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[信息与通信]DCS概述.doc

发布:2018-03-04约1.69万字共35页下载文档
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DCS概述 分散型计算机控制系统 分散型控制系统(Distributed Control System简称DCS)又称集散型控制系统或分布式控制系统。 分散型计算机控制系统是以计算机技术为核心,与信号处理技术、测量控制技术、通讯网络技术、人机接口和CRT显示技术密切结合,在不断以新技术成果充实的条件下,针对大型工业生产和日益复杂的过程控制要求,从综合自动化的角度出发,在吸收分散式仪表控制系统和集中型计算机控制系统的优点的基础上,按照控制功能分散、操作管理集中、兼顾复杂生产过程的局部自治和整体协调的设计思想,研制开发的一种处于新技术前沿的新型控制系统。 分散控制系统是由以微处理器为核心的基本控制单元、数据采集站、高速数据通道、上位监控和管理计算机以及CRT显示操作站等组成。系统的基本组成如图1所示。 基本控制单元是直接控制生产过程的硬件和软件的有机结合体,是DCS的 基础。基本控制单元用来实现单回路或多回路数字控制和顺序控制、梯形逻辑控制等,完成常规模拟仪表所能完成的一切控制功能。高速数据通道是信息交换的物理媒介,它把分散在不同物理位置上执行不同任务的各基本控制单元、数据采集站、上位计算机、CRT显示操作站等连接起来,形成一个信息高速公路,完成上述单元间的联系,以实现资源共享。CRT显示操作站是用户与系统进行信息交换的设备,它以屏幕窗口形式或文件表格形式提供人与过程、人与系统的界面,可以实现操作指令输入、各种画面显示、控制系统组态、系统工况重演等功能。上位计算机用于对生产过程的管理和监督控制,协调各基本控制单元的工作,实现生产过程的最优化控制,并在大容量存储器中建立数据库。我厂二期DCS并没有设置上位计算机,而是把上位计算机的功能分散到系统的其它一些工作站中,建立分散的数据库,并为整个系统所共用,各个工作站可以透明地访问它。这种系统可以避免大量数据集中所造成的数据通讯阻塞和计算机潜能饱和,使得系统的功能更加分散,可靠性更高。数据采集站主要用来采集各种数据,以满足系统监测、控制以及生产管理与决策计算的需要。网间连接器是本系统网络与其它标准的网络系统进行通信联系的接口,系统配备合适的网间连接器,可以通过网络联系把其它一些计算机系统纳入到本系统中来,也可将本系统的数据输入到其他网络中去,使得本系统的通信性能具有时代要求的开放性。 分散控制系统采用的是多微处理器分散化的控制结构,每台微处理器只控制某一局部过程,一台微处理器发生故障将不会影响整个生产过程,从而使危险性分散,整个系统的可靠性提高。同时,由于系统硬件采用了标准的模件结构,很容易根据需要扩大和缩小系统的规模,系统结构灵活,应用范围广泛。另外,该系统还具有通用性强、系统组态便利、控制功能完善、数据处理方便、显示操作集中、人机界面友好、安装简单、调试方便、运行安全可靠的特点,这也正是计算机过程控制系统的主要发展方向。 CENTUM CS的系统结构 图2 CENTUM CS系统结构示意图 CENTUM CS系统是日本横河公司(YOKOGAWA)于1993年推出的新型分散控制系统。CENTUM CS系统具有集中操作、开放的网络体系,带RISC CPU的控制站以及其它先进功能,它具有扩展性好,可靠性高,操作灵活,维修简便的特点。CENTUM CS系统的结构如图2所示。 下面介绍图2中的一些设备: APS(应用站):是运行各种应用软件包的小型计算机。 WS(工作站):如需要,工程技术处理也可采用WS来进行。 ICS(信息和指令站):ICS是用于现场设备操作和监视的友好人机接口。它通过搜集过程变量、设定点、测量值、控制参数、报警状态等所有相关的信息来进行控制和监视。根据要求,ICS还可配备工程师站和上位计算机通信功能来建立一个开放性的环境而达到扩展和升级。 落地式ICS:标准型ICS,以其高效性和高可靠性闻名。 台式ICS:空间节省型ICS(可放在桌面上),性能与落地式ICS等同。 HICS(基于工作站的ICS):高性能的ICS,采用通用工作站。 FCS(现场控制站):FCS是CENTUM-CS高级控制功能的核心部分。它具有高可靠性并支持远程I/O功能和现场总线。 ECS(电气控制站):是实现大型电机、送配电等控制用的电气主干控制站。 ACS(高级控制站):此站执行对多个现场控制站的高级控制。并具备执行高级控制运算的能力。 RIO总线:这是远程I/O设备和FCS之间通信的总线 Node(节点):这是个远程I/O设备,可实现 FCS的总线与现场I/O的通信。 ACG(通信门单元):这个单元将EWS或上位计算机与控制系统的V网总线进行连接。 ABC(总线转换器):这个设备可对系统总线进行连接,用于连接横河已有的(CENTUM-V,CENTUM-XL,CENTUM-μXL)集散控制系统或其它
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