分布式控制系統(tǒng)

1、分布式控制系統(tǒng)它是一個(gè)由過程控制級(jí)和過程監(jiān)控級(jí)組成的以通信網(wǎng)絡(luò)為紐帶的多級(jí)電腦系統(tǒng)，綜合 了電腦，通信、顯示和控制等 4C技術(shù)，其根本思想是分散控制、集中操作、分級(jí)管理、配 置靈活以及組態(tài)方便。在特殊控制領(lǐng)域，如核電站控制系統(tǒng)，DCS的含義被誤叫做 數(shù)字化控制系統(tǒng)Digitalcontrol system，其實(shí)質(zhì)仍為分布式操作系統(tǒng)。概述首先，DCS的骨架一系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，它是 DCS的根底和核心。由于網(wǎng)絡(luò)對(duì)于DCS整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、可靠性和擴(kuò)充性，起著決定性的作用，因此各廠家都在這方面進(jìn)行了精心的設(shè) 計(jì)。對(duì)于DCS的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)來說，它必須滿足實(shí)時(shí)性的要求，即在確定的時(shí)間限度內(nèi)完成信 息的傳送。這里所說

2、的確定的時(shí)間限度，是指在無論何種情況下，信息傳送都能在這個(gè)時(shí)間限度內(nèi)完成，而這個(gè)時(shí)間限度那么是根據(jù)被控制過程的實(shí)時(shí)性要求確定的。因此，衡量系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)性能的指標(biāo)并不是網(wǎng)絡(luò)的速率DCS，即通常所說的每秒比特?cái)?shù)bps，而是系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性，即能在多長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)確 保所需信息的傳輸完成。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)還必須非?？煽?，無論在任何情況下， 網(wǎng)絡(luò)通信都不能中斷，因此多數(shù)廠家的 DCS均采用雙總線、環(huán)形或雙重星形的 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。為了滿足系統(tǒng) 擴(kuò)充性的要求，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)上可接入的最大 節(jié)點(diǎn)數(shù)量應(yīng)比實(shí)際使用的節(jié)點(diǎn)數(shù)量大假設(shè)干倍。這樣，一方面可以隨時(shí)增加新的節(jié)點(diǎn)，另一方面也可以使系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行于較輕的通信負(fù)荷狀態(tài)，以確保系統(tǒng)的實(shí)

3、時(shí)性和可靠性。在系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行過程中，各個(gè)節(jié)點(diǎn)的上網(wǎng)和下網(wǎng)是隨時(shí)可能 發(fā)生的，特別是操作員站，這樣，網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)會(huì)經(jīng)常進(jìn)行，而這種操作絕對(duì)不能影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行，因此，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該具有很強(qiáng)在線網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)功能。其次，這是一種完全對(duì)現(xiàn)場(chǎng)I/O處理并實(shí)現(xiàn)直接數(shù)字控制DDC功能的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。一般一套DCS中要設(shè)置現(xiàn)場(chǎng)I/O控制站，用以分擔(dān)整個(gè)系統(tǒng)的 I/O和控制功能。這樣既可 以防止由于一個(gè)站點(diǎn)失效造成整個(gè)系統(tǒng)的失效，提高系統(tǒng)可靠性，也可以使各站點(diǎn)分擔(dān)數(shù)據(jù)采集和控制功能，有利于提高整個(gè)系統(tǒng)的性能。DCS的操作員站是處理一切與運(yùn)行操作有關(guān)的人機(jī)界面 HMI-Human Machi ne In terface或 o

4、perator in terface 功能的 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。工程師站是對(duì)DCS進(jìn)行離線的配置、組態(tài)工作和在線的系統(tǒng)監(jiān)督、控制、維護(hù)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，其主要功能是提供對(duì) DCS進(jìn)行組態(tài)，配置工作的工具軟件即 組態(tài)軟件，并在 DCS在線運(yùn)行時(shí)實(shí)時(shí)地監(jiān)視 DCS網(wǎng)絡(luò)上各個(gè)節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行情況，使系統(tǒng)工程師 可以通過工程師站及時(shí)調(diào)整系統(tǒng)配置及一些系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)定，使DCS隨時(shí)處在最正確的工作狀態(tài)之下。與集中式控制系統(tǒng)不同，所有的DCS都要求有系統(tǒng)組態(tài)功能，可以說，沒有系統(tǒng)組態(tài)功能的系統(tǒng)就不能稱其為 DCS。DCS自1975年問世以來，已經(jīng)經(jīng)歷了三十多年的開展歷程。在這三十多年中，DCS雖然在系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)上沒有發(fā)生重大

5、改變，但是經(jīng)過不斷的開展和完善，其功能和性能都得到了巨大的提高?？偟膩碚f，DCS正在向著更加開放，更加標(biāo)準(zhǔn)化，更加產(chǎn)品化的方向開展。作為生產(chǎn)過程自動(dòng)化 領(lǐng)域的電腦控制系統(tǒng)，傳統(tǒng)的DCS僅僅是一個(gè)狹義的概念。如果以為DCS只是生產(chǎn)過程的自動(dòng)化系統(tǒng)，那就會(huì)引出錯(cuò)誤的結(jié)論，因?yàn)楝F(xiàn)在的電腦控制系統(tǒng)的含義已被大大擴(kuò)展了，它不僅包括過去DCS中所包含的各種內(nèi)容，還向下深入到了現(xiàn)場(chǎng)的每臺(tái)測(cè)量設(shè)備、執(zhí)行機(jī)構(gòu)，向上開展到了生產(chǎn)管理，企業(yè)經(jīng)營的方方面面。傳統(tǒng)意義上的 DCS現(xiàn)在僅僅是指 生產(chǎn)過程控制 這一局部的自動(dòng)化，而 工業(yè)自動(dòng)化 系統(tǒng)的概念，那么應(yīng)定位 到企業(yè)全面解決方案，即 total soluti on的

