CN101957619B - 一种控制器分层的分散控制系统 - Google Patents

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Abstract

一种控制器分层的分散控制系统，将现有平面布置的控制器分为若干层，使原DCS中一个控制单元组要完成的多个任务，经功能细分后由若干FCU分别执行，并由MCU控制协调。因此控制单元与设备的对应关系更清晰，有效降低了主干网络上数据传输负荷率，分散了控制风险，也提升了响应速度。由于将设备级控制的FCU放置在设备侧现场，减少了连接现场设备的电缆长度，又替代现有智能仪表实现PID调节的功能，而现场设备仍采用常规仪表测量。本发明在现场的FCU与控制室的MCU之间的较长距离采用工业以太网传输，相比同样控制规模和距离的原DCS，可以节省60%以上的控制电缆费用，降低现场设备的投资费用，控制室的面积也有效减少，造价将大大降低。

Description

一种控制器分层的分散控制系统
技术领域
本发明涉及一种自动控制系统，特别涉及一种用于流程工业的控制器分层的分散控制系统。
背景技术
目前，常规流程工业控制最常用的是如图1所示的分散控制系统（以下简称DCS系统），其一般包含通过冗余的以太网络依次连接的HMI（人机界面，即操作员站、工程师站等）、DPU（数字处理单元）及I/O部件（输入输出单元）。I/O部件还通过信号电缆与现场设备连接，将设备上安装的常规仪表或检测装置上采集到的数据输送至DPU。
作为DCS系统中的关键部件，DPU将数据发送至HMI层，使技术人员能够通过操作员站进行实时监控，或可进一步通过工程师站进行控制参数的设定修改操作；之后DPU根据预设或HMI给出的指令来输出控制信号，经由I/O部件、信号电缆来调整现场设备的工作状态。
然而，由于上述HMI、DPU及I/O部件均放置在中央控制室内；并且现场设置的常规仪表及检测装置向I/O部件给出的是模拟信号，每个模拟信号的传输需要一对电缆，因此，需要耗费大量的电缆，同时也需要中央控制室的空间足够庞大，来容纳引入其中的所述电缆及大量I/O部件。所以，现有的分散控制系统（DCS）的设置成本高、占地面积大，尤其在控制设备多、现场与控制室距离远的情况下更为突出。
为了解决该问题，现有在流程工业还使用了如图2所示的另一种控制系统，即现场总线控制系统（以下简称FCS系统）。其对DCS系统的现场侧进行了改进：在现场设备上使用具有PID（比例、微分、积分）调节功能的智能型仪表及检测装置，能够将现场的温度、压力、流量等模拟信号转变成数字信号后，直接与DPU进行数字信号的传输，从而取消了在DCS中使用的大部分I/O部件，同时可以减少电缆的用量达60%，中央控制室的面积也可相应减少。
但是，目前FCS系统尚存在下述缺点：
1.FCS系统中所使用的自带调节及数字通讯功能的仪表及检测装置造价昂贵，所以控制系统总的造价并没有下降，根据现有文献记载，反而成本有所上升。
2.目前总线不支持冗余功能，在一条现场总线上连接了大量所述仪表，若任意一条总线发生故障都将影响整个系统的运行，降低了FCS系统的可靠性。
3.在某些场合中，FCS还无法提供DCS已有的控制功能。由于软硬件水平的限制，其功能块的功能还不是很强，品种也不够齐全；用现场仪表还只能组成一般的控制回路如单回路、串级、比例控制等，对于复杂的、先进的控制算法还无法在仪表中实现，对于单回路内有多输入、多输出的情况缺乏好的解决方案。
所以尽管现场总线的概念已提出十余年了，但上述原因限制了FCS系统在过程控制领域的应用。
另外，现有DCS和FCS系统中，所述DPU都是单层平面布置的：以火力发电厂锅炉的控制为例，其中若干对DPU用于控制锅炉，每对DPU需要同时控制锅炉的多个附属设备；另外若干对DPU用于控制汽轮机侧的附属设备，即所有DPU的作用与实现的功能都处在同等的地位，同时DPU的功能设计布局没有清晰的划分，控制效率低；而且一旦某对DPU发生故障，会影响多个设备的运行，造成整个系统失控的严重后果。
发明内容
本发明的目的是提供一种控制器分层的分散控制系统，将传统DCS系统及FCS系统的优点相结合，将现有DPU分布立体化，如分成MCU（主控器）及FCU（现场控制单元），分别完成对控制单元组及控制单元子组的控制，实现了对现场设置的常规仪表、执行器、驱动设备进行的现场总线及工业以太网技术升级，从而节省控制电缆、桥架、控制室造价，并提高系统控制可靠性。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是提供一种控制器分层的分散控制系统，设置有若干层控制单元，分别对应监控以工艺或功能划分的若干个受控设备功能组；
