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[空分工艺] 19个DCS系统常识性问答

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发表于 2020-2-10 23:11:33 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 小芸 于 2020-2-11 23:11 编辑 4 }7 s: k! q1 x' u* A- t5 ^

: Z; h! ]4 T& x: JDCS是相对于集中式控制系统而言的一种新型计算机控制系统,它是在集中式控制系统的基础上发展、演变而来的。
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1. 什么是DCS?7 R  A0 y7 N4 H" V
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: q1 c8 j' Y. S

' I4 O* T% q' M: E# fDCS是分布式控制系统的英文缩写(Distributed Control System),在国内自控行业又称之为集散控制系统。
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2 q  t& f9 y7 ~$ O% G1 O; t* ]2. DCS有什么特点?! A+ w9 ?6 r( }6 q/ x" i4 _/ s
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DCS是计算机技术、控制技术和网络技术高度结合的产物。DCS通常采用若干个控制器(过程站)对一个生产过程中的众多控制点进行控制,各控制器间通过网络连接并可进行数据交换。操作采用计算机操作站,通过网络与控制器连接,收集生产数据,传达操作指令。因此,DCS的主要特点归结为一句话就是:分散控制集中管理。
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& s6 p) k2 K2 b7 [( v0 ^1 n5 U3. DCS的结构是怎样的?4 g: }4 H" J9 F. Y, V

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从结构上划分,DCS包括过程级、操作级和管理级。过程级主要由过程控制站、I/O单元和现场仪表组成,是系统控制功能的主要实施部分。操作级包括:操作员站和工程师站,完成系统的操作和组态。管理级主要是指工厂管理信息系统(MIS系统),作为DCS更高层次的应用,目前国内纸行业应用到这一层的系统较少。) x9 o$ \7 @& ?1 d0 C

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4. DCS的控制程序是由谁执行的?
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9 s0 ~8 `  O6 P9 C7 i& E) x; i0 w8 rDCS的控制决策是由过程控制站完成的,所以控制程序是由过程控制站执行的。
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5. 过程控制站的组成如何?/ I$ I* ~5 `0 s) G+ f) K; v
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( m8 w/ k" S# {  MDCS的过程控制站是一个完整的计算机系统,主要由电源、CPU、网络接口和I/O组成
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6. I/O是什么?
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, i  ^0 p5 A; k" Q控制系统需要建立信号的输入和输出通道,这就是I/O。DCS中的I/O一般是模块化的,一个I/O模块上有一个或多个I/O通道,用来连接传感器和执行器(调节阀)。
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7. 什么是I/O单元?. f7 B( g3 K# |7 ^$ T7 i