6、層次。只有從這個(gè)角度上提出問題并解決問題， 才能使電腦自動(dòng)化真正起到其應(yīng)有的作用。EPKS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)工廠產(chǎn)普玄MH乖冷>9*1曲半話忸管掃止<sa9£ 対申 scpgno? sraronAuflr S-Oni由 VWtc四arDCSDCS具有以下特點(diǎn)：1. 高可靠性。由于DCS將系統(tǒng)控制功能分散在各臺(tái)電腦上實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用容錯(cuò)設(shè)計(jì)，因此某一臺(tái)電腦出現(xiàn)的故障不會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)其他功能的喪失。此外，由于系統(tǒng)中各臺(tái)電腦所承當(dāng)?shù)娜蝿?wù)比擬單一，可以針對(duì)需要實(shí)現(xiàn)的功能采用具有特定結(jié)構(gòu)和軟件的專用電腦，從而使系統(tǒng)中每臺(tái)電腦的可靠性也得到提高。2 .開放性。DCS采用開放式，標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化和系

7、列化設(shè)計(jì)，系統(tǒng)中各臺(tái)電腦采用局域網(wǎng)方式通信，實(shí)現(xiàn)信息傳輸，當(dāng)需要改變或擴(kuò)充系統(tǒng)功能時(shí)，可將新增電腦方便地連入系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)或從網(wǎng)絡(luò)中卸下，幾乎不影響系統(tǒng)其他電腦的工作。形態(tài)組成DCS是分布式控制系統(tǒng) 的英文縮寫Distributed Control System ，在國內(nèi)自控行業(yè) 又稱之為集散控制系統(tǒng)。它是一個(gè)由過程控制級(jí)和過程監(jiān)控級(jí)組成的以 通信網(wǎng)絡(luò)為紐帶的多級(jí)電腦系統(tǒng)，綜合 了電腦(Computer)、通訊(Communication)、顯示(CRT)和控制(Control)等 4C 技術(shù)，其基 本思想是分散控制、集中操作、分級(jí)管理、配置靈活、組態(tài)方便。開展歷史第一階段1975-1980年，

8、在這個(gè)時(shí)期 集散控制系統(tǒng) 的技術(shù)特點(diǎn)表現(xiàn)為:DCS1采用微處理器為根底的控制單元，實(shí)現(xiàn)分散控制，有各種各樣的算法，通過組態(tài)獨(dú)立完成回路控制，具有自診斷功能2采用帶CRT顯示器的操作站與過程單元?jiǎng)e離，實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)視，集中操作3采用較先進(jìn)的冗余通信系統(tǒng)第二階段1980 1985.，在這個(gè)時(shí)期集散控制系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)表現(xiàn)為：1微處理器的位數(shù)提高，CRT顯示器的分辨率提高2強(qiáng)化的模塊化系統(tǒng)3強(qiáng)化了系統(tǒng)信息管理，加強(qiáng) 通信功能第三階段1985年以后，集散系統(tǒng) 進(jìn)入第三代，其技術(shù)特點(diǎn)表現(xiàn)為：1采用開放系統(tǒng)管理2操作站采用32位微處理器3采用實(shí)時(shí)多用戶多任務(wù)的 操作系統(tǒng)進(jìn)入九十年代以后，電腦技術(shù)突飛猛進(jìn)，更多新

9、的技術(shù)被應(yīng)用到了DCS之中。PLC是一種針對(duì)順序 邏輯控制 開展起來的 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?，F(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在進(jìn)入九十年代中期以后開展十分迅猛，以至于有些人已做出預(yù)測(cè)： 基于現(xiàn)場(chǎng)總線的FCS將取代DCS成為控制系統(tǒng)的主角。特點(diǎn)介紹DCS是分散控制系統(tǒng)(Distributed Control System)的簡(jiǎn)稱，國內(nèi)一般習(xí)慣稱為 集散控制系統(tǒng)。它是一個(gè)由過程控制級(jí)和過程監(jiān)控級(jí)組成的以通信網(wǎng)絡(luò)為紐帶的多級(jí)電腦系統(tǒng)，綜合了 電腦(Computer)、通訊(Communication)、顯示(CRT)和控制(Control)等 4C 技術(shù)，其 根本思想是分散控制、集中操

10、作、分級(jí)管理、配置靈活、組態(tài)方便，DCS特點(diǎn)如下。高可靠性由于DCS將系統(tǒng)控制功能分散在各臺(tái)電腦上實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用容錯(cuò)設(shè)計(jì)，因此某一臺(tái)電腦出現(xiàn)的故障不會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)其它功能的喪失。此外，由于系統(tǒng)中各臺(tái)電腦所承當(dāng)?shù)娜蝿?wù)比擬單一，可以針對(duì)需要實(shí)現(xiàn)的功能采用具有特定結(jié)構(gòu)和軟件的專用電腦，從而使系統(tǒng)中每臺(tái)電腦的可靠性也得到提高。開放性DCS采用開放式、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化和系列化設(shè)計(jì)，系統(tǒng)中各臺(tái)電腦采用局域網(wǎng)方式通 信，實(shí)現(xiàn)信息傳輸，當(dāng)需要改變或擴(kuò)充系統(tǒng)功能時(shí)，可將新增電腦方便地連入系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)或從網(wǎng)絡(luò)中卸下，幾乎不影響系統(tǒng)其他電腦的工作。靈活性通過組態(tài)軟件 根據(jù)不同的流程 應(yīng)用對(duì)象進(jìn)行軟硬件組態(tài)，即確定測(cè)量

