日本橫河AAI141-S00輸入模塊
第四代分布式控制系統(tǒng)（DCS）
在工業(yè)企業(yè)中，應(yīng)用效益zui直接、*的系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)是工業(yè)控制系統(tǒng)，特別是DCS（分布式控制系統(tǒng)）。盡管若干年以前，就有人判定DCS即將被FCS（現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)）所取代，然而直至今日，DCS仍然具有相當(dāng)?shù)纳Α?/div>
ARC咨詢機(jī)構(gòu)2003年發(fā)布了世界DCS市場(chǎng)預(yù)ce報(bào)告。該報(bào)告預(yù)ce，世界DCS市場(chǎng)從2002年至2007年將保持2.5％的增長(zhǎng)，從2003年的91億美元增長(zhǎng)到103億美元。DCS的發(fā)展速度之所以不高，主要原因是美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度減慢所造成。而中國(guó)近幾年的DCS的增長(zhǎng)速度應(yīng)該在10％以上。當(dāng)今的DCS與十年前的DCS相比，發(fā)生了根本性的變化。
DCS已經(jīng)進(jìn)入第四代
受信息技術(shù)（網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)、各種組態(tài)軟件技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)等）發(fā)展的影響，以及用戶對(duì)*的控制功能與管理功能需求的增加，各DCS廠商（以Honeywell、Emerson、Foxboro、橫河、ABB為代表）紛紛提升DCS系統(tǒng)的技術(shù)水平，并不斷地豐富其內(nèi)容。可以說(shuō)，以Honeywell 公司推出的Experion PKS（過(guò)程知識(shí)系統(tǒng)）、Emerson 公司的PlantWeb （Emerson Process Management）、Foxboro公司的A2、橫河公司的R3（PRM-工廠資源管理系統(tǒng)）和ABB公司的 Industrial IT 系統(tǒng)為標(biāo)志的新一代DCS 已經(jīng)形成。
如果我們把當(dāng)年Foxboro公司的I/A Series看作第三代DCS 系統(tǒng)里程碑的話，那么以上幾家的DCS可以劃為第四代。第四代DCS 的zui主要標(biāo)志是兩個(gè)“I”開(kāi)頭的單詞：Information （信息）和Integration（集成）。
TCInput/RTDInputModules（Isolated）These modules receive signals from mV, thermocouple （TC） and RTD. They can be used in dual redundant con?guration.
| Items | Speci?cations | ||
| AAT141 | AAR181 | ||
| Numberofinputchannels | 16,isolated（*7） | 12,isolated | |
| Inputsignal | TC: JISC1602:1995,IEC584:1995 TypeJ,K,E,B（*1）,R,S,T,N mV: -100to150mV,-20to80mV | RTD: JISC1604:1997,IEC751:1995 Pt100（3-wiretype）（*6） | |
| Switchinginputsignals | TC/mVcanbesetindividuallyforCH1toCH16. | CH1toCH12areRTDinputs. | |
| Allowableinputvoltage | ±5V | ±5V | |
| Withstandingvoltage | Betweeninputandsystem:1500VAC,For1minute | ||
| Inputresistance | PowerON | 2M?ormore | |
| PowerOFF | 2M?ormore | ||
| Accuracy | TC: ±30µV MV: ±80µVforspan（-100to150mV） ±30µVforspan（-20to80mV） | RTD: ±120m? | |
| Allowabletotalresistanceof signalsourcepluswiring | 1000?orless | 40?orless（wiringresistanceperwire）（*2） | |
| Effectofallowablesignalsource resistance（1000?） | ±20µV（*3） | — | |
| Referencejunctioncompensation accuracy | Within±1°C（*4）（*5） | — | |
| Measurementcurrent | — | RTD:1mA | |
| Temperaturedrift | ±80µV/10°C（-100to150mVinput） ±30µV/10°C（TC/-20to80mVinput） | ±120m?/10°C（RTDinput） | |
| Dataupdateperiod | 1s | ||
| Burn-out | Allchannelscanbesettogether. Setting:Notavailable/available（UP/DOWN） detectiontime:60s | ||
| Maximumcurrentconsumption | 450mA（5VDC） | 450mA（5VDC） | |
| Weight | 0.2kg | ||
| Externalconnection | Pressureclampterminal | ||
一、DCS的實(shí)現(xiàn)
1、前言