所有受控设备功能组被对应划分为若干个控制单元组，以及每个控制单元组下的若干个控制单元子组；
所述受控设备功能组中包含有控制参数相关联且相互配合工作的若干受控设备，这些受控设备被分别设置到若干所述控制单元组中；每个所述受控设备下还设有下一级的若干附属的受控设备，这些附属的受控设备被分别设置到每个控制单元组下的若干控制单元子组中；
若干层所述控制单元包含对应若干所述控制单元组设置并控制其工作的若干主控制器，以及对应若干所述控制单元子组设置并控制其工作的若干现场控制器；
每个所述主控制器通过子网与若干所述现场控制器分别连接，并根据与其连接的这些现场控制器发送的监测数据，对这些现场控制器进行协调控制。
所述若干主控制器通过主干网与人机界面连接，并与所述人机界面一起放置在控制室内；
所述主控制器还通过主干网与其他主控制器相互连接并进行控制信息的交换，以实现控制单元组级别的协调控制；
所述若干主控制器还分别向所述人机界面发送监测数据，并接收所述人机界面返回的操作指令。
所述人机界面设置的若干操作员站、工程师站，分别通过冗余的两条线路与所述主干网连接；所述主干网是冗余设置的两路100M/1000M工业以太网。
所述主控制器包含与所述主干网连接的通讯控制模块，以及与所述通讯控制模块连接的计算处理模块；
所述通讯控制模块还与若干数据传输模块连接，并通过每个数据传输模块上设有的若干光口及电口，与所述子网上的若干接口相匹配且相连接；
所述通讯控制模块将所述主干网上的操作指令和所述子网上的监测数据发送至所述计算处理模块，由所述计算处理模块进行运算分析后，返回控制信号至通讯控制模块，再经由数据传输模块输出至所述子网。
所述主控制器还包含数据同步模块，使一对冗余设置的所述主控制器，通过各自设置的该数据同步模块相互连接并进行数据备份；
所述数据同步模块与所述计算处理模块和通讯控制模块分别连接，并与冗余设置的另一所述主控制器的计算处理模块连接。
每个所述现场控制器，通过I/O总线与若干I/O部件连接，并一起放置在工业现场，所述控制单元子组的受控设备附近；
若干所述I/O部件与所述控制单元子组的受控设备对应连接，通过I/O总线向所述现场控制器反馈所述控制单元子组采集的监测数据，并输出现场控制器的驱动命令至所述控制单元子组，形成独立的控制回路。
所述现场控制器包含多端口存储器，以及分别与该多端口存储器双相连接并可同时异步访问的主处理器和辅处理器；
所述辅处理器设置有若干总线通讯接口分别与I/O总线连接，接受所述控制单元子组的受控设备通过所述I/O部件反馈的现场监测数据，并存入所述多端口存储器；
所述主处理器设置有若干子网通讯接口分别与子网连接，并根据其接受的所述主控制器的控制信号，及存储的现场监测数据进行计算处理，给出驱动信号并存入所述多端口存储器；
所述辅处理器读取所述驱动信号，并通过所述若干总线通讯接口向I/O总线上连接的I/O部件输出。
连接所述主控制器与现场控制器的所述子网，包含冗余设置的两路10M/100M工业以太网；连接所述现场控制器与若干I/O部件的I/O总线，包含冗余设置的两路现场总线。
所述现场控制器还包含与所述辅处理器连接的硬件同步模块，以及与所述主处理器分别连接的同步动态存储器和同步网通讯接口，使一对冗余设置的现场控制器，通过各自设置的所述硬件同步模块和同步网通讯接口相互连接，并进行数据备份。
与现有技术相比，本发明所述的控制器分层的分散控制系统（FPCS），将现有平面布置的控制器分层，将原先由一对DPU完成的一个控制单元组所要完成的多个任务，功能细分为多级单元子组后，分散到若干与现场设备对应的FCU中，并由MCU对本控制单元组内的FCU进行协调控制，从而实现相关设备的配合工作。
因此，可以看到本发明有以下优点：
1.数字控制单元与设备的对应关系相当清晰，控制器在物理上更加分散，控制风险也就更为分散，同时可以有效降低数据传输网络上的负荷率，因而能够提高了系统的可靠性，提升系统响应速度。
2.本发明中MCU、FCU等各个部件，以及每层通讯网络均采用冗余方式设置，并实时进行数据的同步跟踪。因此，在故障时可以自动无扰地切换到后备线路的控制系统上工作。
