集散控制系統簡(jiǎn)稱(chēng)DCS,也可直譯為“分散控制系統”或“分布式計算機控制系統”。
它采用控制分散、操作和管理集中的基本設計思想,采用多層分級、合作自治的結構形式。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用。一直以來(lái)DCS的重點(diǎn)在于控制,它以“分散”作為關(guān)鍵字。
但現代發(fā)展更著(zhù)重于全系統信息綜合管理,今后“綜合”又將成為其關(guān)鍵字,向實(shí)現控制體系、運行體系、計劃體系、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)調度、經(jīng)營(yíng)管理,以至高層的戰略決策,形成一個(gè)具有柔性、高度自動(dòng)化的管控一體化系統。DCS的軟件體系通常可以為用戶(hù)提供相當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)行適當的“組裝連接”(即組態(tài)),生成滿(mǎn)足控制系統的要求各種應用軟件。
DCS是分布式控制系統的英文縮寫(xiě)(Distributed Control System),在國內自控行業(yè)又稱(chēng)之為集散控制系統。即所謂的分布式控制系統,或在有些資料中稱(chēng)之為集散系統,是相對于集中式控制系統而言的一種新型計算機控制系統,它是在集中式控制系統的基礎上發(fā)展、演變而來(lái)的。它是一個(gè)由過(guò)程控制級和過(guò)程監控級組成的以通信網(wǎng)絡(luò )為紐帶的多級計算機系統,綜合了計算機,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、分級管理、配置靈活以及組態(tài)方便。
從結構上劃分,DCS包括過(guò)程級、操作級和管理級。過(guò)程級主要由過(guò)程控制站、I/O單元和現場(chǎng)儀表組成,是系統控制功能的主要實(shí)施部分。操作級包括:操作員站和工程師站,完成系統的操作和組態(tài)。管理級主要是指工廠(chǎng)管理信息系統(MIS系統),作為DCS更高層次的應用,目前國內紙行業(yè)應用到這一層的系統較少。 DCS的控制程序:DCS的控制決策是由過(guò)程控制站完成的,所以控制程序是由過(guò)程控制站執行的。 過(guò)程控制站的組成: DCS的過(guò)程控制站是一個(gè)完整的計算機系統,主要由電源、CPU(中央處理器)、網(wǎng)絡(luò )接口和I/O組成 I/O:控制系統需要建立信號的輸入和輸出通道,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(lái)連接傳感器和執行器(調節閥)。 I/O單元:通常,一個(gè)過(guò)程控制站是有幾個(gè)機架組成,每個(gè)機架可以擺放一定數量的模塊。CPU所在的機架被稱(chēng)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(chēng)上位機,用于操作設備,監視參數,系統組態(tài),歷史記錄等;
2、DPU,俗稱(chēng)下位機,用于執行系統邏輯、運算并發(fā)出指令;
3、I/O模件,用于收集現場(chǎng)一次設備、元件的參數,硬接線(xiàn)實(shí)現,分模擬量和開(kāi)關(guān)量等;
4、繼電器柜,用于執行DPU的指令,如設備啟停等;
5、系統電源柜,用于DCS系統電源供給,雙路;
6、數據高速公路,同軸電纜或雙絞線(xiàn),用于數據傳輸;
7、數字交換機,用于聯(lián)系上位機和下位機的樞紐;
DCS的骨架—系統網(wǎng)絡(luò ),它是DCS的基礎和核心。
由于網(wǎng)絡(luò )對于DCS整個(gè)系統的實(shí)時(shí)性、可靠性和擴充性,起著(zhù)決定性的作用,因此各廠(chǎng)家都在這方面進(jìn)行了精心的設計。對于DCS的系統網(wǎng)絡(luò )來(lái)說(shuō),它必須滿(mǎn)足實(shí)時(shí)性的要求,即在確定的時(shí)間限度內完成信息的傳送。
這里所說(shuō)的“確定”的時(shí)間限度,是指在無(wú)論何種情況下,信息傳送都能在這個(gè)時(shí)間限度內完成,而這個(gè)時(shí)間限度則是根據被控制過(guò)程的實(shí)時(shí)性要求確定的。因此,衡量系統網(wǎng)絡(luò )性能的指標并不是網(wǎng)絡(luò )的速率,即通常所說(shuō)的每秒比特數(bps),而是系統網(wǎng)絡(luò )的實(shí)時(shí)性,即能在多長(cháng)的時(shí)間內確保所需信息的傳輸完成。
系統網(wǎng)絡(luò )還必須非常可靠,無(wú)論在任何情況下,網(wǎng)絡(luò )通信都不能中斷,因此多數廠(chǎng)家的DCS均采用雙總線(xiàn)、環(huán)形或雙重星形的網(wǎng)絡(luò )拓撲結構。為了滿(mǎn)足系統擴充性的要求,系統網(wǎng)絡(luò )上可接入的最大節點(diǎn)數量應比實(shí)際使用的節點(diǎn)數量大若干倍。
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