集散控制系统的组成
|
集散控制系统以多台微型计算机取代了集中控制系统的单台计算机，从体系结构上分散了危险性，提高了可靠性。尽管世界各国各公司推出的产品千差万别、各具特色，但从基本功能看，仍可简化为图1所示的结构框图。图中现场控制站、数据采集站、工程师站、操作员站、监控计算机和管理计算机通过数据通信网被有机地结合起来，组成分级分布式控制系统。
图1 集散控制系统的基本构成框图 1．现场控制站 又称基本控制器或分站。用于控制现场设备，采用DDC。DDC本身具有较强的运算能力和较复杂的控制功能，可以独立进行就地控制。 数据采集由微型计算机、输入通道和输出设备组成；主要作用是采集非控制变量，进行数据处理。所采集的过程数据仅用于显示、记录、分析处理和打印制表。 2．操作员站 面向运行操作人员，由工业微型计算机、大屏幕显示器、操作控制台等组成。主要功能是为运行操作人员提供人机界面，使操作员及时了解现场运行状态、各种运行参数的当前值是否有异常情况发生等，并可通过输出设备(工业键盘或鼠标器)对工艺过程进行控制和调节，例如需要对控制回路进行在线调整，启动或终止某个控制回路时，可通过CRT的模拟图形及调节按键来实现。该站的另一功能是对历史数据进行处理，调用历史数据库完成运行报表，历史趋势曲线等。用于完成上述功能的软件，包括图形显示、动态实时、数据刷新、报警显示、趋势显示、历史数据库存储、报表打印处理、事件记录打印和报警处理(含发出报警音响、弹出报警窗口、将报警信息记入文件、接受操作员的报警确定等)。 彩色CRT的输出内容如下： (1)工艺过程的模拟流程图(应标有关键数据、控制参数及设备当前实时状态)。 (2)报警窗口(应含有诸如数值越限、异常状态等)。 (3)关键数据的常驻显示(在固定位置上显示)。 (4)实时趋势显示(如变化趋势曲线等)。 (5)检测及控制仪表的模拟显示。 (6)多窗口显示(在同一显示多个相关过程，以便了解相互影响及变化情况)； (7)灵活的画面调用、切换、翻页及“热点”功能(即在画面上设有模拟按钮及特殊表示区域。当光标移至区域并单击光标控制键时，可以弹出一个窗口或切换到另一个画面)。 3．工程师站 面向监督管理人员，可以采用通用微型计算机工作站，由于需要长期连续在线运行，可靠性要求较高。主要功能是对集散控制系统进行离线配置和组态。所谓“组态”，即组织、构成的意思。系统组态包括硬件组态和软件组态：硬件组态是指设计、选择和组成硬件系统的过程；软件组态是指为实现某种控制任务，以某种代码的形式选择程序模块，并加以连接，然后赋予各程序模块以必要的参数，组成具体控制系统也就是编制应用程序的过程。可见，在配置和组态之前的集散控制系统，只是一堆硬件、软件的集合体，对实际应用来说毫无意义。只有在经过对应用过程进行了详细透彻的分析、设计并按设计要求正确地完成了组态工作之后，集散控制系统才真正成为一个适于某个生产过程使用的应用控制系统。完成组态任务的工具软件称为组态软件，它为控制工程师提供了丰富的运算和控制模块，以及使用这些模块的简便方法，即人机对话的填表方式。一般采用窗口式菜单，首先将所需的模块调到显示器屏幕上，然后再按规定填写，即可生成期望的功能模块。当用户需要变更控制方案时，不必改变接线，只要重新组态即可。组态软件主要包括： (1)硬件配置组态：定义集散控制系统中各种站的数量及其标识、参数。 (2)数据库生成：定义各个数据库点。 (3)历史库生成：定义需保留的各个数据点及保存方法。 (4)引用生成：定义有数据交换的各站，以建立通信连接。 (5)控制回路组态：定义各个控制回路，包括算法、流程、原始数据和结果输出等。 (6)梯形图组态：定义顺序控制或批控制的控制顺序和流程，以及进行各步操作的条件。 (7)控制算法语言组态：使用结构化文本语言编制特殊控制步骤和方法，以实现控制回路组态和梯形图组态难以实现的功能。 (8)各种定义文件的编译、连接和下装：作为现场控制器和操作员站在运行时使用的组态定义。 工程师站的另一功能是，对集散控制系统本身的运行状态进行监视，包括各个现场控制器的运行状态、各操作员站的运行情况、网络通信状态等。一旦发现异常，系统工程师必须及时采取措施，进行维修或调整以使系统能够长期连续运行，而不因对生产过程的失控造成损失。除此之外，还应具有对组态的在线修改功能，如上下限设定值的改变、控制参数的调节、对某个检测点或若干个检测点、甚至是对某个现场控制器的离线直接操作等。 4．监控计算机 用来完成高级控制策略。综合现场控制器的数据，运用现代控制理论，通过最佳算法实现最优化控制或自适应控制，作出控制决策，指挥、协调各现场控制器，并将有关信息整理后向上级管理计算机汇报。 5．管理计算机 可根据情况采用中型机或大型机，主要任务是收集各部门信息，进行综合分析，完成管理、调度并作出决策，实现管理、控制一体化。 6．数据通信网络 |