3.由于FCU与下属的现场设备形成独立的控制回路，当一对冗余的MCU，或是FCU与该对MCU的连接网络发生故障时，FCU也能够像普通现场总线系统（FCS）中使用的智能仪表那样自行完成控制功能，实现对本单元子组的控制对象的调节，进一步提高了本发明所述FPCS系统的可靠性。
4.在现场布置中，设备往往与集控室较远。而在FPCS系统中这段距离采用光纤连接，不受电磁干扰；而由于FCU与I/O部件均放置在设备附近，控制电缆大大缩短，也可大大降低电磁信号对系统的干扰。这也大大提高了本系统的抗干扰性能。
5.由于将本发明的FCU与I/O部件均放置在设备现场，现场测量仍采用常规仪表，从而不会在仪表的选择方面增加用户的费用，且符合传统的工程设计的基本原则。相比同样控制规模和距离的现有控制系统，本发明仅需在现场的较短距离下使用电缆，而在现场的FCU与控制室的MCU之间的较长距离使用工业以太网传输，可以节省60%以上的电缆费用，降低了现场设备的造价，控制室的面积也有效减少，整个控制系统的造价将大大降低。
6.本发明中的FCU部件具有强大的数据处理功能，可以在就地实现较为复杂的控制算法。
7.本发明克服了目前现场总线不支持冗余总线的缺点，同时支持HART、PROFIBUS、FF等现场智能仪表的通讯，为用户提供现场总线控制和一次设备管理系统（EAM）等功能。
在本系统中工程师可以通过FPCS组态软件在工程师站上直接对MCU及FCU进行离线组态、在线组态、在线修改及下载，实现了信息管理系统的数字化，为将来控制系统的积木化设计打下基础。
附图说明
图1是现有分散控制系统（DCS）的总体结构示意图；
图2是现有现场总线控制系统（FCS）的总体结构示意图；
图3是本发明控制器分层的分散控制系统（FPCS）的总体结构示意图；
图4是本发明控制器分层的分散控制系统（FPCS）的网络拓扑结构图；
图5是本发明控制器分层的分散控制系统（FPCS）中冗余设置的一对主控制器（MCU）的结构示意图；
图6是本发明控制器分层的分散控制系统（FPCS）中冗余设置的一对现场控制器（FCU）的结构示意图。
具体实施方式
如图3所示，本发明涉及一种控制器分层的分散控制系统（以下简称FPCS系统），从流程工业过程控制受控设备的基本需求与基本原理出发，将受控设备根据工艺细分为控制单元组、控制单元子组、控制单元二级子组等若干设备控制级。即每个控制单元组下连接有若干个控制单元子组，该若干控制单元子组的控制参数又是相互关联的，以此类推至各个设备控制级子组。
本发明所述FPCS系统，将现有控制系统中的数字处理单元（DPU）进行立体化分层处理，设置若干层控制单元来对应监控上述若干设备控制级。以下，以具有两层控制单元的所述FPCS系统为例，说明本发明的具体实施方式，其系统布置及控制方法可扩展至控制单元子组下设置二级、三级等更多级子组的控制系统。
配合参见图3、图4所示，所述FPCS系统的控制单元包含根据所述控制单元组数量对应配置的若干主控器（以下简称MCU），以及根据所述控制单元子组对应配置的若干现场控制器（以下简称FCU）。
MCU及FCU均为冗余方式设置，每一对FCU完成一个控制单元子组中单元设备的控制功能；若干对FCU连接到一对MCU，由该对MCU 协调各控制单元子组之间的关系，并与若干对FCU配合，共同完成一个控制单元组的全部功能。
若干对MCU 向上通过主干网与HMI（人机界面）连接。所述主干网是冗余设置的两路100M/1000M工业以太网（A网、B网），每对工业以太网最多可连接64对MCU。在正常情况下通过A网工作，并与B网数据实时同步，并在故障时直接切换至B网工作。本发明涉及冗余、A网、B网的描述时，意义类似。
HMI中设置的若干操作员站、工程师站等，分别通过冗余的两条线路与主干网的A网、B网连接，每条线路与MCU可进行双向的信号传输。由MCU向HMI发送现场采集的监测数据，并根据HMI返回的操作指令，调整其向下方FCU发送的控制信号。
所述MCU与HMI一起放置在控制室内。每对MCU通过子网A’、B’与若干对FCU连接，进行数字信号的双向传输。使用冗余的两路10M/100M工业以太网构成所述子网A’、B’，则每对MCU最多可连接并支持32对FCU。
每对FCU通过冗余的I/O总线A”、B”，最多可连接并支持512个I/O部件。该FCU与I/O部件，均采用－40℃ ~ 85℃的宽温工作环境及高防护等级的结构设计，一起放置在工业现场的受控设备附近。FCU通过I/O部件直接与受控设备的常规仪表、执行器或驱动设备连接，形成独立的控制回路。
