分布式控制系統(DCS)問(wèn)答

1、 什么是DCS?

　　DCS是分布式控制系統的英文縮寫(xiě)(Distributed Control System)，在國內自控行業(yè)又稱(chēng)之為集散控制系統。

　　2、 DCS有什么特點(diǎn)?

　　DCS是計算機技術(shù)、控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò )技術(shù)高度結合的產(chǎn)物。DCS通常采用若干個(gè)控制器(過(guò)程站)對一個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中的眾多控制點(diǎn)進(jìn)行控制，各控制器間通過(guò)網(wǎng)絡(luò )連接并可進(jìn)行數據交換。操作采用計算機操作站，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )與控制器連接，收集生產(chǎn)數據，傳達操作指令。因此，DCS的主要特點(diǎn)歸結為一句話(huà)就是：分散控制集中管理。

　　3、 DCS的結構是怎樣的?

　　從結構上劃分，DCS包括過(guò)程級、操作級和管理級。過(guò)程級主要由過(guò)程控制站、I/O單元和現場(chǎng)儀表組成，是系統控制功能的主要實(shí)施部分。操作級包括：操作員站和工程師站，完成系統的操作和組態(tài)。管理級主要是指工廠(chǎng)管理信息系統(MIS系統)，作為DCS更高層次的應用，目前國內紙行業(yè)應用到這一層的系統較少。

　　4、 DCS的控制程序是由誰(shuí)執行的?

　　DCS的控制決策是由過(guò)程控制站完成的，所以控制程序是由過(guò)程控制站執行的。

　　5、 過(guò)程控制站的組成如何?

　　DCS的過(guò)程控制站是一個(gè)完整的計算機系統，主要由電源、CPU(中央處理器)、網(wǎng)絡(luò )接口和I/O組成

　　6、 I/O是什么?

　　控制系統需要建立信號的輸入和輸出通道，這就是I/O。DCS中的I/O一般是模塊化的，一個(gè)I/O模塊上有一個(gè)或多個(gè)I/O通道，用來(lái)連接傳感器和執行器(調節閥)。

　　7、 什么是I/O單元?

　　通常，一個(gè)過(guò)程控制站是有幾個(gè)機架組成，每個(gè)機架可以擺放一定數量的模塊。CPU所在的機架被稱(chēng)為CPU單元，同一個(gè)過(guò)程站中只能有一個(gè)CPU單元，其他只用來(lái)擺放I/O模塊的機架就是I/O單元。

　　8、I/O單元和CPU單元是如何連接的?

　　I/O單元與CPU是通過(guò)現場(chǎng)總線(xiàn)連接的。

　　9、 什么是現場(chǎng)總線(xiàn)?

　　現場(chǎng)總線(xiàn)是應用于過(guò)程控制現場(chǎng)的一種數字網(wǎng)絡(luò )，它不僅包含有過(guò)程控制信息交換，而且還包含設備管理信息的交流。通過(guò)現場(chǎng)總線(xiàn)，各種智能設備(智能變送器、調節法、分析儀和分布式I/O單元)可以方便地進(jìn)行數據交換，過(guò)程控制策略可以完全在現場(chǎng)設備層次上實(shí)現。目前，使用較多的現場(chǎng)總線(xiàn)主要是FUNDATION fieldbus基金會(huì )現場(chǎng)總線(xiàn)(FF總線(xiàn))和PROFIBUS現場(chǎng)總線(xiàn)。應用現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)可以將各種分布在控制現場(chǎng)的相關(guān)智能設備和I/O單元方便的連接在一起，構成控制系統，這種結構已經(jīng)成為DCS發(fā)展的趨勢。

　　10、我公司應用的系統中采用什么現場(chǎng)總線(xiàn)?

　　我公司目前應用的系統主要是SIEMENS 的S7和ABB的Freelance2000，其中使用的現場(chǎng)總線(xiàn)是PROFIBUS。

　　11、表述網(wǎng)絡(luò )傳輸速度的單位是什么?

