初步设计分布式计算机控制系统

初步设计的主要任务是确定项目的主要工艺、主要设备和项目投资具体数额。初步设计需要根据方案设计中已经确定的机组负荷要求、工艺系统和主要设备来确定系统自动控制水平、系统软硬件设计、机组运行组织/人机接口设计、控制室布置和相关空间的设计，并确定相应的预算。

1.系统自动控制水平

确定系统自动控制水平是系统设计的前提，是系统软硬件设计、机组运行组织/人机接口设计、控制室布置等的关键一步。自动化系统设计的目标： 在各种工况下能够利用自控设备对工艺过程/主要设备实施自动控制。要实现自动控制的前提是在工艺设计上能保证工艺过程和主要设备具有可观测性和可控性。可观测性是指工艺过程/主要设备上安装的检测设备能准确无误地检测过程中的参数或状态，将这些数据传送给控制设备，并能通过人机接口进行监控。可控性是指工艺过程/主要设备上装备的控制机构，能准确执行控制设备/操作人员发出的指令，能控制工艺过程/主要设备的运行参数和状态。

2.系统软硬件设计

1）网络协议设计

网络协议设计是根据控制范围及控制对象决定的。

（1）拓扑结构： 线形、树形或两者相结合。

（2）传输介质： 接插件、集线器、交换机和电缆（双绞线、双线电缆或光缆）。

（3）站点数： 段间数和总数。

（4）数据传输： 数字式、位同步、曼彻斯特编码。

2）硬件初步设计

硬件初步设计的结果应可以基本确定工程对DCS 硬件的要求及DCS 对相关接口的要求，主要是对现场接口和通信接口的要求。

（1）确定系统I/O 点： 根据控制范围及控制对象来决定I/O 点的数量、类型和分布。

（2）确定DCS 硬件： 根据外部信号类型确定DCS 对外部接口的硬件；根据I/O 点的要求决定DCS 的I/O 卡；根据控制任务确定DCS 控制器的数量与等级；根据工艺过程的分布确定DCS 控制柜的数量与分布，同时确定DCS 的网络系统；根据操作模式的要求确定人机接口设备、工程师站及辅助设备；根据与其他设备的接口要求确定DCS 与其他设备的通信接口的数量与形式。

3）软件总体设计

软件总体设计是指工程师将来可以在此基础上编写用户控制程序。(www.xing528.com)

（1）根据顺序控制要求设计逻辑框图或写出控制说明，这些要求用于组态的指导。

（2）根据调节系统要求设计调节系统框图，它描述的是控制回路的调节量、被调量、扰动量、连锁原则等信息。

（3）根据工艺要求提出连锁保护的要求。

（4）针对具体应控制的设备提出控制要求，如启、停、开、关的条件与注意事项。

（5）做出典型的组态，用于说明通用功能的实现方式，如单回路调节、多选一的选择逻辑、设备驱动控制、顺序控制等，这些逻辑与方案将规定今后设计的基本模式。

（6）规定报警、归档等方面的原则。

4）人机接口设计

人机接口设计规定今后设计的风格，这在人机接口的详细设计方面表现得非常明显，如颜色的约定、字体的形式、报警的原则等。良好的初步设计能保持今后详细设计的一致性，这对于系统今后的使用非常重要，人机接口的初步设计内容与DCS 的人机接口形式有关，这里所指出的只是一些最基本的内容。

（1）画面的类型与结构： 画面包括工艺流程画面、过程控制画面（如趋势图、面板图等）、系统监控画面等；结构是指它们的范围和它们之间的调用关系，确定针对每个功能需要多少幅画面，要用什么类型的画面完成控制与监视任务。

（2）画面形式的约定： 约定画面的颜色、字体、布局等方面的内容。

（3）报警、记录、归档等功能的设计原则，定义典型的设计方法。

（4）人机接口其他功能的初步设计。

3.控制室布置

控制室的布置有利于操作人员保持良好的心理状态和发挥较好的监控作用，使操作人员对监控设备一目了然、伸手可及。