自动化系统网络结构I

火电厂综合自动化系统许继日立一、火电厂自动化系统构成火电厂自动化系统一般由以下几部分构成:1、厂级监控信息系统SIS2、电厂管理信息系统MIS3、远动系统4、继电保护及故障信息管理子站5、数据采集与监视控制系统SCADA6、机组分散控制系统DCS、火电厂自动化系统构成故障信息主站电力调度口动化系统EMS能量管理系统故障信息子系统保护定值管理、保护富总和菽障录波管理与分析升压站UPS系统升压站直流系统开关站保护开关站录波系统网控、电能计量录波等提供电源二组220/110V电池开关站设备保护开关站设备录波■■SCADA系统电能讣量系统远动系统级监控信息系统DCS系统升压站监控系统（NCS）机组单元厂用电系统.主要设备的状态和控制电气监控管理系统CMSE二、系统组成及功能1、厂级监控信息系统SIS全厂生产过程信息监视、统计和分析•厂级和机组性能计算分析和操作指导运行调度和机组之间负荷优化分配•设备状态监视和故障诊断机组和设备寿命管理二、系统组成及功能2、电厂管理信息系统MIS办公自动化管理子系统系统管理子系统财务管理子系统计划管理子系统燃料管理子系统设备管理子系统厂长查询决策子系统党群管理子系统教培管理子系统环保管理子系统劳动人事管理子系统安检管理子系统运行管理子系统生产技术管理子系统二、系统组成及功能3、远动系统电厂与调度之间的通讯监控功能①四遥功能②事件记录③统一时钟④规约转换DCS系统SADNCS系统开关站设备控制电能计量系统网络柜路由器交换机MODEM网络继电器室-远动屏DI/DO/AI/VO/交流釆样远动处理器1、系统组成及功能4、故障信息子系统①、显示设备实时状态②、保护事件实时通知、事件历史查询查询④、召唤定值⑤、保护对时省调（故障信息主站）i故障信息子站屏网络继电器室交换机/Fax Modem故障信息处理器网络继电器室开关站保护开关站设备保护电厂工程师主站工程师站计算机打卬机开关站录波系统开关站设备录波1、系统组成及功能5、数据采集与能量管理系统① 、数据采集（有功、无功、电流、电压、 相位、幅值）② 、电度量控制管理网络柜 路由器 交换机 MODEMDAS 、 SCADA 网络继电器室DCS 系统网 调二、系统组成及功能6、机组分散控制系统DCSDCS 系统是目前火电厂最大、功能最多的控制系统，包 括以下子系统数据采集系统DAS顺序控制系统>c锅炉炉膛安全监控FSSS 协调控制系统g矿气控理统Ms 灯电监管系EC二、系统组成及功能6、机组分散控制系统DCS火电厂的DCS系统涵盖了整个火电厂的一次、二次设备的监视、控制功能。

AS-I总线教程1. 介绍1.1 现场总线系统概述在当今⼯业⾃动化中，⼀个复杂的系统包含⼤量的输⼊/输出信号，只通过⼀个中央控制器很难实现⾼要求的控制⽔平。

⼯业实践证明，将庞⼤的控制任务分割成多个⼩的，易于实现的⼦任务，即分布式控制，更加具有实际意义。

这就是需要通过总线系统将主控制器或PC 与各个⼦系统连接起来。

输⼊和输出设备也不可能再与PLC的中央信号模块直接连接。

他们通过⼀个I/O端⼦连接到相应地⼦系统中。

各⼦系统间同样通过总线互相联系，形成⼀个完整的控制系统。

这种解决⽅案具有下列特点：·信息（数据）通过总线传送·信息可以通过逻辑连接⽽传送到所有的⽹络设备中·将所有的传感器和执⾏器连接⾄主控制器中·各等级的控制器相互连接·对⽹络中各设备进⾏循环诊断⽹络的优点有：·灵活的系统结构，车间内可以很容易的在总线上增减设备·与传统接线相⽐，调试更加⽅便·数据集中处理·由于接线减少，故障率降低·故障处理更加优化，可靠性提⾼·维护成本低1.2 ⽹络等级为了更好的理解企业中的信号流，我们可以将⽹络分为⼏个等级。

