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閱讀：13發(fā)布時(shí)間：2025-9-25
你知道dcs系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)起到怎樣的作用嗎？
dcs系統(tǒng)的軟件體系通?？梢詾橛脩籼峁┫喈?dāng)豐富的功能軟件模塊和功能軟件包，控制工程師利用dcs控制系統(tǒng)提供的組態(tài)軟件，將各種功能軟件進(jìn)行適當(dāng)?shù)摹敖M裝連接"（即組態(tài)），生成滿足控制系統(tǒng)的要求各種應(yīng)用軟件。
現(xiàn)場(chǎng)控制單元的軟件主要包括以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)為中心的數(shù)據(jù)巡檢、控制算法、控制輸出和網(wǎng)絡(luò)通信等軟件模塊組成。
實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)起到了中心環(huán)節(jié)的作用，在這里進(jìn)行數(shù)據(jù)共享，各執(zhí)行代碼都與它交換數(shù)據(jù)，用來存儲(chǔ)現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)、控制輸出以及某些計(jì)算的中間結(jié)果和控制算法結(jié)構(gòu)等方面的信息。數(shù)據(jù)巡檢模塊用以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)、故障信號(hào)的采集，并實(shí)現(xiàn)必要的數(shù)字濾波、單位變換、補(bǔ)償運(yùn)算等輔助功能。dcs系統(tǒng)的控制功能通過組態(tài)生成，不同的系統(tǒng)，需要的控制算法模塊各不相同，通常會(huì)涉及以下一些模塊：算術(shù)運(yùn)算模塊、邏輯運(yùn)算模塊、PID控制模塊、變型PID模塊、手自動(dòng)切換模塊、非線性處理模塊、執(zhí)行器控制模塊等等?？刂戚敵瞿K主要實(shí)現(xiàn)控制信號(hào)以故障處理的輸出。
dcs控制系統(tǒng)中的操作站用以完成系統(tǒng)的開發(fā)、生成、測(cè)試和運(yùn)行等任務(wù)，這就需要相應(yīng)的系統(tǒng)軟件支持，這些軟件包括操作系統(tǒng)、編程語言及各種工具軟件等。一套*的dcs控制系統(tǒng)，在操作站上運(yùn)行的應(yīng)用軟件應(yīng)能實(shí)現(xiàn)如下功能：實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)管理、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)管理、圖形管理、歷史數(shù)據(jù)趨勢(shì)管理、數(shù)據(jù)庫(kù)詳細(xì)顯示與修改、記錄報(bào)表生成與打印、人機(jī)接口控制、控制回路調(diào)節(jié)、參數(shù)列表、串行通信和各種組態(tài)等。
dcs硬件體系結(jié)構(gòu)
考察dcs的層次結(jié)構(gòu)，dcs級(jí)和控制管理級(jí)是組成dcs控制系統(tǒng)的兩個(gè)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控制系統(tǒng)通常可以對(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
操作站用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)*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控制系統(tǒng)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。
dcs系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)
在dcs系統(tǒng)關(guān)聯(lián)領(lǐng)域有許多新進(jìn)展，主要表現(xiàn)在如下一些方面。
(1)系統(tǒng)功能向開放式方向發(fā)展。傳統(tǒng)dcs的結(jié)構(gòu)是封閉式的，不同制造商的dcs之間難以兼容。而開放式的dcs將可以賦予用戶更大的系統(tǒng)集成自主權(quán)，用戶可根據(jù)實(shí)際需要選擇不同廠商的設(shè)備連同軟件資源連入控制系統(tǒng)，達(dá)到更好的系統(tǒng)集成。這里不僅包括dcs與dcs的集成，更包括dcs與PLC、FCS及各種控制設(shè)備和軟件資源的廣義集成。
(2)儀表技術(shù)向數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。工業(yè)控制設(shè)備的智能化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，可以促使過程控制的功能進(jìn)一步分散下移，實(shí)現(xiàn)真正意義上的“全數(shù)字"、“全分散"控制。另外，由于這些智能儀表具有的精度高、重復(fù)性好、可靠性高，并具備雙向通信和自診斷功能等特點(diǎn)，致使系統(tǒng)的安裝、使用和維護(hù)工作更為方便。
(3)工控軟件正向控制方向發(fā)展。廣泛應(yīng)用各種控制與優(yōu)化技術(shù)是挖掘并提升dcs綜合性能有效、直接、也是具價(jià)值的發(fā)展方向，主要包括控制、過程優(yōu)化、信息集成、系統(tǒng)集成等軟件的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。在未來，工業(yè)控制軟件也將繼續(xù)向標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和開放性發(fā)展方向。
(4)系統(tǒng)架構(gòu)向FCS方向發(fā)展。單純從技術(shù)而言，現(xiàn)階段現(xiàn)場(chǎng)總線集成于dcs可以有三種方式：① 現(xiàn)場(chǎng)總線于dcs系統(tǒng)I/O總線上的集成――通過一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線接口卡掛在dcs的I/O總線上，使得在dcs控制器所看到的現(xiàn)場(chǎng)總線來的信息就如同來自一個(gè)傳統(tǒng)的dcs設(shè)備卡一樣。例如Fisher-Rosemount公司推出的DeltaV系統(tǒng)采用的就是此種集成方案。② 現(xiàn)場(chǎng)總線于dcs系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)層的集成――就是在dcs更高一層網(wǎng)絡(luò)上集成現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)，這種集成方式不需要對(duì)dcs控制站進(jìn)行改動(dòng)，對(duì)原有系統(tǒng)影響較小。如Smar公司的302系列現(xiàn)場(chǎng)總線產(chǎn)品可以實(shí)現(xiàn)在dcs系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)層集成其現(xiàn)場(chǎng)總線功能。③ 現(xiàn)場(chǎng)總線通過網(wǎng)關(guān)與dcs系統(tǒng)并行集成――現(xiàn)場(chǎng)總線和dcs還可以通過網(wǎng)關(guān)橋接實(shí)現(xiàn)并行集成。如SUPCON的現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)，利用HART協(xié)議網(wǎng)橋連接系統(tǒng)操作站和現(xiàn)場(chǎng)儀表，從而實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備管理系統(tǒng)操作站與HART協(xié)議現(xiàn)場(chǎng)儀表之間的通信功能。
一直以來dcs控制系統(tǒng)的重點(diǎn)在于控制，它以“分散"作為關(guān)鍵字。但現(xiàn)代發(fā)展更著重于全系統(tǒng)信息綜合管理，今后“綜合"又將成為其關(guān)鍵字，向?qū)崿F(xiàn)控制體系、運(yùn)行體系、計(jì)劃體系、管理體系的綜合自動(dòng)化方向發(fā)展，實(shí)施從底層的實(shí)時(shí)控制、優(yōu)化控制上升到生產(chǎn)調(diào)度、經(jīng)營(yíng)管理，以至高層的戰(zhàn)略決策，形成一個(gè)具有柔性、高度自動(dòng)化的管控一體化系統(tǒng)。
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