DCS系统(分布式控制系统)的构成可分为三个主要层级,每个层级承担不同的功能,共同实现工业过程的分散控制与集中管理:
一、过程控制级
现场控制单元(FCU) 位于现场,负责直接控制生产设备,如传感器数据采集、执行器信号输出等。其结构模块化,可配置为单点或多点控制模式,采用RS232、RS485等协议与上位机通信。
可编程逻辑控制器(PLC)
执行逻辑运算、顺序控制等任务,是工业控制的核心部件。部分DCS系统可能将PLC作为现场控制单元的一部分。
输入/输出模块(I/O Modules)
作为系统与外部设备的接口,负责信号转换和传输,包括模拟量输入(如温度、压力)和数字量输出(如开关状态)。
二、操作监控级
操作站
提供人机界面(HMI),供操作员进行实时监控、数据查询和设备操作。通常包括操作员站、工程师站等子模块,支持图形化界面和历史数据查询。
工程师站
用于系统配置、调试和维护。工程师可通过组态软件进行离线编程和在线参数调整,实时监控系统状态。
三、管理级
监控计算机
收集各子系统数据,进行数学建模和优化计算,支持远程监控和故障诊断。部分系统集成工厂管理信息系统(MIS),实现生产计划与控制的综合管理。
通信网络
采用分层结构,包括过程级网络(如Modbus、Profibus)、操作级网络(如以太网)和管理级网络,确保数据高效传输与安全。
四、其他关键组成部分
控制器(Controller): 核心计算单元,执行控制策略并处理过程数据。 数据采集站
冗余与自诊断系统:保障系统可靠性,实时监测设备状态并报警。
总结
DCS系统通过分散控制(现场设备自主控制)与集中管理(操作站、监控计算机)的结合,实现高效、灵活的工业过程控制。其分层结构设计(控制级、监控级、管理级)和模块化配置方式,使其具备良好的扩展性和适应性。