集散控制系統(tǒng)簡(jiǎn)稱DCS,也可直譯為“分散控制系統(tǒng)”或“分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)”。
它采用控制分散、操作和管理集中的基本設(shè)計(jì)思想,采用多層分級(jí)、合作自治的結(jié)構(gòu)形式。其主要特征是它的集中管理和分散控制。
目前DCS在電力、冶金、石化等各行各業(yè)都獲得了極其廣泛的應(yīng)用。一直以來DCS的重點(diǎn)在于控制,它以“分散”作為關(guān)鍵字。
但現(xiàn)代發(fā)展更著重于全系統(tǒng)信息綜合管理,今后“綜合”又將成為其關(guān)鍵字,向?qū)崿F(xiàn)控制體系、運(yùn)行體系、計(jì)劃體系、管理體系的綜合自動(dòng)化方向發(fā)展,實(shí)施從最底層的實(shí)時(shí)控制、優(yōu)化控制上升到生產(chǎn)調(diào)度、經(jīng)營(yíng)管理,以至高層的戰(zhàn)略決策,形成一個(gè)具有柔性、高度自動(dòng)化的管控一體化系統(tǒng)。DCS的軟件體系通??梢詾橛脩籼峁┫喈?dāng)豐富的功能軟件模塊和功能軟件包,控制工程師利用DCS提供的組態(tài)軟件,將各種功能軟件進(jìn)行適當(dāng)?shù)摹敖M裝連接”(即組態(tài)),生成滿足控制系統(tǒng)的要求各種應(yīng)用軟件。
DCS是分布式控制系統(tǒng)的英文縮寫(Distributed Control System),在國(guó)內(nèi)自控行業(yè)又稱之為集散控制系統(tǒng)。即所謂的分布式控制系統(tǒng),或在有些資料中稱之為集散系統(tǒng),是相對(duì)于集中式控制系統(tǒng)而言的一種新型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng),它是在集中式控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展、演變而來的。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)計(jì)算機(jī)系統(tǒng),綜合了計(jì)算機(jī),通信、顯示和控制等4C技術(shù),其基本思想是分散控制、集中操作、分級(jí)管理、配置靈活以及組態(tài)方便。
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。 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)完整的計(jì)算機(jī)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)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。
1、人及界面,操作員站、工程師站、歷史站,俗稱上位機(jī),用于操作設(shè)備,監(jiān)視參數(shù),系統(tǒng)組態(tài),歷史記錄等;
2、DPU,俗稱下位機(jī),用于執(zhí)行系統(tǒng)邏輯、運(yùn)算并發(fā)出指令;
3、I/O模件,用于收集現(xiàn)場(chǎng)一次設(shè)備、元件的參數(shù),硬接線實(shí)現(xiàn),分模擬量和開關(guān)量等;
4、繼電器柜,用于執(zhí)行DPU的指令,如設(shè)備啟停等;
5、系統(tǒng)電源柜,用于DCS系統(tǒng)電源供給,雙路;
6、數(shù)據(jù)高速公路,同軸電纜或雙絞線,用于數(shù)據(jù)傳輸;
7、數(shù)字交換機(jī),用于聯(lián)系上位機(jī)和下位機(jī)的樞紐;
DCS的骨架—系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò),它是DCS的基礎(chǔ)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)間限度則是根據(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,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)還必須非常可靠,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)量大若干倍。
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