【正文】 先進(jìn)局部網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是優(yōu)于模擬儀表控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的最大特點(diǎn)之一。五、強(qiáng)有力的人機(jī) 接口功能 　　隨著微處理器的迅速發(fā)展,操作站中CPU廣泛采用32位微處理器,處理速度大大加快。隨著人機(jī)工程學(xué)不斷發(fā)展,易掌握的操作性大大提高。隨著CRT顯示技術(shù)的不斷發(fā)展,顯示具有更豐富的畫面。目前,每個(gè)操作站可監(jiān)視的工位號(hào)達(dá)16000個(gè),趨勢點(diǎn)大2300個(gè),流程圖面300~400幅,每幅畫面有200個(gè)數(shù)據(jù),96個(gè)象素,彩色20”CRT有16種顏色顯示,帶觸摸式、軌跡球或鼠標(biāo)器操作畫面,帶有窗口功能,分級(jí)報(bào)警功能,全畫面可在1秒內(nèi)調(diào)出顯示,通常有總貌顯示、報(bào)警匯總、操作編組、點(diǎn)調(diào)整、趨勢編組、趨勢記錄點(diǎn)、操作指導(dǎo)信息、流程圖等畫面。用戶根據(jù)需要,在流程圖畫面上還可以組態(tài)各種窗口如報(bào)警、趨勢、儀表圖、過程變量、輔助等窗口。有豐富的信息打印輸出功能,標(biāo)準(zhǔn)報(bào)表打印、報(bào)警打印、班報(bào)、日?qǐng)?bào)、月報(bào)等自由報(bào)表打印。有電子音報(bào)警功能、語音輸出功能、系統(tǒng)維護(hù)功能等。分散控制系統(tǒng)的人機(jī)接口,適應(yīng)了現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)控制、操作和管理的各種要求。六、采用高可靠性的技術(shù) 　　高可靠性是分散控制系統(tǒng)發(fā)展的生命,沒有高可靠性就沒有分散控制系統(tǒng)。通常,分散控制系統(tǒng)的可靠性用平均無故障時(shí)間(MTBF)和平均故障修復(fù)時(shí)間(MTTR)來表征。目前,大多數(shù)分散控制系統(tǒng)的MTBF達(dá)50000小時(shí)以上,MTTR一般只有5分鐘左右。保證高可靠性,首先硬件的工藝結(jié)構(gòu)可靠,各插件板上使用高度集成化的體積小的元器件,采用宇航工業(yè)用的表面安置技術(shù),大量使用CMOS器件減小功耗,采用金屬板或封裝殼體散熱,標(biāo)準(zhǔn)化組件采用全封裝結(jié)構(gòu),在很高的水準(zhǔn)上還要對(duì)每個(gè)元件、部件進(jìn)行一系列可靠性的測試等。 　　 保證高可靠性,另一個(gè)不可缺少的技術(shù)就是冗余技術(shù),冗余技術(shù)基本上表征分散控制系統(tǒng)的特點(diǎn),系統(tǒng)中各級(jí)人機(jī)接口、控制單元、過程接口、電源、控制用I/O插件采用冗余化配置。信息處理器、通信接口、內(nèi)部通信總線、系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)軍采取冗余措施。保證高可靠性,采用容錯(cuò)技術(shù),保證軟件的冗余。冗余技術(shù)基本上表征分散控制系統(tǒng)的特點(diǎn),系統(tǒng)中各級(jí)人機(jī)接口、控制單元、過程接口、電源、控制用I/O插件采用冗余化配置。信息處理器、通信接口、內(nèi)部通信總線、系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)均采取冗余化措施。保證高可靠性,采用容錯(cuò)技術(shù),保證軟件的冗余。故障自檢、自診斷技術(shù)包括符號(hào)檢測技術(shù)、動(dòng)作間隔和響應(yīng)時(shí)間的監(jiān)測技術(shù)、微處理器及接口和通道的診斷技術(shù)、故障信息和故障判斷技術(shù)、將人工智能引入故障檢測診斷。利用專家的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)和思維方式,合理地作出各種判斷決策。 　　