11、與 控制信號(hào) 及相 互間連接關(guān)系、從控制算法庫選擇適用的控制規(guī)律以及從圖形庫調(diào)用根本圖形組成所需的各 種監(jiān)控和報(bào)警畫面，從而方便地構(gòu)成所需的控制系統(tǒng)。易于維護(hù)功能單一的小型或微型 專用電腦，具有維護(hù)簡(jiǎn)單、方便的特點(diǎn)，當(dāng)某一局部或某個(gè)電 腦出現(xiàn)故障時(shí)，可以在不影響整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的情況下在線更換，迅速排除故障。協(xié)調(diào)性各工作站之間通過通信網(wǎng)絡(luò) 傳送各種數(shù)據(jù)，整個(gè)系統(tǒng)信息共享，協(xié)調(diào)工作，以完成控 制系統(tǒng)的總體功能和優(yōu)化處理。控制功能齊全控制算法豐富，集連續(xù)控制、順序控制和批處理控制于一體，可實(shí)現(xiàn)串級(jí)、前饋、解耦、自適應(yīng)和預(yù)測(cè)控制等先進(jìn)控制，并可方便地參加所需的特殊控制算法。DCS的構(gòu)成方式十分靈活，可由

12、專用的管理電腦站、操作員站、工程師站、記錄站、現(xiàn)場(chǎng)控制站和數(shù)據(jù)采集站等組成，也可由通用的效勞器、 工業(yè)控制電腦 和可編程控制器 構(gòu)成。處于底層的 過程控 制級(jí)一般由分散的現(xiàn)場(chǎng) 控制站、數(shù)據(jù)采集站等就地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和控制，并通過數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)傳送到生產(chǎn)監(jiān)控級(jí)電腦。生產(chǎn)監(jiān)控級(jí)對(duì)來自 過程控制級(jí) 的數(shù)據(jù)進(jìn)行集中操作管理，如各種優(yōu)化計(jì)算、統(tǒng)計(jì)報(bào)表、故障診斷、顯示報(bào)警等。隨著電腦技術(shù)的開展，DCS可以按照需要與更高性能的電腦設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)連接來實(shí)現(xiàn)更高級(jí)的集中管理功能，如方案調(diào)度、倉儲(chǔ)管理、能源管理等。結(jié)構(gòu)從結(jié)構(gòu)上劃分，DCS包括過程級(jí)、操作級(jí)和管理級(jí)。過程級(jí)主要由過程控制站、I/O單元和現(xiàn)場(chǎng)儀表組成，是系

13、統(tǒng)控制功能的主要實(shí)施局部。操作級(jí)包括：操作員站和工程師站， 完成系統(tǒng)的操作和 組態(tài)。管理級(jí)主要是指工廠管理信息系統(tǒng)MIS系統(tǒng)，作為DCS更高層次的應(yīng)用，目前國內(nèi)紙行業(yè)應(yīng)用到這一層的系統(tǒng)較少。DCS的控制程序：DCS的控制決策是由過程 控制站完成的，所以控制程序是由過程 控 制站執(zhí)行的。過程控制站的組成：DCS的過程控制站是一個(gè)完整的電腦系統(tǒng)，主要由電源、CPU中央處理器、網(wǎng)絡(luò) 接口和I/O組成I/O:控制系統(tǒng)需要建立信號(hào)的輸入和輸出通道，這就是I/O。DCS中的I/O 一般是模塊化的，一個(gè)I/O模塊上有一個(gè)或多個(gè)I/O通道，用來連接傳感器和執(zhí)行器調(diào)節(jié)閥。I/O單元：通常，一個(gè)過程控制站是有幾個(gè)

14、機(jī)架組成，每個(gè)機(jī)架可以擺放一定數(shù)量的模 塊。CPU所在的機(jī)架被稱為 CPU單元，同一個(gè)過程站中只能有一個(gè)CPU單元，其他只用來擺放I/O模塊的機(jī)架就是I/O單元。國內(nèi)外應(yīng)用分散控制系統(tǒng)1975年美國最大的儀表控制公司Honeyw ell首次向世界推出了它的綜合分散控制系統(tǒng)TDC 2000 ( Toal Distributed Control-2000),這一系統(tǒng)的發(fā)表，立即引起美國工業(yè)控制界高度評(píng)價(jià)，稱之為 最鼓舞人心的事件。世界各國的各大公司也紛紛仿效，推出了一個(gè)又一 個(gè)集散系統(tǒng)，從此過程控制進(jìn)入了集散系統(tǒng)的新時(shí)期。在此期間有日本 橫河公司推出的CEN TUM,美國泰勒儀表公司的 MO S&

15、amp;Euml;,費(fèi)雪爾 公司的DC&Eacute; 400,貝利公司的N 90,?？怂共_公司的Cpect rum 和德國西門子 公司 的 Telepermm 。隨著電腦特別是 微型電腦 與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速開展，加上各制造商的劇烈競(jìng)爭(zhēng)，使DCS很快從70年代的第一代開展到 90年代初的第三代 DCS。盡管在這之前的集散系統(tǒng)的技 術(shù)水平已經(jīng)很高，但其中存在著一個(gè)最主要的弊病是：各大公司推出的幾十種型號(hào)的系統(tǒng)，幾乎都是該公司的專利產(chǎn)品，每個(gè)公司為了保護(hù)自身的利益，采用的都是專利網(wǎng)絡(luò)， 這就為全廠、全企業(yè)的管理帶來問題。隨著電腦的開展與網(wǎng)絡(luò)開發(fā)使各控制廠商更多地采用商業(yè)電腦的技術(shù)，80年代

16、末許多公司推出新一代的集散系統(tǒng)，其主要特征是新系統(tǒng)的局部網(wǎng)絡(luò)采用MA P協(xié)議；引用智能變送器與 現(xiàn)場(chǎng)總線 結(jié)構(gòu)； 在控制軟件上引入 PLC的順序控制與批量控制，使 DCS也具 有PLC的功能。至90年代初各國知名的 DCS 有：3000,Bailey 的IN F I 90,Ro semoun t 的 RS 3,W est Hoo se 的 WDPF,L eeds &Non th rup 的 MAX 1000,Foxbo ro 的 I&ouml;A S,日本橫河的CEN TUM。這里所提到的均為大型的DCS,為了適應(yīng)市場(chǎng)的需要各廠商也開發(fā)了不少中小型的 DCS 系統(tǒng)如S 9000

