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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

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本帖最后由 小芸 于 2020-2-11 23:11 编辑
: s. w$ L$ c+ c' u. F0 ?9 |$ p% a6 O5 R6 X( r. ?  I3 i
DCS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。
2 U& D0 L( S+ p4 M6 H( h" }0 L7 @: w" f! H" H

( e4 t6 ?, \6 k* P. l8 H8 w
; Q- A: u" I' S# d: ^6 b/ }1. 什么是DCS?/ T- k; x+ ~1 i+ l. \/ [* ?( v* C
( D4 K/ z' Y( ^: D
7 V/ s+ U7 n( S0 S& G, s

8 h% M9 ?  f6 j6 `  @' D8 sDCS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。. z( L- h8 M. c0 i1 d! l4 E3 ]

0 _9 o7 B7 g' |# U; {5 i; r5 J+ c# j! s; D7 o' z1 T$ m( N
9 U8 Y# q; B/ ~3 e% g2 p) [
2. DCS有什么特点?
( e0 K6 ?+ h( Z* {  j2 _2 M4 b1 N7 t( b5 T$ A9 W5 j

+ e6 f; M7 A  ]8 r9 v& f
/ ~5 [7 z6 o+ d7 ODCS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。
. W' F, c9 N, v; l+ @" {7 f1 J- H- a6 A5 |* f
4 n3 I0 l7 f* r1 A( u$ M' n! A

% ]/ _4 e1 J/ P" P3. DCS的结构是怎样的?* t7 t* A$ ?* Z2 m

7 @2 J7 _. \$ d! z
$ Z  e# j4 ]( p* T4 p* V' j
4 A, \) p4 {; {1 U* d5 T3 P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。; |- q3 P, w0 d/ U( ?* c

# n" z  G$ H$ F8 c
2 e/ t! e/ v# h% e" N4 ?; A/ O* S# G5 n
4. DCS的控制程序是由谁执行的?
) j' i; X3 b5 ]! r! ^; J5 g, l3 x  J6 t# t! j  V

4 K3 u- U# c$ l/ N% J$ _
+ M9 y. {; F* `. r. K2 F3 PDCS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。( i/ _- y* n1 Y9 c+ h
, T$ H, U! M% X4 u) c
5 X5 y( h7 w. c2 w5 \- ]

  \1 ~' m- I3 _1 v2 x: @8 {# n5. 过程控制站的组成如何?
6 Z7 U) V; [  [/ x  _- ^+ X& _8 L* i- Y5 P

  x5 S3 e  L# H/ y# y; f( u
$ [  @% G7 `( {5 ADCS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' q9 a1 J# {9 e1 u# _

1 \: S; H& \3 E; _" D- L' N1 i3 P- D/ S+ s0 [; Z
* _* I- [( Z4 }6 S9 P# D
6. I/O是什么?" M# e6 A% M- N, j5 r

4 N6 `7 r7 m8 b% p+ H/ w7 B+ O$ p7 m) X1 N& @+ X5 _/ H& c

2 \8 q- r: O  \! K% y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)。
( T9 i* V& n4 ^' F3 z
8 _$ ^' y9 L, g5 a3 Q& {0 F
& S0 C9 o9 m6 p& |' E  R9 p5 B& r; Q1 x8 i2 G' P+ i& |
7. 什么是I/O单元?: p7 g: z! x/ \; ?/ G! _7 H7 c

% V; o, [) ?* Y3 \4 w7 N5 g$ j- C' v# N! Z; b( ~
& q7 \/ c6 {5 G, ?6 d* s' l
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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0 U* i6 Z1 U* C4 N: M! b+ Q2 B, z& }$ x! L7 |0 @
. P" ?, Q) z& n% X/ n
8. I/O单元和CPU单元是如何连接的?: [! k; [& _) E) w' D, i/ ?6 W
7 x, g5 p& H5 c: L$ ^3 K

' N% y7 k1 V/ p0 o1 C, N$ t& x$ b/ w+ ^: [+ f
I/O单元与CPU是通过现场总线连接的。! T0 ?4 y) r4 P* k
" \& l- d! J# k; {2 \
) Y" z. |+ ~) g. _
$ T& }# @: I; ^* }
9. 什么是现场总线?3 p6 t# q8 D( N; x+ U0 w8 G
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+ {6 e( }4 }6 e0 {3 {7 P9 M8 s- |( P+ Y; }; D1 Z
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。( V& r4 y3 [: g