信号不仅在每个层中传输，在各层之间也相互联系，也就是说，在横向和纵向两个⽅向上延伸。

每个等级的⽹络都与上下相邻的⽹络连接，可以判定相互间通讯的需求。

在最上层⽹络，存在众多复杂的计算机系统，能够不定期的对各种复杂数据进⾏响应，⼤量的通讯参与者和响应者在⽹络中相互协调。

在最底层，依然有很⼤的信息吞吐量，只是数据相对要少于上层结构。

在⾃动化系统⽹络中可以分为以下5层结构：·计划编制层（Planning Level），对来⾃⽣产层的信息进⾏评价，组织编排并协助⽣产部门进⾏决策。

在这⼀层中，不论是信息量还是传输速率和距离都是最⼤的。

·控制层（Control Level），对每个⽣产层进⾏协调。

网络系统结构在一个开放式自动化系统结构中，通常包含有三个网络层：即设备层、控制层以及信息层。

设备层：将低层的设备直接联接到车间控制器上这种联接无需通过I/O模块。

即用方便而快速的链路采集各种各样的、来自不同厂家、距离远近不同的现场设备（如传感器、驱动器）的数据，对其进行配置和监视控制网：各个PLC之间及其与各智能化控制设备之间，进行控制数据的交换、控制的协调、网上编程和程序维护、远程设备配置和查、排错误，也可以联接各种人机界面产品进行监控。

信息网：提供上层计算机系统，以便通过以太网访问车间级的数据，主要为了全厂范围控制系统的数据汇集和监视。

数据量大而实用性要求不高，它的开放性协议使各种主计算机和不同厂家的PLC可以互连。

在必要时也可以进行一些控制和协调。

这一层采用符合公共标准TCP/IP协议的以太网。

DEVICENET与 CONTROLNET区别DeviceNet是由Allen-Bradley公司(Rockwell自动化)发的一种基于CAN的开放的现场总线标准。

DeviceNet作为一种高性能的协议，DeviceNet协议设计简单，实现成本较为低廉，但对于采用最底层的现场总线的系统（例如，由传感器、制动器以及相应的控制器构成的网络）来说，却是性能极高的。

DeviceNet设备涉及的范围从简单的光电开关一直到复杂的半导体制造业中的用到的真空泵。

就像其他的协议一样，DeviceNet协议最基本的功能是在设备及其相应的控制器之间进行数据交换。

因此，这种通信是基于面向连接的（点对点或多点传送）通讯模型建立的。

这样，DeviceNet既可以工作在主从模式，也可以工作在多主模式。

一个DeviceNet网络工作在125k、250k和500k的波特率下最多可以支持64个节点。

设备可以使用自身的电源，也可以通过DeviceNet总线供电。

和CANopen协议相比较后可以看出，两种协议可以实现相类似的功能，但DeviceNet更强调不同的优先权。

建筑设备自动化建筑智能化的组成及其结构1.建筑管理系统BMS建筑设备自动化系统BAS安全防范系统SAS消防报警系统FAS2.通信网络系统CNS通信系统，计算机网络，接入系统3.信息网络系统INS事物型办公自动化系统OAS与物业管理系统。

4综合布线系统GCS简述LonTalk数据通信的协议的作用和体系结构，BACnet与LonTalk各自的优势？作用：LonWork支持以不同通信媒体分段的网络。

体系结构：物理层、数据链路层、网络层、传送层、会话层、表示层、应用层LonWork优点：1）网络结构灵活、组网方便支持多种网络拓扑形式，包括总线型、星型、树型、自由拓扑型等，这样可适应复杂的现场环境，方便现场布线；2）支持多种传输介质3）完善的开发工具4）无主的网络系统LonWork网络中各节点的地位相同，网络管理可设在任一节点处，并可安装多个网络管理器；5)开发LonWork网络节点的时间较短，也易于维护BACnet的优点，可以与LonWork等网络进行无缝连接。

简述BACnet数据通信的协议的作用和体系结构，BACnet与Internet实现互连时，应采取何种协议方式？作用BACnet主要为解决不同厂家的楼宇自控系统相互间的通讯问题设计，并不太适用于智能传感器、执行器等末端设备BACnet是一种开放性的计算机网络，就必须参考OSIRM。

