制系統(tǒng)畫面。

(4)報警系統(tǒng)。

(5)記錄、報告系統(tǒng)。

(6)DCS診斷。

(7)操作指導(dǎo)。

(8)對外接口系統(tǒng)。

(9)運行員級別的定義。工程師站的組態(tài)編程語言IEC61131-3一共制定了5種編程方法，其中有三種為圖形化編程語言：功能塊圖FBD、梯形圖LD、順序功能圖SFC；另外兩種為文本化語言：指令表IL和結(jié)構(gòu)化文本ST。在許多分散控制系統(tǒng)中還支持通用的高級語言，例如c/c++的編程，用戶可以利用這些高級語言來實現(xiàn)一些特殊的控制算法。功能塊圖功能塊圖的基本元素是功能塊。功能塊圖將不同功能的功能塊連接在一起構(gòu)成一種控制策略。功能塊圖是在工程師站組態(tài)編程最流行的語言。廠家把所有的控制功能塊都編好程序存放在過程控制站主控模件的CF卡或電子盤中，用戶只要選得適當(dāng)?shù)墓δ軌K把它們連接在一起，設(shè)置好必要的參數(shù)，就可以組成所需要的控制系統(tǒng)。梯形圖梯形圖來源于傳統(tǒng)的繼電器邏輯控制圖，因此特別適合于邏輯控制和順序控制。例如，電機的啟?？刂啤㈤y門的順序開關(guān)，以及保護(hù)和報警系統(tǒng)等。在IEC61131—3標(biāo)準(zhǔn)中除了包含傳統(tǒng)梯形圖中的常開、常閉接點和繼電器線圈之外，還允許使用功能塊。順序功能圖順序功能圖是一個相對具有較高層次的圖形語言，它可以協(xié)調(diào)用其他編程語言所編寫的控制功能，使其有條不紊地執(zhí)行.指令表早期的單回路調(diào)節(jié)器所使用的編程語言就類似于指令表，它很像“匯編語言”。因此它的優(yōu)缺點均與匯編語言相似。指令表具有很大的靈活性與較高的透明度。但是它的編程比較繁瑣，不易了解控制策略的總體結(jié)構(gòu)，不適合于編寫較大的程序。因此它常用于用戶自行編制一些標(biāo)準(zhǔn)功能塊不能實現(xiàn)的特殊算法.指令表結(jié)構(gòu)化文本結(jié)構(gòu)化文本是一種特殊的高級語言，形式上類似于PASCAL從語言。因此它經(jīng)常用來將原有的通用高級語言程序移植到分散控制系統(tǒng)中來。從某種意義上說，它是應(yīng)用于控制領(lǐng)域的高級語言。SAMA圖SAMA圖是美國制造等協(xié)會(ScientificApparatusMakersAssociation)制定的一種工程組態(tài)圖。SAMA圖是包括所有控制儀表的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，SAMA圖例易于理解，能清楚地表示系統(tǒng)功能。SAMA圖例的特點是流程比較清楚，特別是對復(fù)雜回路畫起來和讀起來都較容易。SAMA圖示例

歷史站歷史站主要完成DCS的過程數(shù)據(jù)、SOE記錄和操作員記錄等的存儲和檢索。所有過程數(shù)據(jù)可以0.1s或1s的時間間隔掃描和存儲，收集的數(shù)據(jù)可在工程師／操作員站上顯示、打印或傳輸給其他文件以便歸檔。歷史站的數(shù)據(jù)存儲和檢索功能，通過數(shù)據(jù)壓縮和解壓縮技術(shù)實現(xiàn)存儲介質(zhì)的優(yōu)化管理。歷史站檢索功能在客戶／服務(wù)器結(jié)構(gòu)下操作運行。歷史站通過通信網(wǎng)絡(luò)接收數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)、存儲和歸檔數(shù)據(jù)．并應(yīng)答所有其他MMI站對收集的歷史數(shù)據(jù)的訪問。歷史數(shù)據(jù)檢索用戶界面運行在操作員／工程師站上。

檢索界面提供對歷史站服務(wù)器收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)用、顯示、打印或按預(yù)定格式存儲報表的工具。歷史數(shù)據(jù)的類型和特點1)趨勢歷史數(shù)據(jù)趨勢歷史數(shù)據(jù)是為支持趨勢顯示曲線用的．在某些行業(yè)，趨勢曲線作為對受控過程的主要監(jiān)視手段．有如下特點：

(1)采樣頻率高

(2)保存時間短

(3)粗時標(biāo)2）統(tǒng)計歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計歷史數(shù)據(jù)是過程在一段時間內(nèi)的統(tǒng)計結(jié)果，用于生產(chǎn)報表等統(tǒng)計類應(yīng)用。典型的如記錄所有模擬量在1分鐘內(nèi)的最大值、最小值和平均值。統(tǒng)計歷史數(shù)據(jù)具有存儲周期長的優(yōu)勢，其特點為：（1）在一定的存儲資源內(nèi)，在線保存時間長，有利于階段性統(tǒng)計。（2）可采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫，或以關(guān)系數(shù)據(jù)庫的格式存儲，是用戶可以用標(biāo)準(zhǔn)的軟件讀取。日志（事件記錄）數(shù)據(jù)用于記錄系統(tǒng)巾各種事件變化，典型的如開關(guān)量變位、過程報警、人工操作讓錄、通信故障、設(shè)備故障反系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)午的各類事件信息日志一般都提供一定程度的分類查詢功能，典型的查詢條件有時間段、事件類型，區(qū)域及事件嚴(yán)重級等

查詢深度取決于DCS的事件處理模式和事件信息的結(jié)構(gòu)化程度日志記錄的事件都應(yīng)采用絕對時標(biāo)。日志和的前述兩種歷史數(shù)據(jù)是互為補充的關(guān)系。綜合起來才能反映歷史的過程全貌。4)特殊事件記錄特殊事件記錄保存一個特定的事件發(fā)生序列，用于記錄某個事故的發(fā)生過程，典型的如電力應(yīng)用上的SOE和事故追憶．特殊事件記錄強調(diào)真實記錄事件發(fā)生的前后順序。計算站計算站的主要任務(wù)是實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的監(jiān)督控制，例如機組運行優(yōu)化和性能計算，先進(jìn)控制策略的實現(xiàn)等。由于計算站的主要功能是完成復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理和運算功能，因此，對它的要求主要是運算能力和運算速度。計算站的計算和分析是基于歷史數(shù)據(jù)庫的。在電廠的DCS系統(tǒng)中，計算站通常是火電廠廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)（SIS）的一個組成部分。1）機組性能計算、經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)分析電廠機組總體性能。主要包括：機組功率因數(shù)、機組負(fù)荷率、補給水率、機組效率、廠用電率、標(biāo)準(zhǔn)發(fā)電煤耗率、標(biāo)準(zhǔn)供電煤耗率。鍋爐性能。包括：排煙熱損失、固體未完全燃燒熱損失、鍋爐散熱損失、灰渣物理熱損失及鍋爐效率、過?？諝庀禂?shù)等。