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[空分工艺] 19个DCS系统常识性问答

空分-思源 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 . U! h6 l3 j# r5 F* j

) h. b% d  s8 Y8 u& u9 D2 ODCS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。0 B! k+ l/ @" R  [

3 C) B5 D; H9 _( P1 W3 V' A: l4 y6 A& d$ S. O  {

% [' \$ r( r7 n. V* p' l1. 什么是DCS?+ _5 ^& N$ O9 X# g
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DCS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。# x* z- g/ ~* H" C
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2. DCS有什么特点?
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% [. K' V& w1 W6 x, RDCS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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3. DCS的结构是怎样的?& g/ f$ X5 n4 _5 S
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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。! e) Z' f7 ?. l1 `* k; j; P

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4. DCS的控制程序是由谁执行的?
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DCS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。" Q$ o9 g" e0 B: v

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& C( g: u8 J6 Q) ?* m5. 过程控制站的组成如何?
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DCS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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8 s* J3 H0 d' N/ d$ h; {6 I6. I/O是什么?5 _& U! L7 g: s- E+ l% t$ b
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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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& z# T! v1 [& C7. 什么是I/O单元?
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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?
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I/O单元与CPU是通过现场总线连接的。
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7 v- P) P6 I1 y: P9. 什么是现场总线?
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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。2 p& |7 s7 d. F0 K, L; J8 z/ M

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10. 常用的系统中采用什么现场总线?
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! I- ]& `! l6 T- ~/ ~# N% B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 }$ J# x& x" ]1 G1 H4 U( b
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11. 表述网络传输速度的单位是什么?- g. Z" \6 k" \. r% h3 W
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5 G& D/ ~- V9 i% ]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。' s: D/ m  }- \/ n  `" z

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12. 什么是组态?4 ]* e2 D- L& O4 O
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  t* R7 S) h- T$ L: R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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( u- M' S) R  B% X7 _. y) h- G, l13. 什么是PLC?: S+ ~2 Q! }; V- d

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PLC就是可编程逻辑控制器。1 b2 \6 Y% P7 q3 M0 t

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: c6 o& j3 }/ J; V. j2 U4 ^) m0 N0 s14. PLC能用于过程控制吗?
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& O; o! W4 z3 l+ }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。% l5 I. S; V: C  @! }; S8 V

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! B# Z% `5 d- x3 K15. 什么是模拟量和数字量?2 b6 u! {$ P; {) s

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3 K. h1 H4 i$ G  |3 g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。  B2 L! `  j0 o! u' @

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! b9 L0 Y3 @. Q8 f" A% b16. I/O信号是如何分类的?
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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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17. 什么是DCS的开放性?* z7 ?6 k# _' C. _
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. V/ L9 l  h+ P# V9 dDCS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。* S% z( M7 T: ]0 i8 K% J; F

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$ e, D* l9 \9 M6 w6 x1 y" j# f1 A18. 什么是系统冗余?
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  q( F  g, v, F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。& _8 R5 W; o2 B/ p5 {  T! U3 u# T$ @

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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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19. 什么是I/O余量?; T' b) u* ]7 r: @4 Q9 P  |3 W
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0 O! C: p* h& |) g. ?
7 D8 l& p( D+ e8 }- c: ?& E* [5 a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。
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