DCS控制系統(tǒng)

更新時(shí)間：2017-08-07 14:44:29　點(diǎn)擊數(shù)：3739

DCS系統(tǒng)（DIstirbuted Control System，分散控制系統(tǒng)）是隨著現(xiàn)代大型工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的不斷興起和過(guò)程控制要求的日益復(fù)雜應(yīng)運(yùn)而生的綜合控制系統(tǒng)，它是計(jì)算機(jī)技術(shù)、系統(tǒng)控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)和多媒體技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，可提供窗口友好的人機(jī)界面和強(qiáng)大的通訊功能。是完成過(guò)程控制、過(guò)程管理的現(xiàn)代化設(shè)備。 　　針對(duì)不同行業(yè)、不同項(xiàng)目，在充分調(diào)查了計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、應(yīng)用軟件技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)的基礎(chǔ)上，使用各種分散控制系統(tǒng)（DCS），高質(zhì)量、高標(biāo)準(zhǔn)的完成工程設(shè)計(jì)、組態(tài)、成套供貨、現(xiàn)場(chǎng)啟動(dòng)調(diào)試、性能測(cè)試及考核驗(yàn)收，推出切實(shí)可行的技術(shù)方案。 　　系統(tǒng)的主要技術(shù)概述 　　※系統(tǒng)主要有現(xiàn)場(chǎng)控制站（I/O站）、數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)、人機(jī)接口單元（操作員站OPS、工程師站ENS）、機(jī)柜、電源等組成。系統(tǒng)具備開(kāi)放的體系結(jié)構(gòu)，可以提供多層開(kāi)放數(shù)據(jù)接口。 　　※硬件系統(tǒng)在惡劣的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)具有高度的可靠性、維修方便、工藝先進(jìn)。底層漢化的軟件平臺(tái)具備強(qiáng)大的處理功能，并提供方便的組態(tài)復(fù)雜控制系統(tǒng)的能力與用戶自主開(kāi)發(fā)專(zhuān)用高級(jí)控制算法的支持能力；易于組態(tài)，易于使用。支持多種現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)以便適應(yīng)未來(lái)的擴(kuò)充需要。 　　※系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用合適的冗余配置和診斷至模件級(jí)的自診斷功能，具有高度的可靠性。系統(tǒng)內(nèi)任一組件發(fā)生故障，均不會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的工作。 　　※系統(tǒng)的參數(shù)、報(bào)警、自診斷及其他管理功能高度集中在CRT上顯示和在打印機(jī)上打印，控制系統(tǒng)在功能和物理上真正分散。 　　※整個(gè)系統(tǒng)的可利用率至少為99.9％；系統(tǒng)平均無(wú)故障時(shí)間為10萬(wàn)小時(shí)，實(shí)現(xiàn)了核電、火電、熱電、石化、化工、冶金、建材諸多領(lǐng)域的完整監(jiān)控。 　　※“域”的概念。把大型控制系統(tǒng)用高速實(shí)時(shí)冗余網(wǎng)絡(luò)分成若干相對(duì)獨(dú)立的分系統(tǒng)，一個(gè)分系統(tǒng)構(gòu)成一個(gè)域，各域共享管理和操作數(shù)據(jù)，而每個(gè)域內(nèi)又是一個(gè)功能完整的DCS系統(tǒng)，以便更好的滿足用戶的使用。 　　※網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可靠性、開(kāi)放性及先進(jìn)性。在系統(tǒng)操作層，采用冗余的100Mbps以太網(wǎng)；在控制層，采用冗余的100Mbps工業(yè)以太網(wǎng)，保證系統(tǒng)的可靠性；在現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)處理層，12Mbps的PROFIBUS總線連接中央控制單元和各現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)處理模塊。 　　※標(biāo)準(zhǔn)的Client/Server結(jié)構(gòu)。MACS系統(tǒng)的操作層采用Client/Server結(jié)構(gòu)。 　　※開(kāi)放并且可靠的操作系統(tǒng)。系統(tǒng)的操作層采用WINDOWS NT操作系統(tǒng)；控制站采用成熟的嵌入式實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)QNS以確保控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、安全性和可靠性。 　　※標(biāo)準(zhǔn)的控制組態(tài)軟件。可以實(shí)現(xiàn)任何監(jiān)測(cè)、控制要求。 　　※可擴(kuò)展性和可裁剪性。保證經(jīng)濟(jì)性。 