17、,MAX 2,LXL,A 2 PACS 等等。流程工業(yè)CIMS流程工業(yè)CIMS是一個(gè)復(fù)雜的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，處理的對(duì)象是整個(gè)企業(yè)的全部生產(chǎn)活 動(dòng),DCS作為一種有效的工具和實(shí)現(xiàn)手段，在流程工業(yè)CIMS中完成重要的根底控制和實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集、動(dòng)態(tài)監(jiān)控等功能。與管理類電腦相比，DCS能夠提供更加可靠的 生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)，使CIMS系統(tǒng)所作出的優(yōu)化決策也更加可靠。從功能上看，流程工業(yè) CIMS中的生產(chǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)、動(dòng)態(tài) 監(jiān)控系統(tǒng)和在線質(zhì)量控制都 可以由DCS實(shí)現(xiàn)。從流程工業(yè)CIMS的層次結(jié)構(gòu)看，DCS主要擔(dān)負(fù)過程控制和過程優(yōu)化任 務(wù)，有些生產(chǎn)調(diào)度和生產(chǎn)管理工作也可在 DCS上完成。主要廠家國內(nèi)DCS主要廠家

18、有：上海新華，南京科遠(yuǎn)自動(dòng)化集團(tuán)股份，杭州優(yōu)穩(wěn)，浙江中控， 和利時(shí)，浙江 威盛，自儀股份、魯能控制，國電智深，上海華文，上海樂華，正泰中自等。國外的有：西屋公司、艾默生、FOXBORO、ABB、西門子、霍尼韋爾、橫河、羅克 韋爾、山武一霍尼韋爾公司、FISHER-ROSEMOUNT 公司等。相關(guān)問答1 . 什么是DCS ?DCS是分布式控制系統(tǒng)的英文縮寫 Distributed Control System ，在國內(nèi)自控行業(yè) 又稱之為集散控制系統(tǒng)。2. DCS有什么特點(diǎn)？DCS是電腦技術(shù)、控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高度結(jié)合的產(chǎn)物。DCS通常采用假設(shè)干個(gè)控制器過程站對(duì)一個(gè)生產(chǎn)過程中的眾多控制點(diǎn)進(jìn)行控制，

19、各控制器間通過網(wǎng)絡(luò)連接并可進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。操作采用電腦操作站，通過網(wǎng)絡(luò)與控制器連接，收集生產(chǎn)數(shù)據(jù)，傳達(dá)操作指令。 因此，DCS的主要特點(diǎn)歸結(jié)為一句話就是：分散控制集中管理。3. DCS的結(jié)構(gòu)是怎樣的？從結(jié)構(gòu)上劃分，DCS包括過程級(jí)、操作級(jí)和管理級(jí)。過程級(jí)主要由過程控制站、I/O單元和現(xiàn)場(chǎng)儀表組成，是系統(tǒng)控制功能的主要實(shí)施局部。操作級(jí)包括：操作員站和工程師站，完成系統(tǒng)的操作和組態(tài)。管理級(jí)主要是指工廠管理信息系統(tǒng) MIS系統(tǒng)，作為DCS更高層次的應(yīng)用，目前國內(nèi)紙行業(yè)應(yīng)用到這一層的系統(tǒng)較少。4. DCS的控制程序是由誰執(zhí)行的？DCS的控制決策是由過程控制站完成的，所以控制程序是由過程控制站執(zhí)行的。5.

20、 過程 控制站 的組成如何?DCS的過程控制站是一個(gè)完整的電腦系統(tǒng)，主要由電源、CPU中央處理器、網(wǎng)絡(luò)接口和I/O組成。日常維護(hù)1過程通道故障：過程通道故障出現(xiàn)最多的是I/O卡故障。I/O卡故障一般的判斷與處理：通過系統(tǒng)診斷，更換通道或通過更換備用件處理，至于其內(nèi)部元件老化或是其他原因造成的損壞，一般控制人員不好判斷。I/O卡的檢修一般是由廠家處理，目前的熱控檢修人員的手段還不能到達(dá)像檢修常規(guī)儀表那樣檢修。而且生產(chǎn)廠家的I/O卡件已制造成一體化的趨勢(shì)，這樣只能購置備件。好在這類故障只是在調(diào)試階段出現(xiàn)較多， 正常運(yùn)行中出現(xiàn)幾率很低。 一次元件或控制設(shè)備出現(xiàn)故障有時(shí)不能直接被操作員發(fā)現(xiàn)，只有異?；?/p>

21、報(bào)警后才通知熱控人員處理。這樣對(duì)檢修人員和運(yùn)行人員的素質(zhì)要求就要提高，運(yùn)行人員要詳細(xì)介紹 故障前后的狀態(tài)便于熱控檢修人員能夠快速、準(zhǔn)確地處理缺陷，減少故障的擴(kuò)大化，另外許多DCS廠家在產(chǎn)品宣傳上都支持卡件熱撥，做為控制人員，在運(yùn)行中更換卡件時(shí)一定要做好平安防護(hù)措施否那么會(huì)引起系統(tǒng)變化或負(fù)荷變化，尤其數(shù)字量卡件。2對(duì)于操作員站 死機(jī)無論國產(chǎn)與進(jìn)口設(shè)備都有相關(guān)的報(bào)道，那么究其原因比擬多，硬 盤或卡件故障，冷卻風(fēng)扇負(fù)荷過重等等，有時(shí)會(huì)發(fā)生人為操作現(xiàn)象，一般在修改控制邏輯下 裝軟件重啟設(shè)備或強(qiáng)制設(shè)備保護(hù)信號(hào)時(shí)，最易發(fā)生操作事件，輕那么設(shè)備異常，重那么易造成設(shè)備停運(yùn)后果非常嚴(yán)重；對(duì)死機(jī)后重啟，不同廠家的

