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19个DCS系统常识性问答

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发表于 2021-10-26 15:47:38 | 显示全部楼层 |阅读模式
DCS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。
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什么是DCS?
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。
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DCS有什么特点?
DCS是计算机技术、控制技术和网络技术高度结合的产物。DCS通常采用若干个控制器(过程站)对一个生产过程中的众多控制点进行控制,各控制器间通过网络连接并可进行数据交换。操作采用计算机操作站,通过网络与控制器连接,收集生产数据,传达操作指令。因此,DCS的主要特点归结为一句话就是:分散控制集中管理。

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DCS的结构是怎样的?
从结构上划分,DCS包括过程级、操作级和管理级。过程级主要由过程控制站、I/O单元和现场仪表组成,是系统控制功能的主要实施部分。操作级包括:操作员站和工程师站,完成系统的操作和组态。管理级主要是指工厂管理信息系统(MIS系统),作为DCS更高层次的应用,目前国内纸行业应用到这一层的系统较少。

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DCS的控制程序是由谁执行的?
DCS的控制决策是由过程控制站完成的,所以控制程序是由过程控制站执行的。
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过程控制站的组成如何
DCS的过程控制站是一个完整的计算机系统,主要由电源、CPU、网络接口和I/O组成
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I/O是什么?
控制系统需要建立信号的输入和输出通道,这就是I/O。DCS中的I/O一般是模块化的,一个I/O模块上有一个或多个I/O通道,用来连接传感器和执行器(调节阀)。

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什么是I/O单元?
通常,一个过程控制站是有几个机架组成,每个机架可以摆放一定数量的模块。CPU所在的机架被称为CPU单元,同一个过程站中只能有一个CPU单元,其他只用来摆放I/O模块的机架就是I/O单元。
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I/O单元和CPU单元是如何连接的?

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I/O单元与CPU是通过现场总线连接的。

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什么是现场总线?
现场总线是应用于过程控制现场的一种数字网络,它不仅包含有过程控制信息交换,而且还包含设备管理信息的交流。通过现场总线,各种智能设备(智能变送器、调节法、分析仪和分布式I/O单元)可以方便地进行数据交换,过程控制策略可以完全在现场设备层次上实现。目前,使用较多的现场总线主要是FUNDATION fieldbus基金会现场总线(FF总线)和Profibus现场总线。应用现场总线技术可以将各种分布在控制现场的相关智能设备和I/O单元方便的连接在一起,构成控制系统,这种结构已经成为DCS发展的趋势。
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常用的系统中采用什么现场总线?
目前常用的系统主要是SIEMENS 的S7和ABB的Freelance2000,其中使用的现场总线是PROFIBUS。

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表述网络传输速度的单位是什么?
表述网络传输速度一般以波特率(Bps)为单位,其含义是每秒钟传输的二进制数的位数。不同的网络一般波特率不同,相同的网络采用不同的网络电缆也可以达到不同的特率。例如:PROFIBUS现场总线在以双绞线作为网络电缆时通讯速度为1.5KBps,采用光缆时可以12MBps。采用普通双绞线的以太网传输速度为10MBps,采用光缆时可以达到100MBps。另外,传输距离的长短会影响传输速度,一般来说,距离越长,速度越慢。
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什么是组态?
通过专用的软件定义系统的过程就是组态(configuration)。定义过程站各模块的排列位置和类型的过程叫过程站硬件组态;定义过程站控制策略和控制程序的过程叫控制策略组态;定义操作员站监控程序的过程叫操作员站组态;定义系统网络连接方式和各站地址的过程叫网络组态。

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什么是PLC?
PLC就是可编程逻辑控制器。

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PLC能用于过程控制吗?
早期的PLC只是用来完成一些电气逻辑控制和开关量,现在的PLC在性能上,特别是对模拟信号的处理能力上已经大大提高,因此现在PLC是可以用于过程控制的。

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什么是模拟量和数字量?
模拟量是指连续变化的信号(如4~20mA,0~5v);数字量是只有开关状态的信号。

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I/O信号是如何分类的?
常用的I/O信号一般分为:AI、AO、DI和DO。
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AI--模拟量输入信号。
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AO--模拟量输出信号 。
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DI--数字量输入信号 。

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DO--数字量输出信号 。
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什么是DCS的开放性?
DCS的开放性是指DCS能通过不同的接口方便地与第三方系统或设备连接,并获取其信息的性能。这种连接主要是通过网络实现的,采用通用的、开放的网络协议和标准的软件接口是DCS开放性的保障。我公司目前采用的DCS系统有很好的开放性。

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什么是系统冗余?
在一些对系统可靠性要求很高的应用中,DCS的设计需要考虑热备份也就是系统冗余,这是指系统中一些关键模块或网络在设计上有一个或多个备份,当现在工作的部分出现问题时,系统可以通过特殊的软件或硬件自动切换到备份上,从而保证了系统不间断工作。
通常设计的冗余方式包括:CPU冗余、网络冗余、电源冗余。在极端情况下,一些系统会考虑全系统冗余,即还包括I/O冗余。
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什么是I/O余量?
与冗余不同,I/O余量只是系统中I/O数量大于应用的要求,这种余量只是数量上的,主要目的是使系统今后有继续加入控制信号的可能。
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