資料介紹
目前,在連續(xù)型流程生產(chǎn)自動(dòng)控制(PA)或習(xí)慣稱之為工業(yè)過程控制中,有三大控制系統(tǒng),即DCS(分散控制系統(tǒng))、PLC(可編程邏輯控制器)和FCS(現(xiàn)場總線控制系統(tǒng))。
什么是DCS
DCS集散控制系統(tǒng)(Distributed Control System)是20世紀(jì)70年代中期發(fā)展起來的以微處理器為基礎(chǔ)的分散型計(jì)算機(jī)制系統(tǒng)。它是控制技術(shù)(Control)、計(jì)算機(jī)技術(shù)(Computer)、通信技術(shù)(Communication)、圖形顯示(Display)相結(jié)合的產(chǎn)物.該裝置是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)視、操作、管理和分散制的一種全新的分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。
DCS的特點(diǎn)
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(過程站)對一個(gè)生產(chǎn)過程中的眾多控制點(diǎn)進(jìn)行控制,各控制器間通過網(wǎng)絡(luò)連接并可進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。操作采用計(jì)算機(jī)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。
分級遞階控制系統(tǒng)
在垂直和水平方向都是分級的。
最簡單的DCS系統(tǒng)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(gè)過程控制級之間是相互協(xié)調(diào)的分級,它們把數(shù)據(jù)向上送達(dá)操作管理級,同時(shí)接收操作管理級的指令,各個(gè)水平分級間相互也進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。DCS系統(tǒng)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(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是各個(gè)分級有各自的分工范圍,相互之間有協(xié)調(diào),通常,這種協(xié)調(diào)由上一級來完成。
分散控制
分散是DCS的一個(gè)重要特點(diǎn)。
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(shè)備分散,危險(xiǎn)分散等。分散的目的是為了使危險(xiǎn)分散,提高設(shè)備的可利用率。
自治與協(xié)調(diào)性
DCS的各個(gè)組成部分是各自為政的自治系統(tǒng),各自完成各自的功能,相互之間又有聯(lián)系,數(shù)據(jù)信息相互交換,各種條件相互制約,在系統(tǒng)的協(xié)調(diào)下工作。
分散過程控制裝置完成數(shù)據(jù)的采集、信號的處理、計(jì)算以及數(shù)據(jù)輸出等功能。操作管理裝置完成數(shù)據(jù)的顯示、操作監(jiān)視和操縱信號的發(fā)送等功能。通信系統(tǒng)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(chǔ)是被分散的系統(tǒng)是自治的系統(tǒng);遞階分級的基礎(chǔ)是被分級的系統(tǒng)是協(xié)調(diào)的。
DCS的基本結(jié)構(gòu)
DCS控制系統(tǒng)包括分散過程控制裝置、操作管理裝裝置、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。
分散過程控制裝置
是集散控制系統(tǒng)與生產(chǎn)過程間的界面,生產(chǎn)過程的各種變量通過分散控制裝置轉(zhuǎn)化為操作監(jiān)視的數(shù)據(jù),而操作的各種信息也通過分散控制裝置送到執(zhí)行機(jī)構(gòu)。在分散控制站裝置內(nèi),進(jìn)行模擬量與數(shù)字量的相互轉(zhuǎn)換,完成控制算法的各種運(yùn)算,對輸入量與輸出量進(jìn)行有關(guān)的軟件濾波及其他的一些運(yùn)算。
操作管理裝置
是操作人員與集散控制系統(tǒng)間的界面,操作人員通過操作管理裝置了解生產(chǎn)過程的運(yùn)行狀況,并通過它發(fā)出操作指令給生產(chǎn)系統(tǒng)。生產(chǎn)過程的各種參數(shù)在操作管理裝置上顯示,以便于操作人員監(jiān)視和操作。
包括操作員站和工程師站,完成系統(tǒng)的操作和組態(tài)。以及工廠管理信息系統(tǒng)(MIS系統(tǒng)),這是DCS更高層次的應(yīng)用。
數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)
完成分散控制裝置與操作管理裝置之間的數(shù)據(jù)傳遞與交換,使之連成一個(gè)整體。通訊網(wǎng)絡(luò)有幾種不同的結(jié)構(gòu)行式。如總線式、環(huán)形和星形。總線形在邏輯上也是環(huán)形的。星形的只適用于小系統(tǒng)。不論是環(huán)形還是總線形,一般都采用廣播式。其它一些協(xié)議方式已用的較少。通訊網(wǎng)絡(luò)的速率在10M和100M左右。
有的集散控制系統(tǒng)在分散控制裝置內(nèi)又增加了現(xiàn)場級的控制裝置和現(xiàn)場總線的通信系統(tǒng);有的集散控制系統(tǒng)在操作管理裝置內(nèi)增加了綜合級的控制裝置和相應(yīng)的通信系統(tǒng)。但從總的結(jié)構(gòu)來看,都是由這三部分組成的。
DCS集散控制系統(tǒng)的硬件構(gòu)成
1、控制站
控制站包括現(xiàn)場控制站和數(shù)據(jù)采集站等。有機(jī)柜、電源、控制計(jì)算機(jī)、其他部件。
現(xiàn)場控制單元的主要任務(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)場控制單元以構(gòu)成現(xiàn)場控制站。以面向連續(xù)生產(chǎn)的過程控制為主,順序邏輯控制為輔,構(gòu)成一個(gè)可以實(shí)現(xiàn)多種復(fù)雜控制方案的現(xiàn)場控制站;以順序控制、聯(lián)鎖控制功能為主的現(xiàn)場控制站;構(gòu)成對大批量過程信號進(jìn)行總體信息采集的現(xiàn)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(shù)人員與控制系統(tǒng)的人機(jī)接口,可以對應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視。工程師站為用戶提供了一個(gè)靈活的、功能齊全的工作平臺,通過組態(tài)軟件來實(shí)現(xiàn)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(gè)操作員站代替。
操作站的主要設(shè)備有操作臺、微處理機(jī)系統(tǒng)、外部存儲設(shè)備、圖形顯示設(shè)備、操作鍵盤和鼠標(biāo)、打印輸出設(shè)備。
DCS的軟件系統(tǒng)
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