配合参见图4、图5所示，一对冗余设置的MCUA、MCUB，结构相同且相互连接。MCUA设有一通讯控制模块12，对外，与主干网A连接，还通过若干数据传输模块13与子网A’连接；对内，与计算处理模块11连接。
若干数据传输模块13相互串联，以串行方式与子网A’进行数据交换，所以，可根据每对MCU下驱动的FCU数量，以及子网A’的接口类型和数量，决定使用的数据传输模块13的数量。每个数据传输模块13设有4个光口和3个电口，可通过光口与光纤等连接来传输数字信号，或是通过电口与电缆连接传输模拟信号。
通讯控制模块12具有路由分析功能，将其接收的HMI输出到主干网A上的操作指令，或是子网A’上由FCU反馈的现场监测数据等，向所述计算处理模块11输出。由该计算处理模块11进行运算分析，还返回控制信号至通讯控制模块12，经由数据传输模块13输出至子网A’，用以调整FCU的PID参数设定。
MCUA的计算处理模块11和通讯控制模块12还分别与一数据同步模块14连接，将输出的控制信号、接收的指令及监测数据等，分别通过该数据同步模块14输出至MCUB上的计算处理模块11，进行实时的数据备份。因此，MCUA的计算处理模块11还设有一端口与MCUB的数据同步模块14连接。该数据同步模块14还设置有调试用的电口。
所述计算处理模块11可使用X86或ARM9，通讯控制模块12可使用ARM9的芯片实现，因此，所述MCU可设置交流220V转直流24V的电源管理模块15进行供电。
配合参见图4、图6所示，冗余设置的FCUA、FCUB结构相同且相互连接。FCU A设置有一共享式的多端口存储器21，以及分别与该多端口存储器21双相连接的主处理器22和辅处理器23。该多端口存储器21可使用双口RAM，以支持所述主处理器22、辅处理器23同时进行的异步访问。
所述辅处理器23，通过两个总线通讯接口242分别与冗余的I/O总线A”、B”连接，接收由I/O部件发送的现场监测数据，并将其存入多端口存储器21。所述主处理器22，通过两个子网通讯接口241分别与子网A’、B’连接，根据其接收的由MCU发送的控制信号，并读取所述现场监测数据，进行计算处理后，给出现场驱动命令，并输出至多端口存储器21保存。辅处理器23控制该现场驱动命令从多端口存储器21的读取，到经过总线通讯接口242输出至I/O总线A”、B”的过程。
所述FCU A的辅处理器23还通过一硬件同步模块251，与FCU B中的硬件同步模块251连接；FCU A的主处理器22，还分别与一同步动态存储器252连接，并通过一同步网通讯接口253，与FCU B中的同步网通讯接口253连接，进行数据的实时备份更新。
该主处理器22还与一FLASH存储器26连接，在其中存放初始状态参数等静态信息。
以下是本发明所述控制器分层的分散控制系统（FPCS），在大型火力发电厂的一个具体实施例，其受控设备从宏观方面来讲包含锅炉、汽轮机、发电机及其附属设备。从控制理论的角度，将锅炉、汽轮机、发电机对应设为三个控制单元组，因此本实施例中对应设置有三对MCU。而控制单元组下各个附属设备的控制对应设为控制单元子组。
如对于锅炉而言，所述附属设备有送风机、引风机、给水设备等，相互间配合工作，以保证锅炉的正常运行。其中送风机的控制除了与操作人员的给定值有关外，还与引风机的工作状况、锅炉燃烧工况有关。
所以，相应的控制单元子组就包含送风机的启停及转速的控制、引风机的启停及转速的控制、给水全程控制、蒸汽温度及流量的控制等。若这些设备还有其附属设备的话，就可进一步设定控制单元二级子组。
因此，将所述FCU与I/O部件采取适当的防护措施及低功耗设计（全密封、抗高温）后放置在现场，可仍通过常规仪表将送风机、引风机、给水设备的压力、温度、流量等状态参数，经对应的I/O部件进行模数转换后，送至同一个MCU下的若干FCU进行PID调节处理。
每个FCU还通过冗余的子网向MCU发送现场采集的参数数据，由MCU负责与连接到本MCU的其他FCU交换信息，实现单元子组级别的协调控制。MCU还可通过主干网与其他MCU交换系统级别的控制信息，实现控制单元组级别的协调控制或接受来自HMI的操作指令等。
MCU结合状态参数和给定指令进行处理，并输出控制信号给相应的FCU，FCU输出驱动信号，来调整其下属现场设备的具体工作状态。
