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现代化生产需求使过程控制向着多输入多输出的要求发展,以及现代工业的控制分散性和管理的集中性不断提高,集散型控制系统(DCS)应运而生。在目前国外现场总线设备和DCS都很昂贵的情况下,国企的集散系统改造只能走具有自己特色的道路。本文针对以上问题和应用要求,以智能仪表作为现场控制设备,研究组成DCS及其应用中的有关技术,并提出了一种多智能仪表控制系统的设计方案,构建了多智能仪表DCS实验系统,考虑到实验的实际需要,设计了被控对象模型和计算机监控系统软件。该实验系统由PC机、智能仪表、串行通信接口卡、RS-485总线以及被控对象模型系统构成。
1、多智能仪表控制系统的体系结构
1.1 一般DCS的体系结构
20世纪70年代中期以来过程计算机控制系统的发展进入以采用4C技术(计算机、通信、控制、CRT显示技术)为特征的集散型控制系统(DCS)的发展时期。从系统结构分析DCS可分为三大基本部分:分散过程控制装置部分、集中操作和管理系统部分以及通信系统部分。三部分的关系如图1所示。
功能分层是DCS的体系特征,它充分反映了集散控制系统的分散控制与集中管理的特点。按照功能分层的方法,多智能仪表控制系统可以分为现场控制站、过程控制站、控制级、生产管理站。
1.2 多智能仪表控制系统的体系结构
图1 DCS结构框图
(1)总体结构
如前所述,多智能仪表控制系统面向国内中小企业技术改造的需求,因此在将一般的DCS的各层功能综合后,我们提出了多智能仪表控制系统的网络结构,如图2所示。
现场级部件主要由智能仪表组成,控制PC机可由工控机组成,也可由普通PC机组成。智能仪表与控制PC机之间采用现场总线连接,现场总线协议应根据控制的要求和智能仪表的特点设计。管理级部件主要为商用PC机或其他计算机组成,其本身构成管理信息系统MIS(Management Information System)。管理PC机与控制PC机之间采用通用计算机网络联接,其具体种类可依据MIS系统组成的要求确定。
图2 多智能仪表控制系统的网络结构图
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