分散式控制系統(tǒng)(DCS)
DCS是分布式控制系統(tǒng)的英文縮寫(Distributed Control System),在國(guó)內(nèi)自控行業(yè)又稱之為集散控制系統(tǒng)。即所謂的分布式控制系統(tǒng),或在有些資料中稱之為集散系統(tǒng),是相對(duì)于集中式控制系統(tǒng)而言的一種新型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng),它是在集中式控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展、演變而來(lái)的。它是一個(gè)由過(guò)程控制級(jí)和過(guò)程監(jiān)控級(jí)組成的以通信網(wǎng)絡(luò)為紐帶的多級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng),綜合了計(jì)算機(jī),通信、顯示和控制等4C技術(shù),其基本思想是分散控制、集中操作、分級(jí)管理、配置靈活以及組態(tài)方便。
基本介紹
首先,DCS的骨架—系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò),它是DCS的基礎(chǔ)和核心。由于網(wǎng)絡(luò)對(duì)于DCS整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、******性和擴(kuò)充性,起著決定性的作用,因此各廠家都在這方面進(jìn)行了精心的設(shè)計(jì)。對(duì)于DCS的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō),它必須滿足實(shí)時(shí)性的要求,即在確定的時(shí)間限度內(nèi)完成信息的傳送。這里所說(shuō)的“確定”的時(shí)間限度,是指在無(wú)論何種情況下,信息傳送都能在這個(gè)時(shí)間限度內(nèi)完成,而這個(gè)時(shí)間限度則是根據(jù)被控制過(guò)程的實(shí)時(shí)性要求確定的。因此,衡量系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)性能的指標(biāo)并不是網(wǎng)絡(luò)的速率,即通常所說(shuō)的每秒比特?cái)?shù)(bps),而是系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性,即能在多長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)確保所需信息的傳輸完成。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)還必須非常******,無(wú)論在任何情況下,網(wǎng)絡(luò)通信都不能中斷,因此多數(shù)廠家的DCS均采用雙總線、環(huán)形或雙重星形的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。為了滿足系統(tǒng)擴(kuò)充性的要求,系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)上可接入的****節(jié)點(diǎn)數(shù)量應(yīng)比實(shí)際使用的節(jié)點(diǎn)數(shù)量大若干倍。這樣,一方面可以隨時(shí)增加新的節(jié)點(diǎn),另一方面也可以使系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行于較輕的通信負(fù)荷狀態(tài),以確保系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和******性。在系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中,各個(gè)節(jié)點(diǎn)的上網(wǎng)和下網(wǎng)是隨時(shí)可能發(fā)生的,特別是操作員站,這樣,網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)會(huì)經(jīng)常進(jìn)行,而這種操作****不能影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行,因此,系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該具有很強(qiáng)在線網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)功能。
其次,這是一種******對(duì)現(xiàn)場(chǎng)I/O處理并實(shí)現(xiàn)直接數(shù)字控制(DDC)功能的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。一般一套DCS中要設(shè)置現(xiàn)場(chǎng)I/O控制站,用以分擔(dān)整個(gè)系統(tǒng)的I/O和控制功能。這樣既可以避免由于一個(gè)站點(diǎn)失效造成整個(gè)系統(tǒng)的失效,提高系統(tǒng)******性,也可以使各站點(diǎn)分擔(dān)數(shù)據(jù)采集和控制功能,有利于提高整個(gè)系統(tǒng)的性能。DCS的操作員站是處理一切與運(yùn)行操作有關(guān)的人機(jī)界面(HMI-Human Machine Interface或operator interface)功能的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。
工程師站是對(duì)DCS進(jìn)行離線的配置、組態(tài)工作和在線的系統(tǒng)監(jiān)督、控制、維護(hù)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn),其主要功能是提供對(duì)DCS進(jìn)行組態(tài),配置工作的工具軟件(即組態(tài)軟件),并在DCS在線運(yùn)行時(shí)實(shí)時(shí)地監(jiān)視DCS網(wǎng)絡(luò)上各個(gè)節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行情況,使系統(tǒng)工程師可以通過(guò)工程師站及時(shí)調(diào)整系統(tǒng)配置及一些系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)定,使DCS隨時(shí)處在****的工作狀態(tài)之下。與集中式控制系統(tǒng)不同,所有的DCS都要求有系統(tǒng)組態(tài)功能,可以說(shuō),沒有系統(tǒng)組態(tài)功能的系統(tǒng)***不能稱其為DCS。
DCS自1975年問(wèn)世以來(lái),已經(jīng)經(jīng)歷了三十多年的發(fā)展歷程。在這三十多年中,DCS雖然在系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)上沒有發(fā)生重大改變,但是經(jīng)過(guò)不斷的發(fā)展和完善,其功能和性能都得到了巨大的提高??偟膩?lái)說(shuō),DCS正在向著更加開放,更加標(biāo)準(zhǔn)化,更加產(chǎn)品化的方向發(fā)展。
作為生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng),傳統(tǒng)的DCS僅僅是一個(gè)狹義的概念。如果以為DCS只是生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化系統(tǒng),那***會(huì)引出錯(cuò)誤的結(jié)論,因?yàn)楝F(xiàn)在的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的含義已被大大擴(kuò)展了,它不僅包括過(guò)去DCS中所包含的各種內(nèi)容,還向下深入到了現(xiàn)場(chǎng)的每臺(tái)測(cè)量設(shè)備、執(zhí)行機(jī)構(gòu),向上發(fā)展到了生產(chǎn)管理,企業(yè)經(jīng)營(yíng)的方方面面。傳統(tǒng)意義上的DCS現(xiàn)在僅僅是指生產(chǎn)過(guò)程控制這一部分的自動(dòng)化,而工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的概念,則應(yīng)定位到企業(yè)全面解決方案,即total solution 的層次。只有從這個(gè)角度上提出問(wèn)題并解決問(wèn)題,才能使計(jì)算機(jī)自動(dòng)化真正起到其應(yīng)有的作用。DCS具有以下特點(diǎn):
?。?) 高******性。由于DCS將系統(tǒng)控制功能分散在各臺(tái)計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn),系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用容錯(cuò)設(shè)計(jì),因此某一臺(tái)計(jì)算機(jī)出現(xiàn)的故障不會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)其他功能的喪失。此外,由于系統(tǒng)中各臺(tái)計(jì)算機(jī)所承擔(dān)的任務(wù)比較單一,可以針對(duì)需要實(shí)現(xiàn)的功能采用具有特定結(jié)構(gòu)和軟件的專用計(jì)算機(jī),從而使系統(tǒng)中每臺(tái)計(jì)算機(jī)的******性也得到提高。
?。?) 開放性。DCS采用開放式,標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化和系列化設(shè)計(jì),系統(tǒng)中各臺(tái)計(jì)算機(jī)采用局域網(wǎng)方式通信,實(shí)現(xiàn)信息傳輸,當(dāng)需要改變或擴(kuò)充系統(tǒng)功能時(shí),可將新增計(jì)算機(jī)方便地連入系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)或從網(wǎng)絡(luò)中卸下,幾乎不影響系統(tǒng)其他計(jì)算機(jī)的工作。