DCS控制系统的发展趋势2451.pdf

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1、 DCS 控制系统的发展趋势1 DCS 的概念 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。即所谓的分布式控制系统，或在有些资料中称之为集散系统，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。它是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，综合了计算机，通信、显示和控制等 4C 技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活以及组态方便。首先，DCS 的骨架系统网络，它是 DCS 的基础和核心。由于网络对于 DCS 整个系统的

2、实时性、可靠性和扩充性，起着决定性的作用，因此各厂家都在这方面进行了精心的设计。对于 DCS 的系统网络来说，它必须满足实时性的要求，即在确定的时间限度内完成信息的传送。这里所说的“确定”的时间限度，是指在无论何种情况下，信息传送都能在这个时间限度内完成，而这个时间限度则是根据被控制过程的实时性要求确定的。因此，衡量系统网络性能的指标并不是网络的速率 DCS，即通常所说的每秒比特数（bps），而是系统网络的实时性，即能在多长的时间内确保所需信息的传输完成。系统网络还必须非常可靠，无论在任何情况下，网络通信都不能中断，因此多数厂家的 DCS 均采用双总线、环形或双重星形的网络拓扑结构。为了满足系

3、统扩充性的要求，系统网络上可接入的最大节点数量应比实际使用的节点数量大若干倍。这样，一方面可以随时增加新的节点，另一方面也可以使系统网络运行于较轻的通信负荷状态，以确保系统的实时性和可靠性。在系统实际运行过程中，各个节点的上网和下网是随时可能发生的，特别是操作员站，这样，网络重构会经常进行，而这种操作绝对不能影响系统的正常运行，因此，系统网络应该具有很强在线网络重构功能。虽然以现场总线为基础的 FCS 发展很快，并将最终取代传统的 DCS，但 Fcs 发展有很多工作要做，如统一标准，仪表智能化等。另外传统控制系统的维护和改造还需要 DCS，因此FCS 完全取代传统的 DCS 还需要一个较长的过

4、程。2 DCS 的发展趋势 当前工控机仍以大系统、分散对象、连续生产过程(如：冶金、石化、电力)为主，采用分布式系统结构的分散型控制系统仍在发展。由于开放结构和集成技术的发展，促使大型分散型控制系统销售增加。(1)向综合方向发展 由于标准化数据通信线路和通信网络的发展，将各种单(多)回路调节器、PLC、工业比、NC 等工控设备构成大系统，以满足工厂自动化要求，并适应开放化的大趋势。(2)向智能化方向发展 由于数据库系统、推理机能等的发展，尤其是知识库系统(KBS)和专家系统(ES)的应用，如自学习控制、远距离诊断和自寻优等，人工智能会在 DCS 各级实现。和 FF 现场总线类似，以微处理器为基

5、础的智能设备，如智能 I/O 智能 PID 控制、智能传感器、变送器、执行器、智能人接口及可编程调节器相继出现。(3)工业 PC 化 由于巩组成此 S 成为一大趋势，PC 作为 DCS 的操作站或节点机已经很普遍.PCPLC、PCS，19、PcNc 等就是 PcDcs 先驱。(4)专业化 DCS 为更适合各相应领域的应用，就要进一步了解这个专业的工艺和应用要求，以逐步形成如核电站此 S，变电钻 DGS、玻璃 DCS 及水泥 DCS 等。DCS 和工厂信息网络架构的网络基础设施日益交织在一起。3 DCS 系统的发展 DCS 将向信息管理系统和计算机网络控制扩展，将过程控制和信息管理系统紧密结合起

6、来，构成计算机集成过程系统(CIPS)。CIPS 除了要完成传统 DCS 过程控制的功能外，还要实现运行支持和决策支持的功能，包括质量控制、过程管理、在线优化、经营管理、决策分析等。网络是当今工厂自动化的核心，是计算机集成过程系统的基础，而工厂自动化的每一层都有适用于自己的网络。工厂级(上层、管理层)包括工厂信息管理和生产管理，负责与工厂管理计算机的连接，计算机间的管理数据交换通过工厂主干网实现。主干网采用 ISOOSI-MAPTOP 或 TCPIP-Ethernet 网络协议标准。随着工厂自动化规模的不断扩大，这一级的功能也越来越强，它是 DCS 向 CIPS 发展的一个重要标志。车间级(中

7、层、监控层)包括过程控制和过程管理，用于控制室、现场控制设备和各现场控制装置间的连接。通信网采用中速、载带工业过程数据公路的形式(ProwayC 或IEEE802.4)。这是 DCS 的实时工业控制网络，应具有高可靠性、高使用性、实时性强、有自诊断功能、有自组态功能、容易接入新站等。现场级(低层)用于连接过程控制中的传感器、执行器、智能仪表等。现场以标准的现场总线为发展目标，现已有了两个国际组织的现场总线产品，现场总线将是 DCS 发展的一个重要方向。4 结束语 计算机集成技术和现场总线的发展，将对 DCS 的结构产生重大影响。目前 DCS 的结构将受到上下肢解，上层工作站将与 CIPS 紧密

8、结合，DCS 将演变成 CIPS 的低层部分；在现场级，现场总线的应用将使传统的 DCS IO 结构彻底改变。现场总线将对自控领域带来深刻影响，工业控制系统的体系结构将以统一的现场总线为纽带构成，现场控制系统(FCS)将是 21 世纪的开放控制系统。参考文献:1唐春成，李颖。基于以太网的过程控制系统研究。仪表技术，2007，（8）；10-12 2白建云。从集散控制系统到现场总线控制系统J。微机计算机信息（测控自动化），2007，,2（1-1）；94-96 3邢建春，郭艳玲。集散控制系统的最新技术特点与展望。工业仪表与自动化装置，2006，（5）：13-16,37 4陈积明，王智，孙优贤。工业以太网的研究现状及展望。化工自动化及仪表，2001,28（6）1-4 5朱祖涛。智能化仪表及现场总线技术在 DCS 中的发展和创新。上海电力学院学报，2003,19