22、啟動(dòng)時(shí)間不同， 少那么幾十秒，多那么幾分鐘， 人為該操作發(fā)生的故障在熱工專業(yè)中的不平安事件中占有很大比例，在操作中尤為引起高度重視，減少人為故障。3球標(biāo)操作不正常，一般是由于機(jī)械裝置長(zhǎng)期工作、老化、污染、點(diǎn)通斷不可靠、電 纜插件不牢等這樣的就需要換檢查即可。4控制操作失靈：是由于球標(biāo)的操作信號(hào)沒有正常改變過程通道的狀態(tài)，造成操作失 效，這是2個(gè)方面造成的，一個(gè)方面是 軟件缺陷，另一方面是硬件本身 故障的狀態(tài)針對(duì)這 樣的缺陷通常做法檢查過程通道功能正常后，再檢查操作遠(yuǎn)必要時(shí)進(jìn)行重起初始操作。5對(duì)于薄膜鍵盤主要是鍵盤接觸不良信號(hào)電纜松動(dòng)或主機(jī)誤動(dòng)鍵盤或啟動(dòng)不完整都可 以導(dǎo)致其功能不正常應(yīng)用針對(duì)不同

23、情況處理。6打印機(jī)不工作一般是由于配置的原因，這樣的故障應(yīng)檢查打印機(jī)的設(shè)置及其硬件是否正常進(jìn)行處理。報(bào)表軟件功能不強(qiáng)主要表現(xiàn)在由于打印機(jī)打印報(bào)表和SOE等造成死機(jī)，或者打印機(jī)的SOE記錄時(shí)問與實(shí)際情況不符；SOE打印瀏覽后不能返回歷史曲線；SOE時(shí)間順序不一致有時(shí)偏差很大，這會(huì)延誤事故分析的進(jìn)展時(shí)，有時(shí)還會(huì)誤導(dǎo)分析方向，SOE問題既與系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理，SOE點(diǎn)沒完全集中在一個(gè) DPU上的有關(guān)，也與系統(tǒng)硬件及軟件 設(shè)計(jì)考慮不周有關(guān)。 這種故障的出現(xiàn)，通過分析認(rèn)為這主要是對(duì)電廠的總體方面考慮的不太 完美，在小的方面還不夠仔細(xì)會(huì)出現(xiàn)這樣那樣的故障，針對(duì)這種情況要認(rèn)真對(duì)待，不放過蛛絲馬跡，與廠家認(rèn)真研究

24、提出問題進(jìn)一步完善，讓該系統(tǒng)更好地為生產(chǎn)效勞。7電源故障：電源故障問題較多，保險(xiǎn)配置不合理，備用電源不能自投，電源波動(dòng)引 起保護(hù)誤動(dòng)及接插頭接觸不良易造成無電源。針對(duì)電源故障處理相比照較容易。首先，認(rèn)真核對(duì)保險(xiǎn)的配置及容量，真正起到保險(xiǎn)的作用；其次，UPS的配備很重要，它可以在電源波動(dòng)時(shí)也能保證系統(tǒng)正常供電，而且要考慮冗余和備用問題。8干擾造成的故障：對(duì)于干擾主要是接地問題，備用電源的切換和大功率的無線通信設(shè)備如 、對(duì)講機(jī)等。另外還有 DCS系統(tǒng)的干擾信號(hào)可能由本身造成的。那么對(duì)于 DCS 系統(tǒng)的接地問題越來越引起人們的重視， 尤其在電力行業(yè)，大功率電器設(shè)備的啟動(dòng)和停止都會(huì)干擾DCS的控制信號(hào)

25、，造成不必要的故障。為了防止干擾信號(hào)串入系統(tǒng)，嚴(yán)格執(zhí)行屏蔽 和接地要求和方式，信號(hào)線遠(yuǎn)離干擾源，同時(shí)采取防電源波動(dòng)措施。主/從過程 處理機(jī)之間在機(jī)組運(yùn)行時(shí)，除非萬不得以，盡量不要人為切換，已防產(chǎn)生干擾，如必須切換，應(yīng)采取措 施，先將控制切手動(dòng)，以免對(duì)機(jī)組運(yùn)行工況產(chǎn)生影響。對(duì)電子設(shè)備問、工程師站等重點(diǎn)部位，應(yīng)絕對(duì)禁止使用大功率無線電 通信設(shè)備。1相關(guān)控制系統(tǒng)總述電腦和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速開展，弓I起了自動(dòng)化控制系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)的變革，一種 世界上最新型的控制系統(tǒng)即現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng) Fieldbus Control System , FCS丨在上世紀(jì)九十年代走向 實(shí)用化，并正以迅猛的勢(shì)頭快速開展?，F(xiàn)場(chǎng)總線控制

26、系統(tǒng) 是目前自動(dòng)化技術(shù)中的一個(gè)熱點(diǎn)，正越來越受到國內(nèi)外 自動(dòng)化設(shè)備 制造商與用戶的關(guān)注。 現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng) 的出現(xiàn)，將給自動(dòng) 化領(lǐng)域在過程控制系統(tǒng)上帶來又一次 革命，其深度和廣度將超過歷史的任何一次，從而開創(chuàng)自動(dòng)化的新紀(jì)元。FCS可以說是第五代過程控制系統(tǒng)，是由PLC Programmable Controller 或DCSC Distributed Control System 開展而來的。FCS與PLC及DCS之間有千絲萬縷的聯(lián)系， 又存在著本質(zhì)的差異。本文針對(duì)PLC、DCS、FCS三大控制系統(tǒng)的特點(diǎn)、性能和差異作一分析。1 PLC、FCS三大控制系統(tǒng)的根本特點(diǎn)目前，在連續(xù)型流程生產(chǎn)工業(yè)過

