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考察DCS的層次結(jié)構(gòu),過程控制級(jí)和控制管理級(jí)是組成DCS的兩個(gè)最基本的環(huán)節(jié)。
過程控制級(jí)具體實(shí)現(xiàn)了信號(hào)的輸入、變換、運(yùn)算和輸出等分散控制功能。在不同的DCS中,過程控制級(jí)的控制裝置各不相同,如過程控制單元、現(xiàn)場(chǎng)控制站、過程接口單元等等,但它們的結(jié)構(gòu)形式大致相同,可以統(tǒng)稱為現(xiàn)場(chǎng)控制單元FCU。過程管理級(jí)由工程師站、操作員站、管理計(jì)算機(jī)等組成,完成對(duì)過程控制級(jí)的集中監(jiān)視和管理,通常稱為操作站。DCS的硬件和軟件,都是按模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的,所以DCS的開發(fā)實(shí)際上就是將系統(tǒng)提供的各種基本模塊按實(shí)際的需要組合成為一個(gè)系統(tǒng),這個(gè)過程稱為系統(tǒng)的組態(tài)。
(1)現(xiàn)場(chǎng)控制單元
現(xiàn)場(chǎng)控制單元一般遠(yuǎn)離控制中心,安裝在靠近現(xiàn)場(chǎng)的地方,其高度模塊化結(jié)構(gòu)可以根據(jù)過程監(jiān)測(cè)和控制的需要配置成由幾個(gè)監(jiān)控點(diǎn)到數(shù)百個(gè)監(jiān)控點(diǎn)的規(guī)模不等的過程控制單元。
現(xiàn)場(chǎng)控制單元的結(jié)構(gòu)是由許多功能分散的插板(或稱卡件)按照一定的邏輯或物理順序安裝在插板箱中,各現(xiàn)場(chǎng)控制單元及其與控制管理級(jí)之間采用總線連接,以實(shí)現(xiàn)信息交互。
現(xiàn)場(chǎng)控制單元的硬件配置需要完成以下內(nèi)容:
插件的配置 根據(jù)系統(tǒng)的要求和控制規(guī)模配置主機(jī)插件(CPU插件)、電源插件、I/O插件、通信插件等硬件設(shè)備;
硬件冗余配置 對(duì)關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行冗余配置是提高DCS可靠性的一個(gè)重要手段,DCS通??梢詫?duì)主機(jī)插件、電源插件、通信插件和網(wǎng)絡(luò)、關(guān)鍵I/O插件都可以實(shí)現(xiàn)冗余配置。
硬件安裝 不同的DCS,對(duì)于各種插件在插件箱中的安裝,會(huì)在邏輯順序或物理順序上有相應(yīng)的規(guī)定。另外,現(xiàn)場(chǎng)控制單元通常分為基本型和擴(kuò)展型兩種,所謂基本型就是各種插件安裝在一個(gè)插件箱中,但更多的時(shí)候時(shí)需要可擴(kuò)展的結(jié)構(gòu)形式,即一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制單元還包括若干數(shù)字輸入/輸出擴(kuò)展單元,相互間采用總線連成一體。
就本質(zhì)而言,現(xiàn)場(chǎng)控制單元的結(jié)構(gòu)形式和配置要求與模塊化PLC的硬件配置是一致的。
(2)操作站
操作站以來顯示并記錄來自各控制單元的過程數(shù)據(jù),是人與生產(chǎn)過程信息交互的操作接口。典型的操作站包括主機(jī)系統(tǒng)、顯示設(shè)備、鍵盤輸入設(shè)備、信息存儲(chǔ)設(shè)備和打印輸出設(shè)備等,主要實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的顯示功能(如模擬參數(shù)顯示、系統(tǒng)狀態(tài)顯示、多種畫面顯示等等)、報(bào)警功能、操作功能、報(bào)表打印功能、組態(tài)和編程功能等等。
另外,DCS操作站還分為操作員站和工程師站。從系統(tǒng)功能上看,前者主要實(shí)現(xiàn)一般的生產(chǎn)操作和監(jiān)控任務(wù),具有數(shù)據(jù)采集和處理、監(jiān)控畫面顯示、故障診斷和報(bào)警等功能。后者除了具有操作員站的一般功能以外,還應(yīng)具備系統(tǒng)的組態(tài)、控制目標(biāo)的修改等功能。從硬件設(shè)備上看,多數(shù)系統(tǒng)的工程師站和操作員站合在一起,僅用一個(gè)工程師鍵盤加以區(qū)分。
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