集散控制系統
瀏覽：495 發布日期：2013-01-09
集散控制系統(DCS)，是以多個微處理機為基礎利用現代網絡技術、現代控制技術、圖形顯示技術和冗余技術等實現對分散控制對象的調節、監視管理的控制技術。其特點是以分散的控制適應分散的控制對象，以集中的監視和操作達到掌握全局的目的。系統具有較高的穩定性、可靠性和可擴展性。
集散控制系統一般有四部分組成：（1）過程輸入輸出裝置；（2）過程控制裝置；（3）操作接口；（4）數據通訊系統。
集散控制系統也叫分布式控制系統，是相對于集中式控制系統而言的一種新型計算機控制系統，它是在集中式控制系統的基礎上發展、演變而來的。在系統功能方面，DCS和集中式控制系統的區別不大，但在系統功能的實現方法上卻完全不同。
首先，DCS的骨架——系統網絡，它是DCS的基礎和核心。由于網絡對于DCS整個系統的實時性、可靠性和擴充性，起著決定性的作用，因此各廠家都在這方面進行了精心的設計。對于DCS的系統網絡來說，它必須滿足實時性的要求，即在確定的時間限度內完成信息的傳送。這里所說的“確定”的時間限度，是指在無論何種情況下，信息傳送都能在這個時間限度內完成，而這個時間限度則是根據被控制過程的實時性要求確定的。因此，衡量系統網絡性能的指標并不是網絡的速率，即通常所說的每秒比特數（bps），而是系統網絡的實時性，即能在多長的時間內確保所需信息的傳輸完成。系統網絡還必須非常可靠，無論在任何情況下，網絡通信都不能中斷，因此多數廠家的DCS均采用雙總線、環形或雙重星形的網絡拓撲結構。為了滿足系統擴充性的要求，系統網絡上可接入的大節點數量應比實際使用的節點數量大若干倍。這樣，一方面可以隨時增加新的節點，另一方面也可以使系統網絡運行于較輕的通信負荷狀態，以確保系統的實時性和可靠性。在系統實際運行過程中，各個節點的上網和下網是隨時可能發生的，特別是操作員站，這樣，網絡重構會經常進行，而這種操作絕對不能影響系統的正常運行，因此，系統網絡應該具有很強在線網絡重構功能。
其次，這是一種完全對現場I/O處理并實現直接數字控制（DOS）功能的網絡節點。一般一套DCS中要設置現場I/O控制站，用以分擔整個系統的I/O和控制功能。這樣既可以避免由于一個站點失效造成整個系統的失效，提高系統可靠性，也可以使各站點分擔數據采集和控制功能，有利于提高整個系統的性能。DCS的操作員站是處理一切與運行操作有關的人機界面（HMI-Human Machine Interface或operator interface）功能的網絡節點。
系統網絡是DCS的工程師站，它是對DCS進行離線的配置、組態工作和在線的系統監督、控制、維護的網絡節點，其主要功能是提供對DCS進行組態，配置工作的工具軟件（即組態軟件），并在DCS在線運行時實時地監視DCS網絡上各個節點的運行情況，使系統工程師可以通過工程師站及時調整系統配置及一些系統參數的設定，使DCS隨時處在佳的工作狀態之下。與集中式控制系統不同，所有的DCS都要求有系統組態功能，可以說，沒有系統組態功能的系統就不能稱其為DCS。
DCS自1975年問世以來，已經經歷了二十多年的發展歷程。在這二十多年中，DCS雖然在系統的體系結構上沒有發生重大改變，但是經過不斷的發展和完善，其功能和性能都得到了巨大的提高。總的來說，DCS正在向著更加開放，更加標準化，更加產品化的方向發展。
作為生產過程自動化領域的計算機控制系統，傳統的DCS僅僅是一個狹義的概念。如果以為DCS只是生產過程的自動化系統，那就會引出錯誤的結論，因為現在的計算機控制系統的含義已被大大擴展了，它不僅包括過去DCS中所包含的各種內容，還向下深入到了現場的每臺測量設備、執行機構，向上發展到了生產管理，企業經營的方方面面。傳統意義上的DCS現在僅僅是指生產過程控制這一部分的自動化，而工業自動化系統的概念，則應定位到企業全面解決方案，即total solution 的層次。只有從這個角度上提出問題并解決問題，才能使計算機自動化真正起到其應有的作用。
