1、第 08 章 集散型控制系统(DCS)本文由 zk810829 贡献doc 文档可能在 WAP 端浏览体验不佳。建议您优先选择 TXT，或下载源文件到本机查看。第 8 章 集散型控制系统 （ DCS） 章 ）回顾自动化技术发展的历史，可以看到它与生产过程本身的发展密切相关，是一个从 简 单 形 式 到 复杂 形 式 ， 从 局 部 自 动 化到 全 局 自 动 化 ， 从 低 级智 能 到 高 级 智 能 的 发 展过 程 。 20 世 纪 70 年 代 初 ， 受 生 产 过 程 控 制 和 管 理 要 求 的 驱 动 以 及 4C 技 术 （ Computer, Communication
2、, Control and CRT）的 影 响 ，过 程 控 制 系 统 由 直接 数 字 控 制 系 统 DDC （Direct Digital Control） 展 成 为 以 危 险 分 散 ” 基 本 设 计 思 想 的 集散 型 控 制 系 统 DCS Distributed 发 “ 为 （ Control System） ，目 前 正 向 着 现 场 总线 控 制 系 统 FCS（ Fieldbus Control System）方 向 发 展 。 本 章 主 要 讲 述集 散 控 制 系 统 的 一 些 基本 知 识 ， 重 点 介 绍 两 种常 用 的 分 散 型 控 制 系
3、统： 德 国 西 门 子（Siemens）公 司 的 基 于 PLC （Programmable Logic Controller）的 分 散 控 制 系 统 PCS7 和 北 京 和 利 时（Hollysys） 公 司 的 MACS 系 统 。8.1 集 散控 制系 统 基 础集散控制系统又称多级计算机分布控制系统和分布式控制系统，它是以微处理器为基 础 的 集 中 分 散型 控 制 系 统 ， 根 据 分 级设 计 的 基 本 思 想 ， 实 现功 能 上 分 离 ， 位 置 上 分散 ， 以 达 到 “ 分 散 控制 为 主 ， 集 中 管 理 为 辅” 的 控 制 目 的 。 目 前
4、，集 散 控 制 系 统 已 在 工 业控 制 领 域 得 到 了 广 泛应 用 ， 越 来 越 多 的 仪 表和 控 制 工 程 师 已 经 认 识到 集 散 控 制 系 统 必 将 成为 过 程 工 业 自 动 控 制 的 主 流 。 在 计 算 机 集 成 制 造 系 CIMS （ Computer Integrated Manufacturing System） 或 计 算 机 集 成 作 业 系 统 CIPS（ Computer Integrated Production System） 中 ， 集 散 控 制 系 统 将 成为 主 角 ， 发 挥 其 优 势 。随 着 计 算 机
5、技 术 和 网 络技 术 的 发 展 ， 系 统 的 开放 性 不 仅 能 使 不 同 制造 厂 商 的 集 散 控 制 系 统产 品 互 联 ， 方 便 地 进 行数 据 交 换 ， 而 且 也 使 得第 三 方 的 软 件 可 以 方便 地 在 现 有 的 集 散 控 制系 统 上 应 用 。 目 前 ， 我国 已 引 进 不 同 型 号 集 散控 制 系 统 的 数 量 多 达几 百 套 ， 同 时 也 有 自 行研 发 的 DCS 系统 ， 应 用 领 域 遍 及 石 化 、 轻 化 、冶 金 、 建 材 、 纺 织 、制 药 等 各 行 各 业 。 8.1.1 集 散 控 制 系 统
6、 的 基 本 组 成 和 特 点 尽 管 集 散 控 制系 统 的 种 类 和 制 造 厂 商繁 多（ 如 Siemens、Honeywell、Tayler、Foxboro、 Yokogawa、AB、ABB 等 ） ，控制 系 统 软 、硬 件 功 能 不 断 完 善 和加 强 ，但 从 系 统 的 结 构分 析 ， 它 们 都 是 由 过 程 控 制 站 、 操 作 站 和 通 信 系 统 三 部 分 组 成 。 这 三 部 分 之 间 的 关 系 如 图 8-1-1 所示。 （ 1） 过 程 控 制 站 ） 过程控制站由分散过程控制装置组成，是集散控制系统与生产过程之间的界面，它的 主 要
