1、1 什么是 DCS?DCS 是分布式控制系统的英文缩写(Distributed Control System),在国内自控行业又称之为集散控制系统。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。DCS 系统从结构上划分,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
2、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。2 什么是 I/O 点?在自动化控制系统中,I/O 点是最经常听到的一个术语。它是指输入/输出点,I 代表 INPUT,指输入,O 代表 OUTPUT,指输出。输入/输出都是针对控制系统而言,输入指从仪表进入控制系统的测量参数,输出指从控制系统输出到执行机构的参量,一个参量叫做一个点。一个控制系统的规模有时按照它最大能够控制的 I/O 点的数量来定的。3I/O 信号是如何分类的?常用的 I/O 信号一般分为:AI、AO、DI 和
3、DO。AI-模拟量输入信号;AO-模拟量输出信号;DI-数字量输入信号;DO-数字量输出信号。4 什么是 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。5 什么是开关量和模拟量?在控制系统中,另一个常见的术语就是模拟量和开关量。不论输入还是输出,一个参数要么是模拟量,要么是开关量。模拟量指控制系统量的大小是一个在一定范围内变化的连续数值,比如温度,从 0-100 度,压力从0-10MPA,液位从 1-5 米,电动阀门的开度从
4、0-100%,等等,这些量都是模拟量。而开关量指该物理量只有两种状态,如开关的导通和断开的状态,继电器的闭合和打开,电磁阀的通和断等等。对控制系统来说,由于 CPU 是二进制的,数据的每位有“0”和“1”两种状态,因此,开关量只要用 CPU 内部的一位即可表示,比如,用“0”表示开,用“1”表示关。而模拟量则根据精度,通常需要 8 位到 16 为才能表示一个模拟量。最常见的模拟量是 12 位的,即精度为 2-12,最高精度约为万分之二点五。当然,在实际的控制系统中,模拟量的精度还要受模拟/数字转换器和仪表的精度限制,通常不可能达到这么高。6 什么是系统冗余?在一些对系统可靠性要求很高的应用中,
5、DCS 的设计需要考虑热备份也就是系统冗余,这是指系统中一些关键模块或网络在设计上有一个或多个备份,当现在工作的部分出现问题时,系统可以通过特殊的软件或硬件自动切换到备份上,从而保证了系统不间断工作。通常设计的冗余方式包括:CPU 冗余、网络冗余、电源冗余。在极端情况下,一些系统会考虑全系统冗余,即还包括 I/O 冗余。7 什么是 I/O 余量?与冗余不同,I/O 余量只是系统中 I/O 数量大于应用的要求,这种余量只是数量上的,主要目的是使系统今后有继续加入控制信号的可能。8 什么是 DCS 的开放性?DCS 的开放性是指 DCS 能通过不同的接口方便地与第三方系统或设备连接,并获取其信息的
6、性能。这种连接主要是通过网络实现的,采用通用的、开放的网络协议和标准的软件接口是 DCS 开放性的保障。我公司目前采用的DCS 系统有很好的开放性。9 什么是组态?通过专用的软件定义系统的过程就是组态(configuration)。定义过程站各模块的排列位置和类型的过程叫过程站硬件组态;定义过程站控制策略和控制程序的过程叫控制策略组态;定义操作员站监控程序的过程叫操作员站组态;定义系统网络连接方式和各站地址的过程叫网络组态。10 什么是现场总线?现场总线是应用于过程控制现场的一种数字网络,它不仅包含有过程控制信息交换,而且还包含设备管理信息的交流。通过现场总线,各种智能设备(智能变送器、调节法、分析仪和分布式 I/O 单元)可以方便地进行数据交换,过程控制策略可以完全在现场设备层次上实现。目前,使用较多的现场总线主要是 FUNDATION fieldbus 基金会现场总线(FF 总线)和PROFIBUS 现场总线。应用现场总线技术可以将各种分布在控制现场的相关智能设备和 I/O 单元方便的连接在一起,构成控制系统,这种结构已经成为 DCS 发展的趋势。