【正文】 下圖目前 DCS的組成簡圖： 中央控制室 CRT操作中心 高 速 數(shù) 據(jù) 通 道 過程控制單元 過程控制單元 過程控制單元 工業(yè)現(xiàn)場 過程控制單元是以微處理器微基礎(chǔ)的微機(jī)結(jié)構(gòu)，具有幾十種或上百種運(yùn)算功能， 可以獨(dú)立地對回路進(jìn)行各種復(fù)雜控制。各控制單元通過通訊系統(tǒng)集中到中央操作站， 進(jìn)行全系統(tǒng)地綜合管理。 dcs 層次化已經(jīng)成為目前 DCS的體系特點(diǎn)。 DCS充分體現(xiàn)了分散控制，集中管理的思 想。 DCS的功能一般可以分為以下的 4級： 二、 DCS的功能分層體系： 市場和用戶分析 定貨和銷售統(tǒng)計(jì) 銷售計(jì)劃 產(chǎn)品制造協(xié)調(diào) 合同事宜 期限監(jiān)測等 規(guī)劃產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和規(guī)模 產(chǎn)品監(jiān)視 產(chǎn)品報(bào)告 工廠生產(chǎn)監(jiān)視 過程操作測試 裝置間協(xié)調(diào) 優(yōu)化過程控制 自適應(yīng)控制 錯誤檢測 數(shù)據(jù)存檔 過程數(shù)據(jù)采集及檢查 開環(huán)和閉環(huán)控制 設(shè)備監(jiān)測和系統(tǒng)測試及診斷 實(shí)施安全性、冗余化措施 現(xiàn)場設(shè)備 工廠經(jīng)營管理級 生產(chǎn)管理級 過程管理級 直接控制級 1，直接控制級： 這一級是 DCS的基礎(chǔ)。在這一級里，過程控制計(jì)算機(jī)直接與現(xiàn)場各類裝置，如變 送器、執(zhí)行器、電動機(jī)等相連，對所連接的裝置實(shí)施檢測、控制，同時它還與上一級 的計(jì)算機(jī)相連，接收上層的管理信息，轉(zhuǎn)化為命令發(fā)給現(xiàn)場裝置，并向上一級傳遞裝 置的特性數(shù)據(jù)和采集到的實(shí)時數(shù)據(jù)。這一級的計(jì)算機(jī)是過程控制單元，簡稱 DPU。 DPU的工作是獨(dú)立的，即當(dāng)上層計(jì)算機(jī)與之失去通訊時也能維持對現(xiàn)場裝置的控制。 2，過程管理級： 這一級的計(jì)算機(jī)主要有操作員站、工程師站、服務(wù)器等。它綜合監(jiān)視各 DPU傳遞 的所有信息，集中顯示操作，控制回路組態(tài)和參數(shù)修改，優(yōu)化過程處理等等。操作員 一般使用操作員站來監(jiān)控現(xiàn)場參數(shù)和設(shè)備，工程師站由維護(hù)人員使用來對組態(tài)進(jìn)行修 改。這一級計(jì)算機(jī)與 DPU進(jìn)行通訊，操作人員對現(xiàn)場設(shè)備的操作命令是發(fā)給 DPU的， 只有 DPU才能直接控制現(xiàn)場的設(shè)備。 3，生產(chǎn)管理級： 該級計(jì)算機(jī)協(xié)調(diào)各單元的參數(shù)設(shè)定，是生產(chǎn)的總協(xié)調(diào)員。 4，工廠經(jīng)營管理級： 這一級居于中央計(jì)算機(jī)，并與辦公自動化連接起來，擔(dān)任全廠的總體協(xié)調(diào)管理， 包括各類經(jīng)營活動、人事管理等等。 三、 DCS的發(fā)展： DCS出現(xiàn)于 20世紀(jì) 70年代中期，發(fā)展至今已有近 30年。，經(jīng)歷了兩代歷程，現(xiàn)正向 更新的第三代發(fā)展。 1，第一代 DCS： 20世紀(jì) 70年代中期至后期推出的 DCS稱為第一代 DCS。 監(jiān)控計(jì)算機(jī) CRT操作中心 高 速 數(shù) 據(jù) 通 道 過程控制單元 數(shù)據(jù)采集裝置 第一代 DCS的結(jié)構(gòu)簡圖 2，第二代 DCS： 進(jìn)入 20世紀(jì) 80年代，由于微機(jī)技術(shù)的成熟和局部網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)入，使 DCS進(jìn)入 的第二代。第二代 DCS是以局域網(wǎng)（ LAN）為主干來領(lǐng)導(dǎo)全系統(tǒng)進(jìn)行工作。系統(tǒng)中各單 元都可以看作網(wǎng)絡(luò)接點(diǎn)。不同的局域網(wǎng)可通過網(wǎng)橋進(jìn)行通訊。 操作員站 工程師站 DPU DPU 網(wǎng)橋 其它工業(yè)網(wǎng)絡(luò) 3，第三代 DCS： 隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)步，特別是局域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展， DCS進(jìn)入了第三代。