分布式控制系统Word格式文档下载.docx
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为了满足系统扩充性的要求,系统网络上可接入的最大节点数量应比实际使用的节点数量大若干倍。
这样,
一方面可以随时增加新的节点,另一方面也可以使系统网络运行于较轻的通信负荷状态,以
确保系统的实时性和可靠性。
在系统实际运行过程中,各个节点的上网和下网是随时可能发生的,特别是操作员站,这样,网络重构会经常进行,而这种操作绝对不能影响系统的正常运行,因此,系统网络应该具有很强在线网络重构功能。
其次,这是一种完全对现场I/O处理并实现直接数字控制(DDC)功能的网络节点。
一般一套DCS中要设置现场I/O控制站,用以分担整个系统的I/O和控制功能。
这样既可
以避免由于一个站点失效造成整个系统的失效,提高系统可靠性,也可以使各站点分担数据
采集和控制功能,有利于提高整个系统的性能。
DCS的操作员站是处理一切与运行操作有
关的人机界面(HMI-HumanMachineInterface或operatorinterface)功能的网络节点。
工程师站是对DCS进行离线的配置、组态工作和在线的系统监督、控制、维护的网络
节点,其主要功能是提供对DCS进行组态,配置工作的工具软件(即组态软件),并在
DCS在线运行时实时地监视DCS网络上各个节点的运行情况,使系统工程师可以通过工程师站及时调整系统配置及一些系统参数的设定,使DCS随时处在最佳的工作状态之下。
与
集中式控制系统不同,所有的DCS都要求有系统组态功能,可以说,没有系统组态功能的
系统就不能称其为DCS。
DCS自1975年问世以来,已经经历了三十多年的发展历程。
在这三十多年中,DCS
虽然在系统的体系结构上没有发生重大改变,但是经过不断的发展和完善,其功能和性能都
得到了巨大的提高。
总的来说,DCS正在向着更加开放,更加标准化,更加产品化的方向
发展。
作为生产过程自动化领域的计算机控制系统,传统的DCS仅仅是一个狭义的概念。
如
果以为DCS只是生产过程的自动化系统,那就会引出错误的结论,因为现在的计算机控制
系统的含义已被大大扩展了,它不仅包括过去DCS中所包含的各种内容,还向下深入到了
现场的每台测量设备、执行机构,向上发展到了生产管理,企业经营的方方面面。
传统意义
上的DCS现在仅仅是指生产过程控制这一部分的自动化,而工业自动化系统的概念,则应定位到企业全面解决方案,即totalsolution的层次。
只有从这个角度上提出问题并解决问
题,才能使计算机自动化真正起到其应有的作用。
EPKS系统结构
DCS具有以下特点:
1.高可靠性。
由于DCS将系统控制功能分散在各台计算机上实现,系统结构采用容
错设计,因此某一台计算机出现的故障不会导致系统其他功能的丧失。
此外,由于系统中各
台计算机所承担的任务比较单一,可以针对需要实现的功能采用具有特定结构和软件的专用
计算机,从而使系统中每台计算机的可靠性也得到提高。
2.开放性。
DCS采用开放式,标准化、模块化和系列化设计,系统中各台计算机采
用局域网方式通信,实现信息传输,当需要改变或扩充系统功能时,可将新增计算机方便地
连入系统通信网络或从网络中卸下,几乎不影响系统其他计算机的工作。
形态组成
DCS是分布式控制系统的英文缩写(DistributedControlSystem),在国内自控行业又称之为集散控制系统。
它是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统,综
合了计算机(Computer)、通讯(Communication)、显示(CRT)和控制(Control)等4C技术,其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活、组态方便。
)
发展历史
第一阶段
1975-1980年,在这个时期集散控制系统的技术特点表现为:
1)采用微处理器为基础的控制单元,实现分散控制,有各种各样的算法,通过组态独
立完成回路控制,具有自诊断功能
2)采用带CRT显示器的操作站与过程单兀分离,实现集中监视,集中操作
3)采用较先进的冗余通信系统
第二阶段
1980—1985.,在这个时期集散控制系统的技术特点表现为:
1)微处理器的位数提高,CRT显示器的分辨率提高
2)强化的模块化系统
3)强化了系统信息管理,加强通信功能
第三阶段
1985年以后,集散系统进入第三代,其技术特点表现为:
1)采用开放系统管理
2)操作站采用32位微处理器
3)采用实时多用户多任务的操作系统
进入九十年代以后,计算机技术突飞猛进,更多新的技术被应用到了DCS之中。
PLC
是一种针对顺序逻辑控制发展起来的电子设备,它主要用于代替不灵活而且笨重的继电器逻辑。
现场总线技术在进入九十年代中期以后发展十分迅猛,以至于有些人已做出预测:
基于
现场总线的FCS将取代DCS成为控制系统的主角。
特点介绍
DCS是分散控制系统(DistributedControlSystem)的简称,国内一般习惯称为集散控制系统。
