分布式IO模塊分散化的控制方式

分布式控制系統(tǒng)具有數(shù)據獲取、直接數(shù)字控制、人機交互以及監(jiān)控和管理等功能。分布式IO模塊的控制系統(tǒng)是在計算機監(jiān)督控制系統(tǒng)、直接數(shù)字控制系統(tǒng)和計算機多級控制系統(tǒng)的基礎上發(fā)展起來的，是生產過程的一種比較完善的控制與管理系統(tǒng)。這種分散化的控制方式能改善控制的可靠性，不會由于計算機的故障而使整個系統(tǒng)失去控制。

一、系統(tǒng)的組成：

DCS的構成方式十分靈活，可由專用的管理計算機站、操作員站、工程師站、記錄站、現(xiàn)場控制站和數(shù)據采集站等組成，也可由通用的服務器、工業(yè)控制計算機和可編程控制器構成。處于底層的過程控制級一般由分散的現(xiàn)場控制站、數(shù)據采集站等就地實現(xiàn)數(shù)據采集和控制，并通過數(shù)據通信網絡傳送到生產監(jiān)控級計算機。生產監(jiān)控級對來自過程控制級的數(shù)據進行集中操作管理，如各種優(yōu)化計算、統(tǒng)計報表、故障診斷、顯示報警等。隨著計算機技術的發(fā)展，DCS可以按照需要與更高性能的計算機設備通過網絡連接來實現(xiàn)更高級的集中管理功能，如計劃調度、倉儲管理、能源管理等。

1、系統(tǒng)硬件

（1）現(xiàn)場控制站主要由機箱（柜）、電源、PC總線工業(yè)控制機、通信控制單元、手動、自動顯示操作單元等構成。其功能主要有6種，即數(shù)據采集功能、DDC控制功能、順序控制功能、信號報警功能、打印報表功能、數(shù)據通信功能。 

（2）智能調節(jié)器是一種數(shù)字化的過程控制儀表，其外表類似于一般的盤裝儀表。智能調節(jié)器不僅可接受4～20mA，DC電流信號輸入的設定值，還具有異步通信接口RS－422/485、RS－232等，可與上位機連成主從式通信網絡，接受上位機下傳的控制參數(shù)，并上報各種過程參數(shù)。

（3）集中操作監(jiān)控級（面向操作員和系統(tǒng)工程師）功能主要是以操作監(jiān)視為主要任務，兼有部分管理功能。配備計算機及外設，以及相應軟件，對生產過程實行高級控制策略、故障診斷、質量評估。

2、系統(tǒng)軟件

分布式控制系統(tǒng)的軟件可分為系統(tǒng)軟件、組態(tài)軟件、應用軟件。其功能如下所述：

（1）系統(tǒng)軟件：提供系統(tǒng)運行和管理的基本環(huán)境。 

（2）組態(tài)軟件：對過程管理系統(tǒng)組態(tài)、系統(tǒng)內各設備的定義、確定各設備的工作要求，設備網地址分配、定義各種控制點、點數(shù)據在顯示圖上的編排等。 

（3）應用軟件：用于整個生產過程的操作和控制，過程數(shù)據收集，信息分析、優(yōu)化，監(jiān)控控制，外來設備的網絡化及完善。運行于系統(tǒng)人機界面工作站、服務器等節(jié)點中的軟件，提供數(shù)據采集和事件分析處理、信息存儲和管理、二次計算、人機界面監(jiān)視、遠程控制操作及其他的應用功能。

3、系統(tǒng)原理電源

分布式直流電源是一種新型的直流電源設備，主要應用于小型開關站和用戶末端，為二次控制線路（如微機保護等智能終端及指示燈、模擬指示器等）提供可靠不間斷工作電源，避免交流失電時導致微機保護失去保護作用，解決因操作過電壓及諧波等因素使UPS失效從而導致微機保護失效問題。同時還可為符合裝置功率要求的一次開關設備（彈簧機構真空斷路器、永磁機構真空斷路器、電動負荷開關等）提供直流操作電源。

分布式直流電源采用高頻電源技術，蓄電池采用自動充電管理模塊進行維護，大大延長蓄電池的使用壽命，使得裝置運行更加安全可靠。裝置具備通訊、報警功能，可以方便地實現(xiàn)無人值守的遠程自動化管理。

二、系統(tǒng)的特點：

（1）開放性 

DCS采用開放式、標準化、模塊化和系列化設計，系統(tǒng)中各臺計算機采用局域網方式通信，實現(xiàn)信息傳輸，當需要改變或擴充系統(tǒng)功能時，可將新增計算機方便地連入系統(tǒng)通信網絡或從網絡中卸下，幾乎不影響系統(tǒng)其他計算機的工作。

（2）靈活性 

通過組態(tài)軟件根據不同的流程應用對象進行軟硬件組態(tài)，即確定測量與控制信號及相互間連接關系、從控制算法庫選擇適用的控制規(guī)律以及從圖形庫調用基本圖形組成所需的各種監(jiān)控和報警畫面，從而方便地構成所需的控制系統(tǒng)。

（3）易于維護 

功能單一的小型或微型專用計算機，具有維護簡單、方便的特點，當某一局部或某個計算機出現(xiàn)故障時，可以在不影響整個系統(tǒng)運行的情況下在線更換，迅速排除故障。

（4）協(xié)調性 

各工作站之間通過通信網絡傳送各種數(shù)據，整個系統(tǒng)信息共享，協(xié)調工作，以完成控制系統(tǒng)的總體功能和優(yōu)化處理。

（5）功能齊全 

控制算法豐富，集連續(xù)控制、順序控制和批處理控制于一體，可實現(xiàn)串級、前饋、解耦、自適應和預測控制等先進控制，并可方便地加入所需的特殊控制算法。

分布式系統(tǒng)正向著多元化、網絡化、開放化、集成管理方向發(fā)展，使得不同型號的DCS可以互連，進行數(shù)據交換，并可通過以太網將DCS系統(tǒng)和工廠管理網相連，實現(xiàn)實時數(shù)據上網，成為過程工業(yè)自動控制的主流。