DCS控制系統(tǒng)特點(diǎn)

1、集散控制系統(tǒng)(Distributed control system)是以微處理器為基礎(chǔ)的對生產(chǎn)過 程進(jìn)行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制的集中分散控制系統(tǒng)，簡稱DCS系統(tǒng)。該系統(tǒng)將若干臺微機(jī)分散應(yīng)用于 過程控制，全部信息通過通信網(wǎng)絡(luò)由上位管理計(jì) 算機(jī)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化控制，整個(gè)裝置繼承了常規(guī)儀表分散控制和計(jì)算機(jī)集中控 制的優(yōu)點(diǎn)，克服了常規(guī)儀表功能單一，人-機(jī)聯(lián)系差以及單臺微型計(jì)算機(jī)控制系 統(tǒng)危險(xiǎn)性高度集中的缺點(diǎn)，既實(shí)現(xiàn)了在管理、操作和顯示三方面集中，又實(shí)現(xiàn)了 在功能、負(fù)荷和危險(xiǎn)性三方面的分散。DCS系統(tǒng)在現(xiàn)代化生產(chǎn)過程控制中起著重 要的作用。集散控制系統(tǒng)的基本組成集散控制系統(tǒng)一般有以下四部分組成：

2、現(xiàn)場控制級又稱數(shù)據(jù)采集裝置，主要是將過程非控變量進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和預(yù)處理，而 且對實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)一步加工處理，供CRT操作站顯示和打印，從而實(shí)現(xiàn)開環(huán)監(jiān)視，并將采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控計(jì)算機(jī)。輸出裝置在有上位機(jī)的情況下，能以開關(guān)量或者模擬量信號的方式，向終端元件輸出計(jì)算機(jī)控制命令。這一個(gè)級別直接面對現(xiàn)場，跟現(xiàn)場過程相連。比如閥門、電機(jī)、各類傳感器、變送器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等等。它們都是工業(yè)現(xiàn)場的基礎(chǔ)設(shè)備、同樣也是DCS的基礎(chǔ)。在DCS系統(tǒng)中，這一級別的功能就是服從上位機(jī)發(fā)來的命令，同時(shí) 向上位機(jī)反饋執(zhí)行的情況。拿軍隊(duì)來舉例的話，可以形容為最底層的士兵。 它們只要能準(zhǔn)確地服從命令，并且準(zhǔn)確地向上級匯報(bào)情況即完成使命

3、。至于 它與上位機(jī)交流，就是通過模擬信號或者現(xiàn)場總線的數(shù)字信號。由于模擬信號在傳遞的過程或多或少存在一些失真或者受到干擾，所以目前流行的是通 過現(xiàn)場總線來進(jìn)行 DCS言號的傳遞。過程控制級又稱現(xiàn)場控制單元或基本控制器，是 DCS系統(tǒng)中的核心部分。生產(chǎn)工藝 的調(diào)節(jié)都是靠它來實(shí)現(xiàn)。比如閥門的開閉調(diào)節(jié)、順序控制、連續(xù)控制等等。上面說到現(xiàn)場控制級是“士兵”，那么給它發(fā)號施令的就是過程控制級了。它接受現(xiàn)場控制級傳來的信號，按照工藝要求進(jìn)行控制規(guī)律運(yùn)算，然后 將結(jié)果作為控制信號發(fā)給現(xiàn)場控制級的設(shè)備。所以，過程控制級要具備聰明 的大腦，能將“士兵”反饋的軍情進(jìn)行分析，然后做出命令，以使“士兵” 能打贏“戰(zhàn)爭

4、”。這個(gè)級別不是最高的，相當(dāng)于軍隊(duì)里的“中尉”。它也一樣必須將現(xiàn)場 的情況反饋給更高級別的“上校”也就是下面講的過程管理級。過程管理級DCS勺人機(jī)接口裝置，普遍配有高分辨率、大屏幕的色彩CRT操作者鍵盤、打印機(jī)、 大容量存儲器等。操作員通過操作站選擇各種操作和監(jiān)視生 產(chǎn)情況、這個(gè)級別是操作人員跟 DCS交換信息的平臺。是 DCS的核心顯示、操作跟管 理裝置。操作人員通過操作站來監(jiān)視和控制生產(chǎn)過程，可以通過屏幕了解到 生產(chǎn)運(yùn)行情況，了解每個(gè)過程變量的數(shù)字跟狀態(tài)。這一級別在軍隊(duì)中算是很 高的“上?！绷恕Ｋ莆盏摹按髾?quán)”可以根據(jù)需要隨時(shí)進(jìn)行手動自動切 換、修改設(shè)定值，調(diào)整控制信號、操縱現(xiàn)場設(shè)備，以