　　表述網(wǎng)絡(luò )傳輸速度一般以波特率(Bps)為單位，其含義是每秒鐘傳輸的二進(jìn)制數的位數。不同的網(wǎng)絡(luò )一般波特率不同，相同的網(wǎng)絡(luò )采用不同的網(wǎng)絡(luò )電纜也可以達到不同的特率。例如：PROFIBUS現場(chǎng)總線(xiàn)在以雙絞線(xiàn)作為網(wǎng)絡(luò )電纜時(shí)通訊速度為1.5KBps，采用光纜時(shí)可以12MBps。采用普通雙絞線(xiàn)的以太網(wǎng)傳輸速度為10MBps，采用光纜時(shí)可以達到100MBps。另外，傳輸距離的長(cháng)短會(huì )影響傳輸速度，一般來(lái)說(shuō)，距離越長(cháng)，速度越慢。

　　12、什么是組態(tài)?

　　通過(guò)專(zhuān)用的軟件定義系統的過(guò)程就是組態(tài)(configuration)。定義過(guò)程站各模塊的排列位置和類(lèi)型的過(guò)程叫過(guò)程站硬件組態(tài);定義過(guò)程站控制策略和控制程序的過(guò)程叫控制策略組態(tài);定義操作員站監控程序的過(guò)程叫操作員站組態(tài);定義系統網(wǎng)絡(luò )連接方式和各站地址的過(guò)程叫網(wǎng)絡(luò )組態(tài)。

　　13、我公司的操作員站和工程師站采用什么操作系統?

　　目前，我公司操作員站和工程師站采用的操作系統是中文Windows NT。

　　14、什么是PLC?

　　PLC就是可編程邏輯控制器。

　　15、PLC能用于過(guò)程控制嗎?

　　早期的PLC只是用來(lái)完成一些電氣邏輯控制和開(kāi)關(guān)量，現在的PLC在性能上，特別是對模擬信號的處理能力上已經(jīng)大大提高，因此現在PLC是可以用于過(guò)程控制的。

　　16、什么是模擬量和數字量?

　　模擬量是指連續變化的信號(如4~20mA,0~5v);數字量是只有開(kāi)關(guān)狀態(tài)的信號。

　　17、I/O信號是如何分類(lèi)的?

　　常用的I/O信號一般分為：AI、AO、DI和DO。

　　AI--模擬量輸入信號

　　AO--模擬量輸出信號

　　DI--數字量輸入信號

　　DO--數字量輸出信號

　　18、什么是DCS的開(kāi)放性?

　　DCS的開(kāi)放性是指DCS能通過(guò)不同的接口方便地與第三方系統或設備連接，并獲取其信息的性能。這種連接主要是通過(guò)網(wǎng)絡(luò )實(shí)現的，采用通用的、開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò )協(xié)議和標準的軟件接口是DCS開(kāi)放性的保障。我公司目前采用的DCS系統有很好的開(kāi)放性。

　　19、什么是系統冗余?

　　在一些對系統可靠性要求很高的應用中，DCS的設計需要考慮熱備份也就是系統冗余，這是指系統中一些關(guān)鍵模塊或網(wǎng)絡(luò )在設計上有一個(gè)或多個(gè)備份，當現在工作的部分出現問(wèn)題時(shí)，系統可以通過(guò)特殊的軟件或硬件自動(dòng)切換到備份上，從而保證了系統不間斷工作。通常設計的冗余方式包括：CPU冗余、網(wǎng)絡(luò )冗余、電源冗余。在極端情況下，一些系統會(huì )考慮全系統冗余，即還包括I/O冗余。

　　20、什么是I/O余量?

　　與冗余不同，I/O余量只是系統中I/O數量大于應用的要求，這種余量只是數量上的，主要目的是使系統今后有繼續加入控制信號的可能。