它 的主要變化是局部網(wǎng)絡(luò)采用了 MAP等工廠系統(tǒng)通用的總線型通訊協(xié)議，可直接與智能 儀表進(jìn)行通訊，軟硬件的變化很大，但總體結(jié)構(gòu)變化不大。 節(jié)點(diǎn)站 節(jié)點(diǎn)站 網(wǎng)橋 主計(jì)算機(jī) 智能變送器 智能儀表 操作站 四、 DCS的特點(diǎn)： 與其它計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，特別是集中型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相比，集散控制系統(tǒng)有以下特點(diǎn)： 1，自主性 系統(tǒng)中各工作站獨(dú)立自主地完成分配給自己的規(guī)定任務(wù)，并通過網(wǎng)絡(luò) 接口漣接起來。系統(tǒng)地控制功能分散，負(fù)荷分散，從而危險分散。 2，協(xié)調(diào)性 各工作站通過通信網(wǎng)絡(luò)傳遞各種信息，協(xié)調(diào)工作，以完成控制系統(tǒng)的 總體功能。 3，友好性 DCS采用實(shí)用而簡潔的人機(jī)會話系統(tǒng)，豐富的畫面顯示，具有實(shí)時的菜 單功能，方便的操作器，如鍵盤、鼠標(biāo)等。 4，適應(yīng)性 DCS的硬件和軟件均采用開放式、標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化設(shè)計(jì)，系統(tǒng)為積木式 結(jié)構(gòu)，配置靈活，可以適應(yīng)不同用戶的需要?？梢愿鶕?jù)生產(chǎn)的要求，改變 系統(tǒng)的大小。在工廠改變生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)流程時，只需改變某些配置和控 制方案。 5，在線性 通過通訊接口和 I/O接口，可對過程對象進(jìn)行實(shí)時采集、分析、記錄、 監(jiān)視和操作，以及對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和組態(tài)回路的在線修改、局部故障的在線維 護(hù)等等，提高了系統(tǒng)的可用性。 6，可靠性 DCS廣泛采用了冗余技術(shù)、容錯技術(shù)。各單元都具備自診斷、自檢查、 自修理功能，故障出現(xiàn)時還可自動報(bào)警。由于采用了種種有效措施，使得 DCS的可靠性和安全性大大提高。 7，可擴(kuò)展性 DCS中的控制單元，既可獨(dú)立工作、自成系統(tǒng)，獨(dú)立地控制某些對象， 又可在需要的時候方便地連入通信子網(wǎng)，這是第一重可擴(kuò)展性； 當(dāng)許多設(shè)備通過通信子網(wǎng)連成集散系統(tǒng)后，若需要可方便地刪除其 中的設(shè)備，也可增加設(shè)備，這是第二重可擴(kuò)展性； 通信子網(wǎng)本身也可以擴(kuò)展延伸，這是第三重可擴(kuò)展性。 科遠(yuǎn)控制工程有限公司采用英國歐陸公司的 NW6000，以及世界排名第一的 工控軟件 Intellution?的 FIX,在火電廠的自動控制方面取得了良好的業(yè)績。 五、 DCS實(shí)例： OS 1 OS 2 NETWORK6000分散控制系統(tǒng)不冗余小容量配置 Engineer WS 100Mbps 2 OS 1 OS 2500 2500 SOE ? ? ?Profibus 2500 12Mbps/1200m 分散處理單元 DPU 2500 ?2500 2500 2500 ? ? ? ?586/133 Pentium Ⅲ /633 /128M/10G/CDROM 可聯(lián)結(jié) 1024點(diǎn) I/O 2022個 Block 可進(jìn)行算術(shù)、邏輯和 PID運(yùn)算 32Bit CPU 每塊模件最多 8點(diǎn) 4 OS 5 OS NETWORK6000分散控制系統(tǒng) 2022點(diǎn)配置整體性能指標(biāo) Redundant Control Net 20Mbps Redundant AIFR/TB5 制粉甲 制粉乙 FSS BCS 蒸汽 除氧器 給水 系統(tǒng)甲 高加 低加控制 發(fā)變組 發(fā)變組 廠用電 通訊 接口 給水 系統(tǒng)乙 潤滑油和 真空系統(tǒng) 循環(huán)水 脫硫 定排 吹灰 DAS 給水泵DAS 汽機(jī) DAS 燃料 上中 燃料 下層 風(fēng)煙甲 風(fēng)煙乙 廠用 電 Engineer WS MIS Ether TCP/IP 100 Mbps 1 OS Switch 實(shí)時數(shù)據(jù)服務(wù)器 廠部監(jiān)視終端 2 OS NETWORK6000分散控制系統(tǒng) 4000點(diǎn)以上容量配置 風(fēng)門 3 OS 4 OS 5 OS 接口機(jī) 蒸汽 旁路 