DCS基礎(chǔ)術(shù)語(yǔ)解釋

1什么是DCS？DCS是分布式控制系統(tǒng)的英文縮寫(xiě)（DistributedControlSystem），在國(guó)內(nèi)自控行業(yè)又稱之為集散控制系統(tǒng)。DCS是計(jì)算機(jī)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通常采用若干個(gè)控制器（過(guò)程站）對(duì)一個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中的眾多控制點(diǎn)進(jìn)行控制，各控制器間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接并可進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。操作采用計(jì)算機(jī)操作站，通過(guò)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。DCS系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)上劃分，DCS包括過(guò)程級(jí)、操作級(jí)和管理級(jí)。過(guò)程級(jí)主要由過(guò)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)施部分。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(guó)內(nèi)紙行業(yè)應(yīng)用到這一層的系統(tǒng)較少。2什么是I/O點(diǎn)？在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，I/O點(diǎn)是最經(jīng)常聽(tīng)到的一個(gè)術(shù)語(yǔ)。它是指輸入/輸出點(diǎn)，I代表INPUT，指輸入，O代表OUTPUT，指輸出。輸入/輸出都是針對(duì)控制系統(tǒng)而言，輸入指從儀表進(jìn)入控制系統(tǒng)的測(cè)量參數(shù)，輸出指從控制系統(tǒng)輸出到執(zhí)行機(jī)構(gòu)的參量，一個(gè)參量叫做一個(gè)點(diǎn)。一個(gè)控制系統(tǒng)的規(guī)模有時(shí)按照它最大能夠控制的I/O點(diǎn)的數(shù)量來(lái)定的。3I/O信號(hào)是如何分類的？常用的I/O信號(hào)一般分為：AI、AO、DI和DO。AI--模擬量輸入信號(hào)；AO--模擬量輸出信號(hào)；DI--數(shù)字量輸入信號(hào)；DO--數(shù)字量輸出信號(hào)。4什么是I/O單元？通常，一個(gè)過(guò)程控制站是有幾個(gè)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(guò)程站中只能有一個(gè)CPU單元，其他只用來(lái)擺放I/O模塊的機(jī)架就是I/O單元。5什么是開(kāi)關(guān)量和模擬量？在控制系統(tǒng)中，另一個(gè)常見(jiàn)的術(shù)語(yǔ)就是模擬量和開(kāi)關(guān)量。不論輸入還是輸出，一個(gè)參數(shù)要么是模擬量，要么是開(kāi)關(guān)量。模擬量指控制系統(tǒng)量的大小是一個(gè)在一定范圍內(nèi)變化的連續(xù)數(shù)值，比如溫度，從0-100度，壓力從0-10MPA，液位從1-5米，電動(dòng)閥門(mén)的開(kāi)度從0-100%，等等，這些量都是模擬量。而開(kāi)關(guān)量指該物理量只有兩種狀態(tài)，如開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通和斷開(kāi)的狀態(tài)，繼電器的閉合和打開(kāi)，電磁閥的通和斷等等。對(duì)控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，由于CPU是二進(jìn)制的，數(shù)據(jù)的每位有“0”和“1”兩種狀態(tài)，因此，開(kāi)關(guān)量只要用CPU內(nèi)部的一位即可表示，比如，用“0”表示開(kāi)，用“1”表示關(guān)。而模擬量則根據(jù)精度，通常需要8位到16為才能表示一個(gè)模擬量。最常見(jiàn)的模擬量是12位的，即精度為2-12，最高精度約為萬(wàn)分之二點(diǎn)五。當(dāng)然，在實(shí)際的控制系統(tǒng)中，模擬量的精度還要受模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器和儀表的精度限制，通常不可能達(dá)到這么高。6什么是系統(tǒng)冗余？在一些對(duì)系統(tǒng)可靠性要求很高的應(yīng)用中，DCS的設(shè)計(jì)需要考慮熱備份也就是系統(tǒng)冗余，這是指系統(tǒng)中一些關(guān)鍵模塊或網(wǎng)絡(luò)在設(shè)計(jì)上有一個(gè)或多個(gè)備份，當(dāng)現(xiàn)在工作的部分出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，系統(tǒng)可以通過(guò)特殊的軟件或硬件自動(dòng)切換到備份上，從而保證了系統(tǒng)不間斷工作。通常設(shè)計(jì)的冗余方式包括：CPU冗余、網(wǎng)絡(luò)冗余、電源冗余。在極端情況下，一些系統(tǒng)會(huì)考慮全系統(tǒng)冗余，即還包括I/O冗余。7什么是I/O余量？與冗余不同，I/O余量只是系統(tǒng)中I/O數(shù)量大于應(yīng)用的要求，這種余量只是數(shù)量上的，主要目的是使系統(tǒng)今后有繼續(xù)加入控制信號(hào)的可能。8什么是DCS的開(kāi)放性？DCS的開(kāi)放性是指DCS能通過(guò)不同的接口方便地與第三方系統(tǒng)或設(shè)備連接，并獲取其信息的性能。這種連接主要是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的，采用通用的、開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)的軟件接口是DCS開(kāi)放性的保障。我公司目前采用的DCS系統(tǒng)有很好的開(kāi)放性。9什么是組態(tài)？通過(guò)專用的軟件定義系統(tǒng)的過(guò)程就是組態(tài)（configuration）。定義過(guò)程站各模塊的排列位置和類型的過(guò)程叫過(guò)程站硬件組態(tài)；定義過(guò)程站控制策略和控制程序的過(guò)程叫控制策略組態(tài)；定義操作員站監(jiān)控程序的過(guò)程叫操作員站組態(tài)；定義系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接方式和各站地址的過(guò)程叫網(wǎng)絡(luò)組態(tài)。10什么是現(xiàn)場(chǎng)總線？現(xiàn)場(chǎng)總線是應(yīng)用于過(guò)程控制現(xiàn)場(chǎng)的一種數(shù)字網(wǎng)絡(luò)，它不僅包含有過(guò)程控制信息交換，而且還包含設(shè)備管理信息的交流。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線，各種智能設(shè)備（智能變送器、調(diào)節(jié)法、分析儀和分布式I/O單元）可以方便地進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，過(guò)程控制策略可以完全在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層次上實(shí)現(xiàn)。目前，使用較多的現(xiàn)場(chǎng)總線主要是FUNDATIONfieldb