分布式控制系統(tǒng)(DCS)問答
1、 什么是DCS?
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/161911.htmDCS是分布式控制系統(tǒng)的英文縮寫(Distributed Control System),在國內(nèi)自控行業(yè)又稱之為集散控制系統(tǒng)。
2、 DCS有什么特點(diǎn)?
DCS是計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高度結(jié)合的產(chǎn)物。DCS通常采用若干個(gè)控制器(過程站)對一個(gè)生產(chǎn)過程中的眾多控制點(diǎn)進(jìn)行控制,各控制器間通過網(wǎng)絡(luò)連接并可進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。操作采用計(jì)算機(jī)操作站,通過網(wǎng)絡(luò)與控制器連接,收集生產(chǎn)數(shù)據(jù),傳達(dá)操作指令。因此,DCS的主要特點(diǎn)歸結(jié)為一句話就是:分散控制集中管理。
3、 DCS的結(jié)構(gòu)是怎樣的?
從結(jié)構(gòu)上劃分,DCS包括過程級、操作級和管理級。過程級主要由過程控制站、I/O單元和現(xiàn)場儀表組成,是系統(tǒng)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(tǒng)的操作和組態(tài)。管理級主要是指工廠管理信息系統(tǒng)(MIS系統(tǒng)),作為DCS更高層次的應(yīng)用,目前國內(nèi)紙行業(yè)應(yīng)用到這一層的系統(tǒng)較少。
4、 DCS的控制程序是由誰執(zhí)行的?
DCS的控制決策是由過程控制站完成的,所以控制程序是由過程控制站執(zhí)行的。
5、 過程控制站的組成如何?
DCS的過程控制站是一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng),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(tǒng)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,用來連接傳感器和執(zhí)行器(調(diào)節(jié)閥)。
7、 什么是I/O單元?
通常,一個(gè)過程控制站是有幾個(gè)機(jī)架組成,每個(gè)機(jī)架可以擺放一定數(shù)量的模塊。CPU所在的機(jī)架被稱為CPU單元,同一個(gè)過程站中只能有一個(gè)CPU單元,其他只用來擺放I/O模塊的機(jī)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是通過現(xiàn)場總線連接的。
9、 什么是現(xiàn)場總線?
現(xiàn)場總線是應(yīng)用于過程控制現(xiàn)場的一種數(shù)字網(wǎng)絡(luò),它不僅包含有過程控制信息交換,而且還包含設(shè)備管理信息的交流。通過現(xiàn)場總線,各種智能設(shè)備(智能變送器、調(diào)節(jié)法、分析儀和分布式I/O單元)可以方便地進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,過程控制策略可以完全在現(xiàn)場設(shè)備層次上實(shí)現(xiàn)。目前,使用較多的現(xiàn)場總線主要是FUNDATION fieldbus基金會現(xiàn)場總線(FF總線)和PROFIBUS現(xiàn)場總線。應(yīng)用現(xiàn)場總線技術(shù)可以將各種分布在控制現(xiàn)場的相關(guān)智能設(shè)備和I/O單元方便的連接在一起,構(gòu)成控制系統(tǒng),這種結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為DCS發(fā)展的趨勢。
10、我公司應(yīng)用的系統(tǒng)中采用什么現(xiàn)場總線?
我公司目前應(yīng)用的系統(tǒng)主要是SIEMENS 的S7和ABB的Freelance2000,其中使用的現(xiàn)場總線是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?shù)亩M(jìn)制數(shù)的位數(shù)。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(dá)到不同的特率。例如:PROFIBUS現(xiàn)場總線在以雙絞線作為網(wǎng)絡(luò)電纜時(shí)通訊速度為1.5KBps,采用光纜時(shí)可以12MBps。采用普通雙絞線的以太網(wǎng)傳輸速度為10MBps,采用光纜時(shí)可以達(dá)到100MBps。另外,傳輸距離的長短會影響傳輸速度,一般來說,距離越長,速度越慢。
12、什么是組態(tài)?
通過專用的軟件定義系統(tǒng)的過程就是組態(tài)(configuration)。定義過程站各模塊的排列位置和類型的過程叫過程站硬件組態(tài);定義過程站控制策略和控制程序的過程叫控制策略組態(tài);定義操作員站監(jiān)控程序的過程叫操作員站組態(tài);定義系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接方式和各站地址的過程叫網(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(tǒng)?
目前,我公司操作員站和工程師站采用的操作系統(tǒng)是中文Windows NT。
14、什么是PLC?
PLC就是可編程邏輯控制器。
15、PLC能用于過程控制嗎?
早期的PLC只是用來完成一些電氣邏輯控制和開關(guān)量,現(xiàn)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(xiàn)在PLC是可以用于過程控制的。
16、什么是模擬量和數(shù)字量?
模擬量是指連續(xù)變化的信號(如4~20mA,0~5v);數(shù)字量是只有開關(guān)狀態(tài)的信號。
17、I/O信號是如何分類的?
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(shù)字量輸入信號
DO--數(shù)字量輸出信號
18、什么是DCS的開放性?
DCS的開放性是指DCS能通過不同的接口方便地與第三方系統(tǒng)或設(shè)備連接,并獲取其信息的性能。這種連接主要是通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的,采用通用的、開放的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)的軟件接口是DCS開放性的保障。我公司目前采用的DCS系統(tǒng)有很好的開放性。
19、什么是系統(tǒng)冗余?
在一些對系統(tǒng)可靠性要求很高的應(yīng)用中,DCS的設(shè)計(jì)需要考慮熱備份也就是系統(tǒng)冗余,這是指系統(tǒng)中一些關(guān)鍵模塊或網(wǎng)絡(luò)在設(shè)計(jì)上有一個(gè)或多個(gè)備份,當(dāng)現(xiàn)在工作的部分出現(xiàn)問題時(shí),系統(tǒng)可以通過特殊的軟件或硬件自動切換到備份上,從而保證了系統(tǒng)不間斷工作。通常設(shè)計(jì)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(tǒng)會考慮全系統(tǒng)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(tǒng)中I/O數(shù)量大于應(yīng)用的要求,這種余量只是數(shù)量上的,主要目的是使系統(tǒng)今后有繼續(xù)加入控制信號的可能。
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