集散控制系统在工业控制领域的应用

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1、集散控制系统在工业控制领域的应用摘要：集散控制系统(DCS)是当今工业过程控制领域广泛应用的主要控制系统之一,在控制技术上产生了巨大的影响。本文通过对集散控制系统近三十年发展历程的回顾，阐明其卓越的技术特点，最后介绍DCS未来的发展趋势。关键词：集散控制系统数据通讯技术基本调节器计算机集成制造技术(CIMS)..1>刖S集散型控制系统(TotalDistributedControlSystems以下称作DCS)也称为分布式计算机控制系统(DistributedComputerControlSystems),它是以微处理机为核心，采用数据通讯技术和图形显示技术的新型计算机控制系统。该系统能够完

2、成直接数字控制、顺序控制、批量控制、数据采集与处理、多变量解耦控制以及最优控制等功能，在先进的集散型控制系统中，还包含有牛产的指挥、调度和管理功能。1集散型控制系统的产生由常规的模拟式调节仪表构成的过程控制系统，成本低、可靠性高，容易维护和操作。但是随着生产的发展，模拟式仪表的局限性越來越明显，如模拟仪表难于实现多变量解耦控制以及其它复杂的控制规律；控制精度不高；牛产规模的扩大和工艺的日益复杂，仪表控制系统越来越多，控制室的仪表屏越来越大，难于实现集中的操作和显示；各个系统之间难于实现通信联系；当生产工艺要求变更时，往往需要变更调节仪表。而计算机控制系统就可以克服模拟调节仪表的上述缺陷，计算

3、机控制系统可实现复杂的控制规律；各分系统之间可以实现通信，能集中操作和显示，控制精度比较高。在计算机集中控制中，一台计算机控制几十个乃至几百个回路，一旦计算机发生故障，将会影响整个系统的工作，系统的可靠性比较低。当然，为了提高系统的可靠性，可采用双机运行方式，但是成本就会提高。70年代工业的发展使生产过程更加复杂，规模更加扩大，其中石油化学工业尤为突出。生产规模的扩大和复杂，使事故不断出现，而集中控制，出现事故时会中断生产，因此生产的发展迫切要求高可靠性的计算机控制系统。在总结模拟调节仪表和计算机集中控制的优缺点的基础上，发展、形成了集散型控制系统。集散型控制系统以多台微机处理机分散在生产现

4、场，进行过程的测量和控制，实现了功能和地理上的分散，避免了测量、控制高度集中带来的危险性和常规仪表控制功能单一的局限性；数据通信技术和CRT显示技术以及其他外部设备的应用，能够方便的集中操作、显示和报警，克服了常规仪表控制过于分散和人■机联系困难的特点。70年代微电子技术和计算机技术的重大突破,为集散控制系统提供了体积小、功能强、可靠性高、价格低廉的微处理机和各类半导体芯片，为发展集散型控制系统奠定了物质基础。集散型控制系统可以看作是计算机(Computer)技术、通信(Communication)技术、图形显示技术和控制(Control)技术的结合。2国外集散型控制系统的发展状况70年代初

5、，美国、日本和欧洲等各国开始研制集散型控制系统。1975年美国、口本先后研制成TDC—2000、TOSDIC>CENTUM>UNITROLS>MICREX等系统。按技术特征其发展可划分为三个阶段：a.70年代末期■初创期比较著名的有美国Honeywell公司的TDC一2000；Foxboro公司的Spectrum.Bailey公司的NetWork・90；口本YOKOGAWA公司的Centum；TOSHIBA公司的TOSDIC；德国Siemens公司的TelepermM；Hartman&Bmum公司的CONTRONICP等。这一时期的产品，在技术上有明显的局限性，微处理器多采用8位CPUob.

6、80年代初中期■发展期80年代随着微处理器运算能力的增强，超大规模集成电路集成度的提高和成本的不断下降，过程控制的发展出现新的曲貌，使过去难以想象的功能付诸实现。集散控制系统的第二代产品在原来的基础上，可靠性进一步提高，功能进一步扩展，出现了多功能过程控制站、增强型操作站、增加了光纤通讯技术。代表产品有美国Honeywell公司的TDC-3000；Leads&NoHhrup公司的MAX-1；TAYLOR公司的MOD300；WestingHouse公司的WDPF；口本YOKOGAWA公司的CentumA>B、C等。这一-代产品的特点是采用16位CPU,标准化和模块化设计，扩充灵活，功能完善，用

7、户界面友好。a.80年代末期一成熟期集散控制系统第三代产品，把过程控制、监督控制、管理调度有机地结合起来，加强了断续控制功能，采用专家系统、MAP通信标准。其代表产品有美国Honeywell公司的TDC-3000/LCN；Foxboro公司的I/ASeries；Bailey公司的INFI-90；WestingHouse公司的WDPF-U皿；H本YOKOGAWA公司的Centum-XL等。这一代产品的特点是采