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DCS系统-分散式控制系统

文章出处:河北康吉森 人气:发表时间:2021-7-19 15:02:57

   DCS系统-分散式控制系统,DCS是 Data Communication Subsystem (数据通信子系统)的简称。DCS系统是一种“分散式控制系统”,而PLC (可编程控制器) 只是一种控制“装置”,两者是“系统”与“装置”的区别。系统可以实现任何装置的功能与协调,PLC装置只实现本单元所具备的功能。

   DCS系统包括三大部分:带I/O部件的控制器、通讯网络和人机接口。人机接口包括操作站、工程师站和历史站。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,工程师站给控制器和操作站组态,历史站记录生产过程的历史数据。最近几年开发的人机界面还有动态数据服务器。一个DCS系统控制器和I/O部件通常可以运行16-20年,而操作站因为有活动部件,所以比较容易损坏,如:硬盘、键盘、CRT、软驱等,运行6-8年后出现故障的概率就比较大,所以在DCS系统运行过程中,操作站更新的情况比较多。

   自现场总线技术在90年代后期问世以来,开创了自动化控制技术的新纪元一数字时代。现场总线是数字化的、双向通信的智能化的控制系统,集成现场总线驱动的就地设备、控制系统和具有预测功能的维护软件,以提高电站的信息化和智能化水平,最终实现电站控制水平、经济效益和竞争力的质的提升。

   目前大多数现场总线系统已进行过IEC61508认证,通讯协议通过了IEC 1158-2 (1993)和ISAS50.02-1992标准现场总线'Ff-816 31.25 kbits/s认证,用“使用中得到证明”的方法在发电厂的实际应用中已经得到初步验证。与DCS系统最初在电站应用一样,现场总线系统的功能安全评价,将在实际使用由逐渐被人们认识,并将得到证实。


DCS系统-分散式控制系统


   现场总线技术给自动化领域带来一场革命,这一技术代表了自动化的发展方向,数字通信是一种趋势,是任何人阻挡不了的,这些都是现代技术发展之必然。就双向数字通信现场总线信号技术本身,也必将会给火电厂安全经济运行及提高管理水平带来实实在在的效益。

   现场总线是利用总线驱动的I/O卡件、高速的现场通讯网络、智能的现场设备,大大简化控制系统的安装调试,是实现电厂数字化、智能化、信息化的基础。现场总线获取的现场设备的基础资料,是提高发电厂管理水平的必备的基础资料。现场总线在中国电站的应用研究,伴随火力发电厂新建600MW机组控制系统的配置、自动化装置的选型水平、发电厂的总体布置及安装要求的提高而快速发展。

   DCS系统的过程控制站是一个完整的计算机系统,主要由电源、CPU(中央处理器)、网络接口和I/O组成 I/O: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)。 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。

   DCS系统网络是整个系统的中枢神经,它是安全可靠双冗余的高速通讯网络,系统的拓展性与开放性更好。而PLC因为基本上都为个体工作,其在与别的PLC或上位机进行通讯时,所采用的网络形式基本都是单网结构,网络协议也经常与国际标准不符。在网络安全上,PLC没有很好的保护措施,我们采用电源、CPU、网络双冗余。

   DCS系统所有I/O模块都带有CPU,可以实现对采集及输出信号品质判断与标量变换,故障带电插拔,随机更换。而PLC模块只是简单电气转换单元,没有智能芯片,故障后相应单元全部瘫痪。

   总之,由于销售量还是比较小,跟踪用户的反应还不够,所以我国还缺少一套千锤百炼有自主产权的功能码。这套软件是没有卖的。一定要自己开发,在不同的操作系统下,编的程序就不一样。这与要不要控制器这个硬件没有关系。使用现场总线系统也需要算法,用PC作为既控制又显示同样需要算法。

   另外一个问题是控制器的电源系统,我国基本都采用整体式电源。由于我国的DCS系统价格很低,利润也很低,DCS系统制造厂家没有资金投入来开发电源系统。国外DCS系统的电源冗余见下图。在即将把两台电源安装到柜子上时,需分别带负载调整。调整时,两台电源的负载一定是相同的,要调整到相同的输出,然后安装到机柜上。电源系统中有一块电源检测板,能显示两台电源的输出情况。两台能同时给负载供电。最好工作在平衡电压的状态。经20年的运行证明电源系统是良好的。

   N+1的电源方案没有进入到我国的DCS系统。进口DCS采用N+1电源,问题也很多。N+1电源的意思是只要知道每一个所插模件的功率,把所有模件所需功率求和,而每个模件电源的功率是一定的,所需总功率除以模件电源的功率,就得到电源数。有小数位,都要进一位成为整数,这个整数为N,然后再加一,称为N+1。第三个问题是由于销量小。很少有第三方帮助完善系统,比如专家系统,实时数据库,与数字仪表及PLC的接口等。

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