分散型控制系統(tǒng)（DCS）是以微處理機(jī)為基礎(chǔ)，以危險(xiǎn)分散控制，操作和管理集中為特性，集*的計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、CRT技術(shù)和控制技術(shù)即4C技術(shù)于一體的新型控制系統(tǒng)。隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)和通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展，DCS正向著多元化、網(wǎng)絡(luò)化、開(kāi)放化、集成管理方向發(fā)展，使得不同型號(hào)的DCS可以互連，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，并可通過(guò)以太網(wǎng)將DCS系統(tǒng)和工廠管理網(wǎng)相連，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)上網(wǎng)，成為過(guò)程工業(yè)自動(dòng)控制的主流AAI141-S00模塊。
2、DCS的結(jié)構(gòu)組成
DCS主要分為三大部分：帶I/O部件的控制器、通訊網(wǎng)絡(luò)和人機(jī)接口（HMI）。控制器I/O部件直接與生產(chǎn)過(guò)程相連，接收現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備送來(lái)的信號(hào)；人機(jī)接口是操作人員與DCS相互交換信息的設(shè)備；通訊網(wǎng)絡(luò)將控制器和人機(jī)接口起來(lái)，形成一個(gè)有機(jī)的整體。從某種意義上說(shuō)，控制器是“心臟”；人機(jī)接口是“眼睛”；通訊網(wǎng)絡(luò)則是“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”。DCS的典型結(jié)構(gòu)如圖一：
圖一 DCS的典型結(jié)構(gòu)
3.1 發(fā)展歷程
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和控制技術(shù)的不斷發(fā)展，DCS自20世紀(jì)70年代問(wèn)世以來(lái)，先后經(jīng)歷了四個(gè)發(fā)展時(shí)期，具體劃分為：
（1） 1975—1980 初創(chuàng)期。此時(shí)的DCS通訊系統(tǒng)只是一種初級(jí)局部網(wǎng)絡(luò)，全系統(tǒng)由一個(gè)通訊指揮器指揮，對(duì)各單元的訪問(wèn)是輪流詢問(wèn)方式。如TDC-2000、MOD-3等。
（2） 1980—1985 成熟期。采用局域網(wǎng)絡(luò)，由主從式星型網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變成對(duì)等式的總線網(wǎng)絡(luò)通信或環(huán)網(wǎng)通信，擴(kuò)大了通信范圍，提高了傳輸速率。如TDC-3000、MOD-300等。
（3） 1985—1990 擴(kuò)展期。在局域網(wǎng)絡(luò)方面采用標(biāo)準(zhǔn)組織ISO的OSI開(kāi)放系統(tǒng)互聯(lián)的參考模型，使符合開(kāi)放系統(tǒng)的各制造廠的產(chǎn)品可以互連，互通信以及進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，第三方軟件以可以應(yīng)用。改變了過(guò)去DCS各廠自成系統(tǒng)的封閉結(jié)構(gòu)，DCS由原來(lái)的僅能應(yīng)用發(fā)展到不僅能應(yīng)用而且能開(kāi)發(fā)。TDC-3000（帶UCN網(wǎng)）Centum XL等模塊。
（4） 90年代以后，網(wǎng)絡(luò)開(kāi)放期。采用符合標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議和規(guī)程，即IEE802（以太網(wǎng)）、IEE802.4（令牌總線）、EEFDDI（光纖分布數(shù)據(jù)界面）、TCP/IP（傳輸控制協(xié)議/互聯(lián)協(xié)議）或MAP（制造自動(dòng)化協(xié)議）等，使不同廠家型號(hào)、不同操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)可共存一個(gè)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到產(chǎn)品互換、資源共享的目的。如Centum CS-3000、Advant-500等。
通訊網(wǎng)絡(luò)是DCS的重要支柱，執(zhí)行分散控制的各單元以及各級(jí)人機(jī)接口要靠通訊系統(tǒng)連成一體，這種在局部區(qū)域內(nèi)使用各種數(shù)據(jù)通訊的設(shè)備互連的通訊網(wǎng)絡(luò)稱(chēng)為局域網(wǎng)（LAN）。它是一個(gè)高通訊速率，低誤碼率，快速響應(yīng)的局部網(wǎng)絡(luò)，模塊具有組織靈活，易于擴(kuò)展，資源共享的特點(diǎn)，然而DCS完成的是工業(yè)控制，因此它與一般的辦公室用局部網(wǎng)絡(luò)有所不同，具有如下的特點(diǎn)：
（1） 具有快速的實(shí)時(shí)響應(yīng)能力，一般辦公室自動(dòng)化計(jì)算機(jī)局部網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)時(shí)間為2-6s，而它0.01-0.5s
（2） 具有*的可靠性，必須連續(xù)、準(zhǔn)確運(yùn)行，數(shù)據(jù)傳送誤碼率低于10-8—10-11，系統(tǒng)利用率在99.999%以上
智能制造網(wǎng)