选用成熟应用的LAN技术和简化OSIRM的层次结构，形成包容许多LAN的简单，实用的四层体系结构：物理层，数据链路层，网络层，应用层。

BACnet设备间的通信采用的是BACnet数据通信协议，Internet采用的是IP协议。

BACnet设备要利用Internet进行通信，必须采用IP协议的方式进行。

这就需要附加传输层协议调节阀的理想流量特性有哪几种？各有什么特点？1）直线性流量特性：调节阀的相对流量与相对开度成直线关系。

阀在小开度时控制作用太强，不易控制，易使系统产生振荡；而在大开度时，控制作用太弱，不够灵敏，控制难于及时。

习题及答案第1章1.1简述自动控制系统发展的5个阶段。

答：(1)基地式气动仪表控制阶段PCS（Pneumatic Control System）(2)表控制系统ASC（Analogous Control System ）(3)数字控制系统CCS（Computer Control System ）(4)控制系统DCS（Distributed Control System ）(5总线控制系统FCS（Fieldbus Control System ）1.2什么是现场总线控制技术？答：IEC/SC65C定义：安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字、串行和多点通信的数据总线，称为现场总线。

1.3现场总线控制技术的国际标准有哪些？答：1） IEC61158国际标准共有10种类型：(1) Type1 TS61158 现场总线。

(2) Type2 ControlNet 和Ethernet/IP 现场总线。

(3) Type3 Profibus现场总线。

(4) Type4 P-NET现场总线。

(5) Type5 FF HSE现场总线。

(6) Type6 Swift-Net 现场总线。

(7) Type7 WorldFIP现场总线。

(8) Type8 INTERBUS现场总线。

(9) Type9 FF H1现场总线。

(10) Type10 PROFInet现场总线，2）IEC TC17B有3种国际标准：(1) SDS（Smart Distributed）(2) ASI(Actuator Sensor Interface)(3) Device Net3）ISO-OSI11898有1种国际标准：CAN(Control Area Network)1.4典型的现场总线控制技术有哪些？答：（1）PROFIBUS现场总线控制技术。

（2）基金会现场总线控制技术（FF）。

（3）LonWorks现场总线控制技术。

FOXBORO I/A系统DCS组态学习总结首先感谢燕山湖电厂及检修与维护部的领导给我们提供了这么好的一个学习环境，使我们能在这个环境中较系统的学习我厂的DCS系统。

2010年8月30日，我们热工专业一行七人由负责人杨工带队前往西安热工研究院参加FOXBORO I/A系统DCS组态学习。

在这近二十天的学习中，我们学习了FOXBORO I/A系统和IEE组态软件等课程。

通过对上述课程的学习我们大致了解了I/A系统的基础知识和概况，IEE组态软件的应用和操作员画面的建立及历史数据库组态等方面的应用，通过学习使自己由一名对I/A系统了解得不深到比较系统的掌握，自己在对I/A系统的认识上也有了一个质的飞跃，从而提高了自己解决和处理问题的能力。

下面就将学习情况作一总结。

I/A Series 系统包括：①I/A系统基础知识②I/A Series 系统概述③操作系统④控制组态⑤显示与报警⑥FOXDRAW ⑦历史组态与过程报表⑧环境组态I/A Series 系统概述1. I/A Series 智能自动化系列是开放式的DCS 系统美国福克斯波罗公司于1987 年在世界上第一个推出了体现开放概念的超越一般DCS 的新一代工业控制系统−−I/A Series 智能自动化系列。

为了解决计算机系统的互连，国际标准化组织（ISO）提出了开放系统互连（OSI）参考模型。

福克斯波罗公司参加了MAP 协议的制定。

并首先在I/A Series 中全面地采用了MAP 协议。

I/A Series 率先突破了封闭式发展的制约，广泛地采用国际标准，其产品符合国际标准化组织（ISO）提出的开放系统互连（OSI）参考模型。

这样的系统允许将其它制造厂家的产品纳入自己的系统。

也考虑到把将来新开发的设备容纳到I/A Series 中来。

这样随着硬软件技术的发展，I/A Series 必将得到进一步加强。

为了达到开放系统的目的，I/A Series 在硬件、软件和通讯网络的设计上均全面采用国际公认的标准。

西门子的SIMATIC PCS 7系统德国西门子公司的SIMA TIC PCS 7 — 全集成自动化的过程控制系统，通过全集成自动化®（TIA ），实现了基于单一平台提供用于所有过程自动化应用的统一自动化技术的目标，从输入物流，到生产或主要流程以及辅助流程，直到输出物流。