7、 功 能 是 分散 的 过 程 控 制 ， 生 产 过程 的 各 种 过 程 变 量 通 过分 散 过 程 控 制 装 置 转 化为 操 作 监 视 的 数 据 ，而 操 作 的 各 种 信 息 也 通过 分 散 过 程 控 制 装 置 送到 执 行 机 构 。 在 分 散 过程 控 制 装 置 内 ， 进 行模 拟 量 与 数 字 量 的 相 互转 换 ， 完 成 控 制 算 法 的各 种 运 算 ， 对 输 入 与 输出 量 进 行 有 关 的 软 件滤 波 及 其 它 的 一 些 运 算。 其 结 构 具 有 如 下 特 征：243操作人员、管理人 上 机 操作站 集中操作和管集人机界面
8、接口 数据通接口 数据通信散通信系统 接 口 接 口 接 口统 系过程控制过程控制过程控制分散过程控制装 过程界面系统 1系统系统生产过程图 8-1-1 集 散 控 制 系 统 的 基 本 组 成需 适 应 恶劣 的 工 业 生 产 过 程 环 境分 散 过 程 控 制 装 置 的一 部 分 设 备 需 安 装 在 现场 所 处的 环 境 差 ， 因此 ， 要 求 分 散 过 程 控 制装 置 能 适 应 环 境 的 温 、湿 度 变 化 ； 适 应 电 网 电压 波 动 的 变 化 ； 适 应工 业 环 境 中 的 电 磁 干 扰的 影 响 ； 以 及 环 境 介 质的 影 响 。 分散控制
9、 分散过程控制装置体现了控制分散的系统构成。它把地域分散的过程控制 装 置 用 分 散 的控 制 实 现 ， 它 的 控 制 功能 也 分 为 常 规 控 制 、 顺序 控 制 和 批 量 控 制 等 。它 把 监 视 和 控 制 分 离， 把 危 险 分 散 。 使 得 系统 的 可 靠 性 提 高 。 实时性 分散过程控制装置直接与过程进行联系，为能准确反映过程参数的变化，它 应 具 有 实 时 性强 的 特 点 。 从 装 置 来 看， 它 要 有 快 的 时 钟 频 率， 足 够 的 字 长 。 从 软 件来 看 ， 运 算 的 程 序 应精 练 、 实 时 和 多 任 务 作业 。
10、独立性 相对整个集散系统，分散过程装置具有较强的独立性。在上一级设备出现故 障 或 与 上 一 级通 信 失 败 的 情 况 下 ， 它还 能 正 常 运 行 ， 从 而 使过 程 控 制 和 操 作 得 以 进行 。 因 此 ， 对 它 的 可靠 性 要 求 也 相 对 更 高 。 目 前 的 分散 过 程 控 制 装 置 由 多 回路 控 制 器 、 多 功 能 控 制器 、 可 编 程 序 逻 辑 控 制器 及 数 据 采 集 装 置 等组 成 。 它 相 当 于 现 场 控制 级 和 过 程 控 制 装 置 级， 实 现 与 过 程 的 连 接 。 （ 2） 操 作 站 ） 操 作 站
11、 由操 作 管 理 装 置 ， 如 由 操作 台 、 管 理 机 和 外 部 设备 （ 如 打 印 机 、 拷 贝 机） 等 组 成 ， 是 操 作 人员 与 集 散 控 制 系 统 之 间的 界 面 ， 相 当 于 车 间 操作 管 理 级 和 全 厂 优 化 和调 度 管 理 级 ， 实 现 人机 接 口 。 它 的 主 要 功 能是 集 中 各 分 散 过 程 控 制装 置 送 来 的 信 息 ， 通 过监 视 和 操 作 ， 把 操 作和 命 令 下 送 各 分 散 控 制装 置 。 信 息 用 于 分 析 、研 究 、 打 印 、 存 储 并 作为 确 定 生 产 计 划 、 调度
12、的 依 据 。 其 基 本 特 征如 下 ： 信息量大 它 需 要 汇 总 各 分 散 过程 控 制 装 置 的 信 息 以 及下 送 的 信 息 ， 对 此 ， 从硬 件 来 看 ， 它 具 有 较大 的 存 储 容 量 ， 允 许 有较 多 的 显 示 画 面 。 从 软件 来 看 ， 应 采 用 数 据 库、 压 缩 技 术 、 分 布 式数 据 库 技 术 及 并 行 处 理技 术 等 。 易操作性 集 中 操 作 和 管 理 部 分的 装 置 是 操 作 人 员、 理 人 员 直 接 与 系 统 联 系 的界 面 ， 管 它 们 通 过 CRT、 打 印 机 等 装 置 了 解 过程 运 行 情 况 并 发 出 指 令。 因 此 ， 除 了 部 分