與過去的集中式控制系統(tǒng)相比,集散型控制系統(tǒng)具有很多優(yōu)點(diǎn)。(1)由于集散型控制系統(tǒng)采用多主機(jī)結(jié)構(gòu),這樣,系統(tǒng)的處理能力大大增強(qiáng)了。目前,一般DCS可以直接處理上千點(diǎn)(或數(shù)千點(diǎn))的模擬量、開關(guān)量輸入,可以控制數(shù)百個(gè)回路,而且處理速度很快,由于DCS一般多采用微機(jī)系統(tǒng)作為各站的處理機(jī),因此,價(jià)格較低。而且DCS的采用可以節(jié)省大量的現(xiàn)場信號(hào)電纜,所以,DCS 具有較高的性能價(jià)格比。(2)可靠性高 　　DCS規(guī)模雖然可以很大,但每個(gè)站或模塊的規(guī)模并不很復(fù)雜,而且這些站多采用成熟技術(shù),模塊技術(shù)和冗余技術(shù),具有很高的可靠性。(3)控制能力強(qiáng) 　　DCS采用各現(xiàn)場控制級(jí)完成常規(guī)的DDC控制和順序邏輯控制,而連接現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)上的監(jiān)控站和管理控制站一般多采用32位機(jī)或工作站。由于絕大部分與信號(hào)處理有關(guān)的工作在現(xiàn)場控制級(jí)完成。因此,監(jiān)控站和管理站可以有足夠的機(jī)時(shí)來實(shí)現(xiàn)較高級(jí)的控制功能,如優(yōu)化控制計(jì)算,自適應(yīng)控制計(jì)算,模糊控制以及一些專家系統(tǒng)算法。(4)方便地實(shí)現(xiàn)控制、管理一體化系統(tǒng) 　　DCS采用網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以方便地將控制信息和現(xiàn)場狀態(tài)信息等送給管理系統(tǒng)，從而為計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)打下了基礎(chǔ)。(5)維護(hù)性強(qiáng) 　　DCS采用模塊化結(jié)構(gòu),而且具有齊全的自動(dòng)檢測和診斷功能,因此系統(tǒng)很容易維護(hù)。(6)友好的人機(jī)界面 　　目前,國外和國內(nèi)推出的DCS都采用了較好的圖形顯示設(shè)備作為操作員站和工程師站。操作員站配有直觀的指導(dǎo)畫面和流程畫面,以及各種趨勢顯示,加上操作方便的操作鍵盤,所以,很容易掌握操作。工程師站上一般配有操作方便,直觀性強(qiáng)的組態(tài)軟件,用戶可以方便地生成自己的應(yīng)用系統(tǒng),而且,操作員站一般還配有在線修改畫面,使操作人員可以在線地修改或輸入一些系統(tǒng)信息。(7)適應(yīng)性強(qiáng)、擴(kuò)充性好 　　DCS的硬件和軟件均采用了標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化和開放化的結(jié)構(gòu),比較容易地適應(yīng)于大小不同規(guī)模系統(tǒng),擴(kuò)充起來也很容易。 目前影響DCS系統(tǒng)發(fā)展的主要因素有這樣幾個(gè):(1)用戶要求不斷提高 . 用戶對(duì)系統(tǒng)所能完成的功能提出了更高要求,要求能實(shí)現(xiàn)更多的算法,不僅要完成經(jīng)典控制,還要實(shí)現(xiàn)高級(jí)控制,甚至是SIMS系統(tǒng)。 . 對(duì)系統(tǒng)可靠性要求更高,即系統(tǒng)無故障運(yùn)行時(shí)間更長,系統(tǒng)可用率更高,維修時(shí)間更短。 . 要求系統(tǒng)提供更多的安全保護(hù)措施,避免操作和人為的事故,及時(shí)報(bào)警并分析記錄各種異常狀態(tài)。 . 要求信息能廣泛共享 . 系統(tǒng)升級(jí)容易 . 