分散控制结构是针对集中控制可靠性差的缺点而提出的。DCS系统结构是一个自治(Autonomous)的闭环结构,可以是垂直型、水平型以及两者混合的复合型。垂直型,又称阶层型,是以上下关系为基础的结构,下位向左右方向扩大,形成金字塔形,系统的通信发生在上下位间,其主导权由上位掌握,对下位设备的动作有监视和进行调整的权限。水平型是对等的分散子系统以自我管理为基础的系统结构。在通信系统中,这些子系统具有平等的地位。复合型把水平型和垂直型结合起来,各子系统各自管理的同时,形成上下阶层关系各子系统有较强的独立性,上位系统的故障不影响下位子系统间的数据交换和各自的功能正常工作时,上位监视和支持下位的工作。DCS系统大多采用复合型分散控制结构。DCS系统的分散控制结构体现在以下几方面:
1、组织人事的分散
DCS控制系统的运行需要操作人员、管理人员。功能的分散与工厂的人员管理体制应相适应。为此,DCS系统在组织人事的管理上采用了垂直分散的结构。其上层以数据管理、调度为主,属于全厂优化和调度管理级和车间操作管理级。下层则进行实时处理和控制,属于过程装置控制级和现场控制级。
2、地域的分散
地域的分散通常是水平型分散,当被控对象分散在较大的区域,例如油罐区的控制,则DCS系统就需对控制系统在地域上进行分散设置。此外,像各车间、工段因地理位置的因素,也有分散控制的需要
3、功能的分散
DCS系统的分级是以功能分散为依据的。按纵向分散,则可以分为直接控制、优化控制、自学习和自适应控制和自组织控制。按类型分散,则可以分为常规控制、顺序控制和批量控制。在集散控制系统中,考虑到分散的功能之间应尽可能有较少的关联,尤其是在时间节拍上的关联应越少越好。因此,通常采用的功能分散是:具有人机接口功能的集中操作站与具有过程接口功能的过程控制装置的分散;过程控制装置中控制功能的分散;按装置或设备进行的功能分配以及全局控制和个别控制之间的分散等。
4、负荷的分散
DCS系统中的负荷分散不是由于负荷能力不够而进行负荷分散。主要目的是把危险分散。通过负荷分散,使一个控制处理装置发生故障时的危险影响减至尽可能小的地步。当控制回路之间的关联较弱时,可以通过减少控制处理装置处理的回路数达到危险分散的目的。当控制回路之间有较强的关联时,尤其是在顺序控制中,各回路间还存在时间上的关联,这时,为了使危险分散,可进行与相应装置对应的功能分散,按装置或设备进行分散,并设置过程控制装置。分散控制结构是以良好的通信系统为基础的。过分的分散,使系统的通信量增大,响应速度下降。同样,过分的集中,因受微处理器处理速度限制而使信息得不到及时处理,造成响应速度变慢。因此,考虑到经济性、响应性、系统构成的灵活性等因素,集散控制系统纵向常分为3~4 层。
因此,为了实现DCS系统中的人事分散,应确保DCS系统的运行人员如技术人员、操作人员和管理人员赋予相应的操作级别,DCS组态软件都设立了用户权限设置功能。
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