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取所有I/O数据必须在一秒钟内完成一个循环;操作站差别比较大,主要差别是选用PC机还是选用小型机、采用UNIX还是采用NT操作系统、采用专用的还是通用的监视软件,操作系统和监视软件配合比较好时可以减少死机现象;差别最大的是通讯网络,最差的是轮询方式,最好的是例外报告方式,其速度要相差很多。控制器I/O部件和生产过程相联接,操作站和人相联系,通讯网络把这两部分联成系统。所以操作站是DCS的重要组成部分,工程师站给控制站和操作站组态,历史站记录生产过程的历史数据。
DCS系统的数据主要来自现场的信号和各种变量,在控制站中表现为与工位号对应的相关测量值(PV)、设定值(SV)、操作输出值(MV)及回路状态等。这些数据被采集到DCS控制站相应的存储器里,构成实时数据。其他属于与工位号有关的组态信息,如量程、工程单位、回路连接信息、顺序控制信息等,也在控制站中存储,但同时必须在操作站或工程师站中存储,而且有映像关系。中小型DCS控制站,以控制16-32回路为限、分散性较易为人们所接受。目前小型DCS所占有的市场,已逐步与PLC、FCS共享,今后小型DCS可能首先与这2种系统融合,而且“软DCS”技术将首先在小型DCS中得到发展。控制站是整个DCS的基础,它的可靠性和安全性最为重要,死机和控制失灵的现象是绝对不允许的,而且冗余、掉电保护、抗干扰、构成防爆系统等方面都应很有效而可靠,才能满足用户要求。多年的实践经验证明,绝大多数厂家的DCS控制站是能够胜任用户要求的。
DCS系统价格相对PLC系统较高,当然应从性能价格比、产品生命周期及用户根据实际生产装置的自控要求对DCS进行选型、工程费用、维修费用等方面综合考虑。更重要的是目前PLC系统、工控机系统(IPC)的价格都是以廉价著称,所以DCS厂商在这方面面临的形势很严峻,今后5年虽然DCS可以生存,但应在降低成本、减少维修费用、发展远程诊断和维护及完善服务体系等方面多下功夫,应对以直销为主的方式进行修正,即让更多的同行能参加到DCS应用的行列中来。
DCS的发展初衷主要是解决系统中的控制回路的控制算法。70年代中期,过程工业发展很快,但由于设备大型化、工艺流程连续性要求高、要控制的工艺参数增多,而且条件苛刻,要求显示操作集中等,使已经普及的电动单元组合仪表不能完全满足要求,在此情况下,业内厂商经过市场调查,确定开发的DCS产品应以模拟量反馈控制为主,辅以开关量的顺序控制和模拟量开关量混合型的批量控制。所以今天DCS的优势仍然是实现模拟量控制,模拟量控制及其算法是DCS的核心技术。
从目前的DCS来看,一个控制器完成几十个回路的运算和几百点的采集、再加适量的逻辑运算,经现场使用,效果是比较好的。这就产生控制器升级的问题了。有时控制器和检测元件的距离还是[工业电器网-cnelc]比较远,这就促进现场总线的发展。
5.FCS控制系统
现场总线控制技术(FIELDBUS CONTROL SYSTEM)是最近几年发展起来的一种新兴控制系统。FCS系统的核心是总线协议,即总线标准。一种类型的总线,只要其总线协议一经确定,相关的关键技术与有关的设备也就被确定。就其总线协议的基本原理而言,各类总线都是一样的,都以解决双向串行数字化通讯传输为基本依据。但由于各种原因,各类总线的总线协议存在很大的差异。为了使现场总线满足可互操作性要求,使其成为真正的开放系统,在IEC国际标准,现场总线通讯协议模型的用户层中,就明确规定用户层具有装置描述功能。数字化通信取代4-20mA模拟信号:传统技术,现场层设备与控制器之间的连接是一对一(一个I/O点对设备的一个测控点)所谓 I/O接线方式,信号传递4-20mA(传送模拟量信息)或24VDC(传送开关量信息)信号。应用现场总线技术可用一条通信电缆将控制器与现场设备(智能化、带有通信接口)连接,使用数字化通信完成底层设备通信及控制要求。
现场总线主要技术特点之一是要求现场设备智能化;即应用现场总线技术,要求现场设备(传感器、驱动器、执行机构等设备)是带有串行通信接口的智能化(可编程或可参数化)设备。因此,现场总线技术以计算机大规模集成电路的发展为基础。特点之二是集现场设备的远程控制、参数化及故障诊断为一体;现场总线采用计算机数字化通信技术连接智能化现场设备,因此,控制器可从现场设备获取大量丰富信息,可实现设备状态、故障、参数信息传送,可完成设备远程控制、参数化及故障诊断工作。
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