分布式IO模塊分散化的控制方式

分布式控制系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)獲取、直接數(shù)字控制、人機(jī)交互以及監(jiān)控和管理等功能。分布式IO模塊的控制系統(tǒng)是在計(jì)算機(jī)監(jiān)督控制系統(tǒng)、直接數(shù)字控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)多級(jí)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，是生產(chǎn)過(guò)程的一種比較完善的控制與管理系統(tǒng)。這種分散化的控制方式能改善控制的可靠性，不會(huì)由于計(jì)算機(jī)的故障而使整個(gè)系統(tǒng)失去控制。

一、系統(tǒng)的組成：

DCS的構(gòu)成方式十分靈活，可由專用的管理計(jì)算機(jī)站、操作員站、工程師站、記錄站、現(xiàn)場(chǎng)控制站和數(shù)據(jù)采集站等組成，也可由通用的服務(wù)器、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)和可編程控制器構(gòu)成。處于底層的過(guò)程控制級(jí)一般由分散的現(xiàn)場(chǎng)控制站、數(shù)據(jù)采集站等就地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和控制，并通過(guò)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)傳送到生產(chǎn)監(jiān)控級(jí)計(jì)算機(jī)。生產(chǎn)監(jiān)控級(jí)對(duì)來(lái)自過(guò)程控制級(jí)的數(shù)據(jù)進(jìn)行集中操作管理，如各種優(yōu)化計(jì)算、統(tǒng)計(jì)報(bào)表、故障診斷、顯示報(bào)警等。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，DCS可以按照需要與更高性能的計(jì)算機(jī)設(shè)備通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接來(lái)實(shí)現(xiàn)更高級(jí)的集中管理功能，如計(jì)劃調(diào)度、倉(cāng)儲(chǔ)管理、能源管理等。

1、系統(tǒng)硬件

（1）現(xiàn)場(chǎng)控制站主要由機(jī)箱（柜）、電源、PC總線工業(yè)控制機(jī)、通信控制單元、手動(dòng)、自動(dòng)顯示操作單元等構(gòu)成。其功能主要有6種，即數(shù)據(jù)采集功能、DDC控制功能、順序控制功能、信號(hào)報(bào)警功能、打印報(bào)表功能、數(shù)據(jù)通信功能。 

（2）智能調(diào)節(jié)器是一種數(shù)字化的過(guò)程控制儀表，其外表類似于一般的盤裝儀表。智能調(diào)節(jié)器不僅可接受4～20mA，DC電流信號(hào)輸入的設(shè)定值，還具有異步通信接口RS－422/485、RS－232等，可與上位機(jī)連成主從式通信網(wǎng)絡(luò)，接受上位機(jī)下傳的控制參數(shù)，并上報(bào)各種過(guò)程參數(shù)。

（3）集中操作監(jiān)控級(jí)（面向操作員和系統(tǒng)工程師）功能主要是以操作監(jiān)視為主要任務(wù)，兼有部分管理功能。配備計(jì)算機(jī)及外設(shè)，以及相應(yīng)軟件，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程實(shí)行高級(jí)控制策略、故障診斷、質(zhì)量評(píng)估。

2、系統(tǒng)軟件

分布式控制系統(tǒng)的軟件可分為系統(tǒng)軟件、組態(tài)軟件、應(yīng)用軟件。其功能如下所述：

（1）系統(tǒng)軟件：提供系統(tǒng)運(yùn)行和管理的基本環(huán)境。 

（2）組態(tài)軟件：對(duì)過(guò)程管理系統(tǒng)組態(tài)、系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備的定義、確定各設(shè)備的工作要求，設(shè)備網(wǎng)地址分配、定義各種控制點(diǎn)、點(diǎn)數(shù)據(jù)在顯示圖上的編排等。 

