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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
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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。- S5 \. C( c* i- c. K! _3 I" a
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1 u) h; s9 b# U; f, }1. 什么是DCS?
* P. z1 @* m4 K. W4 v% c$ \0 \) d& n) Z7 O. F
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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。: G# i. Y' w: Q; E& j- \( u: u( [! `
! [2 s/ i: {, }, ]" ~7 F. l" e4 {8 R
  Q, H% k9 S( H6 ^) E

, h: {+ O, ~" o* k* v  g6 V2. DCS有什么特点?  l& c" e: B( N8 F/ a% a

! `! A( U+ V$ n6 v; E- m4 C" z/ \6 m- v+ t" ~; T) i1 D
" n. H* g' V4 c8 M4 p
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。
# }! Z8 r4 E' v) H
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3. DCS的结构是怎样的?- m/ F$ t. D. S# j6 p# k- `
; V& ~) P" n% R  v2 u2 {3 H

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, r( T' ^$ M, `* A: a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。$ B. [4 E. d. Y& v" n! w
& P6 c# S! j4 [+ N( M

$ B) O$ B7 _7 ?' W) q* g4 w2 u" f1 c+ l: T: k
4. DCS的控制程序是由谁执行的?
$ C) F7 w) F& T& U) L0 k+ q+ v5 Q% B, q
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3 J& d. G* i; X5 d: ^( x" TDCS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。8 v; ~: T* ^9 I& G& i5 }

5 ~0 f7 t. N8 ?+ u7 |- H- l# A# V( L; s4 F
+ Q% P; |" j- c0 U5 |+ u
5. 过程控制站的组成如何?
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! V( O8 o; w7 w, [" W3 q4 l8 q( e
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, m- A& j& i& D  r9 V8 Q" V8 \

. C  j  J  m+ C5 A3 I" p( J8 D3 n% b; c$ p# c

; I7 v+ q; R5 y: z4 P" r1 X  b6. I/O是什么?
. Y/ W3 j5 S8 E+ s; j; |% }
+ M1 g3 ~$ `! }4 G$ f+ i7 {  K, J$ D0 v; }' P6 D9 {

' C. V& @1 p" i  j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)。+ K: q' _. Z# E9 Z1 L# I
: D: N$ k) |; T2 N) f
$ Y/ R+ e! w, S/ s' b; g

* W2 O. B* X5 e2 s) o! r/ s7. 什么是I/O单元?( e' R& y, h7 d' M4 ^

+ ~, S3 V6 _7 ]2 u1 p
' w' v& G) c0 ^6 ]5 V& r4 Q7 q9 ]4 g/ U' i9 `! ]% u
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。0 `6 P* m' e6 t1 O* c) d/ l
: B: K/ k) o+ i# h, L( J6 G
2 R+ A3 I0 U# }8 ^0 `  v

; D4 F! Z' b+ y3 K; s  O8. I/O单元和CPU单元是如何连接的?- c) o1 Q* k9 ~
9 ~( y' _: A; U: Z8 W
3 s/ m1 S4 a* W3 y0 R* a& E

0 Q, K% L0 k/ s9 o! _: gI/O单元与CPU是通过现场总线连接的。" C' g& J8 _  \: [2 d. G+ a
% w' g: H* [1 ]7 h9 o/ I; M
' N+ `' E. u+ [

  p$ O& E! ~$ E2 w2 d: h5 R. c9. 什么是现场总线?9 {/ x. ~  k2 t3 ~1 q

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4 ^* y* ?" Q/ s; @; u/ `, i8 q3 v1 @1 m0 p
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。: p2 [! g1 ^* J2 b

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10. 常用的系统中采用什么现场总线?9 O- S3 K8 A7 ^) o/ |, {

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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。/ S7 E$ |5 ]( M! B4 Z! ^3 @  E

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11. 表述网络传输速度的单位是什么?
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! R7 {  @# j5 ^/ u, O' Q) D8 h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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12. 什么是组态?
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8 u# `6 i$ L' x# Y9 X4 x5 Y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。8 r1 O5 h8 t- N5 {

, l* h+ f- \; S! w8 [; _( P; w1 W" r8 I& R. X. h( E1 Q7 t
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13. 什么是PLC?0 P" A2 {2 c: j2 u5 _( O3 B
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PLC就是可编程逻辑控制器。
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' f' V, a; ^. ~7 g
! b' T( l+ j! V  I/ C6 v
& c( D# C; z: S1 U7 E14. PLC能用于过程控制吗?
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" s6 g4 h( O7 {0 j+ F* y5 A& p9 Z- p) m. Q. w; }1 ]! r
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。
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15. 什么是模拟量和数字量?/ @: ]8 B- o, [5 s) e2 ]- p5 p, V+ f

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8 }2 o& N: J  q+ Z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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! z5 V. F( O- t7 C7 v16. I/O信号是如何分类的?0 G/ S% u* x( @$ b

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% d) x, \9 P5 A) y( C4 D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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7 ^' [) C, R1 N4 r# T7 d2 ^" J6 M17. 什么是DCS的开放性?
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( K- _: e3 \' j5 }0 F: z/ H0 u8 HDCS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。
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" }/ m5 ]0 H  h% n% V3 p9 Z* g9 {. P$ i( W4 T; k3 G
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18. 什么是系统冗余?' m6 ?3 }, y2 N% x3 @" `7 {) y

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' V) m& T9 c6 h2 ^4 M
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。- R7 F) ]0 M4 q# B  x9 r

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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。& [  {9 f) J* [! w  ]4 H8 Y) R

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$ f2 U# ?* T" c" N2 e& `19. 什么是I/O余量?5 a1 x! x& n8 t8 W. A+ n- i

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8 p, H- L; s6 Q6 T; [4 C! A5 ?  e) s" x) t6 t
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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