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最新資訊

DCS系統簡(jiǎn)單介紹

更新時(shí)間:2025-02-14 15:45:36 點(diǎn)擊數:70003

由于DCS涉及的知識面很廣,所以今天只介紹基本結構和原理部分,希望能為工廠(chǎng)中相關(guān)操作人員以及初學(xué)者提供參考。

01
基本結構


 


DCS是Distributed Control System的縮寫(xiě),直譯為“分布式控制系統”。由于產(chǎn)品生產(chǎn)廠(chǎng)家眾多,系統設計不盡相同,功能和特點(diǎn)也各不相同。

國內在翻譯時(shí),也有不同的稱(chēng)呼:

分散控制系統(簡(jiǎn)稱(chēng)DCS)

集散控制系統(簡(jiǎn)稱(chēng)TDCS或TDC)

分布式計算機控制系統(簡(jiǎn)稱(chēng)DCCS)

02
系統組成


 


三站一線(xiàn):工程師站、操作員站、現場(chǎng)控制站、系統網(wǎng)絡(luò )

 

1、工程師站

對DCS進(jìn)行離線(xiàn)的配置、組態(tài)工作和在線(xiàn)的系統監督、控制、維護的網(wǎng)絡(luò )接點(diǎn)。

主要功能:提供對DCS進(jìn)行組態(tài),配置工作的工具軟件,并在DCS在線(xiàn)運行時(shí)實(shí)時(shí)監視DCS網(wǎng)絡(luò )上各個(gè)節點(diǎn)的運行情況,使系統工程師可以通過(guò)工程師站及時(shí)調整系統配置及一些系統參數的設定,使DCS隨時(shí)處在最佳工作狀態(tài)之下。

2、操作員站

處理一切與運行操作有關(guān)的人機界面(HIS,Human Interface Station,或OI,Operator Interface,或MMI,Man Machine Interface)功能的網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)。

主要功能:為系統的運行操作人員提供人機界面,使操作員可以通過(guò)操作員站及時(shí)了解現場(chǎng)運行狀態(tài)、各種運行參數的當前值、是否有異常情況發(fā)生等,并可通過(guò)輸入設備對工藝過(guò)程進(jìn)行控制和調節,以保證生產(chǎn)過(guò)程的安全、可靠、高效。

3、場(chǎng)控制站

現場(chǎng)控制站是DCS的核心,是對現場(chǎng)I/O處理并實(shí)現直接數字控制(DDC)功能的網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)。

系統主要的控制功能由它來(lái)完成,系統的性能、可靠性等重要指標也都要依靠現場(chǎng)控制站保證。

其設計、生產(chǎn)及安裝都有很高的要求,是分散控制系統中的主要任務(wù)執行者。

4、系統網(wǎng)絡(luò )

系統網(wǎng)絡(luò )是連接系統各個(gè)站的橋梁。由于DCS是由各種不同功能的站組成的,這些站之間必須實(shí)現有效的數據傳輸,以實(shí)現系統總體的功能。

系統網(wǎng)絡(luò )的實(shí)時(shí)性、可靠性和數據通信能力關(guān)系到整個(gè)系統的性能,特別是網(wǎng)絡(luò )的通信規約,關(guān)系到網(wǎng)絡(luò )通信的效率和系統功能的實(shí)現。

 

 

基本構成

基本構成由現場(chǎng)級、控制級、監控級、管理層四級構成。

現場(chǎng)級主要包括各種過(guò)程通道卡件或模塊;

控制級包括所有的過(guò)程站;

監控級包括工程師站、操作員站、歷史站和打印機等附屬設備;

管理級包括管理計算機;

四層中間相應的通信網(wǎng)絡(luò )由控制網(wǎng)絡(luò )(Cnet)、監控網(wǎng)絡(luò )(Snet)、管理網(wǎng)絡(luò )(Mnet)三層網(wǎng)絡(luò )結構。

1、現場(chǎng)級

包括傳感器、變送器、執行器等

現場(chǎng)級設備一般位于被控生產(chǎn)過(guò)程的附近。典型的現場(chǎng)級設備是各類(lèi)傳感器、變送器和執行器,它們將生產(chǎn)過(guò)程中的各種物理量轉換為電信號。