首先，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(lái)說(shuō)，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(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(nèi)完成，而這個(gè)時(shí)間限度則是根據(jù)被控制過(guò)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(shuō)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(wú)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。這樣，一方面可以隨時(shí)增加新的節(jié)點(diǎn)，另一方面也可以使系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行于較輕的通信負(fù)荷狀態(tài)，以確保系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和可靠性。在系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，各個(gè)節(jié)點(diǎn)的上網(wǎng)和下網(wǎng)是隨時(shí)可能發(fā)生的，特別是操作員站，這樣，網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)會(huì)經(jīng)常進(jìn)行，而這種操作絕對(duì)不能影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行，因此，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該具有很強(qiáng)在線網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)功能。 　　其次，這是一種完全對(duì)現(xiàn)場(chǎng)I/O處理并實(shí)現(xiàn)直接數(shù)字控制（DDC）功能的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。一般一套DCS中要設(shè)置現(xiàn)場(chǎng)I/O控制站，用以分擔(dān)整個(gè)系統(tǒng)的I/O和控制功能。這樣既可以避免由于一個(gè)站點(diǎn)失效造成整個(gè)系統(tǒng)的失效，提高系統(tǒng)可靠性，也可以使各站點(diǎn)分擔(dān)數(shù)據(jù)采集和控制功能，有利于提高整個(gè)系統(tǒng)的性能。DCS的操作員站是處理一切與運(yùn)行操作有關(guān)的人機(jī)界面（HMI-Human Machine Interface或operator interface）功能的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。 　　工程師站是對(duì)DCS進(jìn)行離線的配置、組態(tài)工作和在線的系統(tǒng)監(jiān)督、控制、維護(hù)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，其主要功能是提供對(duì)DCS進(jìn)行組態(tài)，配置工作的工具軟件（即組態(tài)軟件），并在DCS在線運(yùn)行時(shí)實(shí)時(shí)地監(jiān)視DCS網(wǎng)絡(luò)上各個(gè)節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行情況，使系統(tǒng)工程師可以通過(guò)工程師站及時(shí)調(diào)整系統(tǒng)配置及一些系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)定，使DCS隨時(shí)處在最佳的工作狀態(tài)之下。與集中式控制系統(tǒng)不同，所有的DCS都要求有系統(tǒng)組態(tài)功能，可以說(shuō)，沒(méi)有系統(tǒng)組態(tài)功能的系統(tǒng)就不能稱(chēng)其為DCS。 　　DCS自1975年問(wèn)世以來(lái)，已經(jīng)經(jīng)歷了二十多年的發(fā)展歷程。在這二十多年中，DCS雖然在系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)上沒(méi)有發(fā)生重大改變，但是經(jīng)過(guò)不斷的發(fā)展和完善，其功能和性能都得到了巨大的提高。總的來(lái)說(shuō)，DCS正在向著更加開(kāi)放，更加標(biāo)準(zhǔn)化，更加產(chǎn)品化的方向發(fā)展。 　　作為生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，傳統(tǒng)的DCS僅僅是一個(gè)狹義的概念。如果以為DCS只是生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化系統(tǒng)，那就會(huì)引出錯(cuò)誤的結(jié)論，因?yàn)楝F(xiàn)在的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的含義已被大大擴(kuò)展了，它不僅包括過(guò)去DCS中所包含的各種內(nèi)容，還向下深入到了現(xiàn)場(chǎng)的每臺(tái)測(cè)量設(shè)備、執(zhí)行機(jī)構(gòu)，向上發(fā)展到了生產(chǎn)管理，企業(yè)經(jīng)營(yíng)的方方面面。傳統(tǒng)意義上的DCS現(xiàn)在僅僅是指生產(chǎn)過(guò)程控制這一部分的自動(dòng)化，而工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的概念，則應(yīng)定位到企業(yè)全面解決方案，即total solution 的層次。只有從這個(gè)角度上提出問(wèn)題并解決問(wèn)題，才能使計(jì)算機(jī)自動(dòng)化真正起到其應(yīng)有的作用。