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通常,一个过程控制站是有几个机架组成,每个机架可以摆放一定数量的模块。CPU所在的机架被称为CPU单元,同一个过程站中只能有一个CPU单元,其他只用来摆放I/O模块的机架就是I/O单元。
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8. I/O单元和CPU单元是如何连接的?/ q3 T" Y6 e3 z  @8 `' R
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. Y8 E6 D3 ?6 P5 {7 mI/O单元与CPU是通过现场总线连接的。& b+ f; J% J" X6 S
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# v5 i- K7 l' L  `/ N' y* ]( Y9. 什么是现场总线?
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& T4 k! i& [% x4 o现场总线是应用于过程控制现场的一种数字网络,它不仅包含有过程控制信息交换,而且还包含设备管理信息的交流。通过现场总线,各种智能设备(智能变送器、调节法、分析仪和分布式I/O单元)可以方便地进行数据交换,过程控制策略可以完全在现场设备层次上实现。目前,使用较多的现场总线主要是FUNDATION fieldbus基金会现场总线(FF总线)和Profibus现场总线。应用现场总线技术可以将各种分布在控制现场的相关智能设备和I/O单元方便的连接在一起,构成控制系统,这种结构已经成为DCS发展的趋势。3 S3 U# h" ]! W; ^" H- G3 g7 C: N
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10. 常用的系统中采用什么现场总线?- }6 }3 e# ^, J3 l
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目前常用的系统主要是SIEMENS 的S7和ABB的Freelance2000,其中使用的现场总线是PROFIBUS。
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, \0 V3 _3 a$ M2 P* A+ ~11. 表述网络传输速度的单位是什么?
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0 N. R. e* {' x$ Y表述网络传输速度一般以波特率(Bps)为单位,其含义是每秒钟传输的二进制数的位数。不同的网络一般波特率不同,相同的网络采用不同的网络电缆也可以达到不同的特率。例如:PROFIBUS现场总线在以双绞线作为网络电缆时通讯速度为1.5KBps,采用光缆时可以12MBps。采用普通双绞线的以太网传输速度为10MBps,采用光缆时可以达到100MBps。另外,传输距离的长短会影响传输速度,一般来说,距离越长,速度越慢。
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( \: K. J# s' @# g! |; Y1 A/ y" \12. 什么是组态?
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0 i$ b9 }! ^" |" Y1 k0 ]1 }. ~0 E8 g( U1 d, J3 d4 O
通过专用的软件定义系统的过程就是组态(configuration)。定义过程站各模块的排列位置和类型的过程叫过程站硬件组态;定义过程站控制策略和控制程序的过程叫控制策略组态;定义操作员站监控程序的过程叫操作员站组态;定义系统网络连接方式和各站地址的过程叫网络组态。
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13. 什么是PLC?
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PLC就是可编程逻辑控制器。
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14. PLC能用于过程控制吗?
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( V/ B& O  G  Q1 b$ e# C
早期的PLC只是用来完成一些电气逻辑控制和开关量,现在的PLC在性能上,特别是对模拟信号的处理能力上已经大大提高,因此现在PLC是可以用于过程控制的。+ @6 i" l8 a. o$ b2 I3 a9 V' x

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15. 什么是模拟量和数字量?( f3 ^+ w. n+ Z7 I

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' c# O7 X' D7 q  B
模拟量是指连续变化的信号(如4~20mA,0~5v);数字量是只有开关状态的信号。
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" ^% ~- h$ O8 j3 I( z9 m" B16. I/O信号是如何分类的?( j! |! a0 X9 K& I! x- G

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* ?& F9 a/ W  o9 [$ I常用的I/O信号一般分为:AI、AO、DI和DO。AI--模拟量输入信号。AO--模拟量输出信号 。DI--数字量输入信号 。DO--数字量输出信号 。
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" m5 ]3 ]8 }5 G! O17. 什么是DCS的开放性?
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DCS的开放性是指DCS能通过不同的接口方便地与第三方系统或设备连接,并获取其信息的性能。这种连接主要是通过网络实现的,采用通用的、开放的网络协议和标准的软件接口是DCS开放性的保障。我公司目前采用的DCS系统有很好的开放性。! t+ Y! P- m: y, l

* Q: [  p0 i) o3 [+ `. z: b1 h( B( e* \) O  D% @# H3 b
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18. 什么是系统冗余?% D. ]) e4 Z4 o* M. v. _- Y: H

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8 _6 J, k* q4 P+ e7 |在一些对系统可靠性要求很高的应用中,DCS的设计需要考虑热备份也就是系统冗余,这是指系统中一些关键模块或网络在设计上有一个或多个备份,当现在工作的部分出现问题时,系统可以通过特殊的软件或硬件自动切换到备份上,从而保证了系统不间断工作。$ J! [2 m3 q: {+ Z( o5 T6 @. Z) V

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; U  c. ?$ a! G. y通常设计的冗余方式包括:CPU冗余、网络冗余、电源冗余。在极端情况下,一些系统会考虑全系统冗余,即还包括I/O冗余。
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; H+ n9 E1 Z: C7 ~# \( G+ Y3 J1 }5 _! Q- {! ^/ T+ x! q; k
19. 什么是I/O余量?
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, E" D1 `3 d" |( \6 c* C$ V与冗余不同,I/O余量只是系统中I/O数量大于应用的要求,这种余量只是数量上的,主要目的是使系统今后有继续加入控制信号的可能。* V& D4 @9 t8 U! F. S% Z( q

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