基本控制单元
——硬件 模拟量输入模件
板边连接器
隔离A/D 转换器 1 隔离A/D 转换器 2 数 字 多 路 器 PROM SRAM 冷端温度输入
发光二级管 微控制器 设置开关
板边连接器 非易失存储器
来自现 场的模 拟量输 入
隔离A/D 转换器16
……
NVRAM DPRAM
双口RAM 存储器
I/O 总 线接口
基本控制单元
——硬件 处理器模件
时 钟 微处理器 监 视 定时器
32位数据总线
发光二级管 设置 开关 数据缓冲器
数据总线 控制逻辑 SRAM 冗余 链路
8位数据总线
ROM
NVRAM
DMA及外部设备控制I/O 控制 总线 I/O 总线 手 动 串行口 操作器 系统 时钟
基本控制单元
——硬件 模拟量输入模件
I/O I/O ••• I/O 模件 模件 模件
I/O I/O ••• I/O 模件 模件 模件
基本控制单元
——基本概念
基本控制单元BCU(Basic Control Unit) 是分散控制系统中直接控制生产过程的那一 部分硬件和软件的统称。 基本控制单元在控制功能上，可以同时实 现连续控制和顺序控制,具有几十个到上百 个模拟量输入通道、模拟量输出通道、开关 量输入通道和开关量输出通道,可以控制具 有一定规模的生产过程。
I/O总线
至处理器 模件
基本控制单元
——硬件 模拟量输出模件
模拟量输出模件的作用是把处理器模件输出 的控制量信号转化成具有一定带负载能力的电 压或电流信号，输出到现场的执行机构，以实 现对生产过程的控制。
基本控制单元
——硬件 模拟量输出模件
状态指示灯
模件状态
地址设置开关 1 8 S1 OPEN
A/D转换器
基本控制单元
——硬件 开关量输出模件
状态指示灯
模件状态
通道状态 指 示 灯
故障控制逻辑 故障状态寄存器
开关量输出
输出寄存器
输出选择器
输出驱动电路
开关量输出
状态缓存器 总线故障 检 测
S1
地址设置开关 1 8 OPEN
I/O总线接口
至I/O总线
基本控制单元
——硬件 开关量输出模件
电磁继电器输出电路
基本控制单元
——硬件 硬件类型

开关量输出（DO）模件 脉冲量输入（PI）模件 液压伺服模件 现场总线模件 通信接口模件
基本控制单元
——硬件 处理器模件
处理器模件有时也称为控制器模件、主控制器 模件等，是完成过程控制的核心模件，它完成用 户所设计的各种控制策略。 控制策略以组态文件的形式存储于非易失性存 储器（NVRAM）中。 多数分散型控制系统中的处理器模件都是可冗 余设置的。
基本控制单元
——硬件 硬件类型

处理器模件 模拟量输入（AI）模件


热电阻温度输入模件（RTD） 热电偶温度输入模件（TC） 变送器信号输入模件（4~20mA,1~5V,0~10V）


模拟量输出（AO）模件 开关量输入（DI）模件

普通的无源开关量输入模件 SOE输入模件（Sequence Of Event，事件记录）
Vc 端子 开关量 输 出 继电器
线圈
~220V
基本控制单元
——硬件 开关量输出模件
固态继电器输出电路
Vc 端子 + 开关量 输 出 ~
固 态 继电器
~
~220V
基本控制单元
——硬件 脉冲量输入模件
脉冲量输入模件的作用是将来自生产过程中 的脉冲量信号进行处理，存储并通过I/O总线传 送给处理器模件。有三种工作方式：积算方式、 频率方式和周期方式。其中积算方式用于累积脉 冲的总数，一般用于流量或电量的积算；频率方 式用于测量脉冲的频率，也就是单位时间内脉冲 的个数，其典型应用是转速的测量；周期方式是 测量两个脉冲之间的时间间隔，事实上周期是频 率的倒数，当脉冲的频率很低时，为了提高测量 精度，常常采用测周期的方式。
第三章 过程控制站
《分散控制系统与现场总线控制系统》课件
过程控制站
按控制方式分，过程控制站可分为：
(1)直接数字控制站-连续量 (2)顺序控制站-离散量 (3)批量控制站-连续量/离散量
目前的DCS控制站均能同时实现这些功能， 在没有必要加以区别时，统称为过程控制站。
过程控制站的结构
机械结构
COM模件 CPU模件
风扇组件 处理器与 通信模件
I/ O 模件
I/O模件
总线
电源模件
风扇组件
总线
电源
过程控制站的结构
系统结构
过 程 控制站
基本控 CPU 制单元 模件 通信接 口模件
Snet
Cnet
基本控 CPU 制单元 模件
I/O总线
基本控 CPU 制单元 模件
I/O总线
I/O总线
I/O I/O ••• I/O 模件 模件 模件
反馈选择电路
参考电压
模拟量输出
模件存储器
寄存器 控制逻辑
D/A转换器
பைடு நூலகம்
采样/保持器 采样/保持 选择电路
S2
模 拟 量 输出电路
1 23 OPEN 输出方式开关 至I/O总线
总线故障 检测电路
I/O总线接口
基本控制单元
——硬件 开关量输入模件
开关量输入模件接受由现场输入的开关量信 号，对其进行预处理之后，将反映开关量状态变 化的数字量信号经I/O总线送往处理器模件。 来自现场的开关量信号一般是无源的，开闭 时有可能产生抖动，这些开关量信号首先进入输 入隔离电路，该电路通过光电耦合器提供现场输 入线路与模件内部电路之间的电气隔离。 还有一种特殊的开关量输入模件，SOE输入模 件，不仅要采集DI的状态，还要同步记录DI状态 变位发生的时刻。
基本控制单元
——硬件 开关量输入模件
通道状态 指 示 灯 S1 地址设置开关 1 OPEN 开关量输入 8
模件状态检测
控制逻辑电路
阈值判别电路
输入隔离电路
开关量输入
I/O总线接口
至I/O总线
基本控制单元
——硬件 开关量输出模件
开关量输出模件通过I/O总线接收处理器模件 输出的开关量信号，经该模件输出，以便控制 现场的开关量控制设备。 输出驱动电路采用光电隔离或继电器隔离， 以避免引入干扰。同时输出驱动电路还具有功 率放大作用，以增加模件的带负载能力。根据 现场负荷功率大小不同，可选用不同功率放大 器件构成不同的开关量驱动输出通道。一般有 机械电磁继电器和固态继电器两类。
模拟量输入信号有三类：热电阻（RTD）输入 信号、热电偶（TC）输入信号和变送器输入信 号。其中RTD和TC信号电平较低，为低电平（小 信号）输入，变送器信号电平较高（4~20 mA/1~5V/0~10V）,为高电平（大信号）输入。 模拟量输入模件必须能够针对这三类不同的 模拟量输入信号进行处理。功能较简单的输入 模件，只能处理一类信号，功能复杂的输入模 件根据通道配置可以处理三类信号。