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DCS系統網絡構架與系統組成

2021-09-08 來源:elecfans

  集散控制系統是以微處理器為基礎,采用控制功能分散、顯示操作集中、兼顧分而自治和綜合協調的設計原則的新一代儀表控制系統。集散控制系統簡稱DCS,也可直譯為“分散控制系統”或“分布式計算機控制系統”。


  它采用控制分散、操作和管理集中的基本設計思想,采用多層分級、合作自治的結構形式。其主要特征是它的集中管理和分散控制。目前DCS在電力、冶金、石化等各行各業都獲得了極其廣泛的應用。


  DCS通常采用分級遞階結構,每一級由若干子系統組成,每一個子系統實現若干特定的有限目標,形成金字塔結構。


  可靠性是DCS發展的生命,要保證DCS的高可靠性主要有三種措施:一是廣泛應用高可靠性的硬件設備和生產工藝;二是廣泛采用冗余技術;三是在軟件設計上廣泛實現系統的容錯技術、故障自診斷和自動處理技術等。當今大多數集散控制系統的MTBF可達幾萬甚至幾十萬小時。

 

  DCS系統定義

  DCS是分散控制系統(Distributed Control System)的簡稱,中文習慣稱為集散控制系統。它是一個由過程控制級和過程監控級組成的以通信網絡為紐帶的多級計算機系統,綜合了計算機(Computer)、通訊(Communication)、顯示(CRT)和控制(Control)等4C技術,其基本思想是分散控制、集中操作、分級管理、配置靈活、組態方便。


  世界上第一套D C S 系統是由日本橫河公司(YOKOGAWA)于1975年推出的CENTUM系統,并在工業現場嘗試使用。


  中國的DCS系統相對起步較晚,國內的和利時公司(HOLLYSYS)率先在1993年推出國內第一套DCS系統HS1000,并逐步在工業現場規模應用和推廣。


  網絡構架

  通常DCS系統的網絡架構由3部分組成(不計現場儀表層),從上到下依次為管理網(MNET)、系統網(SNET)、控制網(CNET)。其中系統網和控制網都是冗余配置,管理網為可選網絡。系統網絡架構如圖4-1-1所示。

  DCS系統網絡構架與系統組成

  圖4-1-1 分散控制系統DCS典型網絡構架圖

  管理網絡(MNET)

  由100/1000M以太網絡構成,用于控制系統服務器與廠級信息管理系統(Real MIS或者ERP)、INTERNET、第三方管理軟件等進行通訊,實現數據的高級管理和共享。管理網絡層為可選網絡層。


  系統網絡(SNET)

  由100/1000M高速冗余工業以太網絡構成,用于工程師站、操作站、現場控制站、通信控制站的連接,完成現場控制站的數據下裝。可快速構建星型、環型或總線型拓撲結構的高速冗余的安全網絡,符合IEEE802.3及IEEE802.3u 標準,基于TCP/IP 通訊協議,通訊速率100/1000Mbps 自適應,傳輸介質為帶有RJ45連接器的5類雙絞線。


  控制網絡(CNET)

  采用冗余現場總線與各個I/O 模塊及智能設備連接。實時、快速、高效地完成與

  現場通訊任務,傳輸介質為屏蔽雙絞線或者光纜。


  系統組成

  系統主要由工程師站、操作員站、歷史站(選配)、控制站等部件組成;而控制網的網絡節點由控制站和I/O模塊構成。


  工程師站

  用于完成系統組態、修改及下裝,包括:數據庫、圖形、控制算法、報表的組態,參數配置,操作員站、現場控制站及過程I/O模塊的配置組態,數據下裝和增量下裝等。


  操作員站

  用于進行生產現場的監視和管理,包括:系統數據的集中管理和監視,工藝流程圖顯示,報表打印,控制操作,歷史趨勢顯示,日志、報警記錄和管理等。


  歷史站(選配)

  用于完成系統歷史數據服務和與工廠管理網絡交換信息等。一般在大型系統中需要單獨配置,小型系統可以采用操作員站兼顧。


  控制站

  用于完成現場信號采集、控制和聯鎖控制算法、控制輸出、通過系統網絡將數據和診斷結果傳送到操作員站等功能。


  I/O模塊

  用于將模擬信號轉換為數字信號、工程單位變換,模塊和通道故障診斷。通過冗余的多功能總線送給主控制器單元。


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