例如:將4-20mA的電信號(一般變送器)或符合現場(chǎng)總線(xiàn)協(xié)議的數字信號(現場(chǎng)總線(xiàn)變送器),送往控制站或數據采集站進(jìn)行,將控制站輸出的控制量(4-20mA的電信號或現場(chǎng)總線(xiàn)數字信號)轉換成機械位移,帶動(dòng)調節機構,實(shí)現對生產(chǎn)過(guò)程的控制。

信號傳輸方式

目前現場(chǎng)級的信息傳遞有三種方式:

一種是傳統的4-20mA(或者其他類(lèi)型的模擬量信號)模擬量傳輸方式;

一種是現場(chǎng)總線(xiàn)的全數字量傳輸方式;

一種是在4-20mA模擬量信號上,疊加上調制后的數字量信號的混合傳輸方式。

現場(chǎng)信息以現場(chǎng)總線(xiàn)為基礎的數字傳輸是今后的發(fā)展方向。

2、控制級

現場(chǎng)控制站

控制級主要由現場(chǎng)控制站和數據采集站構成。一般在電廠(chǎng)中,把現場(chǎng)控制站和數據采集站集中安裝在位于主控室后的電子設備室中。

現場(chǎng)控制站接收由現場(chǎng)設備,如傳感器、變送器來(lái)的信號,按照一定的控制策略計算出所需的控制量,并送回到現場(chǎng)的執行器中。現場(chǎng)控制站可以同時(shí)完成連續控制、順序控制或邏輯控制功能,也可能僅完成其中的一種控制功能。

數據采集站

數據采集站與現場(chǎng)控制站類(lèi)似,也接收由現場(chǎng)設備送來(lái)的信號,并對其進(jìn)行一些必要的轉換和處理之后送到分散型控制系統中的其它部分,主要是監控級設備中去。

數據采集站接收大量的過(guò)程信息,并通過(guò)監控級設備傳遞給運行人員。

數據采集站不直接完成控制功能,這是它與現場(chǎng)控制站的主要區別。

電子間一般不再獨立設置,更多為遠程I/O站。

3、監控級

監控級的主要設備有操作員站、工程師站、歷史站和計算站等。

操作員站安裝在中央控制室。

工程師站、歷史站和計算站一般安裝在電子設備室。

操作員站

操作員站是運行員與分散控制系統相互交換信息的人機接口設備。

運行人員通過(guò)操作員站來(lái)監視和控制整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程。

運行人員可以在操作員站上觀(guān)察生產(chǎn)過(guò)程的運行情況,讀出每一個(gè)過(guò)程變量的數值和狀態(tài),判斷每個(gè)控制回路是否工作正常,并且可以隨時(shí)進(jìn)行手動(dòng)/自動(dòng)控制方式的切換,修改給定值,調整控制量,操作現場(chǎng)設備,以實(shí)現對生產(chǎn)過(guò)程的干預;

另外操作員站還可以打印各種報表,拷貝屏幕上的畫(huà)面和曲線(xiàn)等。

為了實(shí)現以上功能,操作員站是由一臺具有較強圖形處理功能的微型機,以及相應的外部設備組成,一般配有大屏幕顯示器、大屏幕顯示裝置、打印機、鍵盤(pán)、鼠標或球標。

工程師站

工程師站是為了控制工程師對分散控制系統進(jìn)行配置、組態(tài)、調試、維護所設置的工作站。

工程師站的另一個(gè)作用是對各種設計文件進(jìn)行歸類(lèi)和管理,形成各種設計文件,例如,各種圖紙、表格等。

工程師站一般由PC機配置一定數量的外部設備所組成,例如打印機、繪圖機等。

歷史站

歷史站的主要任務(wù)是存儲過(guò)程控制的實(shí)時(shí)數據,實(shí)時(shí)報警,實(shí)時(shí)趨勢等與生產(chǎn)密切相關(guān)的數據,用來(lái)進(jìn)行事故分析,性能優(yōu)化計算,故障診斷等;

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