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，應用效益zui直接、*的系統(tǒng)應當是工業(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)場總線控制系統(tǒng)）所取代，然而直至今日，DCS仍然具有相當?shù)纳Α?/div>
ARC咨詢機構2003年發(fā)布了世界DCS市場預ce報告。該報告預ce，世界DCS市場從2002年至2007年將保持2.5％的增長，從2003年的91億美元增長到103億美元。DCS的發(fā)展速度之所以不高，主要原因是美國等發(fā)達國家的經(jīng)濟增長速度減慢所造成。而中國近幾年的DCS的增長速度應該在10％以上。當今的DCS與十年前的DCS相比，發(fā)生了根本性的變化。
DCS已經(jīng)進入第四代
受信息技術（網(wǎng)絡通信技術、計算機硬件技術、嵌入式系統(tǒng)技術、現(xiàn)場總線技術、各種組態(tài)軟件技術、數(shù)據(jù)庫技術等）發(fā)展的影響，以及用戶對*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)的技術水平，并不斷地豐富其內(nèi)容?？梢哉f，以Honeywell 公司推出的Experion PKS（過程知識系統(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)為標志的新一代DCS 已經(jīng)形成。
如果我們把當年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主要標志是兩個“I”開頭的單詞：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的實現(xiàn)
1、前言
分散型控制系統(tǒng)（DCS）是以微處理機為基礎，以危險分散控制，操作和管理集中為特性，集*的計算機技術、通訊技術、CRT技術和控制技術即4C技術于一體的新型控制系統(tǒng)。隨著現(xiàn)代計算機和通訊網(wǎng)絡技術的高速發(fā)展，DCS正向著多元化、網(wǎng)絡化、開放化、集成管理方向發(fā)展，使得不同型號的DCS可以互連，進行數(shù)據(jù)交換，并可通過以太網(wǎng)將DCS系統(tǒng)和工廠管理網(wǎng)相連，實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)上網(wǎng)，成為過程工業(yè)自動控制的主流AAI141-S00模塊。
2、DCS的結構組成
DCS主要分為三大部分：帶I/O部件的控制器、通訊網(wǎng)絡和人機接口（HMI）?？刂破?/span>I/O部件直接與生產(chǎn)過程相連，接收現(xiàn)場設備送來的信號；人機接口是操作人員與DCS相互交換信息的設備；通訊網(wǎng)絡將控制器和人機接口起來，形成一個有機的整體。從某種意義上說，控制器是“心臟”；人機接口是“眼睛”；通訊網(wǎng)絡則是“神經(jīng)網(wǎng)絡”。DCS的典型結構如圖一：
圖一 DCS的典型結構
3.1 發(fā)展歷程
隨著計算機技術、網(wǎng)絡技術和控制技術的不斷發(fā)展，DCS自20世紀70年代問世以來，先后經(jīng)歷了四個發(fā)展時期，具體劃分為：
（1） 1975—1980 初創(chuàng)期。此時的DCS通訊系統(tǒng)只是一種初級局部網(wǎng)絡，全系統(tǒng)由一個通訊指揮器指揮，對各單元的訪問是輪流詢問方式。如TDC-2000、MOD-3等。
（2） 1980—1985 成熟期。采用局域網(wǎng)絡，由主從式星型網(wǎng)絡轉變成對等式的總線網(wǎng)絡通信或環(huán)網(wǎng)通信，擴大了通信范圍，提高了傳輸速率。如TDC-3000、MOD-300等。
（3） 1985—1990 擴展期。在局域網(wǎng)絡方面采用標準組織ISO的OSI開放系統(tǒng)互聯(lián)的參考模型，使符合開放系統(tǒng)的各制造廠的產(chǎn)品可以互連，互通信以及進行數(shù)據(jù)交換，第三方軟件以可以應用。改變了過去DCS各廠自成系統(tǒng)的封閉結構，DCS由原來的僅能應用發(fā)展到不僅能應用而且能開發(fā)。TDC-3000（帶UCN網(wǎng)）Centum XL等模塊。
（4） 90年代以后，網(wǎng)絡開放期。采用符合標準的通信協(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（制造自動化協(xié)議）等，使不同廠家型號、不同操作系統(tǒng)的計算機可共存一個網(wǎng)絡標準，達到產(chǎn)品互換、資源共享的目的。如Centum CS-3000、Advant-500等。
3.2 通訊網(wǎng)絡的特點
通訊網(wǎng)絡是DCS的重要支柱，執(zhí)行分散控制的各單元以及各級人機接口要靠通訊系統(tǒng)連成一體，這種在局部區(qū)域內(nèi)使用各種數(shù)據(jù)通訊的設備互連的通訊網(wǎng)絡稱為局域網(wǎng)（LAN）。它是一個高通訊速率，低誤碼率，快速響應的局部網(wǎng)絡，模塊具有組織靈活，易于擴展，資源共享的特點，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)絡有所不同，具有如下的特點：
（1） 具有快速的實時響應能力，一般辦公室自動化計算機局部網(wǎng)絡響應時間為2-6s，而它0.01-0.5s
（2） 具有*的可靠性，必須連續(xù)、準確運行，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)