综上所述，本发明所述FPCS系统，将现有平面布置的控制器分层，将原先一个控制单元组所要完成的多个任务，功能细分为多级单元子组后，分散到若干的FCU中，并由MCU协调控制，从而实现相关设备的配合工作。因此在本发明中，数字控制单元与设备的对应关系相当清晰，控制器在物理上更加分散，可以有效降低数据传输网络上的负荷率，控制风险就更为分散，系统抗干扰性能大大提高，因而能够提高了系统的可靠性，提升系统响应速度。
而且，本发明中MCU、FCU等各个部件，以及每层通讯网络均采用冗余方式设置，并实时进行数据的同步跟踪。因此，在故障时可以自动无扰地切换到后备线路的控制系统上工作。
同时，由于FCU与下属的现场设备形成独立的控制回路，当一对冗余的MCU，或是FCU与该对MCU的连接网络发生故障时，FCU也能够像传统现场总线系统（FCS）中使用的智能仪表那样自行完成PID调节的功能，实现对本单元子组的控制对象的PID调节，进一步提高了本发明所述FPCS系统的可靠性。
另外，由于将本发明的FCU与I/O部件均放置在现场，测量仍采用常规仪表，从而不会在仪表的选择方面增加用户的费用，且符合传统的工程设计的基本原则。相比同样控制规模和距离的现有控制系统，本发明仅需在现场的较短距离下使用电缆，而在现场的FCU与控制室的MCU之间的较长距离使用工业以太网传输，可以节省60%以上的电缆费，控制室的面积也有效减少，整个控制系统的造价将大大降低。
本发明克服了目前现场总线不支持冗余总线的缺点，本发明支持HART、PROFIBUS、FF等现场总线协议的通讯，为用户提供现场总线控制和一次设备管理系统（EAM）等功能，工程师可以通过FPCS组态软件在工程师站上直接对MCU及FCU进行离线组态、在线组态、在线修改及下载，实现了信息管理系统的数字化，为将来控制系统的积木化设计打下基础。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (9)

1.一种控制器分层的分散控制系统，其特征在于，设置有若干层控制单元，分别对应监控以功能或工艺划分的若干个受控设备功能组；
所有受控设备功能组被对应划分为若干个控制单元组，以及每个控制单元组下的若干个控制单元子组；
所述受控设备功能组中包含有控制参数相关联且相互配合工作的若干受控设备，这些受控设备被分别设置到若干所述控制单元组中；每个所述受控设备下还设有下一级的若干附属的受控设备，这些附属的受控设备被分别设置到每个控制单元组下的若干控制单元子组中；
若干层所述控制单元包含对应若干所述控制单元组设置并控制其工作的若干主控制器，以及对应若干所述控制单元子组设置并控制其工作的若干现场控制器；
每个所述主控制器通过子网与若干所述现场控制器分别连接，并根据与其连接的这些现场控制器发送的监测数据，对这些现场控制器进行协调控制。
2.如权利要求1所述控制器分层的分散控制系统，其特征在于，若干所述主控制器通过主干网与人机界面连接，并与所述人机界面一起放置在控制室内；
所述主控制器还通过主干网与其他主控制器相互连接并进行控制信息的交换，以实现控制单元组级别的协调控制；
若干所述主控制器还分别向所述人机界面发送监测数据，并接收所述人机界面返回的操作指令。
3.如权利要求2所述控制器分层的分散控制系统，其特征在于，所述人机界面设置的若干操作员站、工程师站，分别通过冗余的两条线路与所述主干网连接；所述主干网是冗余设置的两路100M/1000M工业以太网。
4.如权利要求2或3所述控制器分层的分散控制系统，其特征在于，所述主控制器包含与所述主干网连接的通讯控制模块（12），以及与所述通讯控制模块（12）连接的计算处理模块（11）；
所述通讯控制模块（12）还与若干数据传输模块（13）连接，并通过每个数据传输模块（13）上设有的若干光口及电口，与所述子网上的若干接口相匹配且相连接；
所述通讯控制模块（12）将所述主干网上的操作指令和所述子网上的监测数据发送至所述计算处理模块（11），由所述计算处理模块（11）进行运算分析后，返回控制信号至通讯控制模块（12），再经由数据传输模块（13）输出至所述子网。
5.如权利要求4所述控制器分层的分散控制系统，其特征在于，所述主控制器还包含数据同步模块（14），使一对冗余设置的所述主控制器，通过各自设置的该数据同步模块（14）相互连接并进行数据备份；
所述数据同步模块（14）与所述计算处理模块（11）和通讯控制模块（12）分别连接，并与冗余设置的另一所述主控制器的计算处理模块（11）连接。
6.如权利要求5所述控制器分层的分散控制系统，其特征在于，每个所述现场控制器，通过I/O总线与若干I/O部件连接，并一起放置在工业现场，所述控制单元子组的受控设备附近；
