黑燈科技DCS控制系統及其應用

黑燈科技DCS控制系統及其應用

集散控制系統（Total Distributed Control System，DSC）是20世紀70年代中期發展起來的以微處理器為基礎的分散型計算機控制系統。它是控制技術（Control）、計算機技術（Computer）、通信技術（Communication）、陰極射線管（CRT）圖形顯示技術和網絡技術相結合的產物。該裝置時利用計算機技術對生產過程進行集中監視、操作、管理和分散控制的一種全新的分布式計算機控制系統。

關鍵詞：集散控制系統;DSC;優缺點;計算機控制系統

0引言

集散控制系統（Total Distributed Control System，DSC）是20世紀70年代中期發展起來的以微處理器為基礎的分散型計算機控制系統。它是控制技術（Control）、計算機技術（Computer）、通信技術（Communication）、陰極射線管（CRT）圖形顯示技術和網絡技術相結合的產物。該裝置時利用計算機技術對生產過程進行集中監視、操作、管理和分散控制的一種全新的分布式計算機控制系統。

1、DCS發展歷程

1.1第一代DCS（初創期）

是指從其誕生的1975～1980年間所出現的第一批系統，以Honeywell的TDC-2000為代表，還有Yokogawa（即橫河）公司的Yawpark系統、Foxboro公司的Spectrum系統、Bailey公司Netwook90系統等。第一代DCS是由過程控制單元、數據采集單元、CRT操作站、上位管理計算機及連接各個單元和計算機的高速數據通道等五個部分組成，奠定了DCS的基礎體系結構。這個時期的系統的特點是：比較注重控制功能的實現，系統的設計重點是現場控制站;系統的人機界面功能則相對較弱，在實際中只用CRT操作站進行現場工況的監視，使得提供的信息也有一定的局限;在功能上更接近儀表控制系統;各個廠家的系統均由專有產品構成，包括高速數據通道、現場控制站、人機界面工作站及各類功能性的工作站等，不僅系統的購買價格高，系統的維護運行成本也高?？梢哉fDCS的這個時期是超利潤時期，其應用范圍也受到一定的限制。廣州黑燈科技有限公司是專業從事各類行業各種類型的自動化控制系統開發和自動化工程項目承接，機械自動化設備生產，化工設備研制生產（擁有D1,D2壓力容器生產許可），智能機械人研究制造，自動化生產流水線，可應用在各類工業生產上使用，技術團隊已在自動化控制方面積累了豐富的技術和經驗，是一家專注于自動化控制系統開發、自動化工程項目承接和技術服務的技術型企業。自動化配置緊自動急切斷聯鎖裝置，并且應配備光聲報警系統。能有限降低人員的傷亡的情況，減少財產損失。緊急切斷聯鎖裝置防止事故的發生。歡迎來電討論咨詢，關生18565060664   http://www.xm-fcx.com/

1.2第二代DCS（成熟期）

是在1980～1985年推出的各種系統，其中包括Honeywell公司的TDGC-3000、Fisher公司的PROVOX、Taylor公司的MOD300及Westinghouse公司的WDPF等。第二代DCS的最大特點是引入了局域網（LAN）作為系統骨干，按照網絡節點的概念組織過程控制站、中央操作站、系統管理站及網關，使得系統的規模、容量進一步增加，系統的擴充有更大的余地，也更加方便。在功能上，這個時期的DCS逐步走向完善，除回路控制外，還增加了順序控制、邏輯控制等功能，加強了系統管理站的功能，可實現一些優化控制和生產管理功能。

1.3第三代DCS（擴展期）

以1987年Foxboro公司推出的I/ASeries為代表，該系統采用了ISO標準MAP（制造自動化規約）網絡。這一時期代表產品還有Honeywell公司的TDC-3000/UCN、Yokogawa公司的Centum-XL/μXL、Bailey公司的INFI-90、Westinghouse公司的WDPFⅡ等。這個時期的DCS在功能上實現了進一步的擴展，增加了上層網絡，將生產的管理功能納入到系統中，形成了直接控制、監督控制和協調優化、上層管理三層功能結構;在網絡方面，各個廠家已普遍采用了標準的網絡產品;由IEC61131-3所定義的五種組態語言為大多數DCS廠家所采納;在構成系統的產品方面，除現場控制站基本上還是各個DCS廠家的專有產品外，人機界面工作站、服務器和各種功能站的硬件和基礎軟件，如操作系統等，已全部采用了市場采購的商品，使系統的成本大大降低，DCS已逐步成為一種大眾產品，在越來越多的應用中取代了儀表控制系統而成為控制系統的主流。

