DCS小百科,工控人必须知道的一些小知识!

显示全部楼层 · 2024-4-10 08:14:09

DCS 是相对于集中式控制系统而言的一种新型计算机控制系统，它是在集中式控制系统的基础上发展、演变而来的。

什么是 DCS ？

DCS 是分布式控制系统的英文缩写（ Distributed Control System），在国内自控行业又称之为集散控制系统。

DCS 有什么特点？

DCS 是计算机技术、控制技术和网络技术高度结合的产物。DCS 通常采用若干个控制器（过程站）对一个生产过程中的众多控制点进行控制，各控制器间通过网络连接并可进行数据交换。操作采用计算机操作站，通过网络与控制器连接，收集生产数据，传达操作指令。因此， DCS 的主要特点归结为一句话就是：分散控制集中管理。

DCS 的结构是怎样的？

从结构上划分， DCS 包括过程级、操作级和管理级。过程级主要由过程控制站、 I/O 单元和现场仪表组成，是系统控制功能的主要实施部分。操作级包括：操作员站和工程师站，完成系统的操作和组态。管理级主要是指工厂管理信息系统（ MIS 系统），作为 DCS 更高层次的应用，目前国内纸行业应用到这一层的系统较少。

DCS 的控制程序是由谁执行的？

DCS 的控制决策是由过程控制站完成的，所以控制程序是由过程控制站执行的。

过程控制站的组成如何？

DCS 的过程控制站是一个完整的计算机系统，主要由电源、 CPU、网络接口和 I/O 组成。

I/O 是什么？

控制系统需要建立信号的输入和输出通道，这就是 I/O。DCS 中的 I/O 一般是模块化的，一个 I/O 模块上有一个或多个 I/O 通道，用来连接传感器和执行器（调节阀）。

什么是 I/O 单元？

通常，一个过程控制站是有几个机架组成，每个机架可以摆放一定数量的模块。CPU 所在的机架被称为 CPU 单元，同一个过程站中只能有一个 CPU 单元，其他只用来摆放 I/O 模块的机架就是 I/O 单元。

I/O 和 CPU 是如何连接的？

I/O 单元与 CPU 是通过现场总线连接的。

什么是现场总线？

现场总线是应用于过程控制现场的一种数字网络，它不仅包含有过程控制信息交换，而且还包含设备管理信息的交流。通过现场总线，各种智能设备（智能变送器、调节法、分析仪和分布式 I/O 单元）可以方便地进行数据交换，过程控制策略可以完全在现场设备层次上实现。
目前，使用较多的现场总线主要是 FUNDATION fieldbus 基金会现场总线（ FF 总线）和 Profibus 现场总线。应用现场总线技术可以将各种分布在控制现场的相关智能设备和 I/O 单元方便的连接在一起，构成控制系统，这种结构已经成为 DCS 发展的趋势。

常用的系统中采用什么现场总线？

目前常用的系统主要是 SIEMENS 的 S7和 ABB 的 Freelance2000，其中使用的现场总线是 PROFIBUS。

表述网络传输速度的单位是什么？

表述网络传输速度一般以波特率（ Bps）为单位，其含义是每秒钟传输的二进制数的位数。不同的网络一般波特率不同，相同的网络采用不同的网络电缆也可以达到不同的特率。例如：PROFIBUS现场总线在以双绞线作为网络电缆时通讯速度为 1.5KBps，采用光缆时可以 12MBps。采用普通双绞线的以太网传输速度为 10MBps，采用光缆时可以达到 100MBps。另外，传输距离的长短会影响传输速度，一般来说，距离越长，速度越慢。

什么是组态？

通过专用的软件定义系统的过程就是组态（ configuration）。定义过程站各模块的排列位置和类型的过程叫过程站硬件组态；定义过程站控制策略和控制程序的过程叫控制策略组态；定义操作员站监控程序的过程叫操作员站组态；定义系统网络连接方式和各站地址的过程叫网络组态。

什么是模拟量和数字量？

模拟量是指连续变化的信号（如 4~20mA,0~5v）；数字量是只有开关状态的信号。

I/O 信号是如何分类的？

常用的 I/O 信号一般分为：AI 、AO、DI 和 DO。
AI－－模拟量输入信号。
AO－－模拟量输出信号。
DI－－数字量输入信号。
DO－－数字量输出信号。

什么是 DCS 的开放性？

DCS 的开放性是指 DCS 能通过不同的接口方便地与第三方系统或设备连接，并获取其信息的性能。这种连接主要是通过网络实现的，采用通用的、开放的网络协议和标准的软件接口是 DCS 开放性的保障。我公司目前采用的 DCS 系统有很好的开放性。

什么是系统冗余？

在一些对系统可靠性要求很高的应用中， DCS的设计需要考虑热备份也就是系统冗余，这是指系统中一些关键模块或网络在设计上有一个或多个备份，当现在工作的部分出现问题时，系统可以通过特殊的软件或硬件自动切换到备份上，从而保证了系统不间断工作。
通常设计的冗余方式包括：CPU冗余、网络冗余、电源冗余。在极端情况下，一些系统会考虑全系统冗余，即还包括 I/O 冗余。

什么是 I/O 余量？

与冗余不同， I/O 余量只是系统中 I/O 数量大于应用的要求，这种余量只是数量上的，主要目的是使系统今后有继续加入控制信号的可能。

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