循泵房 燃油 泵房 DEH DEH ETS 蒸汽 旁路 GPS 人機(jī)接口 MMI 通訊網(wǎng)絡(luò) Net 監(jiān)控記錄 、 計(jì)算 操作系統(tǒng) 、 組態(tài)軟件 、 硬件平臺 NW6000可分為以下幾部分 分散處理單元 DPU、 PCU、 RPU 控制策略和邏輯 在線下載 、 組態(tài)方式 、 運(yùn)算能力 、 用戶開發(fā) DPU和 MMI的通訊 速率 、 協(xié)議 、 介質(zhì) 、 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) NW6000的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) I/O網(wǎng)絡(luò) I/O模件 DPU和 I/O模件的通訊 數(shù)據(jù)采樣 、 標(biāo)度變換 、 診斷 、 非線性校正 簡單運(yùn)算 速率 、 協(xié)議 、 介質(zhì) 、 是否標(biāo)準(zhǔn)化 環(huán)境適應(yīng)性 人機(jī)接口 MMI T103過程控制單元 分散處理單元基本上有 T10 T303和 T940。 PSU PSU Comms Port CPU Comms Port CPU T103 System Diagnostic Tools Dedicated Watch Dog Relay Output for T103 CPU Rich LIN Diagnostic Blocks for Trouble Shooting amp。 Maintenance (Total 39 Blocks) Communications, CPU, Battery, Software, I/O Hardware, System Performance, Database, etc 1 2 3 4 Relay 2 Relay 1 (Fail Open) 1 2 3 4 Relay 2 Relay 1 (Fail Open) T103過程控制單元 性 能 指 標(biāo) ● 外形尺寸： 440W 205H 141D mm ● 重量： (含 16 I/O模件和 2 CPU/PSUs) ● 存儲溫度： 25176。 C85176。 C ● 運(yùn)行溫度： 050176。 C ● 相對濕度： 595%不結(jié)露 ● 抗輻射規(guī)范： EN500812 ● 抗干擾規(guī)范： EN500822 ● 設(shè)備安全規(guī)范： EN61010 (1993) ● 隔離規(guī)范： BS4743 ● 抗震動規(guī)范： 符合 IEC11312 ● 抗沖擊規(guī)范： 符合 IEC11312 ● 電源冗余 ● 控制器冗余 ● 網(wǎng)絡(luò)冗余 ● 可接 16個 I/O模件 ● 具有 ALIN網(wǎng)絡(luò) 、 RS42 RS28 RS232通訊接口 ● 具有電源 、 通訊 、 看門狗 、 運(yùn)行 、 后備指示 T103過程控制單元 性 能 指 標(biāo) ● RAM： 512Kbytes ● EPROM： 2Mbytes ● 策略存儲于 EEPROM ● 復(fù)位 、 同步按鈕 ● 帶電插拔 /更換 ● 電源： 24VDC， 范圍： 1836 VDC ● 功耗： 15W ● 看門狗繼電器： 接點(diǎn)容量： 24VAC/DC， ， 接點(diǎn)隔離： 30VAC或 60VDC ● CPU保險： , 20 5mm ● RS422/RS485： 線路阻抗： 120Ω 240Ω 雙絞線 線路長度： 1220m/9600bits/sec 連接設(shè)備數(shù)量： 16 個 T103過程控制單元 功 能 每個 T921控制器的處理能力為 ， 滿負(fù)荷可完成 256個 PID模塊運(yùn)算 ， 其它模塊的計(jì)算量要比 PID模塊小得多 。 T921為冗余控制單元 ， 可插裝各種規(guī)格的 I/O模件 ， 各種 I/O件的插入位置不受任何限制 。 各種模件均可帶電插拔 ， 每臺控制器可配置一定數(shù)量的 I/O和控制回路 。 T921控制器可以完成數(shù)據(jù)采集 （ DAS） 、 模擬量控制 （ MCS） 和順序控制 （ SCS） 。 通過 LIN網(wǎng)與操作站和其它控制器之間實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)通訊 ， 執(zhí)行復(fù)雜的分散控制策略 ， 采用 EEPROM存儲監(jiān)控策略 。省去了更換電池帶來的麻煩 ， 保證了即使在失電的情況下控制策略也不會丟失 。 T921在 ALIN網(wǎng)上運(yùn)行 ， 由 T221網(wǎng)絡(luò)接口與 LIN網(wǎng)連接 ， ALIN網(wǎng)傳送速率 。 LIN網(wǎng)傳輸速率為 11000Mb/s。 控制器的網(wǎng)絡(luò)冗余 ,根據(jù)用戶需求可配置 I/O點(diǎn)冗余 ， 使控制部分更可靠 。 冗