1.4新一代DCS

其技術特點包括全數字化、信息化和集成化。DCS發展到第三代，盡管采用了一系列新技術，但是生產現場層仍然沒有擺脫沿用了幾十年的常規模擬儀表。生產現場層的模擬儀表與DCS各層形成極大的反差和不協調，并制約了DCS的發展。因此，將現場模擬儀表改為現場數字儀表，并用現場總線（fieldbus）互聯。由此帶來的DCS控制站的變革，即將控制站內的軟件功能模塊分散的分布在各臺現場數字儀表中，并可統一組態構成控制回路，實現徹底的分散控制。

2、DCS優缺點

2.1優點

DCS有一系列特點和優點，主要表現在以下六個方面：分散性和集中性、自治性和協調性、靈活性和擴展性、先進性和繼承性、可靠性和適應性、友好性和新穎性。

DCS分散性的含義是廣義的，不但是分散控制，還有地域分散、設備分散、功能分散和危險分散的含義。分散的目的是為了使危險分散，進而提高系統的可靠性和安全性。

DCS的集中性是指集中監視、集中操作和集中管理。DCS通信網絡和分布式數據庫是集中性的具體體現，用通信網絡把屋里分散的設備構成統一的整體，用分布式數據庫實現全系統的信息集成，進而達到信息共享。因此，可以同時在多臺操作員站上實現集中監視、集中操作和集中管理。

DCS的自治性是指系統中的各臺計算機均可獨立的工作，例如，過程控制站能自主的進行信號輸入、運算、控制和輸出;操作員站能自主的實現監視、操作和管理;工程師站的組態功能更為獨立，既可在線組態，也可離線組態。

DCS的協調性是指系統中的各臺計算機用通信網絡互聯在一起，相互傳送信息，相互協調工作，以實現系統的總體功能。

DCS的靈活性和擴展性表現在DCS采用模塊式結構，提供各類功能模塊，可靈活的組態構成簡單、復雜各類控制系統。另外，還可根據生產工藝和流程的改變，隨時修改控制方案，在系統容量允許范圍內，只需通過組態就可以構成新的控制方案。

DCS采用了一系列冗余技術，如控制站主機、IO板、通信網絡和電源等均可雙重化，而且采用熱備份工作方式，自動檢查故障， 一旦出現故障立即自動切換。同時，通過故障診斷與維護軟件，實施檢查系統的硬件和軟件故障，并采用故障屏蔽技術，使故障影響盡可能地小。

2.2缺點（與FCS比較）

（1）浪費一次性投資

由于現場總線的投資門檻低，可擴展性好，用戶可根據使用的需要靈活調整投資方案，逐步投入，滾動發展，因此一次性投資較節省，投資風險性較小。此外，現場總線控制系統中分散在現場的智能設備能直接執行多種傳感控制報警和計算功能，因此可以變送器的數量，不再需要單獨的調節器和計算單元等，也不再需要傳統控制系統中的信號調理、轉換、隔離等功能單元及其復雜接線。還可以用工控機作為操作站，從而節省了大量硬件投資，控制室的占地面積也可以大大減少。所以，傳統控制系統比現場總線控制系統浪費了大量投資資源。

（2）控制準確度與可靠性不高

由于現場總線設備的智能化和數字化，可將傳送過程的誤差降至最低。因此，控制準確度只取決于傳感器的靈敏度和執行器的準確度，系統控制準確度大大提高。同時，由于系統的結構簡化，設備與連線減少，現場設備內部功能加強，減少了信號的往返傳輸，使系統工作可靠性大大提高。與之相比，傳統控制系統的控制準確度與可靠性就大打折扣了。

（3）用戶的選擇性不多

由于現場總線的開放性，使用戶可以對各設備廠商的產品任意進行選擇并組成系統，不必考慮接口是否匹配的問題，從而使系統集成過程中的主動權牢牢掌握在用戶手中。所以，傳統控制系統不能給用戶更多的選擇空間。

3、結束語

DCS系統發展迅猛，可靠性高、維護方便、操作方便、組態靈活方便、強大的數據處理能力、開放的體系結構，提高了工作效率，應該大力推廣。