它是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统,
综合了计算机(Computer)、通讯(Communication)、显示(CRT)和控制(Control)等4C技术,其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活、组态方便,DCS特点如下。
高可靠性
由于DCS将系统控制功能分散在各台计算机上实现,系统结构采用容错设计,因此某
一台计算机出现的故障不会导致系统其它功能的丧失。
此外,由于系统中各台计算机所承担
的任务比较单一,可以针对需要实现的功能采用具有特定结构和软件的专用计算机,从而使
系统中每台计算机的可靠性也得到提高。
开放性
DCS采用开放式、标准化、模块化和系列化设计,系统中各台计算机采用局域网方式
通信,实现信息传输,当需要改变或扩充系统功能时,可将新增计算机方便地连入系统通信
网络或从网络中卸下,几乎不影响系统其他计算机的工作。
灵活性
通过组态软件根据不同的流程应用对象进行软硬件组态,即确定测量与控制信号及相
互间连接关系、从控制算法库选择适用的控制规律以及从图形库调用基本图形组成所需的各种监控和报警画面,从而方便地构成所需的控制系统。
易于维护
功能单一的小型或微型专用计算机,具有维护简单、方便的特点,当某一局部或某个
计算机出现故障时,可以在不影响整个系统运行的情况下在线更换,迅速排除故障。
协调性
各工作站之间通过通信网络传送各种数据,整个系统信息共享,协调工作,以完成控制系统的总体功能和优化处理。
控制功能齐全
控制算法丰富,集连续控制、顺序控制和批处理控制于一体,可实现串级、前馈、解
耦、自适应和预测控制等先进控制,并可方便地加入所需的特殊控制算法。
DCS的构成方
式十分灵活,可由专用的管理计算机站、操作员站、工程师站、记录站、现场控制站和数据
采集站等组成,也可由通用的服务器、工业控制计算机和可编程控制器构成。
处于底层的过程控制级一般由分散的现场控制站、数据采集站等就地实现数据采集和控制,并通过数据通
信网络传送到生产监控级计算机。
生产监控级对来自过程控制级的数据进行集中操作管理,
如各种优化计算、统计报表、故障诊断、显示报警等。
随着计算机技术的发展,DCS可以
按照需要与更高性能的计算机设备通过网络连接来实现更高级的集中管理功能,如计划调度、仓储管理、能源管理等。
结构
从结构上划分,DCS包括过程级、操作级和管理级。
过程级主要由过程控制站、I/O
单元和现场仪表组成,是系统控制功能的主要实施部分。
操作级包括:
操作员站和工程师站,
完成系统的操作和组态。
管理级主要是指工厂管理信息系统(MIS系统),作为DCS更高
层次的应用,目前国内纸行业应用到这一层的系统较少。
DCS的控制程序:
DCS的控制决策是由过程控制站完成的,所以控制程序是由过程控制站执行的。
过程控制站的组成:
DCS的过程控制站是一个完整的计算机系统,主要由电源、CPU(中央处理器)、网络接口和I/O组成
I/O:
控制系统需要建立信号的输入和输出通道,这就是I/O。
DCS中的I/O一般是模
块化的,一个I/O模块上有一个或多个I/O通道,用来连接传感器和执行器(调节阀)。
I/O单元:
通常,一个过程控制站是有几个机架组成,每个机架可以摆放一定数量的模块。
CPU所在的机架被称为CPU单元,同一个过程站中只能有一个CPU单元,其他只用
来摆放I/O模块的机架就是I/O单元。
国内外应用
分散控制系统
1975年美国最大的仪表控制公司Honeywell首次向世界推出了它的综合分散控制系
统TDC—2000(ToalDistributedControl-2000),这一系统的发表,立即引起美国工业控制界
高度评价,称之为最鼓舞人心的事件”。
世界各国的各大公司也纷纷仿效,推出了一个又一个集散系统,从此过程控制进入了集散系统的新时期。
在此期间有日本横河公司推出的CENTUM,美国泰勒仪表公司的MOS&
Euml;
费雪尔公司的DC&
Eacute;
—400,贝利公司的N—90,福克斯波罗公司的Cpectrum和德国西门子公司的Telepermm。
随着计算机特别是微型计算机与网络技术的飞速发展,加上各制造商的激烈竞争,使DCS很快从70年代的第一代发展到90年代初的第三代DCS。
尽管在这之前的集散系统的技术水平已经很高,但其中存在着一个最主要的弊病是:
各大公司推出的几十种型号的
系统,几乎都是该公司的专利产品,每个公司为了保护自身的利益,采用的都是专利网络,这就为全厂、全企业的管理带来问题。
随着计算机的发展与网络开发使各控制厂商更多地采用商业计算机的技术,80年代末
许多公司推出新一代的集散系统,其主要特征是新系统的局部网络采用MAP协议;
引用
智能变送器与现场总线结构;
在控制软件上引入PLC的顺序控制与批量控制,使DCS也具有PLC的功能。
至90年代初各国知名的DCS有:
3000,Bailey的INFI—90,Rosemount的RS—3,WestHoose的WDPF,Leeds&
Nonthru
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