進入九十年代以后，計算機技術突飛猛進，更多新的技術被應用到了DCS之中。PLC是一種針對順序邏輯控制發展起來的電子設備，它主要用于代替不靈活而且笨重的繼電器邏輯。現場總線技術在進入九十年代中期以后發展十分迅猛，以至于有些人已做出預測：基于現場總線的FCS將取代DCS成為控制系統的主角。
集散控制系統一般有四部分組成：（1）過程輸入輸出裝置；（2）過程控制裝置；（3）操作接口；（4）數據通訊系統。
集散控制系統也叫分布式控制系統，是相對于集中式控制系統而言的一種新型計算機控制系統，它是在集中式控制系統的基礎上發展、演變而來的。在系統功能方面，DCS和集中式控制系統的區別不大，但在系統功能的實現方法上卻完全不同。
首先，DCS的骨架——系統網絡，它是DCS的基礎和核心。由于網絡對于DCS整個系統的實時性、可靠性和擴充性，起著決定性的作用，因此各廠家都在這方面進行了精心的設計。對于DCS的系統網絡來說，它必須滿足實時性的要求，即在確定的時間限度內完成信息的傳送。這里所說的“確定”的時間限度，是指在無論何種情況下，信息傳送都能在這個時間限度內完成，而這個時間限度則是根據被控制過程的實時性要求確定的。因此，衡量系統網絡性能的指標并不是網絡的速率，即通常所說的每秒比特數（bps），而是系統網絡的實時性，即能在多長的時間內確保所需信息的傳輸完成。系統網絡還必須非常可靠，無論在任何情況下，網絡通信都不能中斷，因此多數廠家的DCS均采用雙總線、環形或雙重星形的網絡拓撲結構。為了滿足系統擴充性的要求，系統網絡上可接入的大節點數量應比實際使用的節點數量大若干倍。這樣，一方面可以隨時增加新的節點，另一方面也可以使系統網絡運行于較輕的通信負荷狀態，以確保系統的實時性和可靠性。在系統實際運行過程中，各個節點的上網和下網是隨時可能發生的，特別是操作員站，這樣，網絡重構會經常進行，而這種操作絕對不能影響系統的正常運行，因此，系統網絡應該具有很強在線網絡重構功能。
其次，這是一種完全對現場I/O處理并實現直接數字控制（DOS）功能的網絡節點。一般一套DCS中要設置現場I/O控制站，用以分擔整個系統的I/O和控制功能。這樣既可以避免由于一個站點失效造成整個系統的失效，提高系統可靠性，也可以使各站點分擔數據采集和控制功能，有利于提高整個系統的性能。DCS的操作員站是處理一切與運行操作有關的人機界面（HMI-Human Machine Interface或operator interface）功能的網絡節點。
系統網絡是DCS的工程師站，它是對DCS進行離線的配置、組態工作和在線的系統監督、控制、維護的網絡節點，其主要功能是提供對DCS進行組態，配置工作的工具軟件（即組態軟件），并在DCS在線運行時實時地監視DCS網絡上各個節點的運行情況，使系統工程師可以通過工程師站及時調整系統配置及一些系統參數的設定，使DCS隨時處在佳的工作狀態之下。與集中式控制系統不同，所有的DCS都要求有系統組態功能，可以說，沒有系統組態功能的系統就不能稱其為DCS。
DCS自1975年問世以來，已經經歷了二十多年的發展歷程。在這二十多年中，DCS雖然在系統的體系結構上沒有發生重大改變，但是經過不斷的發展和完善，其功能和性能都得到了巨大的提高。總的來說，DCS正在向著更加開放，更加標準化，更加產品化的方向發展。
作為生產過程自動化領域的計算機控制系統，傳統的DCS僅僅是一個狹義的概念。如果以為DCS只是生產過程的自動化系統，那就會引出錯誤的結論，因為現在的計算機控制系統的含義已被大大擴展了，它不僅包括過去DCS中所包含的各種內容，還向下深入到了現場的每臺測量設備、執行機構，向上發展到了生產管理，企業經營的方方面面。傳統意義上的DCS現在僅僅是指生產過程控制這一部分的自動化，而工業自動化系統的概念，則應定位到企業全面解決方案，即total solution 的層次。只有從這個角度上提出問題并解決問題，才能使計算機自動化真正起到其應有的作用。
進入九十年代以后，計算機技術突飛猛進，更多新的技術被應用到了DCS之中。PLC是一種針對順序邏輯控制發展起來的電子設備，它主要用于代替不靈活而且笨重的繼電器邏輯。現場總線技術在進入九十年代中期以后發展十分迅猛，以至于有些人已做出預測：基于現場總線的FCS將取代DCS成為控制系統的主角。