5、實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)過程的控制。經(jīng)營管理級又稱上位機(jī)，功能強(qiáng)、速度快、容量大。通過專門的通信接口與高速數(shù) 據(jù)通路相連，綜合監(jiān)視系統(tǒng)各單元，管理全系統(tǒng)的所有信息。這是全廠自動化系統(tǒng)的最高一層。只有大規(guī)模的集散控制系統(tǒng)才具備這 一級。相當(dāng)于軍隊(duì)中的“元帥”，他們所面向的使用者是廠長、經(jīng)理、總工 程師等行政管理或運(yùn)行管理人員。它的權(quán)限很大，可以監(jiān)視各部門的運(yùn)行情況，利用歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)預(yù)測 可能發(fā)生的各種情況，從企業(yè)全局利益出發(fā)，幫助企業(yè)管理人員進(jìn)行決策， 幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)其計(jì)劃目標(biāo)。編輯本段DCS系統(tǒng)的產(chǎn)生背景上世紀(jì)30年代40年代，工業(yè)自動化裝置采用的是分散性控制 系統(tǒng)。也就是所有設(shè)備都是獨(dú)立運(yùn)行，不聯(lián)網(wǎng)控

6、制。操作員根據(jù)生產(chǎn)需求進(jìn) 行計(jì)算后，將獨(dú)立設(shè)備的特性調(diào)節(jié)到適合的程度，然后就開始工作。之后采 用了氣動、電動模擬儀表組成 過程控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了一定程度上的集中監(jiān)視、 操作和分散控制。較好的適應(yīng)了工業(yè)生產(chǎn)的需求。可是，隨著生產(chǎn)規(guī)模和復(fù) 雜程度的不斷提高，原有的控制系統(tǒng)顯得滯后、笨重、繁冗、因?yàn)橐慌_儀表 只有一種控制規(guī)律，要實(shí)現(xiàn)某些復(fù)雜的控制就很困難。另外，控制儀表數(shù)量越來越多，用原來落后的儀表盤控制的話，控制盤越來越長，看得人眼睛都 會花掉。最致命的就是老系統(tǒng)之間不便于實(shí)現(xiàn)通信，很難分級控制和綜合管 理。再一個(gè)就是它的系統(tǒng)變更比較麻煩，只有通過更換儀表和變更儀表連線 才能實(shí)現(xiàn)。第三次科技革命 開

7、始后，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，人們開始嘗試將計(jì)算 機(jī)用于過程控制。試圖利用計(jì)算機(jī)所具有的功能特點(diǎn)，來克服常規(guī)模擬儀表 的局限性。但當(dāng)時(shí)采用的辦法是用一臺計(jì)算機(jī)控制幾十甚至上百個(gè)回路，這 樣做的危險(xiǎn)性很高，如果計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障，會導(dǎo)致很嚴(yán)重的后果，這就是所 謂的“危險(xiǎn)集中”。若采用雙機(jī) 雙工系統(tǒng)，雖可以提高 系統(tǒng)的可靠性，但成 本太高，如果工廠的生產(chǎn)規(guī)模不大，則經(jīng)濟(jì)性很差，用戶難以接受。直到上世紀(jì)70年代開始，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的日漸成熟，大規(guī)模集成電路及微處理器的誕生后，人們開始思考是否能將“危險(xiǎn)分散”。就是原來靠 一臺大計(jì)算機(jī)完成的“艱巨”任務(wù)，能否用幾十臺微處理來完成？這樣的 話，即使某一處理器壞

