DCS的基本结构及原理
也可以通过历史站实现与外部网络的接口,使外部 网络不直接访问DCS监控网络就可以获得所需要的 数据,即保证了开放性,又保证了安全性。
DCS的基本结构及原理
主要内容
DCS的概念 DCS的结构特点 DCS控制原理 DCS和仪表控制系统的区别
DCS的概念
DCS:Distributed Control System 英文直译为“分布式控制系统”。由于产品生产厂家
众多,系统设计不尽相同,功能和特点各具千秋, 所以,对产品的命名也各显特色。
数据采集站接收大量的过程信息,并通过监控级设 备传递给运行人员。
数据采集站不直接完成控制功能,这是它与现场控 制站的主要区别。
电子间一般不再独立设置,更多为远程I/O站。
监控级
监控级的主要设备有操作员站、工程师站、历史站 和计算站等。
操作员站安装在中央控制室。 工程师站、历史站和计算站一般安装在电子设备室。
监控级-操作员站
另外操作员站还可以打印各种报表,拷贝屏幕上的 画面和曲线等。
为了实现以上功能,操作员站是由一台具有较强图 形处理功能的微型机,以及相应的外部设备组成, 一般配有大屏幕显示器、大屏幕显示装置、打印机、 键盘、鼠标或球标。
监控级-工程师站
工程师站是为了控制工程师对分散控制系统进 行配置、组态、调试、维护所设置的工作站。
监控级-操作员站
操作员站是运行员与分散控制系统相互交换 信息的人机接口设备。
运行人员通过操作员站来监视和控制整个生 产过程。
运行人员可以在操作员站上观察生产过程的 运行情况,读出每一个过程变量的数值和状 态,判断每个控制回路是否工作正常,并且 可以随时进行手动/自动控制方式的切换,修 改给定值,调整控制量,操作现场设备,以 实现对生产过程的干预;
间必须实现有效的数据传输,以实现系统总体的功 能。 系统网络的实时性、可靠性和数据通信能力关系到 整个系统的性能,特别是网络的通信规约,关系到 网络通信的效率和系统功能的实现。 DCS得以实现的技术关键。
分散控制系统结构
基本构成
基本构成由现场级、控制级、监控级、管理层四 级构成。
现场级主要包括各种过程通道卡件或者模块。 控制级包括所有的过程站。 监控级包括工程师站、操作员站、历史站和打印
国内在翻译时,也有不同的称呼: 分散控制系统(Distributed Control System,
简称 DCS); 集散控制系统(Total Distributed Control
System,简称 TDCS或 TDC); 分布式计算机控制系统(Distributed Computer
Control System,简称DCCS)。
现场控制站
现场控制站是DCS的核心。 对现场I/O处理并实现直接数字控制(DDC)功能
的网络节点。 系统主要的控制功能由它来完成。系统的性能、可
靠性等重要指标也都要依靠现场控制站保证。 其设计、生产及安装都有很高的要求。 分散控制系统中的主要任务执行者。
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系统网络
是连接系统各个站的桥梁。 由于DCS是由各种不同功能的站组成的,这些站之
机等附属设备。 管理级包括管理计算机。 四层中间相应的通信网络由控制网络(Cnet)、
监控网络(Snet)、管理网络(Mnet)三层网 络结构。
现场级-传感器、变送器、执行器等
现场级设备一般位于被控生产过程的附近。典型 的现场级设备是各类传感器、变送器和执行器, 它们将生产过程中的各种物理量转换为电信号。
拟量信号)模拟量传输方式; 一种是现场总线的全数字量传输方式; 一种是在4-20mA模拟量信号上,叠加上调
制后的数字量信号的混合传输方式。 现场信息以现场总线为基础的数字传输是今
后的发展方向。
控制级-现场控制站
控制级主要由现场控制站和数据采集站构成。一般 在电厂中,把现场控制站和数据采集站集中安装在 位于主控室后的电子设备室中。
现场控制站接收由现场设备,如传感器、变送器来 的信号,按照一定的控制策略计算出所需的控制 量,并送回到现场的执行器中去。现场控制站可以 同时完成连续控制、顺序控制或逻辑控制功能,也 可能仅完成其中的一种控制功能。
控制级-数据采集站
数据采集站与现场控制站类似,也接收由现场设备 送来的信号,并对其进行一些必要的转换和处理之 后送到分散型控制系统中的其它部分,主要是监控 级设备中去。
工程师站的另一个作用是对各种设计文件进行 归类和管理,形成各种设计文件,例如,各种 图纸、表格等。
工程师站一般由PC机配置一定数量的外部设备 所组成,例如打印机、绘图机等。
监控级-历史站
历史站的主要任务是存储过程控制的实时数据,实 时报警,实时趋势等与生产密切相关的数据,用来 进行事故分析,性能优化计算,故障诊断等;
操作员站
处理一切与运行操作有关的人机界面(HIS, Human Interface Station, 或 OI , Operator Interface ,或MMI , Man Machine Interface) 功能的网络节点。
主要功能:为系统的运行操作人员提供人机界面, 使操作员可以通过操作员站及时了解现场运行状态、 各种运行参数的当前值、是否有异常情况发生等, 并可通过输入设备对工艺过程进行控制和调节,以 保证生产过程的安全、可靠、高效、高质。
系统组成
三站一线:工程师站、操作员站、现场控制站、系统网络
工程师站
对DCS进行进行离线的配置、组态工作和在线的系 统监督、控制、维护的网络接点。
主要功能:提供对DCS进行组态,配置工作的工具 软件,并在DCS在线运行时实时地监视DCS网络 上各个节点的运行情况,使系统工程师可以通过工 程师站及时调整系统配置及一些系统参数的设定, 使DCS随时处在最佳的工作状态之下。
例:将 4—20mA的电信号(一般变送器)或符合 现场总线协议的数字信号(现场总线变送器), 送往控制站或数据采集站进行,将控制站输出的 控制量(4-20mA的电信号或现场总线数字信号) 转换成机械位移,带动调节机构,实现对生产过 程的控制。
现场级-信号传输方式
目前现场级的信息传递有三种方式: 一种是传统的 4-20mA(或者其他类型的模