化工過(guò)程的安全生產(chǎn)離不開(kāi)控制，
本期帶大家一起來(lái)學(xué)習DCS、PLC控制系統
DCS是分布式控制系統的英文縮寫(xiě)(Distributed Control System)，在國內自控領(lǐng)域又稱(chēng)為集散控制系統。
DCS是計算機技術(shù)、控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò )技術(shù)高度結合的產(chǎn)物，是目前最先進(jìn)、最合理的過(guò)程控制系統，可以適應各種過(guò)程控制的要求，可對生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行集中監視、操作、管理和分散控制的一種全新的分布式計算機控制系統。它的過(guò)程控制點(diǎn)分散，系統具有很高的可靠性。它通過(guò)集中的操作和監控，DCS具有方便的操作和維護性能。
”分散控制，集中管理“是主要特點(diǎn)。
從結構上來(lái)說(shuō)，DCS由過(guò)程級、操作級和管理級三部分組成。
過(guò)程級主要由過(guò)程控制站、I/O單元和現場(chǎng)儀表組成，是系統控制功能的主要實(shí)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(tài)。
管理級主要是指工廠(chǎng)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(yè)應用到這一層的系統較少。
1現場(chǎng)控制站
又稱(chēng)數據采集裝置，主要是將過(guò)程非控變量進(jìn)行數據采集和預處理，而且對實(shí)時(shí)數據進(jìn)一步加工處理，供CRT操作站顯示和打印，從而實(shí)現開(kāi)環(huán)監視，并將采集到的數據傳輸到監控計算機。輸出裝置在有上位機的情況下，能以開(kāi)關(guān)量或者模擬量信號的方式，向終端元件輸出計算機控制命令。
現場(chǎng)控制站
功能
1. 過(guò)程數據采集，進(jìn)行數據轉換與處理
2. 對生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監測與控制
3. 現場(chǎng)設備與I/O卡件的自診斷
4. 與集中操作監控級進(jìn)行數據通信
I/O卡件
模擬量輸出卡(AO)：一般將計算機輸 出 的數字信號轉換為4~20mADC( 或 1~5VDC) 的連續直流信號，用于控制各種執行機構。
開(kāi)關(guān)量輸入卡(ＤI)主要用來(lái)采集各種 限位開(kāi)關(guān)、繼電器或電磁閥連動(dòng)觸點(diǎn)的開(kāi)、關(guān)狀態(tài)，并輸入至計算機。
開(kāi)關(guān)量輸出通道(ＤO)：主要用于控制電磁閥、繼電器、指示燈、聲光報警器等只具有開(kāi)、關(guān)兩種狀態(tài)的設備。
脈沖輸入通道(PI)：將現場(chǎng)儀表（如渦輪流量計、轉速等）輸出的為脈沖 信號處理后送入計算機。
串行通訊卡：與其它系統及設備間的通訊。
2操作站
運行在PC硬件平臺、NT操作系統下的通用操作站的出現，給DCS用戶(hù)帶來(lái)了許多方便。由于通用操作站的適用面廣，相對生產(chǎn)量大，成本下降，因而可以節省用戶(hù)的經(jīng)費，維護費用也比較少。
中央控制室
操作員站（OPS）的功能
1. 顯示生產(chǎn)總貌和系統主要參數，顯 示每個(gè)回路的詳細控制情況，顯示 當前和歷史數據、曲線(xiàn)等。
2. 通過(guò)鍵盤(pán)發(fā)出操作指令，調整參數、控制外設。
3. 自診斷、報警功能。
工程師站（EWS）的功能
1. 組態(tài)功能：工程師站的最主要功能是對DCS進(jìn)行離線(xiàn)的配置(硬件）和組 態(tài)工作（軟件）。
2. 監督功能：與操作員站不同，工程師站必須對DCS本身的運行狀態(tài)進(jìn)行監視，包括各個(gè)現場(chǎng)I/O控制站的運行狀態(tài)、各操作員站的運行情況、網(wǎng)絡(luò )通信情況等等。
DCS控制系統的軟件系統包括DCS工程師站軟件和DCS操作員站軟件。
1DCS工程師站軟件組成
系統硬件配置定義軟件：包括系統中各類(lèi)站的數量、每個(gè)站的網(wǎng)絡(luò )參數、各個(gè)現場(chǎng)I/O站的I/O 量配置(如各種I/O模塊的數量、是否冗余、與主控單元的連接方式等)及各個(gè)站的功能定義等。
實(shí)時(shí)數據庫的定義軟件：包括現場(chǎng)物理I/O 點(diǎn)的定義(該點(diǎn)對應的物理I/O 位置、工程量轉換的參 數、對該點(diǎn)所進(jìn)行的數字濾波、不良點(diǎn)剔除及死區等處理)以及中間變量點(diǎn)的定義。
歷史數據庫的定義軟件：包括要進(jìn)入歷史數據庫的實(shí)時(shí)數據、歷史數據存儲的周期、各個(gè)數據在歷史數據庫中保存的時(shí)間及對歷史庫進(jìn)行轉儲(即將數據轉存到磁帶、光盤(pán)等可移動(dòng)介質(zhì)上)的周期等。
