DCS控制系統

更新時間：2017-08-07 14:44:29　點擊數：3659

DCS系統（DIstirbuted Control System，分散控制系統）是隨著現代大型工業生產自動化的不斷興起和過程控制要求的日益復雜應運而生的綜合控制系統，它是計算機技術、系統控制技術、網絡通訊技術和多媒體技術相結合的產物，可提供窗口友好的人機界面和強大的通訊功能。是完成過程控制、過程管理的現代化設備。 　　針對不同行業、不同項目，在充分調查了計算機技術、網絡技術、應用軟件技術、信號處理技術的基礎上，使用各種分散控制系統（DCS），高質量、高標準的完成工程設計、組態、成套供貨、現場啟動調試、性能測試及考核驗收，推出切實可行的技術方案。 　　系統的主要技術概述 　　※系統主要有現場控制站（I/O站）、數據通訊系統、人機接口單元（操作員站OPS、工程師站ENS）、機柜、電源等組成。系統具備開放的體系結構，可以提供多層開放數據接口。 　　※硬件系統在惡劣的工業現場具有高度的可靠性、維修方便、工藝先進。底層漢化的軟件平臺具備強大的處理功能，并提供方便的組態復雜控制系統的能力與用戶自主開發專用高級控制算法的支持能力；易于組態，易于使用。支持多種現場總線標準以便適應未來的擴充需要。 　　※系統的設計采用合適的冗余配置和診斷至模件級的自診斷功能，具有高度的可靠性。系統內任一組件發生故障，均不會影響整個系統的工作。 　　※系統的參數、報警、自診斷及其他管理功能高度集中在CRT上顯示和在打印機上打印，控制系統在功能和物理上真正分散。 　　※整個系統的可利用率至少為99.9％；系統平均無故障時間為10萬小時，實現了核電、火電、熱電、石化、化工、冶金、建材諸多領域的完整監控。 　　※“域”的概念。把大型控制系統用高速實時冗余網絡分成若干相對獨立的分系統，一個分系統構成一個域，各域共享管理和操作數據，而每個域內又是一個功能完整的DCS系統，以便更好的滿足用戶的使用。 　　※網絡結構可靠性、開放性及先進性。在系統操作層，采用冗余的100Mbps以太網；在控制層，采用冗余的100Mbps工業以太網，保證系統的可靠性；在現場信號處理層，12Mbps的PROFIBUS總線連接中央控制單元和各現場信號處理模塊。 　　※標準的Client/Server結構。MACS系統的操作層采用Client/Server結構。 　　※開放并且可靠的操作系統。系統的操作層采用WINDOWS NT操作系統；控制站采用成熟的嵌入式實時多任務操作系統QNS以確保控制系統的實時性、安全性和可靠性。 　　※標準的控制組態軟件。可以實現任何監測、控制要求。 　　※可擴展性和可裁剪性。保證經濟性。 首先，DCS的骨架—系統網絡，它是DCS的基礎和核心。由于網絡對于DCS整個系統的實時性、可靠性和擴充性，起著決定性的作用，因此各廠家都在這方面進行了精心的設計。對于DCS的系統網絡來說，它必須滿足實時性的要求，即在確定的時間限度內完成信息的傳送。這里所說的“確定”的時間限度，是指在無論何種情況下，信息傳送都能在這個時間限度內完成，而這個時間限度則是根據被控制過程的實時性要求確定的。因此，衡量系統網絡性能的指標并不是網絡的速率 ，即通常所說的每秒比特數（bps），而是系統網絡的實時性，即能在多長的時間內確保所需信息的傳輸完成。系統網絡還必須非常可靠，無論在任何情況下，網絡通信都不能中斷，因此多數廠家的DCS均采用雙總線、環形或雙重星形的網絡拓撲結構。為了滿足系統擴充性的要求，系統網絡上可接入的最大節點數量應比實際使用的節點數量大若干倍。這樣，一方面可以隨時增加新的節點，另一方面也可以使系統網絡運行于較輕的通信負荷狀態，以確保系統的實時性和可靠性。在系統實際運行過程中，各個節點的上網和下網是隨時可能發生的，特別是操作員站，這樣，網絡重構會經常進行，而這種操作絕對不能影響系統的正常運行，因此，系統網絡應該具有很強在線網絡重構功能。 　　其次，這是一種完全對現場I/O處理并實現直接數字控制（DDC）功能的網絡節點。一般一套DCS中要設置現場I/O控制站，用以分擔整個系統的I/O和控制功能。這樣既可以避免由于一個站點失效造成整個系統的失效，提高系統可靠性，也可以使各站點分擔數據采集和控制功能，有利于提高整個系統的性能。DCS的操作員站是處理一切與運行操作有關的人機界面（HMI-Human Machine Interface或operator interface）功能的網絡節點。 　　工程師站是對DCS進行離線的配置、組態工作和在線的系統監督、控制、維護的網絡節點，其主要功能是提供對DCS進行組態，配置工作的工具軟件（即組態軟件），并在DCS在線運行時實時地監視DCS網絡上各個節點的運行情況，使系統工程師可以通過工程師站及時調整系統配置及一些系統參數的設定，使DCS隨時處在最佳的工作狀態之下。與集中式控制系統不同，所有的DCS都要求有系統組態功能，可以說，沒有系統組態功能的系統就不能稱其為DCS。 　　DCS自1975年問世以來，已經經歷了二十多年的發展歷程。在這二十多年中，DCS雖然在系統的體系結構上沒有發生重大改變，但是經過不斷的發展和完善，其功能和性能都得到了巨大的提高。總的來說，DCS正在向著更加開放，更加標準化，更加產品化的方向發展。 　　作為生產過程自動化領域的計算機控制系統，傳統的DCS僅僅是一個狹義的概念。如果以為DCS只是生產過程的自動化系統，那就會引出錯誤的結論，因為現在的計算機控制系統的含義已被大大擴展了，它不僅包括過去DCS中所包含的各種內容，還向下深入到了現場的每臺測量設備、執行機構，向上發展到了生產管理，企業經營的方方面面。傳統意義上的DCS現在僅僅是指生產過程控制這一部分的自動化，而工業自動化系統的概念，則應定位到企業全面解決方案，即total solution 的層次。只有從這個角度上提出問題并解決問題，才能使計算機自動化真正起到其應有的作用。