若干所述I/O部件与所述控制单元子组的受控设备对应连接，通过I/O总线向所述现场控制器反馈所述控制单元子组采集的监测数据，并输出现场控制器的驱动命令至所述控制单元子组，形成独立的控制回路。
7.如权利要求6所述控制器分层的分散控制系统，其特征在于，所述现场控制器包含多端口存储器（21），以及分别与该多端口存储器（21）双相连接并可同时异步访问的主处理器（22）和辅处理器（23）；
所述辅处理器（23）设置有若干总线通讯接口（242）分别与I/O总线连接，接受所述控制单元子组的受控设备通过所述I/O部件反馈的现场监测数据，并存入所述多端口存储器（21）；
所述主处理器（22）设置有若干子网通讯接口（241）分别与子网连接，并根据其接受的所述主控制器的控制信号，及存储的现场监测数据进行计算处理，给出驱动信号并存入所述多端口存储器（21）；
所述辅处理器（23）读取所述驱动信号，并通过所述若干总线通讯接口（242）向I/O总线上连接的I/O部件输出。
8.如权利要求7所述控制器分层的分散控制系统，其特征在于，连接所述主控制器与现场控制器的所述子网，包含冗余设置的两路10M/100M工业以太网；连接所述现场控制器与若干I/O部件的I/O总线，包含冗余设置的两路现场总线。
9.如权利要求8所述控制器分层的分散控制系统，其特征在于，所述现场控制器还包含与所述辅处理器（23）连接的硬件同步模块（251），以及与所述主处理器（22）分别连接的同步动态存储器（252）和同步网通讯接口（253），使一对冗余设置的现场控制器，通过各自设置的所述硬件同步模块（251）和同步网通讯接口（253）相互连接，并进行数据备份。
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Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101957619B (zh) * 2010-10-25 2013-06-19 京仪华文自动化系统工程（上海）有限公司 一种控制器分层的分散控制系统
CN102736571B (zh) * 2011-04-13 2015-06-17 上海板机电气制造有限公司 一种基于ias的连续压机人机界面数据交互方法和系统
CN102681437A (zh) * 2012-05-22 2012-09-19 宁波德曼压缩机有限公司 一种多功能智能控制器
CN103885393B (zh) * 2012-12-21 2016-09-14 上海铼钠克数控科技股份有限公司 集群控制系统以及其运行方法
CN103529763B (zh) * 2013-03-26 2016-12-07 中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司 厂用电监控系统
CN103616857A (zh) * 2013-11-05 2014-03-05 中国能源建设集团广东省电力设计研究院 输煤监控方法及其系统
CN103629692B (zh) * 2013-11-26 2016-03-16 浙江工商大学 锅炉燃烧器的分散控制方法
CN103629690B (zh) * 2013-11-26 2016-03-02 浙江工商大学 锅炉燃烧器的分散控制系统
CN104090557B (zh) * 2014-07-14 2017-04-05 安徽马钢工程技术集团有限公司 一种基于现场总线元件的脱碳炉信息系统及其控制方法
CN104122870A (zh) * 2014-07-27 2014-10-29 湖南三箭自控科技有限公司 一种多控制器的dcs控制系统及其控制方法
CN104656638B (zh) * 2015-02-13 2017-10-27 西安热工研究院有限公司 一种火电厂设备气蚀实时诊断装置及方法
CN105223431A (zh) * 2015-04-16 2016-01-06 深圳供电局有限公司 一种状态监测综合处理装置和状态监测系统
CN105955228A (zh) * 2016-07-18 2016-09-21 茌平信源铝业有限公司 电解铝自动化集控系统
CN106052046B (zh) * 2016-07-20 2021-11-23 珠海格力电器股份有限公司 一种中央空调冷站自动控制系统
