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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
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3 x7 t7 x# D* i/ I; d8 j% Z: E. nDCS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。* M& X& b5 G9 v; ^/ W

7 }7 o- J% q" {$ X6 o- ~' M5 l
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  h4 K: H5 G0 w; D8 I  N' a1. 什么是DCS?
0 N+ a$ t. A& E: L( a% t4 t( ^' T' m6 V8 Z$ i  i3 v
0 ^& D- D2 _* g( A' [6 x% F

8 e8 W, p5 @5 K8 ?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。
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5 c) g  a6 o' a8 j
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2. DCS有什么特点?5 r4 K% U: r; q* I7 K: q7 @7 a

- ?. c, n. F- Q: h3 G* v' l! r2 v
7 m2 n* s  O6 ~0 X' d7 j
4 u3 Y! d  P$ `' ]3 F6 @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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3. DCS的结构是怎样的?
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1 B. x1 R  ^! [% C. ]* j3 y# p: e/ z0 q
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。) S$ N# ?$ @/ \  j

5 v- }+ m( n" N: C* j1 R( u- e7 }" v5 U/ D* M0 S/ m( _

& {+ w5 S4 e8 Q$ n; X  O0 a4. DCS的控制程序是由谁执行的?
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! r' m, f& A9 n) l
( ]$ Q1 D4 d; ^# G
  w! Y/ J8 B0 z5 G  KDCS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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; u& ]0 G( L9 w! K5 \  [3 ]5. 过程控制站的组成如何?8 Y: f9 m' [) }( f. ^
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6 x! F' i+ I6 z' K" y1 g8 }

- V' C6 z: c+ a2 FDCS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7 K3 g. e$ n- N( [$ ^
; a4 x5 m( g; W, N4 ~

6 C8 R( R) |3 a  V2 g7 e; R) f& B
1 n; N/ A2 S3 Y& `( m/ x& m2 x* j1 T6. I/O是什么?
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' U. Z$ I/ U! e) o; |, x6 D" E0 ]) a
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)。5 n% D; o" B0 @3 I  v3 K
& |+ w% S7 x. C; _7 n% [6 A
. P: N0 ^* `0 @$ W+ @
2 H' g4 B3 `* H' ?' e9 m2 d" _
7. 什么是I/O单元?
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1 S. M- x  t7 p2 W$ Q7 u/ N- Q2 t/ K) e1 a7 M) [
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。( {- P5 t0 y% y0 b8 F# C
- N! ?) u/ Z& g& h4 n3 c/ [
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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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9. 什么是现场总线?% S  }" W- O8 x) m! n3 U
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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。
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10. 常用的系统中采用什么现场总线?
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" v3 R% m# s5 U. l8 i" [6 E
. q8 u/ A  ?3 u2 k3 z8 b0 O, k  r: j" {% a; _3 h6 x
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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1 U* F7 Q$ K) C& z# D+ i
; d: x5 T' a$ n" {! [11. 表述网络传输速度的单位是什么?2 D: Z! M, E* S- p1 ?1 z7 N/ ?
% I, H. u8 }/ C
! W+ M- e' D( d, r

, y8 f# Y" D2 }- Y8 U; r$ C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。8 f$ g) w" [2 ^1 j# J' H7 r1 G

& U; L; f& U* [6 O
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12. 什么是组态?
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; v* g; w" G( Q% }: ~6 r  Y, n! {5 S: g
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?0 y8 Y+ R3 M9 a" n. T
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" p, f1 N, g1 b& nPLC就是可编程逻辑控制器。4 r# J6 J; v  ^; z; e, e2 O$ ~& C$ o

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+ Q& V' D2 z3 b' Z6 j, F9 i14. PLC能用于过程控制吗?7 ^/ Y. |/ Z. P$ u, I" O  l& k
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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。: F. _' I4 c& {* [# P& k
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15. 什么是模拟量和数字量?# z" l' m# m& }- [/ _
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& b2 k3 N8 R5 O1 N+ Y; O, _, M; ~

+ u6 f: g3 y% U5 \: l: `6 ~0 H+ N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。3 Q$ S% v5 O4 m
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16. I/O信号是如何分类的?
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7 S$ @4 O+ S  Z8 Z: n# }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?
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4 a( u3 j! x" P6 e0 {+ _7 P, f# J* b9 r6 r% \. }; B
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。* r/ @5 J# h6 |8 W. Y* \% n4 u' t
/ l. F7 k; m# ], g

8 {6 t) ?% o0 q( Z6 A) H# c/ I* M# R9 U% I0 }
18. 什么是系统冗余?' g/ H5 O3 ]: A- e4 @& l

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; D& F8 T4 {9 L9 }. {; [8 o4 ]
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。: r5 R6 ?  h8 P) z6 Z
4 h8 e; o1 G& v7 L  p
( {/ k, A' t& M* c, p/ P* e

( D6 `! L/ m7 L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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) T% H, A$ d' g/ z' e; j/ Q19. 什么是I/O余量?
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, L2 n9 e7 A3 @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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