DCS自動化控制系統
DCS自動化控制系統,DCS是 Data Communication Subsystem (數據通信子系統)的簡稱。DCS是一種“分散式控制系統”,而PLC (可編程控制器) 只是一種控制“裝置”,兩者是“系統”與“裝置”的區別。系統可以實現任何裝置的功能與協調,PLC裝置只實現本單元所具備的功能。
DCS自動化控制系統包括三大部分:帶I/O部件的控制器、通訊網絡和人機接口。人機接口包括操作站、工程師站和歷史站??刂破鱅/O部件和生產過程相聯接,操作站和人相聯系,通訊網絡把這兩部分聯成系統。所以操作站是DCS的重要組成部分,工程師站給控制器和操作站組態,歷史站記錄生產過程的歷史數據。最近幾年開發的人機界面還有動態數據服務器。一個DCS系統控制器和I/O部件通??梢赃\行16-20年,而操作站因為有活動部件,所以比較容易損壞,如:硬盤、鍵盤、CRT、軟驅等,運行6-8年后出現故障的概率就比較大,所以在DCS自動化控制系統運行過程中,操作站更新的情況比較多。
DCS自動化控制系統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 I/O: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)。 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。
DCS自動化控制系統網絡是整個系統的中樞神經,它是安全可靠雙冗余的高速通訊網絡,系統的拓展性與開放性更好。而PLC因為基本上都為個體工作,其在與別的PLC或上位機進行通訊時,所采用的網絡形式基本都是單網結構,網絡協議也經常與國際標準不符。在網絡安全上,PLC沒有很好的保護措施,我們采用電源、CPU、網絡雙冗余。
DCS自動化控制系統所有I/O模塊都帶有CPU,可以實現對采集及輸出信號品質判斷與標量變換,故障帶電插拔,隨機更換。而PLC模塊只是簡單電氣轉換單元,沒有智能芯片,故障后相應單元全部癱瘓。
總之,由于銷售量還是比較小,跟蹤用戶的反應還不夠,所以我國還缺少一套千錘百煉有自主產權的功能碼。這套軟件是沒有賣的。一定要自己開發,在不同的操作系統下,編的程序就不一樣。這與要不要控制器這個硬件沒有關系。使用現場總線系統也需要算法,用PC作為既控制又顯示同樣需要算法。
另外一個問題是控制器的電源系統,我國基本都采用整體式電源。由于我國的DCS自動化控制系統價格很低,利潤也很低,DCS自動化控制系統制造廠家沒有資金投入來開發電源系統。國外DCS自動化控制系統的電源冗余見下圖。在即將把兩臺電源安裝到柜子上時,需分別帶負載調整。調整時,兩臺電源的負載一定是相同的,要調整到相同的輸出,然后安裝到機柜上。電源系統中有一塊電源檢測板,能顯示兩臺電源的輸出情況。兩臺能同時給負載供電。最好工作在平衡電壓的狀態。經20年的運行證明電源系統是良好的。
N+1的電源方案沒有進入到我國的DCS系統。進口DCS采用N+1電源,問題也很多。N+1電源的意思是只要知道每一個所插模件的功率,把所有模件所需功率求和,而每個模件電源的功率是一定的,所需總功率除以模件電源的功率,就得到電源數。有小數位,都要進一位成為整數,這個整數為N,然后再加一,稱為N+1。第三個問題是由于銷量小。很少有第三方幫助完善系統,比如專家系統,實時數據庫,與數字儀表及PLC的接口等。