27、程控制中，有三大控制系統(tǒng)，即PLC、DCS和FCS。它們各自的根本特點(diǎn)如下：PLC1 從開關(guān)量控制開展到順序控制、運(yùn)算處理，是從下往上的。2 .邏輯控制、定時(shí)控制、計(jì)數(shù)控制、 步進(jìn)順序控制、連續(xù)PID控制、 數(shù)據(jù)控制一一PLC具有數(shù)據(jù)處理能力、通信和聯(lián)網(wǎng)等多功能。3. 可用一臺(tái)PC機(jī)為主站，多臺(tái)同型 PLC為從站。4. 也可一臺(tái)PLC為主站，多臺(tái)同型 PLC為從站，構(gòu)成 PLC網(wǎng)絡(luò)。這比用PC機(jī)作 主站方便之處是：有用戶 編程時(shí)，不必知道通信協(xié)議，只要按說明書格式寫就行。5. PLC網(wǎng)絡(luò)既可作為獨(dú)立 DCS/TDCS，也可作為 DCS/TDCS的子系統(tǒng)。6 .主要用于工業(yè)過程中的順序控制，新型

28、PLC也兼有閉環(huán)控制 功能。FCS1 . FCS是第五代過程控制系統(tǒng)，它是21世紀(jì)自動(dòng)化控制系統(tǒng) 的方向。是3C技術(shù)Communication , Computer , Control的融合。根本任務(wù)是：本質(zhì)本征平安、危 險(xiǎn)區(qū)域、易變過程、難于對(duì)付的非常環(huán)境。2丨全數(shù)字化、智能、多功能取代模擬式單功能儀器、儀表、控制裝置。3 .用兩根線聯(lián)接分散的現(xiàn)場(chǎng)儀表、控制裝置，取代每臺(tái)儀表的兩根線?，F(xiàn)場(chǎng)控制X代 分散控制；數(shù)據(jù)的傳輸采用 總線方式。4 從控制室到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的雙向數(shù)字 通信總線，是互聯(lián)的、雙向的、串行多節(jié)點(diǎn)、開放 的數(shù)字通信系統(tǒng)取代單向的、單點(diǎn)、并行、封閉的模擬系統(tǒng)。5用分散的虛擬 控制站取代

29、集中的控制站。6 把微機(jī)處理器轉(zhuǎn)入現(xiàn)場(chǎng)自控設(shè)備，使設(shè)備具有數(shù)字計(jì)算和數(shù)字通信能力，信號(hào)傳輸精度高，遠(yuǎn)程傳輸。實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸全數(shù)字化、控制功能分散、標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一全開放。7 .可上局域網(wǎng)，再可與 in ternet相通。既是通信網(wǎng)絡(luò)，又是控制網(wǎng)絡(luò)。8 3類FCS的典型應(yīng)用：1連續(xù)的工藝過程自動(dòng)控制如石油化工，其中本安防爆技術(shù)是絕對(duì)重要的；2分立的工藝動(dòng)作自動(dòng)控制如 汽車制造機(jī)器人、汽車；3多點(diǎn)控制 如樓宇自動(dòng)化。這三大控制系統(tǒng)，尤其是DCS、PLC ,都在電站得到了廣泛應(yīng)用，而且效果也非常好。系統(tǒng)差異差異2.1.1 DCS 或 PLCPLC系統(tǒng)與DCS系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)差異不大，只是在功能的著重點(diǎn)上的不同，DC

30、S著重于閉環(huán)控制及數(shù)據(jù)處理。PLC著重于邏輯控制及開關(guān)量的控制，也可實(shí)現(xiàn)模擬量控制。DCS或PLC系統(tǒng)的關(guān)鍵是通信。也可以說數(shù)據(jù)公路是分散控制系統(tǒng)DCS及PLC的脊柱。由于它的任務(wù)是為系統(tǒng)所有部件之間提供通信網(wǎng)絡(luò)，因此，數(shù)據(jù)公路自身的設(shè)計(jì)就決定了總體的靈活性和平安性。數(shù)據(jù)公路的媒體可以是：一對(duì)絞線、同軸電纜或光纖電纜。DCS的特點(diǎn)是：1控制功能強(qiáng)。可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制規(guī)律，如串級(jí)、前饋、解耦、自適應(yīng)、最優(yōu)和非線性控制等。也可實(shí)現(xiàn)順序控制。 2系統(tǒng)可靠性 高。3采用CRT 操作站有良好的人機(jī)界面。4丨軟硬件采用模塊化積木式結(jié)構(gòu)。 5系統(tǒng)容易開發(fā)。6 用組態(tài)軟件，編程簡(jiǎn)單，操作方便。7有良好的性價(jià)比。

31、通過數(shù)據(jù)公路的設(shè)計(jì)參數(shù)，根本上可以了解一個(gè)特定DCS或PLC系統(tǒng)的相對(duì)優(yōu)點(diǎn)與弱點(diǎn)。1 .系統(tǒng)能處理多少I/O信息。2 系統(tǒng)能處理多少與控制有關(guān)的 控制回路的信息。3. 能適應(yīng)多少用戶和裝置CRT、控制站等。4 傳輸數(shù)據(jù)的完整性是怎樣徹底檢查的。5 數(shù)據(jù)公路的最大允許長(zhǎng)度是多少。6 數(shù)據(jù)公路能支持多少支路。7 數(shù)據(jù)公路是否能支持由其它 制造廠生產(chǎn)的硬件可編程序控制器、電腦、數(shù)據(jù)記錄 裝置等。為保證 通信的完整，大局部 DCS或PLC廠家都能提供冗余數(shù)據(jù)公路。為了保證系統(tǒng)的平安性，使用了復(fù)雜的通信規(guī)約和檢錯(cuò)技術(shù)。所謂 通信規(guī)約就是一組規(guī)那么，用以保證所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)接收與發(fā)送。目前在DCS和PLC系統(tǒng)

