DCS控制系統(tǒng)的應用以及原理解析

對于做工控的同事們經(jīng)常會聽到DCS系統(tǒng)，那么這個DCS系統(tǒng)到底是一個什么樣的系統(tǒng)呢？

我們先看下這個DCS系統(tǒng)的字面含義，Distributed Control System簡稱DCS，Distributed分布式，所以DCS系統(tǒng)的中文含義為“分布式控制系統(tǒng)”又叫集散控制系統(tǒng)。DCS系統(tǒng)是一個為滿足大型工業(yè)生產(chǎn)和日益復雜的過程控制要求，從綜合自動化角度出發(fā)，將過程控制及過程監(jiān)控綜合在一起，結(jié)合4C技術(shù)，計算機（Computer）、通訊（Communication）、顯示（CRT）和控制（Control），發(fā)展起來的新型控制系統(tǒng)。

DCS系統(tǒng)的設計理念是：分散控制，集中管理，分級管理，配置靈活，組態(tài)方便。

可靠性DCS系統(tǒng)的設計基本上都會采用冗余設計，冗余的含義就是將系統(tǒng)的重要設備，CPU及各種模塊，采用一用一備的形式進行設計，當某一CPU或模塊出現(xiàn)故障時，備用的設備馬上進行工作，或者可以選擇兩者同時工作，這樣就減少了因為關(guān)鍵設備發(fā)生故障導致的系統(tǒng)癱瘓。開放性系統(tǒng)采用開放式平臺，系統(tǒng)化、模塊化、標準化，各個互聯(lián)的計算機系統(tǒng)可以通過以太網(wǎng)等通訊方式實現(xiàn)集中互聯(lián)，互相訪問，當有增減系統(tǒng)的需要時，直接可以對系統(tǒng)的模塊進行增減，對于系統(tǒng)設計與維護更加方便。

模塊化DCS系統(tǒng)發(fā)展到現(xiàn)在，更傾向于模塊化的設計，所有的核心設備都變成了模塊化的設計，比如CPU，電源，I/O模塊，通訊模塊、AI/AO模塊，這些設備，都被設計成了獨立的模塊，一個機柜的組裝，只需要將模塊的底座安裝后，將相應的模塊安裝到底座上，就實現(xiàn)了硬件的安裝了。每個模塊都集成了自己的CPU，都帶處理功能，處理速度更加快速，同時各個模塊之間互不干擾，在某個模塊出現(xiàn)問題，不會影響其他模塊，并且支持帶電熱插拔。

功能強大DCS系統(tǒng)的控制功能已經(jīng)非常的豐富了，連續(xù)控制，串級控制，PID控制等等，系統(tǒng)強大的運算能夠滿足上述的復雜控制過程，對于各行各業(yè)的生產(chǎn)過程，都能達到最優(yōu)控制精度。

對于DCS系統(tǒng)的組成方式我將它分成三級，第一級是現(xiàn)場級，第二級是控制級，第三級是操作級，其中還有一個比較重要的組成就是通訊，通訊貫穿整個系統(tǒng)，從一到三，哪一個級別都缺少不得。

現(xiàn)場級現(xiàn)場級主要是現(xiàn)場的儀表及相應的執(zhí)行機構(gòu)，我們知道，很多的生產(chǎn)企業(yè)，組建DCS系統(tǒng)的目的就是實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化，那么就需要對很多的生產(chǎn)參數(shù)進行實時監(jiān)控，如溫度、壓力、流量、液位等等，并對一些執(zhí)行機構(gòu)進行控制，如調(diào)節(jié)閥，開關(guān)閥，各種循環(huán)泵。現(xiàn)場級的作用就是采集這些設備的實時參數(shù)，并將這些參數(shù)反饋給控制級，對于現(xiàn)場級來說，就相當于我們的眼睛和手，收集并執(zhí)行。

控制級控制級就是相當于整個DCS系統(tǒng)的核心了，系統(tǒng)的CPU，網(wǎng)絡，各種模塊，將現(xiàn)場級傳送過來的數(shù)據(jù)進行解析，并通過系統(tǒng)內(nèi)部的相應程序給出相應的控制方式，可以說，控制級就相當于我們的大腦，需要對我們所看到的信息進行處理，然后將想做的事情通過神經(jīng)傳送給我們的手腳，也就是說，接收現(xiàn)場級的信息，進行計算，再輸出給現(xiàn)場級的執(zhí)行機構(gòu)。

操作級操作級實際上也可以叫做上位機，對于系統(tǒng)的處理結(jié)構(gòu)，我們需要通過相應的組態(tài)軟件，實時的查看，同時我們有很多人為控制的設備，比如手動開關(guān)某個閥門，或者手動啟動某些循環(huán)泵，這都是需要我們操作員在電腦組態(tài)軟件上進行操作的，操作級可以分為多個的權(quán)限對系統(tǒng)的操作級別進行限制，有操作員級別，可以對設備進行操作，對數(shù)據(jù)進行查看，另一種就是工程師級別，工程師級別的權(quán)限可以進到系統(tǒng)的核心，更改系統(tǒng)的控制方式等等。

DCS系統(tǒng)的應用現(xiàn)在較為廣泛，很多的行業(yè)，都已經(jīng)采納了DCS系統(tǒng)，例如石油化工行業(yè)，冶金行業(yè)，生物制藥行業(yè)等等，都采用了DCS控制，因為這些行業(yè)基本上都是過程控制，而對于過程控制，DCS系統(tǒng)絕對是適合不過的，能夠?qū)ιa(chǎn)過程的控制達到最優(yōu)，這是采用DCS系統(tǒng)的最初原因。