DCS教程[第9讲]——回路控制器和DCS系统-中国自动化资讯网|自动化网|郴州机电网|自动化

DCS教程[第9讲]——回路控制器和DCS系统

2008-11-23 23:02:54 来源:网络作者:张新薇点击：次

七十年代，因为在现场工作的仪表工程师们对数字控制不太熟悉，希望数字控制的仪表面板作成与原来的模拟仪表的一样，这样就可以不改变操作习惯，另外也是为了危险分散，因而就出现了回路控制器。如HONEYWELL公司的KMM系列、FOXBORO公司的SPEC 200和日本北辰(后与横河合并)的HOMAC系列表，在面板上有过程变量（PV）、设定值和控制输出（CO）的棒图，指针式显示的过程值,手/自动切换、报警确认等。这种能完成以PID为基础的回路控制的数字仪表，只有一个或两个回路（两个单回路）。当时有人为了不与可编程序逻辑控制器（PLC）混淆，称这种仪表为可编程序调节器。到80年代出现了双回路(可作两个串级回路)、四回路的控制器、32路数据采集器以及无纸记录仪等一系列数字仪表，在面板上仍保留棒图和手/自动切换，用数字显示代替指针显示，这些数字仪表统称为回路控制器。
　　到目前为止，这种仪表种类很多。最有特点的是能与上位（即人机界面）通讯组成一个系统，每一块表可以与现场总线相连，I/O可以根据需要扩展，它内部的算法预先用程序作成功能块的形式，存在ROM中。可以按照所要求的控制策略，进行组态（不是编程）。如美国MOORE公司的353产品有80多块功能块，通过组态路图实现控制组态，用MODBUS与人机界面相连，人机界面的监控软件既可以用IFIX、也可以用INTOUCH。因为这两种软件都有这种可编程序调节器的驱动软件。国产监控软件只要有这种可编程序调节器的驱动软件，同样可以作为这种系统的监控软件。否则连不上去。353本身只有4个AI，2个AO，也就是能完成2个PID回路的控制。如果要增加控制回路，就要采用现场总线，因为它有LONWORKS的接口，可以把LONWORKS的模块连到该总线上。在组成系统时，要进行软件捆绑。为了数据安全，在表和总线之间加光电转换器。这种系统见图一。又如FOXBORO公司和SMAR公司的回路控制器，它有多回路的。并且还有与可编程控制器（PLC）的接口，所以在我国应用也比较多。
　　有几个模拟量的输出，就称为几回路的控制器。模拟量的输入可以多于模拟量的输出。另外还可以有少量的开关量的输入、输出。
　　另一类是不能与现场总线相连，它的I/O点数不能扩展，但它也能与上位通讯组成一个系统。这种产品如美国HONEYWELL 公司的UDC、FOXBORO公司的另外的产品，费希尔的900系列、日本横河、富士、东芝和欧洲ABB公司都有类似的产品。最有代表性的产品是香港欧陆的系统6000，采用英国多家厂商的回路控制器，美国的可编程控制器，美国的监控软件，由香港人集成成为S6000系统。。由于它有良好的销售网络，在大陆应用很为广泛。尤其是制药行业应用较多。
　　可以用铺天盖地来形容产品之多的数显表是把PID算法作成固定的，只要把过程变量（PV）接到仪表的端子上，人为输进设定，表就能输出控制量（CO）。也就是说，一个仪表只有一个功能块，就是PID，这样的产品国内、外已经很多，如日本千野的表，香港朝辉，国内天辰、天津仪表厂、沿海各省的仪表厂等都生产这样的产品。国内有时把它们叫作S系列仪表。产品的外观见图三。它的功能非常单一，一块表只能完成一个功能。特点是不能组态。每一块表的价格只有几百元人民币。但进口的也需4000元左右。
　　总的来看回路控制器的输入、输出点数很少。如果有几百个I/O点，完成几十个PID回路的控制任务，而每个表都需要有一个外壳和带棒图显示的面板，相对于可插模件来说，其价格就高多了。另外它的功能块相对于DCS控制器来说要少很多，因为它的内存较小，特别是当既有很多的模拟量采集量、又有开关量并且还有高级运算，用回路控制器就更不合算。如果没有上位来显示，又感到不太直观。由回路控制器集成的系统，加上以CRT为基础的人机界面，其价格比由模件组成的DCS就高多了。还有一个缺点，回路控制器组成的系统一般采用MODBUS与人机界面相连，只能采用星形结构，即只有一个主站。对于电厂需要冗余操作站来说，这就是一个缺陷。所以它只适用于比较小的系统，即I/O点数比较少，且控制回路较多的被控对象中。如生产抗生素的制药厂就比较适用。另外，特别是对于一些化工企业，经常用于户外操作，它有特有的优势。有如电厂的旁路系统，采用它们也比较合适。也就是说它也占有一定的市场份额。它们的设计原理与DCS没有任何差别。把DCS的控制器和它相应的手操站合在一起，就是可编程序调节器。所以说回路控制器是DCS系统中的一个分支，从本质上说还属于DCS。
　　对于DCS、PLC和可编程序调节器等都是计算机控制系统，它们的共同点是其基本结构相似，其中有几部分是必不可少的，只是随着系统规模的大小和被控对象的差别有一些区别。要把现场信号读进控制系统，首先把传感器的信号线接到端子。如果传感器不是一个，它的信号线多了，并需要作一些信号预处理，这时就要端子板。模拟信号要转换成数字信号，要模拟输入板。经运算后输出，要把数字信号转换成模拟信号，需要输出板，然后到端子板。最后将信号送到执行器（如阀门）。由于通讯技术的发展，控制系统中只有运算部分（即控制器）是可以讨论的，如果采用基金会现场总线，可以把这部分省去。把作运算的功能块分别存到传感器和执行器的存储器中。组态时通过网络去调用。目前由于开发的功能块还不太多、又受到各厂家利益的限制，这种总线应用还不够广泛。FISHER-ROSEMOUNT公司为现场总线作了许多工作。
　　比较大的系统，一定要有以CRT（或液晶显示器LCD）为基础的人机界面，用起来才会比较方便。对于用户来说，投资少、用起来又比较方便、功能比较全的系统才是合用的

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