芻議DCS自動控制系統軟件體系的設計與實現

郭春秀

(云南冶金集團，云南 昆明 650100)

在當今社會里，僅僅是依靠人力來進行企業管理和生產，已經無法滿足企業發展的需要。而且隨著第三次科技革命的發生，計算機技術的快速發展，為企業采取計算機信息化系統來進行生產和管理奠定了基礎。因此，現在企業在日常管理和生產中所應用的軟件系統越來越多，DCS 自動控制系統就是其中一個。應用DCS 控制系統除大大降低工人的勞動力，同時提高企業生產效率及智能化自動化水平。企業領導者可以通過DCS 自動控制系統了解自己企業產品的生產程序，每日生產的情況和參數變化。不僅如此，DCS 自動控制系統還可以優化企業產品的生產程序，讓企業生產出來的產品所耗費的成本更低，質量更好，在減少企業生產成本的同時，也為企業樹立良好形象。DCS 自動控制系統對企業具有如此大的作用，人們就更應該將精力放在對DCS 自動控制系統軟件系統的研發上。要實現對DCS 自動控制系統軟件系統的設計，就要加強對數據庫軟件技術的發展，因此DCS 自動控制系統軟件設計與實現就是DCS 自動控制系統中數據庫系統的設計與實現。

1 DCS 自動控制系統的概述

1.1 DCS 自動控制系統的涵義

DCS 控制系統也被稱為分散式控制系統或分布式控制系統，而中國人習慣稱之為集散控制系統。DCS 控制系統是以微處理機為基礎，主要是進行分散控制，集中操作與分級管理的一種控制系統。DCS 控制系統的組成部分為CRT 技術、計算機技術、控制技術和通信技術。DCS 控制系統在運作時，是用計算機控制產品生產過程中的控制回路，而且還可以自動進行集中管理、控制和數據獲取。因此DCS 控制系統是一種自動控制系統。DCS 自動控制系統是通過各個回路和上下級微處理機之間進行信息交換來發揮其監控、管理、直接數字控制、數據獲取和人機交互等功能，讓企業管理層能夠更好的對企業實施管理［1］。

1.2 DCS 控制系統的特征

①靈活性。DCS 控制系統可以根據不同的流程應用對象來進行軟硬件組態。

②高可靠性。DCS 控制系統是將系統控制功能根據性能的不同，分散到計算機上面，并采取容錯即冗余方式來進行系統結構的設計。這也就說明，如果在運行過程中，某一臺計算機出現了故障，也不會使整個系統癱瘓。也正是因為每一臺計算機所負責的任務不同，這樣我們可以針對每臺計算機來安裝特定結構和軟件，讓它們的性能能夠更加的可靠。

③開放性。DCS 控制系統主要是采用開放式的設計，而且是通過局域網來實現信息的傳輸。因此當我們要對DCS 控制系統功能進行改變和擴充時，可以直接將以前的系統功能從計算機里卸下來，或者是直接將新的系統功能直接裝入計算機中，在這整個過程中，不會對其他計算機產生任何不利影響。

④協調性。DCS 控制系統是通過各工作站進行數據傳送，實現信息資源共享，才能夠進行協調，更好的發揮系統的整體功能，并對運用過程中所出現的問題進行更好地處理。

⑤功能齊全。DCS 控制系統不僅有豐富的控制算法，還可以加入特殊的控制算法。

⑥易于維護。DCS 控制系統是由功能單一的小型或微型計算機為基礎而構成的系統軟件，因此，在進行維修時，可以更加的簡便［2］。

2 DCS 自動控制系統軟件體系的設計

2.1 DCS 自動控制系統軟件體系中實時數據庫的設計

實時數據庫是DCS 自動控制系統軟件體系中所有數據庫建立的基礎，而實時數據庫是在操作站的軟硬件環境基礎上建立起來的，實時數據庫中，所有的數據和事件都必須定時顯示。因此在對實時數據庫進行設計時，要在充分了解其性質和特點的基礎上來進行設計。

實時數據庫的功能特點:①通過I/O 設備及I/O 驅動軟件為現場數據采集提供了接口。②人們可以通過實時數據庫直接對原始數據進行處理。③每一個數據庫儲存數據的空間是有限的，因此數據庫要進行定期的清理，將舊的數據刪除，再輸入新的數據。④當數據進行更新后，要及時通知客戶端。⑤提供可以讓各種數據進行優先控制、計算和處理的觸發和定時機制。⑥在將數據輸入到實時數據庫中的時候，要進行備份，以免數據丟失。⑦要實時對數據庫里的數據進行檢索。⑧能夠將報警狀況和操作事件的信息進行匯總的功能。⑨將對時間有嚴格要求的客戶進程進行統一的管理和調度。