32、中一般使用兩類 通信手段，即同步的和異步的，同步通信 依靠一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)來調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)的傳輸和接收，異步網(wǎng)絡(luò)采用沒有時(shí)鐘的報(bào)告系統(tǒng)。2.1.2 FCS FCS具有1很好的開放性、互操作性和互換性。2全數(shù)字通信。3丨智能化與功能自治性。4高度分散性。5丨很強(qiáng)的適用性。FCS的關(guān)鍵要點(diǎn)有三點(diǎn)：1. FCS系統(tǒng)的核心是總線協(xié)議，即 總線標(biāo)準(zhǔn)。采用雙絞線、光纜或無線電方式傳輸數(shù)字信號(hào)，減少大量導(dǎo)線，提高了可靠性和抗干 擾能力。FCS從傳感器、變送器到 調(diào)節(jié)器一直是數(shù)字信號(hào)，這就使我們很容易地處理更復(fù) 雜、更精確的信號(hào)，同時(shí)數(shù)字通信的過失功能可檢出傳輸中的誤碼。FCS可以將PID控制徹底分散到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備Fiel

33、d Device丨中。基于現(xiàn)場(chǎng)總線的 FCS 又是全分散、全數(shù)字化、全開放和可互操作的新一代 生產(chǎn)過程自動(dòng)化 系統(tǒng)，它將取代現(xiàn)場(chǎng)一 對(duì)一的420mA模擬信號(hào)線，給傳統(tǒng)的工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)帶來革命性的變化。根據(jù)IEC61158的定義，現(xiàn)場(chǎng)總線 是安裝在制造或過程區(qū)域的現(xiàn)場(chǎng)裝置與控制室內(nèi)的 自動(dòng)控制裝置之間的數(shù)字式、雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)。現(xiàn)場(chǎng)總線使測(cè)控設(shè)備具備 了數(shù)字計(jì)算和數(shù)字 通信能力，提高了信號(hào)的測(cè)量、 傳輸和控制精度，提高了系統(tǒng)與設(shè)備的功 能、性能。IEC/TC65的SC65C/WG6工作組于1984年開始致力于推出世界上單一的現(xiàn)場(chǎng) 總線標(biāo)準(zhǔn)工作，走過了 16年的艱難歷程，

34、于1993年推出了 IEC61158-2 ,之后的標(biāo)準(zhǔn)制定 就陷于混亂。2000年初公布的IEC61158現(xiàn)場(chǎng)總線 國際標(biāo)準(zhǔn)子集有八種，分別為：類型1 IEC技術(shù)報(bào)告FFH1;類型2 Control-NET美國Rockwell公司支持； 類型3 Profibus 德國Siemens公司支持；類型 4 P-NET 丹麥Process Data 公司 支持；類型 5 FFHSE原FFH2高速以太網(wǎng) 美國Fisher Rosemount 公司支持； 類型6 Swift-Net 美國波音公司支持；類型 7 WorldFIP 法國Alsto公司支持； 類型8 In terbus 美國Phoe nix C

35、on tact 公司支持。除了 IEC61158的8種現(xiàn)場(chǎng)總線 外,IEC TC17B通過了三種 總線標(biāo)準(zhǔn)：SDS Smart Distributed System ； ASI Actuator Sen sor In terface； Device NET。另外，ISO 公布了 ISO 11898 CAN 標(biāo)準(zhǔn)。其中 Device NET 于2002年10月8日被中國批準(zhǔn)為國家標(biāo)準(zhǔn)， 并于2003年4月1日開始實(shí)施。所以，要實(shí)現(xiàn)這些總線類型的相互兼容和互操作，就目前狀態(tài)而言，幾乎是不可能的。換句話說，不管什么廠家的產(chǎn) 并具有互操作性，就可以組成開放的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng) 的互操作性，就一個(gè)特定類型

36、的現(xiàn)場(chǎng)總線而言，只要遵循同一類型現(xiàn)場(chǎng)總線的總線協(xié)議，對(duì)其產(chǎn)品是開放的，并具有互操作性。 品，只要遵循同一類型總線的總線協(xié)議，產(chǎn)品之間是開放的，總線網(wǎng)絡(luò)。另外，F(xiàn)CS還可以通過網(wǎng)關(guān)和企業(yè)的上級(jí)管理網(wǎng)絡(luò)相連,以便管理者掌握第一手資料，為決策提供依據(jù)。所以 現(xiàn)場(chǎng)總線具有開放性、互操作性、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度分散性、 靈活的網(wǎng) 絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的高度智能化、對(duì)環(huán)境的高度適應(yīng)性等諸多突出特點(diǎn)。2 . FCS系統(tǒng)的根底是數(shù)字智能現(xiàn)場(chǎng)裝置控制功能下放到現(xiàn)場(chǎng)儀表中，控制室內(nèi)儀表裝置主要完成數(shù)據(jù)處理、監(jiān)督控制、優(yōu)化控制、協(xié)調(diào)控制和管理自動(dòng)化等功能。數(shù)字智能現(xiàn)場(chǎng)裝置是 FCS系統(tǒng)的硬件支撐，是根底；道理很簡(jiǎn)單，F(xiàn)C

37、S系統(tǒng)執(zhí)行的是 自動(dòng)控制裝置與現(xiàn)場(chǎng)裝置之間的雙向數(shù)字通信現(xiàn)場(chǎng)總線 信號(hào)制?，F(xiàn)場(chǎng)裝置必須遵循統(tǒng)一的總線協(xié)議，即相關(guān)的通訊規(guī)約，具備數(shù)字 通信功能，能實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)字通。再一點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)總線的一大特點(diǎn)就是要增加現(xiàn)場(chǎng)一級(jí)控制功能。3. FCS系統(tǒng)的本質(zhì)是信息處理現(xiàn)場(chǎng)化對(duì)于一個(gè)控制系統(tǒng)， 無論是采用DCS還是采用現(xiàn)場(chǎng)總線，系統(tǒng)需要處理的信息量至少 是一樣多的。實(shí)際上，采用 現(xiàn)場(chǎng)總線后，可以從現(xiàn)場(chǎng)得到更多的信息?，F(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng) 的信息量沒有減少，甚至增加了，而傳輸信息的線纜卻大大減少了。這就要求一方面要大大提高線纜傳輸信息的能力，另一方面要讓大量信息在現(xiàn)場(chǎng)就地完成處理，減少現(xiàn)場(chǎng)與控制機(jī)房之間的信息往返?？梢哉f 現(xiàn)

