資料介紹
目前,在連續型流程生產自動控制(PA)或習慣稱之為工業過程控制中,有三大控制系統,即DCS(分散控制系統)、PLC(可編程邏輯控制器)和FCS(現場總線控制系統)。
什么是DCS
DCS集散控制系統(Distributed Control System)是20世紀70年代中期發展起來的以微處理器為基礎的分散型計算機制系統。它是控制技術(Control)、計算機技術(Computer)、通信技術(Communication)、圖形顯示(Display)相結合的產物.該裝置是利用計算機技術對生產過程進行集中監視、操作、管理和分散制的一種全新的分布式計算機控制系統。
DCS的特點
DCS是計算機技術、控制技術和網絡技術高度結合的產物。DCS通常采用若干個控制器(過程站)對一個生產過程中的眾多控制點進行控制,各控制器間通過網絡連接并可進行數據交換。操作采用計算機操作站,通過網絡與控制器連接,收集生產數據,傳達操作指令。因此,DCS的主要特點歸結為一句話就是:分散控制集中管理。
分級遞階控制系統
在垂直和水平方向都是分級的。
最簡單的DCS系統至少在垂直方向分兩級,即:操作管理級和過程控制級。在水平方向上各個過程控制級之間是相互協調的分級,它們把數據向上送達操作管理級,同時接收操作管理級的指令,各個水平分級間相互也進行數據交換。DCS系統越大,其垂直方向和水平方向分級的范圍也越廣。
分級遞階控制系統的優點是各個分級有各自的分工范圍,相互之間有協調,通常,這種協調由上一級來完成。
分散控制
分散是DCS的一個重要特點。
分散的含義不單是分散控制,還包含了其他意義。如:地域分散,功能分散,設備分散,危險分散等。分散的目的是為了使危險分散,提高設備的可利用率。
自治與協調性
DCS的各個組成部分是各自為政的自治系統,各自完成各自的功能,相互之間又有聯系,數據信息相互交換,各種條件相互制約,在系統的協調下工作。
分散過程控制裝置完成數據的采集、信號的處理、計算以及數據輸出等功能。操作管理裝置完成數據的顯示、操作監視和操縱信號的發送等功能。通信系統則完成操作管理裝置與分散過程控制裝置間的通信。
分散的基礎是被分散的系統是自治的系統;遞階分級的基礎是被分級的系統是協調的。
DCS的基本結構
DCS控制系統包括分散過程控制裝置、操作管理裝裝置、數據通信系統。
分散過程控制裝置
是集散控制系統與生產過程間的界面,生產過程的各種變量通過分散控制裝置轉化為操作監視的數據,而操作的各種信息也通過分散控制裝置送到執行機構。在分散控制站裝置內,進行模擬量與數字量的相互轉換,完成控制算法的各種運算,對輸入量與輸出量進行有關的軟件濾波及其他的一些運算。
操作管理裝置
是操作人員與集散控制系統間的界面,操作人員通過操作管理裝置了解生產過程的運行狀況,并通過它發出操作指令給生產系統。生產過程的各種參數在操作管理裝置上顯示,以便于操作人員監視和操作。
包括操作員站和工程師站,完成系統的操作和組態。以及工廠管理信息系統(MIS系統),這是DCS更高層次的應用。
數據通信系統
完成分散控制裝置與操作管理裝置之間的數據傳遞與交換,使之連成一個整體。通訊網絡有幾種不同的結構行式。如總線式、環形和星形。總線形在邏輯上也是環形的。星形的只適用于小系統。不論是環形還是總線形,一般都采用廣播式。其它一些協議方式已用的較少。通訊網絡的速率在10M和100M左右。
有的集散控制系統在分散控制裝置內又增加了現場級的控制裝置和現場總線的通信系統;有的集散控制系統在操作管理裝置內增加了綜合級的控制裝置和相應的通信系統。但從總的結構來看,都是由這三部分組成的。
DCS集散控制系統的硬件構成
1、控制站
控制站包括現場控制站和數據采集站等。有機柜、電源、控制計算機、其他部件。
現場控制單元的主要任務是進行數據采集及處理,對被控對象實施閉環反饋控制、順序控制和批量控制。
用戶可以根據不同的應用需求,選擇配置不同的現場控制單元以構成現場控制站。以面向連續生產的過程控制為主,順序邏輯控制為輔,構成一個可以實現多種復雜控制方案的現場控制站;以順序控制、聯鎖控制功能為主的現場控制站;構成對大批量過程信號進行總體信息采集的現場控制站。
2、操作站
DCS 操作站一般分為操作員站和工程師站兩種。
工程師站主要是技術人員與控制系統的人機接口,可以對應用系統進行監視。工程師站為用戶提供了一個靈活的、功能齊全的工作平臺,通過組態軟件來實現用戶所要求的各種控制策略。有些小型DCS的工程師站可以用一個操作員站代替。
操作站的主要設備有操作臺、微處理機系統、外部存儲設備、圖形顯示設備、操作鍵盤和鼠標、打印輸出設備。
DCS的軟件系統
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