工業(yè)自動化革命

陳娜

摘 要：所謂計算機控制，事實上就是在工業(yè)生產(chǎn)自動化的過程中，將計算機技術(shù)應(yīng)用其中，這是一門綜合性較強的技術(shù)科學(xué)。Distributed Control System，簡稱DCS，中文為集成控制系統(tǒng)，是計算機控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式之一。集成控制系統(tǒng)掀起了整個工業(yè)自動化的巨大變革。

關(guān)鍵詞：計算機控制；自動化；DCS

DCS，中文為集成控制系統(tǒng)，是計算機控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式之一。集成控制系統(tǒng)掀起了整個工業(yè)自動化的巨大變革。計算機技術(shù)與自動控制理論是DCS控制的技術(shù)基礎(chǔ)，DCS控制的關(guān)鍵是自動控制理論，在DCS自動控制發(fā)展的過程中，計算機技術(shù)也發(fā)揮了積極的作用。

對計算機的控制系統(tǒng)而言，存在很多不同的機構(gòu)形式，DCS系統(tǒng)是其中之一。

一、計算機控制系統(tǒng)的相關(guān)概述

1.計算機控制系統(tǒng)介紹

計算機控制，事實上就是在工業(yè)生產(chǎn)自動化的過程中，將計算機技術(shù)應(yīng)用其中，這是一門綜合性較強的技術(shù)科學(xué)。對于計算機的控制來說，其有相當(dāng)廣泛的應(yīng)用空間，而從另一個角度來看，對于計算機的應(yīng)用來說，工業(yè)自動化也是比較關(guān)鍵的領(lǐng)域；而從自動化的角度出發(fā)，計算機控制系統(tǒng)可以說是一種用于實現(xiàn)的主要手段。

2.關(guān)于計算機控制系統(tǒng)的一系列分類

對計算機控制系統(tǒng)進行研究，有必要對其控制的生產(chǎn)過程進行了解，根據(jù)其生成中對工藝的不同要求，與復(fù)雜程度的不同，相應(yīng)的計算機系統(tǒng)設(shè)計員可以根據(jù)具體情況運用合適的控制方案。下面，可以從系統(tǒng)構(gòu)成與控制的目的出發(fā)，注重對類型不同的幾個控制系統(tǒng)進行介紹。

（1）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）

Data Acquisition System，簡稱DAS，譯成中文為數(shù)據(jù)采集系

統(tǒng)，這一類型是在生產(chǎn)中應(yīng)用的最基本，同時也是最早的計算機系統(tǒng)。

（2）操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)（OGC）

Operation Guide Control，簡稱OGC，譯成中文為操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)，這一系統(tǒng)以DAS系統(tǒng)為基礎(chǔ)，開發(fā)出的開環(huán)系統(tǒng)，計算機按照具體的工藝要求與其搜集到的系統(tǒng)數(shù)據(jù)，從而計算出相對有效的操作條件，在操作的過程中，計算機并不直接講控制生產(chǎn)的過程輸出，而是現(xiàn)將其顯示、打印，具體的操作員可以根據(jù)這些數(shù)據(jù)來改變相應(yīng)控制器的操作執(zhí)行器或者給定值、最終實現(xiàn)預(yù)期的操作指導(dǎo)作用。很明顯，這是一種計算機離線的最有效的控制形式。

（3）直接數(shù)字控制系統(tǒng)（DDC）

Direct Digital Control，簡稱DDC，譯成中文為直接數(shù)字控制系統(tǒng)，本系統(tǒng)是利用一臺計算機，就能夠在對很多被控制的參數(shù)進行數(shù)據(jù)采集工作，此外，還可以按照預(yù)定的控制規(guī)律，完成一些實時的決策，并且將控制的信號從過程輸出通道發(fā)出來，從而完成生產(chǎn)過程中的有效閉環(huán)控制。而且為了實現(xiàn)更方便的操作，直接數(shù)字控制系統(tǒng)為此直接配備了包括報警、顯示及給定等一系列功能的控制平臺。

（4）分散控制系統(tǒng)（DCS）

現(xiàn)階段，我國企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模、信息量都在不斷的擴大，在這期間管理與控制之間的關(guān)系也在不斷密切。分散控制系統(tǒng)也可以成稱之為集散式或者分布式的控制系統(tǒng)。

