集散控制系统复习题.doc

【集散控制系统(DCS)】 集散控制系统是一种基于微处理器的集中分散型控制系统，它融合了集中管理和分散控制的概念。DCS的核心特征是将控制功能分散到各个局部控制器，同时进行集中监控和管理，以实现高效、可靠的工业生产过程控制。 **主要组件** 1. **分散过程控制装置**：这些装置分布在生产现场，负责直接与过程设备交互，如传感器和执行器，执行具体的控制任务。 2. **操作管理装置**：通常位于控制室，用于数据显示、操作员交互和系统管理，如操作站和工程师站。 3. **通信系统**：连接分散过程控制装置和操作管理装置，确保数据的快速准确传输。 **主要产品及国产代表** - Honeywell公司的TPS和PKS - Emerson公司的Delta V - Invensys公司的I/A Series - 国产DCS：浙大中控的SUPCON、新华公司的XDPF、国电智深的EDPF **系统结构** - 多层构造：不同层次的控制器和管理设备分层布置。 - 多级构造：根据控制区域和功能划分不同的控制级别。 - 多重构造：多个独立但相互协作的子系统构成整个系统。 **开放系统特点** - 可移植性：系统可在不同硬件或软件平台上运行。 - 可操作性：用户界面友好，易于操作。 - 可适宜性：适应不同应用环境。 - 可用性：系统稳定，易于获取和使用。 **冗余技术** - 同步运转：冗余部件同步工作，当主部件故障时无缝切换。 - 待机运转：备用部件在主部件故障时启动。 - 后退运转：故障部件降级使用，不影响整体运行。 - 多级操作：多级冗余，增加系统稳定性。 **现场总线** - 它是过程自动化和制造自动化中智能设备间通信的数字、串行、双向系统。 - 分类：执行器传感器现场总线、设备现场总线、全效劳现场总线。 - 特点：开放性、智能化、互操作性、环境适应性和分散控制。 **现场总线与DCS的区别** - 通信方式：现场总线使用数字传输，而传统DCS可能包含模拟信号。 - 实时性：现场总线在实时通信上有更严格的保证。 **提高DCS可靠性的措施** - 全数字通信 - 标准化模块 - 故障自诊断与冗余技术 - 智能诊断与管理 - 故障隔离 - 开放标准与互操作性技术（如OPC和设备描述技术） **系统性能评估** - 可靠性：系统在一定时间内无故障运行的概率。 - 易操作性：包括操作环境、功能、容错和安全性。 - 可组态性：系统配置的灵活性。 - 可扩展性：系统随需求增长的能力。 - 实时性：系统对实时事件响应的速度。 - 环境适应性：在各种环境条件下稳定运行的能力。 - 经济性：成本效益分析。 **冗余系统** - 冷后备冗余：非活动部件在主部件故障时才启动。 - MTBF（平均无故障时间）和MTTF（到发生故障平均时间）是衡量可靠性的关键指标。 **可维修性** - 设计、人员技能和备件供应共同决定系统的可维修性。 - 维修度、平均修复时间和修复率是衡量指标。 **安全措施** - 提高诊断覆盖率，防止硬件和软件错误。 - 控制环境影响和操作过程失效。 - 在设计和开发中考虑故障预防。 集散控制系统通过上述特点和机制，实现了对复杂工业过程的高度控制和管理，同时保证了系统的稳定性和安全性。其技术不断发展，如现场总线的应用和智能设备的集成，使得DCS在自动化领域中扮演着越来越重要的角色。