（3）應(yīng)用軟件：用于整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的操作和控制，過(guò)程數(shù)據(jù)收集，信息分析、優(yōu)化，監(jiān)控控制，外來(lái)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化及完善。運(yùn)行于系統(tǒng)人機(jī)界面工作站、服務(wù)器等節(jié)點(diǎn)中的軟件，提供數(shù)據(jù)采集和事件分析處理、信息存儲(chǔ)和管理、二次計(jì)算、人機(jī)界面監(jiān)視、遠(yuǎn)程控制操作及其他的應(yīng)用功能。

3、系統(tǒng)原理電源

分布式直流電源是一種新型的直流電源設(shè)備，主要應(yīng)用于小型開關(guān)站和用戶末端，為二次控制線路（如微機(jī)保護(hù)等智能終端及指示燈、模擬指示器等）提供可靠不間斷工作電源，避免交流失電時(shí)導(dǎo)致微機(jī)保護(hù)失去保護(hù)作用，解決因操作過(guò)電壓及諧波等因素使UPS失效從而導(dǎo)致微機(jī)保護(hù)失效問(wèn)題。同時(shí)還可為符合裝置功率要求的一次開關(guān)設(shè)備（彈簧機(jī)構(gòu)真空斷路器、永磁機(jī)構(gòu)真空斷路器、電動(dòng)負(fù)荷開關(guān)等）提供直流操作電源。

分布式直流電源采用高頻電源技術(shù)，蓄電池采用自動(dòng)充電管理模塊進(jìn)行維護(hù)，大大延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命，使得裝置運(yùn)行更加安全可靠。裝置具備通訊、報(bào)警功能，可以方便地實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守的遠(yuǎn)程自動(dòng)化管理。

二、系統(tǒng)的特點(diǎn)：

（1）開放性 

DCS采用開放式、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化和系列化設(shè)計(jì)，系統(tǒng)中各臺(tái)計(jì)算機(jī)采用局域網(wǎng)方式通信，實(shí)現(xiàn)信息傳輸，當(dāng)需要改變或擴(kuò)充系統(tǒng)功能時(shí)，可將新增計(jì)算機(jī)方便地連入系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)或從網(wǎng)絡(luò)中卸下，幾乎不影響系統(tǒng)其他計(jì)算機(jī)的工作。

（2）靈活性 

通過(guò)組態(tài)軟件根據(jù)不同的流程應(yīng)用對(duì)象進(jìn)行軟硬件組態(tài)，即確定測(cè)量與控制信號(hào)及相互間連接關(guān)系、從控制算法庫(kù)選擇適用的控制規(guī)律以及從圖形庫(kù)調(diào)用基本圖形組成所需的各種監(jiān)控和報(bào)警畫面，從而方便地構(gòu)成所需的控制系統(tǒng)。

（3）易于維護(hù) 

功能單一的小型或微型專用計(jì)算機(jī)，具有維護(hù)簡(jiǎn)單、方便的特點(diǎn)，當(dāng)某一局部或某個(gè)計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，可以在不影響整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的情況下在線更換，迅速排除故障。

（4）協(xié)調(diào)性 

各工作站之間通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)傳送各種數(shù)據(jù)，整個(gè)系統(tǒng)信息共享，協(xié)調(diào)工作，以完成控制系統(tǒng)的總體功能和優(yōu)化處理。

（5）功能齊全 

控制算法豐富，集連續(xù)控制、順序控制和批處理控制于一體，可實(shí)現(xiàn)串級(jí)、前饋、解耦、自適應(yīng)和預(yù)測(cè)控制等先進(jìn)控制，并可方便地加入所需的特殊控制算法。

分布式系統(tǒng)正向著多元化、網(wǎng)絡(luò)化、開放化、集成管理方向發(fā)展，使得不同型號(hào)的DCS可以互連，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，并可通過(guò)以太網(wǎng)將DCS系統(tǒng)和工廠管理網(wǎng)相連，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)上網(wǎng)，成為過(guò)程工業(yè)自動(dòng)控制的主流。