第二章監控系統技術基礎一、計算機系統基本構成二、基本輸入/輸出服務(BasicInput/OutputServices,BIOS,即ROM-BIOS)

主要功能：自檢及初始化程序服務處理和硬件中斷處理三、多級存儲器（高速緩存Cache,采用SRAM；主存儲器，即內存，采用DRAM；輔助存儲器，即外存儲器，如磁帶機、磁盤、RAID存儲器、光盤存儲器。2.1計算機體系結構四、計算機指令系統

復雜指令集計算機（ComplexInstructionSetComputer,CISC)及精簡指令計算機(ReducedInstructionSetComputer,RISC）五、流水線技術一件任務分解成若干順序執行的子任務，包括指令流水線及運算操作流水線，能有效提高處理器的吞吐量。AppleI,II型的處理器6502及Intel486，Pentium系列采用。六、多處理機系統二個以上的處理機。分共享存儲器與分布式存儲器二種結構六、多處理機系統

大規模并行處理機（MassivelyParallelprocessor,MPP)主要用于進行大量高速向量矩陣運算應用領域。對稱多處理機（SymmetricMultipleProcessor,SMP)基于RISC微處理器，有一個共享的主存空間，BAS多采用此結構的服務器。七、總線結構及輸入輸出接口

1、系統總線(各插件板與系統主板之間的總線)

ISA（IndustryStandardArchitecture,工業標準體系結構）總線，早期PC機，目前只在工控機中仍多見，其它場合多為PCI取代。

EISA（ExtendISA）總線，即擴展的ISA總線，支持多處理機的高性能32位總線，目前很少用。VME（VersaModuleEurocard

）總線，摩托羅拉推出，32位，多用于工業控制領域的計算機，如PLC等。STD（Standard）總線面向工業控制，從8位發展到16位，與32位兼容，它是一種板卡（包括CPU卡）和無源母板結構的工業控制計算機。PC/104總線基于ISA總線的嵌入式的總線規范，層疊式結構，具有尺寸小、結構緊湊、功耗低、可靠性高的特點。（104個總線信號）

PCI（PeripheralComponentInterconnection）總線外部部件互連總線，基于Intel奔騰新一代微處理器發展起來的。地址數據總線分時復用，取代了ISA總線，當前最流行的局部總線之一，可同時支持多組外圍設備。CompactPCI總線當今第一個采用無源總線底板結構的PCI系統，是PCI總線的電氣、軟件標準加歐式卡的工業組裝標準，是最新的一種用于工業控制領域的計算機標準。2、外部總線與輸入輸出接口

ATA／IDE（AT

Attachment,IntegratedDriveElectronics,集成電子驅動器）磁盤控制接口規范。

SCSI（SmallComputerSystemInterface,小型計算機系統接口）AGP（AcceleratedGraphicsPort,圖形加速接口）PCI-E（PCI-Express）點對點串行通信，支持熱插拔，支持數據同步傳輸。USB（UniversalSerialBus,通用串行總線）IEEE1394

計算機外部高速串行總線標準，又稱火線接口（FireWire），高數據帶寬（800-1600Mbps）已逐步形成各領域的應用標準。PCMCIA（PersonalComputerMemoryCardInternationalAssociation,PC存儲卡國際聯合會）存儲器類卡（硬盤驅動器、內存卡）、接口類卡（DVD接口、并串接口）、網絡通信類卡（網卡、移動電話卡）、多媒體類卡（聲卡、視卡）。

2.2計算機性能評測

BAS系統最關心的是計算機的實時性、可靠性、兼容性、可維護性和可用性。1、評測項目通用指標和專用指標2、評測方法評估：基于一些原始數據進行推算測試：用基準測試程序度量計算機的性能3、基準測試程序

評測結果供BAS系統選型參照。目前的評測手段及程序尚有待發展。

2.3計算機控制系統1、控制系統的發展歷程控制技術：單變量控制----多變量控制控制理論：經典（頻域法）---現代控制理論（時域法）---智能控制理論（規則、知識）控制系統：簡單控制（PID控制、串級、前饋等）

