DCS系统

DCS系统目前，在连续型流程生产自动控制（PA）或习惯称之为工业过程控制中，有三大控制系统，即DCS（分散控制系统）、PLC（可编程逻辑控制器）和FCS（现场总线控制系统）。什么是DCSDCS集散控制系统(DistributedControlSystem)是20世纪70年代中期发展起来的以微处理器为基础的分散型计算机制系统。它是控制技术（Control）、计算机技术（Computer）、通信技术（Communication）、图形显示(Display)相结合的产物．该装置是利用计算机技术对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散制的一种全新的分布式计算机控制系统。DCS的特点DCS是计算机技术、控制技术和网络技术高度结合的产物。DCS通常采用若干个控制器（过程站）对一个生产过程中的众多控制点进行控制，各控制器间通过网络连接并可进行数据交换。操作采用计算机操作站，通过网络与控制器连接，收集生产数据，传达操作指令。因此，DCS的主要特点归结为一句话就是：分散控制集中管理。分级递阶控制系统在垂直和水平方向都是分级的。昀简单的DCS系统至少在垂直方向分两级，即：操作管理级和过程控制级。在水平方向上各个过程控制级之间是相互协调的分级，它们把数据向上送达操作管理级，同时接收操作管理级的指令，各个水平分级间相互也进行数据交换。DCS系统越大，其垂直方向和水平方向分级的范围也越广。分级递阶控制系统的优点是各个分级有各自的分工范围，相互之间有协调，通常，这种协调由上一级来完成。分散控制分散是DCS的一个重要特点。分散的含义不单是分散控制，还包含了其他意义。如：地域分散，功能分散，设备分散，危险分散等。分散的目的是为了使危险分散，提高设备的可利用率。自治与协调性DCS的各个组成部分是各自为政的自治系统，各自完成各自的功能，相互之间又有联系，数据信息相互交换，各种条件相互制约，在系统的协调下工作。分散过程控制装置完成数据的采集、信号的处理、计算以及数据输出等功能。操作管理装置完成数据的显示、操作监视和操纵信号的发送等功能。通信系统则完成操作管理装置与分散过程控制装置间的通信。分散的基础是被分散的系统是自治的系统；递阶分级的基础是被分级的系统是协调的。DCS的基本结构DCS控制系统包括分散过程控制装置、操作管理装装置、数据通信系统。分散过程控制装置是集散控制系统与生产过程间的界面，生产过程的各种变量通过分散控制装置转化为操作监视的数据，而操作的各种信息也通过分散控制装置送到执行机构。在分散控制站装置内，进行模拟量与数字量的相互转换，完成控制算法的各种运算，对输入量与输出量进行有关的软件滤波及其他的一些运算。操作管理装置是操作人员与集散控制系统间的界面，操作人员通过操作管理装置了解生产过程的运行状况，并通过它发出操作指令给生产系统。生产过程的各种参数在操作管理装置上显示，以便于操作人员监视和操作。包括操作员站和工程师站，完成系统的操作和组态。以及工厂管理信息系统（MIS系统），这是DCS更高层次的应用。数据通信系统完成分散控制装置与操作管理装置之间的数据传递与交换，使之连成一个整体。通讯网络有几种不同的结构行式。如总线式、环形和星形。总线形在逻辑上也是环形的。星形的只适用于小系统。不论是环形还是总线形，一般都采用广播式。其它一些协议方式已用的较少。通讯网络的速率在10M和100M左右。有的集散控制系统在分散控制装置内又增加了现场级的控制装置和现场总线的通信系统；有的集散控制系统在操作管理装置内增加了综合级的控制装置和相应的通信系统。但从总的结构来看，都是由这三部分组成的。DCS集散控制系统的硬件构成1、控制站控制站包括现场控制站和数据采集站等。有机柜、电源、控制计算机、其他部件。现场控制单元的主要任务是进行数据采集及处理，对被控对象实施闭环反馈控制、顺序控制和批量控制。用户可以根据不同的应用需求，选择配置不同的现场控制单元以构成现场控制站。以面向连续生产的过程控制为主，顺序逻辑控制为辅，构成一个可以实现多种复杂控制方案的现场控制站；以顺序控制、联锁控制功能为主的现场控制站；构成对大批量过程信号进行总体信息采集的现场控制站。2、操作站DCS操作站一般分为操作员站和工程师站两种。工程师站主要是技术人员与控制系统的人机接口，可以对应用系统进行监视。工程师站为用户提供了一个灵活的、功能齐全的工作平台，通过组态软件来实现用户所要求的各种控制策略。有些小型DCS的工程师站可以用一个操作员站代替。操作站的主要设备有操作台、微处理机系统、外部存储设备、图形显示设备、操作键盘和鼠标、DCS的软件系统包括组态软件、控制层软件和监控软件（1）组态软件：安装于工程师站。完成系统控制层软件和监控软件的组态功能。根据实际生产过程控制的需要，预先将DCS所提供的硬件设备和软件功能模块组织起来，以完成特定的任务。要做的组态主要包括：硬件配置、数据库组态、控制算法组态、流程显示及操作画面组态、报表组态、编译和下装（2）控制层软件：特指运行于现场控制站的控制器中的软件，针对控制对象，完成控制功能。其基本功能：I/O数据的采集、数据预处理、数据组织管理、控制运算及I/O数据的输出。（3）监控软件指操作员站或工程师站上的软件，主要完成操作人员所发出的各个命令的执行、图形与画面的显示、报警信息的显示处理、对现场各类检测数据的集中处理。