監控系統結構及其基本原理

最早用於控制系統裡的微型計算機，解決一些數據採集、數據處理、

過程監視，構成一個小的控制系統，所做的數據採集和處理及過程的監 視和控制是有限的，各微處理機之間也沒有直接聯接關係。後來由於微 處理機處理能力和速度的增加，以及各類微處理晶片的發展，出現了用 微處理機構成集中監視和控制的一種系統結構，這樣一個系統結構可以 將多種處理過程進行集中監視和控制，而且各處理之間的訊號轉換和協 調控制可以不用人工干預而從微處理機上進行傳遞，進而整個系統可協 調一致地運轉。

再發展到後來，由於控制規模的擴大，功能的增加，以及各種網路 的引入，微處理機監控系統發展成為一種可完成監視和控制多個裝置，

多個過程處理了而且集中管理功能更強的一種整體結構。微處理機監控 系統主要完成以下功能：

 過程監測

 數據採集

 警報和記錄

 數據存檔

 數據處理

 過程控制

各種功能可分散在各種微處理機上分別處理和管理，這樣將多個微 處理機集中在控制室，可實現集中控制管理。

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一般在監控站的顯示設備上應該顯示以下幾個方面的內容：

‧模擬流程和總貌顯示 ‧統計結果顯示 ‧過程狀態 ‧歷史數據的顯示 ‧特殊數據記錄 ‧狀態顯示

‧趨勢顯示

顯示管理功能可分為兩大類，標準顯示和用戶定義顯示。標準顯示 是在系統中設定的顯示功能，通常有記錄詳細顯示，警報訊號的顯示，

控制回路或回路組顯示，趨勢顯示等等。用戶自定義顯示是那些與特定 應用有關的顯示功能。這些顯示通常由用戶自己根據需要生成，系統提 供用戶一個方便的功能庫，用戶可以方便地使用。例如：許多系統提供 了方便的數據庫生成軟體，圖形生成軟體，報表生成軟體及控制回路生 成軟體。

1. 標準顯示功能

(1)系統總體顯示：主要用來顯示系統的主要結構和整個被控對象的 最主要訊號，並且操作員也可以將畫面切換到任意其它畫面。

(2)分組顯示功能：分組顯示畫面中，單個的模擬量，閉環回路，順 序控制器，手動/自動控制等，以組的形式，同時在屏幕上顯示出 來。分組顯示的目的是為操作員提供某個相關部分的詳細訊號，

以便監視和控制調節。

(3)回路顯示：很多監控系統提供單回路顯示功能，該功能可以從分 組顯示中進入畫面中一般顯示，該回路的三個相關值 (給定值，測 量值和控制輸出值)，數值以及跟蹤曲線，還提供該控制回路的控 制參數，操作員在以畫面下可完成下列操作，改變控制給定，改

變控制輸出，改變控制方式，修改回路的參數。

(4)詳細顯示：系統中的每一個點對應一個記錄，例如一個模擬量點包

第二章監控系統概述

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含很多訊號：點名、單位、顯示上限、顯示下限、警報優先級、報 警上限、警報下限、轉換係數、轉換偏移量等。在點的詳細顯示功 能中可以列出所有內容，並允許操作員修改某一項的內容。該功能 在不同的系統中顯示方式不同，有些系統將所有訊號一起顯示在整 個屏幕上，而另外一些系統是顯示在屏幕的一小部分上，這樣，操 作員可以同時監示另一幅畫面，並修改某點的訊號。

(5)警報顯示功能：工業自動控制系統的最重要的要求之一是在任何情 況下，系統對緊急的警報都應立即作出反應。警報有許多原因，例 如，一個模擬量信號超出正常的操作範圍就會引起警報。我們不但 要求系統對一些重要的警報立即作出反應，並且要對近期的警報作 出記錄，這樣有助於分析警報的原因。

(6)趨勢顯示功能：計算機系統可以存儲歷史數據，並可以以曲線的形 式進行顯示。一般的趨勢顯示有兩種，一種是跟蹤趨勢顯示，即操 作員站上周期性地從數據庫中取出當前的值，並畫出曲線。這種趨 勢顯示又稱為即時趨勢。一般情況下，即時趨勢曲線不太長，曲線 點以一個循環存儲區的形式存在內存中，並周期地更新。刷新周期 也較短，從幾秒鐘到幾分鐘。即時趨勢通常用來觀察某些點的周期 變化情況，特別是在控制調節時更為有用。另一類趨勢顯示為長期 記錄。這種長期記錄通常用來保存幾天或幾個月的數據。因此，即 使存儲間隔比較長(如幾分鐘存一次)，佔用的存儲空間也是很大的。

這些長期歷史數據一方面用於長期趨勢顯示，另一方面可以用來進 行一些管理運算和報表統計。

2. 用戶定義顯示功能

微電腦監控系統通常是面向一類用戶系統而設計的，因此不可能 完成用戶所需要的所有顯示要求，因為每個現場有不同的顯示要求。

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所以，一般都提供一些設施使用戶可以生成自己特定的與應用有關的 顯示功能。與應用密切相關的有兩種顯示要求：

‧生產流程模擬顯示 ‧批控制流程圖

(1)生產流程顯示：監控應用系統一般都有此要求，而且也是主要的顯 示功能。大多數的應用對象流程不可能在一幅畫面上完全顯示出 來，因此在顯示過程中有幾種常用技術。

I.分級分層顯示：將一個大的流程圖由粗到細形成有層次的畫面結 構，這樣，操作員可以調出整個流程的粗框畫面，然後，配合提示菜 單應用鍵盤上的相應控制鍵或光筆，觸點(對觸摸屏等)選擇下一層的 畫面。

Ⅱ.分塊顯示：將一幅大的畫面分成若乾幅相連的畫頁，然後部分地 進行顯示。這時有兩種顯示控制方式：一種是用軌跡球或鼠標等進 行屏幕連續滾動，另一種是用翻頁顯示。

(2) 批處理控制畫面：此類畫面應用於設計、監視或執行時間、事件驅 動的順序控制過程。