4 w* V# R9 O; v; v* s0 d- @) v; U: N, X( S+ B, q" O' N

& ?* a9 X. U8 i, ~- T10. 常用的系统中采用什么现场总线?
, P( ^3 [3 U  e% b
4 J% P+ H' W  `1 Z4 _# y( T1 K) R5 }' D

( R. ?5 ~6 E7 b+ G2 k/ ~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。3 q, k# M6 Q5 o' ~) J$ _

2 y+ y8 d/ C+ S  M
. i- p) x2 I0 c: D
; y# t, w, M3 k+ b: C3 h11. 表述网络传输速度的单位是什么?
4 O8 \+ O1 W7 g% j* `6 b$ V' W0 t% x, m

& F% v# {0 e& O5 x) {/ H1 o' h+ ~$ n
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。1 W" s$ K3 c( ^9 ^# h8 l9 _
+ e3 u0 }& `4 H0 Z

9 M7 x/ p$ K3 b
8 L- P" E; t( t9 E12. 什么是组态?9 }' N" W" l4 D. y3 s: |+ ^

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6 l8 ?+ @" h- K
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。3 W6 J  u3 H3 a! y' H: u0 V+ {
* I6 j5 U/ ]6 L3 }) J- w) y7 D. Q0 t

5 T2 \' Y! S1 O! m3 j- A7 T* q( z
% @( C& y. w0 V13. 什么是PLC?
8 ~: T& H3 B: n+ L" a. X) V( }+ w. M0 ^# X" Z
8 p7 n2 Y' S; u; j! F0 Y! H

7 q$ w! b, e4 T; h  ?PLC就是可编程逻辑控制器。
* Y% m7 B: }  P
2 S) J7 v0 V$ ~; M5 J+ [
" U) F" a5 N5 A( g; ?6 `) Q
! p  V* `2 J5 q9 P5 g' v14. PLC能用于过程控制吗?% w& a7 H1 q. b* K2 [

- l* i; c' U' m' M# {3 r5 {
. x: Q& w' a! p& q5 i" V
" J& v' U5 z3 `3 K% k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。# R) H7 e0 d. _
* k" F. @# z* P5 B5 i  O/ s* Z4 K
1 y0 e% v. V+ a# @$ @1 I/ V, h4 A* x
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15. 什么是模拟量和数字量?0 J' z6 Y/ z. J7 K; c, v

6 M, ]' p$ a6 j( P: ~) [6 D0 ~3 S3 r  T3 P$ m, E
7 E% b. D: E6 g7 Z& A
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。  T5 K" c6 x6 P% ]7 I
( z" ^& A9 l! q4 Y
/ \* e5 [" L/ A  e

8 \! e9 V2 J& E" h# i" y, Z16. I/O信号是如何分类的?
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6 g. g4 L' W4 L7 ^
$ L; {% L2 \/ j  Y2 b3 u, g  k  R0 j! T0 _
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 。4 V/ s  q- \7 F* @" q8 [2 o* ^' m5 B3 L( q
; }6 h6 a0 {2 q; c) T3 T  _

* t! D; s6 k! r1 v
/ \4 ?- C' j* f0 C17. 什么是DCS的开放性?
2 d/ f- v: A( j8 o- B8 X* q
- w9 v2 N% Z0 z  \2 @, d6 {7 w, w
3 l' l: r) j, @  H- P: g9 R8 z$ t2 \* ~2 H# q4 C6 K
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。) y" v' l/ C3 D5 z
0 z6 ]% ]9 H7 x
( W  ]2 B! y% h

2 D7 J7 g, \8 S6 U& t5 Z$ h& }  [18. 什么是系统冗余?
1 U% v2 b# L: l4 |0 \4 _- V$ ]0 Y( V" k, l# T0 Z
* F. C* ]# z+ p4 w1 p
* l0 [5 G" X$ k: m: z. W. t
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。1 w9 }* ?7 V3 S; b* \
4 R/ o2 c3 J8 d; r$ ^
! u0 t$ S3 L5 {* {. K3 W
6 [! k7 R) O/ d6 B5 L0 D
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。$ @! N0 G1 g: ]* B2 h
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" \8 E4 s  I7 O7 b- s8 M+ Z; _/ a. U! X) E& ]9 K
19. 什么是I/O余量?
! `" [) e5 o8 M* {. U
6 \, n" X: Z2 L' [2 ?, W6 b) P) @5 y, Z! B

8 B7 w2 B5 I; v9 J. W6 \9 _7 D! Z" ^6 L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。8 T5 c/ R1 c- u6 p/ `' c

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