分布式控制系統(tǒng)(DCS)問(wèn)答

1、 什么是DCS?

　　DCS是分布式控制系統(tǒng)的英文縮寫(xiě)(Distributed Control System)，在國(guó)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(guò)程站)對(duì)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(shù)據(jù)交換。操作采用計(jì)算機(jī)操作站，通過(guò)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(guò)程級(jí)、操作級(jí)和管理級(jí)。過(guò)程級(jí)主要由過(guò)程控制站、I/O單元和現(xiàn)場(chǎng)儀表組成，是系統(tǒng)控制功能的主要實(shí)施部分。操作級(jí)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(jí)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(guó)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(shuí)執(zhí)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(zhí)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(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(hào)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(zhí)行器(調(diào)節(jié)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(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(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(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(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線連接的。

　　9、 什么是現(xiàn)場(chǎng)總線?

　　現(xiàn)場(chǎng)總線是應(yīng)用于過(guò)程控制現(xiàn)場(chǎng)的一種數(shù)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(shè)備管理信息的交流。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)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(guò)程控制策略可以完全在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層次上實(shí)現(xiàn)。目前，使用較多的現(xiàn)場(chǎng)總線主要是FUNDATION fieldbus基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線(FF總線)和PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線。應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)可以將各種分布在控制現(xiàn)場(chǎng)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(shì)。

　　10、我公司應(yīng)用的系統(tǒng)中采用什么現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(zhǎng)短會(huì)影響傳輸速度，一般來(lái)說(shuō)，距離越長(zhǎng)，速度越慢。

　　12、什么是組態(tài)?

　　通過(guò)專用的軟件定義系統(tǒng)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(jiān)控程序的過(guò)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(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(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(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(xiàn)在的PLC在性能上，特別是對(duì)模擬信號(hào)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(guò)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(hào)(如4~20mA,0~5v);數(shù)字量是只有開(kāi)關(guān)狀態(tài)的信號(hào)。

　　17、I/O信號(hào)是如何分類的?

　　常用的I/O信號(hào)一般分為：AI、AO、DI和DO。

　　AI--模擬量輸入信號(hào)

　　AO--模擬量輸出信號(hào)

　　DI--數(shù)字量輸入信號(hào)

　　DO--數(shù)字量輸出信號(hào)

　　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(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(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的，采用通用的、開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)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(tǒng)有很好的開(kāi)放性。

　　19、什么是系統(tǒng)冗余?

　　在一些對(duì)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(wèn)題時(shí)，系統(tǒng)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(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(huì)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(hào)的可能。