这种统一的自动化技术还可用于优化一个企业的所有业务流程，从企业资源计划（ERP ）级，到管理执行系统（MES ）级和过程控制级，直到现场级。

通过将自动化平台连接到 IT 环境，可以将过程数据在整个公司范围内应用于设备运行、生产流程以及商务流程的评价、规划、协同和优化。

同时，还可满足全球化公司的分布式生产的地域要求。

1. 系统结构SIMA TIC PCS 7 的内部通讯采用 SIMA TIC NET 网络部件。

基于全球标准，采用开放性的通讯理念，可保证工厂中所有层级和位置的可靠数据传送。

所有 SIMA TIC NET 产品都专为工业应用开发，适合用于所有工业领域和工厂。

网络部件可满足最高的应用要求，尤其是易遭受外部影响的应用领域，例如：• 电磁场干扰，• 腐蚀性液体和气体，• 有爆炸危险的场合，• 具有较高污染或机械振动的场合。

SIMA TIC NET 总线更是实现了所有系统部件之间的统一、无故障通讯：• 工程师站和操作员站• 自动化系统，I/O 和现场部件。

SIMASTIC NET 系统是一个典型的的工厂自动化系统，具有三级网络结构如图所示：现场设备层网络，单元层网络及管理层网络。

（1）现场设备层现场设备层的主要功能是连接现场设备，例如分布式I/O 、传感器、驱动器、执行机构和开关设备等，完成现场设备控制及设备间连锁控制。

主站（PLC 、PC 或其他控制器）负Profibus AS-i图2-23 SIMASTIC NET 结构图Profibus责总线通信管理及与从站的通信。

总线上所有设备生产工艺控制程序存储在主站中，并由主站执行。

智能变电站自动化系统体系结构探索摘要：智能变电站一体化监控系统是按照全站信息数值化、通信平台网络化、信息共享标准化的基础要求，通过系统集成优化，实现全站信息的统一接入、统一存储和统一展示，实现运行监视、操作与控制、综合信息分析与智能告警、运行管理和辅助应用等高级应用功能。

是大运行体系建设的基础，是备用调度体系建设的基础。

本文通过全面解析智能变电站一体化监控系统，为日后的运行管理提供借鉴。

关键词：智能电网；变电站；一体化系统；体系结构中图分类号：TM63；TM76 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2014）06-0000-02智能电网是当今世界电力乃至能源产业发展变革的最新动向，代表着未来发展的方向和社会的进步。

智能变电站是智能电网的重要环节，随着变电站自动化系统技术的发展和硬件水平的不断提高，变电站自动化系统，一直朝设备集成度越来越多，模拟电缆越来越少的过程。

智能变电站自动化系统是变电站的核心部分，它由一体化监控系统和输变电设备状态监测、辅助设备、时钟同步、计算等共同构成，它是运行、保护和监视变电站一次设备系统，完成变电站的设备及其反馈线监视、控制、保护等功能。

一体化监控系统是智能电网调度控制和生产管理的基础。

一、智能变电站自动化系统结构（一）网络总体结构变电站自动化系统是运行、保护和监视变电站一次设备的系统，完成变电站的设备及其馈线监视、控制、保护等功能。

变电站自动化系统采用开放式分层分布结构，由“三层二网”构成。

（二）站控层站控层德主要功能是为变电站提供运行、管理、工程配置的界面，并记录变电站内的所有相关信息，具体如下：（1）汇总全站的实时数据信息，不断刷新实时数据库，按时登陆、填写历史数据库。

（2）按既定规约将有关数据信息送向调度或控制中心，接受调度或控制中心有关控制命令并转间隔层、过程层执行。

（3）监控系统和远动通信服务器采用一体化数据库配置方式，生成监控数据库的同时即可完成远动通信服务器的数据库、功能及逻辑的配置，提高变电站的维护效率。