分布式控制系統(DCS)問答

1、 什么是DCS?

　　DCS是分布式控制系統的英文縮寫(Distributed Control System)，在國內自控行業又稱之為集散控制系統。

　　2、 DCS有什么特點?

　　DCS是計算機技術、控制技術和網絡技術高度結合的產物。DCS通常采用若干個控制器(過程站)對一個生產過程中的眾多控制點進行控制，各控制器間通過網絡連接并可進行數據交換。操作采用計算機操作站，通過網絡與控制器連接，收集生產數據，傳達操作指令。因此，DCS的主要特點歸結為一句話就是：分散控制集中管理。

　　3、 DCS的結構是怎樣的?

　　從結構上劃分，DCS包括過程級、操作級和管理級。過程級主要由過程控制站、I/O單元和現場儀表組成，是系統控制功能的主要實施部分。操作級包括：操作員站和工程師站，完成系統的操作和組態。管理級主要是指工廠管理信息系統(MIS系統)，作為DCS更高層次的應用，目前國內紙行業應用到這一層的系統較少。

　　4、 DCS的控制程序是由誰執行的?

　　DCS的控制決策是由過程控制站完成的，所以控制程序是由過程控制站執行的。

　　5、 過程控制站的組成如何?

　　DCS的過程控制站是一個完整的計算機系統，主要由電源、CPU(中央處理器)、網絡接口和I/O組成

　　6、 I/O是什么?

　　控制系統需要建立信號的輸入和輸出通道，這就是I/O。DCS中的I/O一般是模塊化的，一個I/O模塊上有一個或多個I/O通道，用來連接傳感器和執行器(調節閥)。

　　7、 什么是I/O單元?

　　通常，一個過程控制站是有幾個機架組成，每個機架可以擺放一定數量的模塊。CPU所在的機架被稱為CPU單元，同一個過程站中只能有一個CPU單元，其他只用來擺放I/O模塊的機架就是I/O單元。

　　8、I/O單元和CPU單元是如何連接的?

　　I/O單元與CPU是通過現場總線連接的。

　　9、 什么是現場總線?

　　現場總線是應用于過程控制現場的一種數字網絡，它不僅包含有過程控制信息交換，而且還包含設備管理信息的交流。通過現場總線，各種智能設備(智能變送器、調節法、分析儀和分布式I/O單元)可以方便地進行數據交換，過程控制策略可以完全在現場設備層次上實現。目前，使用較多的現場總線主要是FUNDATION fieldbus基金會現場總線(FF總線)和PROFIBUS現場總線。應用現場總線技術可以將各種分布在控制現場的相關智能設備和I/O單元方便的連接在一起，構成控制系統，這種結構已經成為DCS發展的趨勢。

　　10、我公司應用的系統中采用什么現場總線?

　　我公司目前應用的系統主要是SIEMENS 的S7和ABB的Freelance2000，其中使用的現場總線是PROFIBUS。

　　11、表述網絡傳輸速度的單位是什么?

　　表述網絡傳輸速度一般以波特率(Bps)為單位，其含義是每秒鐘傳輸的二進制數的位數。不同的網絡一般波特率不同，相同的網絡采用不同的網絡電纜也可以達到不同的特率。例如：PROFIBUS現場總線在以雙絞線作為網絡電纜時通訊速度為1.5KBps，采用光纜時可以12MBps。采用普通雙絞線的以太網傳輸速度為10MBps，采用光纜時可以達到100MBps。另外，傳輸距離的長短會影響傳輸速度，一般來說，距離越長，速度越慢。

　　12、什么是組態?

　　通過專用的軟件定義系統的過程就是組態(configuration)。定義過程站各模塊的排列位置和類型的過程叫過程站硬件組態;定義過程站控制策略和控制程序的過程叫控制策略組態;定義操作員站監控程序的過程叫操作員站組態;定義系統網絡連接方式和各站地址的過程叫網絡組態。

　　13、我公司的操作員站和工程師站采用什么操作系統?

　　目前，我公司操作員站和工程師站采用的操作系統是中文Windows NT。

　　14、什么是PLC?

　　PLC就是可編程邏輯控制器。

　　15、PLC能用于過程控制嗎?

　　早期的PLC只是用來完成一些電氣邏輯控制和開關量，現在的PLC在性能上，特別是對模擬信號的處理能力上已經大大提高，因此現在PLC是可以用于過程控制的。

　　16、什么是模擬量和數字量?

　　模擬量是指連續變化的信號(如4~20mA,0~5v);數字量是只有開關狀態的信號。

　　17、I/O信號是如何分類的?

　　常用的I/O信號一般分為：AI、AO、DI和DO。

　　AI--模擬量輸入信號

　　AO--模擬量輸出信號

　　DI--數字量輸入信號

　　DO--數字量輸出信號

　　18、什么是DCS的開放性?

　　DCS的開放性是指DCS能通過不同的接口方便地與第三方系統或設備連接，并獲取其信息的性能。這種連接主要是通過網絡實現的，采用通用的、開放的網絡協議和標準的軟件接口是DCS開放性的保障。我公司目前采用的DCS系統有很好的開放性。

　　19、什么是系統冗余?

　　在一些對系統可靠性要求很高的應用中，DCS的設計需要考慮熱備份也就是系統冗余，這是指系統中一些關鍵模塊或網絡在設計上有一個或多個備份，當現在工作的部分出現問題時，系統可以通過特殊的軟件或硬件自動切換到備份上，從而保證了系統不間斷工作。通常設計的冗余方式包括：CPU冗余、網絡冗余、電源冗余。在極端情況下，一些系統會考慮全系統冗余，即還包括I/O冗余。

　　20、什么是I/O余量?

　　與冗余不同，I/O余量只是系統中I/O數量大于應用的要求，這種余量只是數量上的，主要目的是使系統今后有繼續加入控制信號的可能。