一種多智能儀表DCS系統的研究

周偉

摘 要： DSC又稱4C技術，它是分散控制系統的其中一項。在對這一系統和它的現場技術研究之上還有很多控制系統模式，其中一種就是智能儀表控制。這種控制要用到不止一臺計算機，分別監控不同的環節，并實施相應的回路控制，從中得到的數據將更加精確，這就是DCS，它最大的效用是完成集中管理，精確控制。把電腦，利用串行通信接口直接和自動化智能儀表，既能完成DCS系統的溝通，文章的重點是要解剖這一系統的深層結構，在此基礎之上找到相應的通信協議，并舉例說明，為廣大讀者提供較為深入的研究結果。

關鍵詞：多智能儀表；DCS系統；分析；研究

DCS有兩個作用，一個是控制，另一個是監控，同時利用聯網，讓工作穩步開動起來，它最基本的內涵是在生產工作中起到讓控制過程更加科學，人員操作更便捷，組織架構更靈活，管理思路從而科學化。

1 多智能儀表內部的控制系統體系結構

1.1 常規的DCS 體系的結構

為什么DCS又叫做“4C”，這一稱呼的起始時間在上世紀70年代，互聯網時代到來，即“電腦”、“控制”、“通信”、“CRT顯示”，由于這些技術在互聯網時代有著較為突出的顯現，這一時間集散型控制系統重點有三：第一，操控管理系統；第二，通信系統；第三，集散控制系統硬件。

三部分之間的數據和信息控制的關系如圖1 所示。

從這份圖中可以看到，每個部件的作用和聯系都非常清晰，控制系統的集散控制一目了然，因果聯系明確，如果更進一步研究，能夠看到多智能控制系統中的邏輯關系，控制站——控制級——過程控制——生產管理。這需要特別注意。

1.2 多智能的儀表控制系統的體系結構

通常多智能儀表控制在中小企業中有更高的利用率，在每一份方案中都有不同的細節設置，但總的結構仍可作為借鑒，圖2能夠清晰反應基本的組織結構，如下：

在該系統中，主要部件有現場級的智能儀表、利用現場總線進行分隔的控制級以及其中的好幾臺控制PC 機還有處于管理層面的管理PC 機，這些需要溝通的裝置以網絡的互動為基礎，彼此之間有一定聯系，類似于人體的各個器官，器官之間的健康相互影響，所以，在挑選部件的時候需要注重質量選擇，否則一個部件出問題可能牽連到整體功能，進而引起故障。MIS系統正是這樣的系統，管理和控制都相互聯系，在這一系統中PC機的位置更為關鍵，要在操作以及分散控制方面起到啟動作用，所以對裝置的硬軟件選擇要更加注意。

2 通信協議在多智能儀表系統中的重要性

通常，DCS能在智能儀表的通信過程中發揮顯著作用。在之前系統協議的基礎上，能夠對多智能儀表系統進行改善，改善的主要內容就是軟件和硬件。控制協議發生效用不是馬上進行，而是提前有一個緩沖時間，時間通過預留時間片來控制，這些時間片和主機連接在一起，完成該系統的預約。在該設計里以OSI協議為基礎，實現了現場總線儀表控制的通信擴散。OSI協議的網絡層，應用層，物理層，數據層等，都是利用儀表系統網絡整合起來，從而數據傳遞有了相應的物理介質，信息得以快速及時地到達所需地點——數據層，在數據層二次分解，并將誤差縮小到最小范圍。

再來分析數據層中的傳輸幀。地址幀以及數據幀都屬于傳輸幀的范疇，地址幀與數據幀的主要差別，就在于兩者的第9位數據不同，地址幀為“1”，而傳輸幀為“0”。

在進行誤差校驗時，檢驗方法可以用CRC。地址幀的控制是用PC機來控制的，從而數據位的穩定得以實現，此外，上述工作完成之后，PC機指令發出之后，數據幀工作開始，可將信息傳達出去，從而一個較為全面的智能儀表系統通信。之后，PC機遇智能儀表完成信息復幀工作仍要有應用層的幫助。

下表即為應用層協議情況。

3 實例

這一智能儀表的設計是針對SEU-211型號溫控儀進行優化，型號為USTS-100，因此在分析本次設計時必不可少對SEU進行分析，需要了解的是SEU-211智能控制儀表設計平臺為DCS 應用系統，能夠對電加熱爐進行專項控制，控制原理為通過將熱電偶充當溫度傳感設備，輸入方式采用熱電偶信號進行輸入，信號通過晶閘管發送。其通信協議為RS-485，是一種主動呼叫和應答的傳輸結構模式。USTS-100 具有以下的改進：

（1）信號流通的基礎是電壓的穩定，通過穩定電壓的輸入，完成信號整合工作，通用性很強，從而工業過程控制效果更好，有效提升DCS系統實際應用價值。（2）這一儀表獨具32kb 的內存掉電保護服務，能夠配置任意程序的存儲空間和數據內存。（3）通信部分的固件為MAX485，在電路設計上具有優勢，具體優化主要在網絡應用等軟件方面，能夠增強儀表對環境的適應性。除了上述優點，通信功能工作的分解也是其中一個優點，數據緩存服務于通信的測算，對觸發以及啟動機制有調節作用，完成該系統的設計制造是一個浩大和瑣碎的過程，不過一旦完成，將給后來的工作帶來不少便利。

4 結束語

本文研究結果能為平日工作提供理論依據，是DCS系統的內容結晶，在實踐應用中有一定指導意義，可繼續擴展智能儀表的工作思路。在中小企業的業務操作中有現實指導意義。對于智能儀表的研究者，更有研究效用。

參考文獻

[1]賈轉紅，朱清林，敖發良.PC 機與多臺單片機實時通信系統的設計與實現[J].微計算機信息，2009，1.