二、DCS控制系統(tǒng)的一般性特征

1.分散性和集中性

DCS硬件采用的都是積木式道德機構(gòu)，這種硬件結(jié)構(gòu)大致相當(dāng)于兒童寂寞的結(jié)構(gòu)，可以更加靈活地配置各類大小的系統(tǒng)。除此之外，也可以按照具體的企業(yè)的生產(chǎn)要求與財力，對系統(tǒng)進行進一步拓展，從而完成系統(tǒng)配置的改變。而DCS的軟件則采用的是模塊樣式的結(jié)構(gòu)，并提供各種類型的模塊，并且可以用靈活的方式構(gòu)成復(fù)雜或簡單點的多種類型的系統(tǒng)。此外，也可以按照流程或者生產(chǎn)工藝的變化，進而對計算機控制系統(tǒng)進行修改，在控制系統(tǒng)容量允許的情況下，這樣只需要一般的組態(tài)就能夠形成全新的系統(tǒng)控制方案，而不用對硬件的配置進行改變。

2.可靠性和適應(yīng)性

DCS特有的分散性能夠?qū)⑾到y(tǒng)的危險分散，進而實現(xiàn)整個系統(tǒng)的可靠性的提高。DCS系統(tǒng)大量地采用了一些冗余技術(shù)，例如：I/O板、電源、控制站主機以及通信網(wǎng)絡(luò)等都能夠?qū)崿F(xiàn)雙重化，此外，還可以采用熱備份的方法，對存在的故障進行自動檢查，在發(fā)現(xiàn)故障的情況下是夠?qū)崿F(xiàn)第一時間的自動切換。DCS系統(tǒng)安裝了大量的系統(tǒng)維護、故障診斷等相關(guān)軟件，對操作系統(tǒng)中的軟件與硬件存在的故障進行檢查，對存在的故障運用技術(shù)手段進行屏蔽，將故障帶來的影響降到最低。DCS系統(tǒng)的電子元器件都具備很高的性能、一系列的抗干擾技術(shù)、以及高超的技術(shù)工藝，在先進技術(shù)的保障下，DCS具備對惡劣工作條件良好的適應(yīng)能力。此外，其設(shè)備的安裝位置也能夠適應(yīng)裝置位置的不同，從而最大程度上達到生產(chǎn)要求。DCS系統(tǒng)具備的功能都可以滿足現(xiàn)階段生產(chǎn)過程的管理與控制需求。

3.先進性和繼承性

DCS技術(shù)是4C（通信、控制、計算機、屏幕控制）技術(shù)的一種綜合，在“4C”技術(shù)發(fā)展的過程中，DCS技術(shù)也得到了相應(yīng)的發(fā)展，可以這樣理解，在硬件上，DCS系統(tǒng)運用的是較為先進的屏幕顯示、通信網(wǎng)絡(luò)與計算機；而軟件上，則采用了更為先進的數(shù)據(jù)庫、操作系統(tǒng)、算法語言與網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)；DCS系統(tǒng)自設(shè)計至今，換代更新的速度都非常快。當(dāng)DCS技術(shù)被更新以后，上一代DCS將成為更新后的系統(tǒng)的子系統(tǒng)，并繼續(xù)工作。前后兩代DCS能夠?qū)崿F(xiàn)信息的傳遞與共享。

4.自治性和協(xié)調(diào)性

所謂自治性，指的是DCS系統(tǒng)中的所有計算機都能夠保持獨立的完成工作。例如，工程控制站能夠獨立的對信號進行包括輸入、運算、控制與輸出在內(nèi)的每一個過程；操作員站也可以獨立地進行管理、控制與監(jiān)視；而工程師站的獨立表現(xiàn)在組態(tài)功能上表現(xiàn)，組態(tài)的形式可以是在線，也可以是離線形式的。此外，甚至可以完成在其他的計算機上進行組態(tài)，只要保證組態(tài)軟件是兼容的，在組態(tài)文件形成以后，將其裝入DCS上運行。

協(xié)調(diào)性是指DCS系統(tǒng)中的所有計算機都要和通信網(wǎng)絡(luò)相連，實現(xiàn)相關(guān)信息的實時傳送，進行協(xié)調(diào)的工作，最終實現(xiàn)整個系統(tǒng)的功能。DCS系統(tǒng)協(xié)調(diào)與自治、集中與分散是互補的，并不對立。在DCS系統(tǒng)中，所謂分散，是指在協(xié)調(diào)基礎(chǔ)上的分散，所有分散狀態(tài)下的設(shè)備都必須要在統(tǒng)一而協(xié)調(diào)的基礎(chǔ)上自主的完成工作，從而形成統(tǒng)一的一個整體。也正是由于這種集中而分散、協(xié)調(diào)而自治的設(shè)計理念與算則，才能夠保證DCS系統(tǒng)的迅速發(fā)展，最終用更人性化的技術(shù)滿足不同用戶的需要。

|編輯 溫雪蓮