分布式控制系统或DCS:定义,架构,组件,工作,特征(PDF)

什么是分布式控制系统,DCS?

分布式控制系统 (DCS)是一种复杂的计算机化控制系统,用于用于控制复杂,大和地理分布的应用程序的过程或工厂。在该系统中,自主控制器分布在整个植物区域,但没有中央操作员监控控制。高速通信网络将这些分布式控制器连接到现场设备和操作PC。通过定位具有远程监控和监督的过程工厂附近的控制功能,分布式控制系统(DCS)概念提高了可靠性并降低了安装成本。最近,DCS概念广泛用于需要高可靠性和安全性的连续过程工厂。分布式控制系统也广泛用于化工厂等许多其他工业领域,冶金工艺植物,食品加工单位,水管理系统,核电站,汽车行业,石化植物等。

DCS是控制系统,可持续监控和控制正常工厂操作期间的过程,并可提供三种不同类型的安全功能:

  • 连续控制动作,将过程保持在正常操作包络内的设定点值。它有助于防止发起事件后的异常情况的进展。
  • 识别超出正常边界的过程偏移,并将此信息(通常为警报消息)提供给运算符,该信息预计将采用特定的纠正措施(控制过程或关闭)。
  • 状态控制器(逻辑求解器或控制继电器),采取自动操作以跳闸过程,而不是尝试将过程返回到正常操作包络内。

分布式控制系统的体系结构

分布式控制系统有三个重要的属性。第一质量是它将各种控制功能分配到相对小的子集系统中。这些子系统集是半自主的,并且高速通信总线互连它们。根据过程控制,过程监控,数据采集,数据呈现,报告信息,存储,信息检索等的功能是由该集执行的。

通过整合先进的控制策略来制造过程的自动化是DCS的重要第二种质量。第三个属性是作为系统的正确安排。

典型的分布式控制系统或DCS架构
图1:典型的分布式控制系统或DCS架构

分布式控制系统通过将整个控制结构组织为单个自动化系统,通过适当的命令结构和信息流统一。 DCS的基本元素由工程工作站,过程控制单元或本地控制单元,操作站或HMI,智能设备和通信系统组成。

DCS系统的工作原理

DCS控制系统中的传感器感应流程信息,然后将其发送到本地I / O模块。与这些模块连接的执行器控制过程参数。收集的信息通过现场总线用于过程控制单元。

进一步处理此信息并分析以产生输出结果。在该过程中使用控制器中实现的控制逻辑。然后,通过现场总线将输出结果的控制动作携带到执行器设备。在工程站,执行DCS配置,调试和控制逻辑实现。

基本分布式控制系统元素

在从操作员接收信息后,DCS连续与过程交互。分布式控制系统还促进了使用操作手动控制的阀门的开启和关闭。为了实现所有这些功能,DC由各种元素组成

  • 工程PC或控制器或工程工作站
  • 分布式控制器或本地控制单元
  • 操作站或HMI
  • 通信系统媒体和协议
  • 智能或智能设备

DCS组件故障

DCS由许多硬件和软件组件组成,并且依赖于通信设备依赖于访问和显示过程信息。控制功能由许多可能失败的组件组成。控制功能失败的示例是:

  • 现场传感器失败
  • 控制循环调谐不足
  • 输入/输出(I / O)无法更改状态
  • 主要处理器停止处理信息
  • 数据采集​​不足或缓慢(例如,在不安条件下的缓慢反应)
  • 定位器失败
  • 最终控制元素失败
  • 损失运营商HMI信息
  • 与现场设备中断通信。

DCS控制回路是相对较弱的屏障,通常

  • 组件中的冗余很少,
  • 有限的内置测试能力,和
  • 对内部程序逻辑未经授权更改的有限安全性。

在考虑DCS的有效性时,有限的安全安排尤为重要。如果安全性不足,人为错误(在修改逻辑,绕过警报和互锁等)可能会显着降低DCS系统的预期性能。

分布式控制系统的特点

DCS的各种重要功能如下所列:

  • DCS可以使用专用控制器处理复杂的进程。
  • 它提供了系统冗余功能,提高了系统可靠性。
  • 处理大型和复杂的系统DCS提供了许多算法,预先测试和预定义的功能,更标准的应用程序库等。
  • 分布式控制系统提供高度复杂的HMI来控制和监控进程。
  • 根据I / O的数量,CDS结构可扩展。
  • 此外,DCS设计系统在不同的操作级别提供高度安全的系统。
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Anup Kumar Dey

我是一名机械工程师转向管道工程师。目前,我在一名高级管道压力工程师中工作。我对博客非常激烈,总是试图做独特的事情。本网站是我对博客世界的第一个冒险,目的是与世界各地的其他管道工程联系起来。

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