控制算法的定義軟件：其中包括確定控制目標、控制方法、控制周期及定義與控制相關(guān)的控制變量、控制參數等。
人機界面的定義軟件：包括操作功能定義(操作員可以進(jìn)行哪些操作、如何進(jìn)行操作等)。
現場(chǎng)模擬圖的顯示定義：(包括背景畫(huà)面和實(shí)時(shí)刷新的動(dòng)態(tài)數據）及各類(lèi)運行數據的顯示定義等。
報警定義軟件：包括報警產(chǎn)生的條件定義、報警方式的定義、報警處理的定義(如對報警信息的保存、報警的確認、報警的清除等操作)及報警列表的種類(lèi)與尺寸定義等。
2DCS操作站軟件功能
圖形處理軟件，該軟件根據由組態(tài)軟件生成的圖形文件進(jìn)行靜態(tài)畫(huà)面的顯示和動(dòng)態(tài)數據的顯示及按周期進(jìn)行數據更新。
歷史數據和實(shí)時(shí)數據的趨勢曲線(xiàn)顯示軟件。
報警信息的顯示、事件信息的顯示、記錄與處理軟件。
歷史數據的記錄與存儲、轉儲及存檔軟件。
系統運行日志的形成、顯示、打印和存儲記錄軟件。
PLC系統
（1）主控模塊：CPU、存儲器、通信接口。
（2）輸入/輸出模塊：開(kāi)關(guān)量輸入/輸出模塊、模擬量輸入/輸出模塊等。
（3）電源模塊：將交流電源轉換成CPU等需要的直流電源，是整個(gè)PLC系統的能源供給中心。
CPU：PLC的控制中樞，由控制器和運算器組成。
具體作用：
（1）執行、接收、存儲用戶(hù)程序的操作指令。
（2）以?huà)呙璺绞浇邮諄?lái)自輸入單元的數據和狀態(tài)信息，并存入相應的數據存儲區。
（3）執行監控程序和用戶(hù)程序。
（4）相應外部設備（編程器、打印機等）的請求。
三種類(lèi)型芯片：通用微處理器（8086、80286、80386等）、單片機芯片（Intel 96系列）、位片式微處理器。
存儲器
系統程序存儲區：采用PROM或EPROM芯片存儲器。
存儲器區：PLC運行過(guò)程中經(jīng)常變化的、需要隨機存取的數據。使用隨機RAM，不需長(cháng)期保存。
用戶(hù)程序存儲區：存放用戶(hù)經(jīng)編程器或計算機輸入的應用程序。采用EPROM或EEPROM存儲器，用戶(hù)可擦除重新編程。
通信接口
用以和計算機、編程器相連，實(shí)現編程、調試、運行、監視等功能。
輸入/輸出模塊
CPU與工業(yè)生產(chǎn)現場(chǎng)的橋梁。
工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的控制變量：溫度、壓力、液位、速度、電壓、開(kāi)關(guān)量、繼電器狀態(tài)等。
開(kāi)關(guān)量通常是指TTL標準電平的二進(jìn)制信號。
I/O電路
輸入電路（I）：對被控對象進(jìn)行檢測、采集、轉換和輸入。
輸出電路（O）:接受PLC輸出的控制信號，對被控對象執行控制任務(wù)。
PLC軟件系統由系統程序和用戶(hù)程序兩部分組成。系統程序包括監控程序、編譯程序、診斷程序等，主要用于管程序語(yǔ)言翻譯成機器語(yǔ)言，診斷機器故障。系統軟件由PLC廠(chǎng)家提供并已固化在EPROM中，不能直接存取和干預。用戶(hù)根據現場(chǎng)控制要求，用PLC的程序語(yǔ)言編制的應用程序（也就是邏輯控制）用來(lái)實(shí)現各種控制。
1、系統軟件：由PLC制造商固化在機內，用于控制PLC的運作。
（1）系統管理程序：控制PLC的運行。
（2）用戶(hù)指令解釋程序：將梯形圖逐條翻譯成相應的機器語(yǔ)言指令。
（3）標準程序模塊及系統調用：由許多獨立的程序塊組成，各程序塊具有不同的功能，有些完成輸入輸出處理，有些完成特殊運算等。
2、用戶(hù)程序：由使用者編制并輸入，用于控制外部對象的運行。
DCS是一種“分散式控制系統”，硬件上包括現場(chǎng)控制器、操作員站計算機、工程師站計算機，以及聯(lián)系他們的網(wǎng)絡(luò )系統；DCS軟件上是一個(gè)整體方案，解決的是一個(gè)系統的所有技術(shù)問(wèn)題，系統各部分之間結合嚴密。
PLC是一個(gè)裝置，硬件上等同于DCS中的現場(chǎng)控制器；軟件上是一個(gè)局部方案，站與站之間組織松散。
DCS與PLC的區分概括：一是DCS是分布式控制，擁有全局數據庫；二是PLC是順序掃描機制，DCS是以時(shí)間為基準的控制。
DCS實(shí)現順序聯(lián)鎖功能相對于PLC來(lái)講是弱勢，且邏輯執行速度不如PLC, 也不如PLC編程方便。
DCS的現場(chǎng)控制站層‘通常采用集中式控制，盡管支持遠程分布式I/O, 但由于成本原因，很少采用。而PLC基于現場(chǎng)總線(xiàn)的遠程分布式I/O更靈活易用，能有效的節省接線(xiàn)成本。
來(lái)源：馬后炮化工
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