在選擇實時數據庫的開發工具時，要根據數據庫對實時性要求的程度來決定。對于實時數據庫的邏輯層和視圖層，我們可以采用VC+ +、Delphi、VB、JAVA、VFP、C 等軟件。

2.2 DCS 自動控制系統軟件體系中歷史數據庫的設計

歷史數據庫是儲存一些會隨著時間的發展而變化的信息，是對實時數據庫中的數據值、記錄時間、報警時間進行存儲，形成數據表的一種軟件。

歷史數據庫的功能:①可以將信息記錄保存在穩定性比較好的光碟和硬盤上;②用戶通過歷史數據庫可以將信息轉變為各種報表和曲線圖，讓用戶可以一目了然;③歷史數據庫所能儲存的數據總量是由存儲介質的空間大小來決定的;④用戶在歷史數據庫中進行數據登錄策略是會受到事件時間的限制;⑤在將數據表輸入進歷史數據庫時，要嚴格標注時間;⑥歷史數據庫管理對象的特點是持久型、共享性、大量性和可靠性。

在進行DCS 自動控制系統軟件體系中歷史數據庫設計時，對于物理層可以用大容量的存儲設備，而邏輯層和視圖層可以采用SQL、VB 或VC+ +等數據庫語言來進行設計。

2.3 DCS 自動控制系統軟件體系中安全信息數據庫的設計

只有先實現了歷史數據庫的設計，才能夠完成安全信息數據庫的設計。安全信息數據庫主要處理一些系統初始參數、運行參數等相對穩定的數據，管理用戶登錄、選擇、權限等系統操作。

安全信息數據庫的功能:①保證用戶權限、密碼等信息的安全，并對這些信息進行保密。②安全信息數據庫對對系統的所有信息數據庫進行設計和管理，以保證整個系統軟件的正常運行。③在對信息進行儲存和檢索時是由時間限制的，而且信息記錄會隨著時間的推移而增加［3］。

在進行安全信息數據庫的設計時，可以采用SQL 等數據庫語言。

2.4 DCS 自動控制系統軟件體系中報警數據庫的設計

報警數據庫是整個DCS 自動控制系統軟件體系最重要的功能，因為在系統出現故障的時候，報警數據庫就會發出警報，引起操作人員的注意，及時進行維修，以保證整個系統軟件能夠正常運行。報警數據庫的信息主要是來源于記錄報警類型和文本信息，音頻報警的報警條件、支持文件和響應操作等。

報警數據庫的功能:①將報警數據庫中的報警設置值與實時數據庫中的數據進行比較，判斷是否出現故障。②記錄用戶對于報警信息的反應。③將報警狀態機用戶的反應輸入到歷史數據庫中。

對于報警數據庫的設計與實時數據庫的設計基本相同，因此現在大多數企業所應用的組態軟件都將報警數據庫并入實時數據庫中去。

3 DCS 自動控制系統軟件體系中歷史數據庫的實現

DCS 自動控制系統軟件的實現主要是采用集成的方式，而且還要選用一些比較成熟和規范化的軟件環境和平臺，并開發一些應用軟件，尤其是監控軟件。

3.1 操作系統軟件

可以選用微軟公司所研發的Microsoft WindowsXP、Microsoft Windows2000 或Windows NT4.1 等，工具軟件可以選擇Microsoft Excel 2000。

3.2 網絡通信軟件

不同的控制網絡所實現通信軟件的方法也不盡相同。在選擇通信網絡軟件后，要選擇與之相配套的硬件設施，如Control Net 網，就需要RsLogix5000 來進行編程，RSLinx 來提供客戶應用場合，RSNetWorx 來進行組態和規劃。

3.3 DCS 系統組態軟件

DCS 系統組態軟件包括畫面監控組態、系統配置組態、報表打印組態、過程控制組態和工藝流程監控組態等組態功能。對于這個軟件我們可以選擇Intellution 的iFIX、RSView32 等。

3.4 DCS 系統監控軟件

DCS 系統監控軟件是需要我們自主研發的軟件系統，實施數據庫是建立整個系統體系的基礎和核心，因此所有數據庫的數據，包括對被控對象的進行控制的數據、被控對象的實時數據，都要從實時控制出發［4］。

4 結語

進行DCS 自動控制系統軟件體系的設計與實現是現在社會經濟發展的必然要求，我們可以通過對軟件體系中的實時數據庫、歷史數據庫、安全信息數據庫和報警數據庫的設計來使DCS 自動控制系統軟件體系中的操作系統軟件、網絡通信軟件、DCS 系統組態軟件和DCS 系統監控軟件能夠得以實現，讓DCS 自動控制系統軟件可以更好的為企業的發展做出貢獻，創造更多的社會財富。

［1］劉龍.對DCS 自動控制系統的研究［J］.數字技術與應用.2011.10

［2］楊婭.小型DCS 遠程控制系統軟件的設計與實現［D］.西安電子科技大學.2011.4