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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
  |% d/ v. ^" A  w0 d
1 F; g  B, `; 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。
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8 Q- V, x0 b4 I; l0 a5 ^
5 Z  c- }  _( w
1. 什么是DCS?- _6 l* B1 v# N6 j2 o4 P: ^
: F  c/ V0 |5 a3 [4 d; ?' f- P
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' `5 S0 {! {% yDCS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。" s% z7 R/ v+ W0 F
2 l! O* F3 K# i7 k& t

4 Y& B: {2 e6 N
' c& b7 `! U4 O; }5 b2. DCS有什么特点?
1 }2 X# D3 t+ |- ~8 j$ F7 Y3 z( J* T: x6 d# [2 T

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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。$ m- f) X+ G1 X; N. Q

: X; f4 p; Y9 e+ d6 S
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3. DCS的结构是怎样的?8 _1 X' f. [: ]2 ?0 _
8 x+ j( l( N( g% Z. Q$ m* Z
  ]) d2 Y, Q8 V! c2 a& O: i0 E

, C% f  [! J; L' @7 R& f+ [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。
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- `$ j2 m' g, N' k! p( M$ u7 C4. DCS的控制程序是由谁执行的?2 r+ N4 r+ Z# ^( N. @# W+ A5 D
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$ j+ h/ D2 |! C! R0 ^3 }
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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。
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! M0 Y1 a; n) q( @: ^  n5. 过程控制站的组成如何?
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( X( N- ^2 P3 `1 h  G: k
4 {$ i! d6 s) g$ k% q
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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6. I/O是什么?5 a* y' l7 c' O; }$ V+ ?# o
0 w; [* n& N4 w/ `, J+ m
; \; G! D+ ^! D" T! r& h7 @

& L" U9 T( D0 V' s  ]* q$ G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)。  A* o& P' e1 s" h
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: n. [9 Q3 B" I0 a! p3 B/ {
1 u& p7 a. R+ r0 q# r* z5 P) x7. 什么是I/O单元?: {6 c- z" m% n, ?
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7 L1 V6 f/ o& Y% t$ u8 [. w7 a5 X
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 p- C' d% U; @1 `& C; ?
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6 c8 }! R  v$ B& a7 }. p

3 R) ]0 D( Y, x# g( g( F, f5 E8. I/O单元和CPU单元是如何连接的?- J, O! y; H! r! x  j; V

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4 C  b! z! j4 x* z8 U1 l
I/O单元与CPU是通过现场总线连接的。. f( ]: P: H+ X0 y( I

1 z" C. }; P5 H/ W. a; ^) C; J4 v' t# ~% W$ g8 c# q

- R- [1 a8 C9 e/ p; h! W6 A8 P9. 什么是现场总线?
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  P& D: W( s6 n, Z+ n: t# y. k
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。7 T- R3 I( v3 z! @5 e# |3 i, U9 Z
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* X4 F2 K2 j( E( I8 d; X, \. i10. 常用的系统中采用什么现场总线?
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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。4 f3 B$ s! K# m/ a; {0 R0 o. s8 K
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11. 表述网络传输速度的单位是什么?$ R- \) m0 G5 V+ r

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$ u% j3 Q. p% P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。3 P- x3 ~' }9 v7 B" b

7 h. t! T- B9 s) X& S2 J6 S" f: C: F1 A( H" h

9 @9 e6 K4 F4 d& G+ ?3 l1 c2 @12. 什么是组态?$ c1 C: U* a5 v, F* l/ S, p! h

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; g, a3 D+ k$ Q- [+ y2 d: H
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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% m7 Q9 O* U5 u1 g! u) {13. 什么是PLC?
- \8 }. C4 ^& @2 G5 t% t- I' \* `: @) |) z% F  k

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7 h" F1 z' K  {, k' U9 Z) a5 APLC就是可编程逻辑控制器。! {9 s+ d$ `8 K

, j# c6 e- Y5 ?* D( G' i) ^
$ S5 F' o( v1 r, J8 @/ j- ^
6 i# d, e, S( ]% v3 Y; H14. PLC能用于过程控制吗?5 W# P; x; h7 E( n2 B1 m
$ L+ B; b- N+ \: r

* g* G! T4 t  c" s) P& ~! [7 n3 n
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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( K( ?7 N& L* y- p) E; h
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15. 什么是模拟量和数字量?
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5 n  i$ B# \- p- k
, H  T; |! X2 {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。) M5 m1 ?  B$ h% |9 `/ Z) L
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1 r7 z3 f3 H/ w2 S16. I/O信号是如何分类的?
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, H: I* F& H/ ^" b
0 K0 `1 o9 E6 W1 ~  M, 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 。+ k! _* v: }% G* X% Y; \$ c

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17. 什么是DCS的开放性?( q( l6 e) K3 B% |

% F0 @( {: }; \$ s8 w/ Y( h0 o9 M% t, p2 Z3 b, x

- p4 e5 i: e7 r4 {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。1 y2 Z% R8 ]+ m

: ~; E( a/ x% ?  U' r2 a; a1 K
: g* z5 A8 N# ^! z5 C$ O# S0 }! d) ?' Y6 m  h; x
18. 什么是系统冗余?
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' u( ^1 |7 @  W0 l/ C( [

0 F! o% g, h2 E! I) _& w% D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。* q$ x) q) p* @" K

4 d) f+ ?( u( A' X8 b+ J" T7 ^3 L5 Z7 ~& |

, M0 q; B$ L- o9 t  x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。4 Y9 q/ i% T, u

' x) M, \( j' w( }( {
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19. 什么是I/O余量?
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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。9 H& Z& o' u6 u) Z/ l7 z

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