38、場(chǎng)總線的本質(zhì)就是信息處理的現(xiàn)場(chǎng)化。由現(xiàn)場(chǎng)智能儀表完成 數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、控制運(yùn)算和數(shù)據(jù)輸出等功能?，F(xiàn)場(chǎng)儀表的 數(shù)據(jù)包括采集的數(shù)據(jù)和診斷數(shù)據(jù)通過現(xiàn)場(chǎng)總線傳送到控制室的控制設(shè)備上，控制室的控制設(shè)備用來監(jiān)視各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)儀表的運(yùn)行狀態(tài)，保存智能儀表上傳的數(shù)據(jù)，同時(shí)完成少量現(xiàn)場(chǎng)儀表無法完成的高級(jí)控制功能。2.2典型系統(tǒng)比擬通過使用現(xiàn)場(chǎng)總線，用戶可以大量減少現(xiàn)場(chǎng)接線， 用單個(gè)現(xiàn)場(chǎng)儀表可實(shí)現(xiàn)多變量 通信 , 不同制造廠生產(chǎn)的裝置間可以完全互操作，增加現(xiàn)場(chǎng)一級(jí)的控制功能，系統(tǒng)集成大大簡(jiǎn)化， 并且維護(hù)十分簡(jiǎn)便。傳統(tǒng)的過程控制儀表系統(tǒng)每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)裝置到控制室都需使用一對(duì)專用的電纜或雙絞線， 以傳送4mA20mA信號(hào)?，F(xiàn)

39、場(chǎng)總線系統(tǒng)中，每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)裝置到 接線盒的雙絞線仍然可以使用， 但是從現(xiàn)場(chǎng)接線盒到中央控制室僅用一根雙絞線完成數(shù)字通信。通過采用現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)，到底能節(jié)省多少電纜，編者就不作詳細(xì)的計(jì)算。應(yīng)用差異上述的比擬是偏重于純技術(shù)性的比擬，下面就DCS與FCS系統(tǒng)在具體應(yīng)用方面進(jìn)行比擬。前題是 DCS系統(tǒng)與典型的、理想的 FCS系統(tǒng)進(jìn)行比擬。具體比擬：1. DCS系統(tǒng)是個(gè)大系統(tǒng)，其控制器的功能強(qiáng)而且在系統(tǒng)中的作用十分重要，數(shù)據(jù)公 路更是系統(tǒng)的關(guān)鍵，所以，必須整體投資一步到位，事后的擴(kuò)容難度較大。而FCS功能下放較徹底，信息處理現(xiàn)場(chǎng)化，數(shù)字智能現(xiàn)場(chǎng)裝置的廣泛采用，使得控制器功能與重要性相對(duì)減弱。因此，F(xiàn)CS系

40、統(tǒng)投資起點(diǎn)低，可以邊用、邊擴(kuò)、邊投運(yùn)。2 . DCS系統(tǒng)是封閉式系統(tǒng)，各公司產(chǎn)品根本不兼容。而FCS系統(tǒng)是開放式系統(tǒng)，不同廠商、不同品牌的各種產(chǎn)品根本能同時(shí)連入同一現(xiàn)場(chǎng)總線，到達(dá)最正確的系統(tǒng)集成。3. DCS系統(tǒng)的信息全都是二進(jìn)制或模擬信號(hào)形成的，必須通過D/A與A/D轉(zhuǎn)換。而FCS系統(tǒng)將D/A與A/D轉(zhuǎn)換在現(xiàn)場(chǎng)一次表完成，實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化 通信，使精度得到大的提高， 可提高到0.1%。并且FCS系統(tǒng)可以將PID閉環(huán)控制功能裝入現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中，縮短了控制周 期，提高運(yùn)算速度，從而改善調(diào)節(jié)性能。4. DCS它可以控制和監(jiān)視工藝全過程，對(duì)自身進(jìn)行診斷、維護(hù)和組態(tài)。但是，由于自身的致命弱點(diǎn)，其I/O信號(hào)采用

41、傳統(tǒng)的 模擬量信號(hào)，因此，它無法在 DCS工程師站上對(duì) 現(xiàn)場(chǎng)儀表含變送器、執(zhí)行器等進(jìn)行遠(yuǎn)方診斷、維護(hù)和組態(tài)。FCS采用全數(shù)字化技術(shù)，數(shù)字智能現(xiàn)場(chǎng)裝置發(fā)送多變量信息，而不僅僅是單變量信息，并且還具備檢測(cè)信息過失的功能。FCS采用的是雙向數(shù)字通信現(xiàn)場(chǎng)總線信號(hào)制。因此，它可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)裝置含變送器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等進(jìn)行遠(yuǎn)方診斷、維護(hù)和組態(tài)。5. FCS由于信息處理現(xiàn)場(chǎng)化， 與DCS相比可以省去相當(dāng)數(shù)量的隔離器、端子柜、I/O 終端、I/O卡件、I/O文件及I/O柜，同時(shí)也節(jié)省了 I/O裝置及裝置室的空間與占地面積。同時(shí)，F(xiàn)CS可以減少大量電纜與敷設(shè)電纜用的橋架等，同時(shí)也節(jié)省了設(shè)計(jì)、 安裝和維護(hù)費(fèi)用。6. FCS相對(duì)于DCS組態(tài)簡(jiǎn)單，由于結(jié)構(gòu)、性能