降低系統(tǒng)的成本(2)計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步 　　計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展是有目共睹的,隨著計(jì)算機(jī)性能的提高,價(jià)格的不斷下降,大大的促進(jìn)了DCS產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用,也使得DCS的性能大大提高。(3)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展 　　計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢是網(wǎng)絡(luò)通信速度越來越高,網(wǎng)絡(luò)通信介質(zhì)越來越多,網(wǎng)絡(luò)協(xié)議越來越標(biāo)準(zhǔn),網(wǎng)絡(luò)通信的距離越來越遠(yuǎn),網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用越來越廣泛。 網(wǎng)絡(luò)是DCS的命脈,DCS本身必須建立在一個(gè)高速的、可靠的、標(biāo)準(zhǔn)的、實(shí)用的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上。網(wǎng)絡(luò)通信速度的提高,使DCS節(jié)點(diǎn)間傳速信息量更大,信息傳遞也更快。傳輸介質(zhì)種類的增多,通信距離的加長,擴(kuò)大了控制系統(tǒng)的作用范圍,為企業(yè)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、供銷、管理、計(jì)劃的一體化解決方案提供了強(qiáng)有力的手段。通信協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)化使各個(gè)不同類型的網(wǎng)絡(luò)之間可互傳信息,打破了過去DCS系統(tǒng)的孤立現(xiàn)象,使DCS可以和各種經(jīng)營管理系統(tǒng)、生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)及其它的過程控制系統(tǒng)互通信息,完成更加復(fù)雜的功能。(4)軟件系統(tǒng)的發(fā)展與進(jìn)步 幾乎所有的DCS功能都要靠軟件來實(shí)現(xiàn),所以軟件技術(shù)在DCS占有重要地位。軟件的功能愈來愈強(qiáng)大,資源越來越豐富,已經(jīng)形成的標(biāo)準(zhǔn)界面,這些使得DCS系統(tǒng)的功能大大增強(qiáng),特別是在人機(jī)界面上非常好,操作方便靈活。 DCS系統(tǒng)的發(fā)展趨勢呈現(xiàn)為以下幾點(diǎn):(1)開放性,這意味著DCS中所使用的設(shè)備將趨于通用的產(chǎn)品,專用的產(chǎn)品越來越少。高性能的工業(yè)微機(jī)、工作站將被大量采用,通用網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品將淘汰專用網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品。網(wǎng)絡(luò)通信規(guī)約逐步向得到普遍承認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)靠攏,以系統(tǒng)集成的方式構(gòu)成應(yīng)用系統(tǒng)的方法得到越來越多的應(yīng)用。(2)分散化和智能化。智能儀表和電子設(shè)備以及現(xiàn)場總線技術(shù)將被大量采用,DCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)一步走向分散化,直接數(shù)字控制將深入到每一個(gè)控制回路、現(xiàn)場設(shè)備和工位。(3)系統(tǒng)構(gòu)成的多樣化 當(dāng)今DCS的概念已經(jīng)是一種廣義的概念了,既包括傳統(tǒng)DCS廠家推出的新一代系統(tǒng),也包括由PLC、高速總線網(wǎng)和專業(yè)廠家的組態(tài)軟件所構(gòu)成的系統(tǒng)。