CN108073069A (zh) * 2016-11-08 2018-05-25 上海孚凌自动化控制系统有限公司 复数锅炉智能控制系统
CN106647454A (zh) * 2016-11-18 2017-05-10 哈尔滨天顺化工科技开发有限公司 一种plc和dcs组合控制系统
CN108200062B (zh) * 2018-01-03 2021-01-08 杭州和利时自动化有限公司 一种智能仪表设备的数据管理方法及系统
CN108390940A (zh) * 2018-03-13 2018-08-10 上海铼钠克数控科技股份有限公司 以太网通信系统
CN109240075A (zh) * 2018-08-15 2019-01-18 南宁学院 一种火力发电厂总线冗余控制系统
CN109884880B (zh) * 2019-03-29 2019-09-10 北京卫星环境工程研究所 用于超大型空间环境模拟器的分布式、冗余架构控制系统
CN110045698A (zh) * 2019-04-11 2019-07-23 重庆川仪控制系统有限公司 一种基于dcs控制系统的控制器
CN110147081A (zh) * 2019-05-16 2019-08-20 北京国电智深控制技术有限公司 一种分散控制系统及其控制方法、计算机可读存储介质
CN110703716A (zh) * 2019-11-12 2020-01-17 红河学院 一种应用于自动化控制系统下的多设备通信方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1801019A (zh) * 2005-11-11 2006-07-12 南京科远控制工程有限公司 发电企业辅助车间集中控制方法
CN101183260A (zh) * 2007-12-18 2008-05-21 丹东东方测控技术有限公司 选矿全流程自动控制方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6076124A (en) * 1995-10-10 2000-06-13 The Foxboro Company Distributed control system including a compact easily-extensible and serviceable field controller
EP1022631A3 (en) * 1999-01-23 2000-09-13 Abb Research Ltd. Integration of diagnostics and control in a component-based production line
DE19910426A1 (de) * 1999-03-10 2000-10-05 Peter Renner Dezentrale Prozessautomation
CN101226397A (zh) * 2008-02-04 2008-07-23 南京理工大学 高可靠性分布式以太网测控系统
CN201413484Y (zh) * 2009-06-12 2010-02-24 重庆理工大学 无线温湿度测控网络系统
CN101957619B (zh) * 2010-10-25 2013-06-19 京仪华文自动化系统工程（上海）有限公司 一种控制器分层的分散控制系统
CN201820139U (zh) * 2010-10-25 2011-05-04 京仪华文自动化系统工程（上海）有限公司 一种数字处理单元分层的分散控制系统

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1801019A (zh) * 2005-11-11 2006-07-12 南京科远控制工程有限公司 发电企业辅助车间集中控制方法
CN101183260A (zh) * 2007-12-18 2008-05-21 丹东东方测控技术有限公司 选矿全流程自动控制方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
严惟震，柏毅辉，王远辉等.MACS-HOLLiAS系统在300MW机组上的应用.《自动化博览》.2004,(第5期),29-32. *

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