控制單元詳解及DCS系統(tǒng)組成

控制單元，作為DCS的核心部件，被稱為控制站，它是整個分布式控制系統(tǒng)（DCS）的樞紐。節(jié)點單元則通過各類卡件接收來自現(xiàn)場的各種信號。這些信號經(jīng)由網(wǎng)絡單元進行傳輸，該單元一般包含兩種網(wǎng)絡：控制網(wǎng)絡和以太網(wǎng)，用于操作站與工程師站之間的通信。

人機界面主要包括工程師站和操作站。工程師站主要用于系統(tǒng)組態(tài)，而操作站則用于具體的操作任務。工程師站也可以作為操作站使用。

關于電源部分，控制站和節(jié)點都需要穩(wěn)定的電源供應，包括24V儀表繼電器電源和220V電源（如UPS等）。

DCS，即分布式控制系統(tǒng)，在國內自控行業(yè)也被稱為集散控制系統(tǒng)。它是一個由過程控制級和過程監(jiān)控級組成的多級計算機系統(tǒng)，通過通信網(wǎng)絡進行聯(lián)系。它綜合了計算機、通訊、顯示和控制等4C技術，并遵循分散控制、集中操作、分級管理、配置靈活、組態(tài)方便的基本原則。

DCS的主要組成部分包括過程級、操作級和管理級：

1. 過程級主要由過程控制站、I/O單元和現(xiàn)場儀表構成，是系統(tǒng)控制功能的主要實施部分。

2. 操作級包括操作員站和工程師站，負責系統(tǒng)的操作和組態(tài)。

3. 管理級主要是指工廠管理信息系統(tǒng)（MIS系統(tǒng)），作為DCS的更高級應用，目前在國內紙行業(yè)應用較少。

DCS還包括：

1. 人機界面，包括操作員站、工程師站、歷史站，用于操作設備、監(jiān)視參數(shù)、系統(tǒng)組態(tài)、查看歷史記錄等。

2. DPU，執(zhí)行系統(tǒng)邏輯、運算并發(fā)出指令。

3. I/O模件，負責收集現(xiàn)場設備的參數(shù)，分為模擬量和開關量等。

4. 繼電器柜，根據(jù)DPU的指令執(zhí)行設備動作，如設備啟停。

5. 系統(tǒng)電源柜，為DCS系統(tǒng)提供雙路電源供給。

6. 數(shù)據(jù)高速公路，通過同軸電纜或雙絞線進行數(shù)據(jù)傳輸。

7. 數(shù)字交換機，連接上位機和下位機的樞紐。

關于信號輸入：

AI信號是指進入DCS的現(xiàn)場信號，如熱電偶發(fā)出的電壓信號、熱電阻發(fā)出的電阻信號、變送器發(fā)出的電流信號等。還包括調節(jié)閥的反饋信號、變頻器的轉速反饋信號等。

DI信號是另一種進入DCS的現(xiàn)場信號，主要包括電動機控制回路的啟停狀態(tài)信號、備妥狀態(tài)信號、故障狀態(tài)信號等，以及開關閥和電磁閥的開關狀態(tài)信號。值得注意的是，所有的輸入輸出信號都是以機柜為參照，否則可能會混淆。

DI的功能是將生產過程中只有兩種狀態(tài)的開關量信號轉換成計算機可識別的信號形式。例如，現(xiàn)場的轉換開關、限位開關等開關量狀態(tài)。

AI的功能則是將被控制對象的模擬量轉換成計算機能識別的數(shù)字信號。這些模擬量包括溫度、壓力、流量、液位、成分等。AI模擬量輸入信號如4-20mA電流或0-10V電壓信號輸入到DCS，經(jīng)過變換后在DCS畫面中顯示。