在不同的應(yīng)用領(lǐng)域,DCS的構(gòu)成也不相同。(4)綜合自動(dòng)化 系統(tǒng)的發(fā)展逐步走向綜合自動(dòng)化,將來的任何系統(tǒng)都不是孤立的,無法與其它系統(tǒng)互相通信并實(shí)現(xiàn)集成的DCS已不在有生命力。三、測量裝置介紹1． pH計(jì)：1．1結(jié)構(gòu)：pH計(jì)由測量電極、測量筒及測量盒等元件構(gòu)成。1．2原理：pH計(jì)測量電極，侵泡在被測量溶液中，當(dāng)溶液中的PH值變化時(shí)，電極電位亦發(fā)生變化，該變化的電位經(jīng)變送器放大轉(zhuǎn)換，輸出一個(gè)與漿液PH值相對(duì)應(yīng)的4－20mA的電流。測量盒內(nèi)的電解液中有一參考電極，作為pH計(jì)調(diào)零用，電解液箱中電解液為KCI或K2SO4。2． 科氏質(zhì)量流量計(jì)：2．1結(jié)構(gòu)：由測量管和變送器構(gòu)成。2．2原理：測量管連續(xù)地以一定的共振頻率進(jìn)行振動(dòng)，振動(dòng)頻率隨流體的密度變化而變化，因此共振頻率是流體密度的函數(shù)，由此可得對(duì)應(yīng)的密度得輸出信號(hào)。2．3 特點(diǎn)：測量管橫截面積大，測量時(shí)壓損小；抗干擾性強(qiáng)；振動(dòng)頻率低，測量精度高。3． 電磁式流量計(jì)：3．1原理：電壓從一個(gè)在電磁場中移動(dòng)的導(dǎo)體引入，借助電磁測量原理。流體便是這一移動(dòng)的導(dǎo)體，引入的電壓便與流體的流速成比例，并被一對(duì)電極送入到測量放大器中，由管道的橫截面積，流量便可計(jì)算出來。4． 振動(dòng)式料位計(jì)：4．1構(gòu)成：由振動(dòng)叉和放大元件等構(gòu)成。4．2原理：振動(dòng)叉按一定頻率振動(dòng)，當(dāng)物料淹沒振動(dòng)叉時(shí)，其振動(dòng)減弱，該振動(dòng)減弱信號(hào)由放大元件放大后測出。5． 超聲波料位計(jì)：5．1結(jié)構(gòu)：超聲波發(fā)射源，導(dǎo)線及放大器等部件構(gòu)成。 5．2原理：超聲波發(fā)出至料面再返回，測出其時(shí)間T，而聲波傳播速度是一定的，這樣由L＝VT/2，便可計(jì)算出料位的高度。 6． 雷達(dá)波料位計(jì)：6．1結(jié)構(gòu)：雷達(dá)波發(fā)射源，導(dǎo)線及放大器等部件構(gòu)成。 6．2原理：雷達(dá)波發(fā)出至料面再返回，測出其時(shí)間T，而光速c是一定的，空罐距離E知道，事先這樣由L＝EcT/2，便可計(jì)算出料位的高度。 7． SO2分析儀：7．1構(gòu)成：由采樣系統(tǒng)，煙氣處理系統(tǒng)及測量設(shè)備構(gòu)成。 7．2原理：該分析儀采用紅外線吸收法測量原理，單色光源雙光源發(fā)出特定波長的光分兩路進(jìn)入測量盒和比較盒，測量盒內(nèi)導(dǎo)入待測定的經(jīng)預(yù)處理后的煙氣，比較盒內(nèi)存有氮?dú)?，由于不同氣體的分子對(duì)某一光的吸收程度不同。因此，透過測量盒后的光強(qiáng)度降低，煙氣中的SO2濃度愈高，透過的光強(qiáng)度越弱，而透過比較盒的光強(qiáng)度是穩(wěn)定的。由于透過測量盒的光衰減，熱量降低，從而使測量盒和比較盒內(nèi)氮?dú)獾臏囟犬a(chǎn)生差異，從而導(dǎo)致該兩盒內(nèi)的氣體產(chǎn)生壓力差，由于透過測量盒的光被衰減，熱量降低，從而是測量盒和比較盒內(nèi)氮?dú)獾臏囟炔町悾瑥亩鴮?dǎo)致該兩盒的氣體產(chǎn)生壓力差，由于壓差的存在，而使該兩盒內(nèi)的氣體產(chǎn)生流動(dòng)，由于光源后斧輪的不斷旋轉(zhuǎn)，使進(jìn)入測量盒和比較盒的光為脈沖光。因此，導(dǎo)致比較盒和測量盒的氣體流動(dòng)為脈沖的，通過微流量傳感品測量該脈沖流量，在放大計(jì)算，最后得出煙氣中的SO2的含量。