8、了，也不至于會“牽一發(fā)而動全身”，從而使危險(xiǎn)系數(shù)大大降低。答案是肯定的。至此DCS就誕生了。進(jìn)入九十年代以后，計(jì)算機(jī)技術(shù)突飛猛進(jìn)，更多新的技術(shù)被應(yīng)用到了 DCS 之中。PLC是一種針對順序邏輯控制發(fā)展起來的電子設(shè)備，它主要用于代替 不靈活而且笨重的繼電器邏輯。現(xiàn)場總線技術(shù) 在進(jìn)入九十年代中期以后發(fā)展十分迅猛，以至于有些人已做出預(yù)測：基于現(xiàn)場總線的FCS將取代DCS成為控制系統(tǒng)的主角。編輯本段集散控制系統(tǒng)的特點(diǎn)DCSB制系統(tǒng)與常規(guī)模擬儀表及集中型 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相比，具有很顯 著的特點(diǎn)。1、 系統(tǒng)構(gòu)成靈活。從總體上看，DCS就是由各個(gè)工作站通過網(wǎng)絡(luò)通信系 統(tǒng)組網(wǎng)而成的。你可以把他現(xiàn)象成“因特網(wǎng)”

9、。根據(jù)生產(chǎn)需求，你可以隨時(shí) 加入或者撤去工作站。系統(tǒng)組態(tài)很靈活。2、操作管理便捷。DCS的人機(jī)反饋都是通過 CRT跟鍵盤、鼠標(biāo)等實(shí)現(xiàn)的。 你可以想象成在因特網(wǎng)沖浪一樣，你可以監(jiān)視生產(chǎn)裝置乃至整個(gè)工廠的運(yùn)行 情況。3、控制功能豐富。原先用模擬控制回路實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜運(yùn)算，通過高精度的微處理器來實(shí)現(xiàn)。難道還有什么算法CPU實(shí)現(xiàn)不了的嗎？！4、信息資源共享。你可以把工作站想象成因特網(wǎng)上的各個(gè)網(wǎng)站，只要 你在DCS系統(tǒng)中，并且權(quán)限夠大，你就能了解到你要的任何參數(shù)。5、安裝、調(diào)試方便。相比原先的模擬控制系統(tǒng)，那么多的飛線頭，一 大堆類似頭發(fā)絲的電線。 DCS系統(tǒng)算是很方便了。6、安全可靠性高。難道現(xiàn)在還有什么

10、東西的可靠性比電腦更高嗎??？DCS系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)DCS的硬件系統(tǒng)主要由集中操作管理裝置、分散過程控制裝置和通信接 口設(shè)備等組成。通過通信網(wǎng)絡(luò) 將這些硬件設(shè)備連接起來， 共同實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、 分散控制和集中監(jiān)視、操作及管理等功能?，F(xiàn)場控制站現(xiàn)場控制站中的主要設(shè)備是現(xiàn)場控制單元?，F(xiàn)場控制單元式DCS直接與生產(chǎn)過程進(jìn)行信息交互的10處理系統(tǒng)，它的主要任務(wù)是進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及處理，對被控對象實(shí)施閉環(huán)反饋控制、順序控制和批量控制。用戶可 以根據(jù)不同的應(yīng)用需求，選擇配置不同的現(xiàn)場控制單元構(gòu)成現(xiàn)場控制站。它 可以是以面向連續(xù)生產(chǎn)的過程控制為主，輔以順序邏輯控制，構(gòu)成的一個(gè)可 以實(shí)現(xiàn)多種復(fù)雜控制方案的現(xiàn)場控制站；也可以是以順序控制、連鎖控制功 能為主的現(xiàn)場控制站；還可以是一個(gè)對大批量過程信號進(jìn)行總體信息采集的 現(xiàn)場控制站?，F(xiàn)場控制站是一個(gè)可以獨(dú)立運(yùn)行的計(jì)算機(jī)檢測控制系統(tǒng)。由于它是專為 過程檢測、控制而設(shè)計(jì)的通用型設(shè)備，所以其機(jī)柜、電源、輸入輸出通道和 控制計(jì)算機(jī)等，與一般的 計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 有所不同。操作站運(yùn)行在PC硬件平臺、NT操作系統(tǒng)下的通用操作站的出現(xiàn)，給 DCS用戶