----先進控制系統（預測、模糊、魯棒、神經網絡等）----綜合自動化系統（管控一體化）控制系統分類：離散控制（針對離散量，如邏輯控制）過程控制（針對連續過程）遙測遙控系統（針對地域分散的控制）已形成的幾類有代表性的計算機控制系統2、PLC與PLC系統早期主要代替繼電器實現邏輯控制，現在已經遠超出邏輯控制范圍。目前PLC技術大量采用IT技術，硬件通用化、軟件標準化，在高端PLC應用領域，PLC系統與DCS系統相互滲透。PLC在結構上通常采用背板/機籠+模板方式，目標市場一般是工廠級的應用或大型系統，幾乎涉及所有的工業領域，特別是離散制造業。如汽車生產線控制系統、城軌BAS系統。PLC廠商所采用的總線一般都是非標準專用總線，互不兼容，有的采用標準總線如VME總線。PLC控制系統帶硬件冗余的系統PLC工作原理與任務類型循環掃描工作，輸入采樣、執行用戶程序、輸出更新三個階段。產品形態單元結構、模板結構、疊裝式結構。產品分類微型、小型、中型、大型。產品特點可靠性高、開放性好、靈活性高、編程簡單使用方便、安裝方便易于維護。典型產品簡介羅克韋爾、三菱電機、西門子、歐姆龍、施耐德、通用電氣等。和利時公司（HollySys)為國內公司產品，自主品牌產品。3、數據采集與監控系統（SCADA）4、集散控制系統（DCS）5、DDC與DDC系統6、PC-Based計算機系統

早期：IPC（工業PC）+專用IO板卡軟PLC+現場總線+IO

嵌入式控制器+現場總線+智能IO7、關于IEC61131

針對PLC和PLC系統產品的一個標準，較全面提出了PLC構成、硬件、軟件、通信、編程語言、控制方法、用戶選型等內容。2.4BAS系統選擇一、計算機控制系統比較與選擇宜采用PLC系統+現代SCADA系統的綜合系統形式，即二層系統結構。二、BAS系統PLC選型一般原則根據用戶的要求，施耐德電氣的工程師與系統集成商和利時公司的專家共同設計了這樣一套完整而有效的設備監控系統整體解決方案。現場級控制網采用工業控制網，保證系統的可靠性，同時降低通訊成本。

北京地鐵十號線具有如下特點：

■BAS車站級不單獨組建BAS局域網。

■BAS系統主要由PLC、RI/O、通信接口轉換裝置等設備組成。傳感器等現場設備通過RI/O或通信接口轉換設備接入BAS系統。

■現場級控制網采用冗余網絡，在車站的A、B兩端環控電控室各設置一套熱備冗余PLC裝置。

■車站冷凍站電控室、區間軸流風機配電室、車站綜合控制室IBP盤處設置PLC單元。

■RI/O為非冗余配置，主要設置在環控電控室、照明配電室、暖通空調機房、冷凍站電控室、水泵房等房間內。

■在車站的A、B兩端環控電控室、冷凍站電控室、區間軸流風機配電室處設置現場操作平臺。

■BAS區間設備以光纖連接方式接入現場級控制網絡。A、B兩端PLC之間以光纖連接方式連接。

■單一網絡能提供多個站點的連接能力，并能根據應用需要，支持靈活的網絡結構，可實現網絡之間的通訊橋接、隔離和數據交換。

■總線傳輸速率為1Mbps。

■除第三方系統通信接口外，現場級控制網內部采用統一的ModbusPlus通信協議。

■現場級控制網符合國際標準IEC61158。

■實時數據的傳遞，不需通過編程即可實現，其數據傳遞時間可根據需要預先指定。系統采用的是由純粹的現場總線構成的，現場總線是90年代初期興起的一種先進工業控制技術。具有如下特點：

■是一種全數字化、全分散式、全開放、可互操作和開放式互聯網絡的新一代控制系統；

■是計算機技術，通信技術和控制技術的綜合與集成;它將通信線一直延伸到現場設備；

■將傳統的三層網絡結構變成兩層網絡結構“工作站-現場總線-現場設備”，降低了成本，提高了可靠性，實現了控制管理一體化的結構體系；

■依靠具有檢測、控制、通信能力的微處理芯片，數字化設備在現場