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控制系統的集散控制
發布時間: 2015-03-19 點擊數: 2734 【添加收藏】 【返回】

   控制系統其實從20世紀40年代就開始使用了,早期的現場基地式儀表和后期的繼電器構成了控制系統的前身。以PLC和DCS為代表,從70年****始應用以來,在冶金、電力、石油、化工、輕工等工業過程控制中獲得迅猛的發展。從90年****始,陸續出現了現場總線控制系統、基于PC的控制系統等,將簡要介紹各種常見的控制系統,并分析控制系統的演進過程和發展方向。
   70年代中期,由于設備大型化、工藝流程連續性要求高、要控制的工藝參數增多,而且條件苛刻,要求顯示操作集中等,使已經普及的電動單元組合儀表不能完全滿足要求。在此情況下,業內廠商經過市場調查,確定開發的DCS產品應以模擬量反饋控制為主,輔以開關量的順序控制和模擬量開關量混合型的批量控制,它們可以覆蓋煉油、石化、化工、冶金、電力、輕工及市政工程等大部分行業。
   1975年前后,在原來采用中小規模集成電路而形成的直接數字控制器(DDC)的自控和計算機技術的基礎上,開發出了以集中顯示操作、分散控制為特征的集散控制系統(DCS)。由于當時計算機并不普及,所以開發DCS應強調用戶可以不懂計算機就能使用DCS;同時,開發DCS還應強調向用戶提供整個系統。此外,開發的DCS應做到與中控室的常規儀表具有相同的技術條件,以保證可靠性、安全性。
   在以后的近30年間,DCS先與成套設備配套,而后逐步擴大到工藝裝置改造上,與此同時,也分成大型DCS和中小型DCS兩類產品,使其性能價格比更具有競爭力。DCS產品雖然在原理上并沒有多少突破,但由于技術的進步、外界環境變化和需求的改變,共出現了三代DCS產品。1975年至80年代前期為第一代產品,80年代中期至90年代前期為第二代產品,90年代中期至21世紀初為第三代產品。
控制站

   DCS系統中,控制站作為一個完整的計算機,它的主要I/O設備為現場的輸入、輸出處理設備,以及過程輸入/輸出(PI/O),包括信號變換與信號調理,A/D、D/A轉換。控制站是整個DCS的基礎,它的可靠性和安全性最為重要,死機和控制失靈的現象是絕對不允許的,而且冗余、掉電保護、抗干擾、構成防爆系統等方面都應很有效而可靠,才能滿足用戶要求。
   關于DCS控制站的系統軟件,包括實時操作系統、編程語言及編譯系統、數據庫系統、自診斷系統等,只是完善程度不同而已。第二代DCS控制站開始有面向過程語言和高級語言;第三代DCS控制站的系統軟件可以完成離線組態及在線修改控制策略。為了完成控制策略,對于順序控制和批量控制組態編程,各種DCS控制站采用不同的方法。
DCS操作站

   DCS操作站具有操作員功能、工程師功能、通信功能和高級語言功能等,其中工程師功能中包括系統組態、系統維護、系統通用(Utility)功能,還有系統配置、操作標記、趨勢記錄、歷史數據管理、總貌畫面組態、控制站組態、工藝單元或區域組態等。
   實際的DCS操作站是典型的計算機,它與控制站不同,有著豐富的外圍設備和人機界面。在人機界面方面,逐漸過渡為以GUI圖形用戶界面為平臺并采用鼠標,組態時制作流程圖和控制回路圖等采用菜單、窗口等,使人機界面友好。第三代DCS操作站是在個人計算機(PC)及Windows操作系統普及和通用監控圖形軟件已商品化的基礎上誕生的。DDE或OPC接口技術,以太網接口與管理網絡相連。DCS系統組態、操作站組態、控制站組態均有相應軟件,為DCS用戶的工程設計人員提供人機界面。有的DCS的采用通用監控圖形軟件,或以此類軟件為核心,進行二次開發。

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