智能化仪表及现场总线技术在DCS中的发展和创新

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  摘 要:处于生产期间的自动化,其会由于生产形式及生产方法的转变而持续发展,DCS是目前自主把控当中的领先方法,它必然会处于持续创新的状态,智能化的仪表以及现场在总线这项技术的进一步发展推动了DCS的发展及创新,最终完成了同传统的DCS存在的差异显著、生命力强劲、全新的DCS,其会同FCS(现场总线把控体系)这二者之间趋于缓步贴近及共同生存的状态。
  关键词:分布式控制系统;智能化仪表;现场总线;现场总线控制系统
  引言:
  探究它出现的原因:一方面是所有DCS的制造厂商持续提升系统的可依赖性能、实际使用性能、领先性能及全方位的性能,多种把控体系之间的处于互相渗透及竞争,还有就是领先的计算机技术及使用网络实施通信的这项技术的应用,让DCS的价格持续减小;另一方面在于全球市场当中的竞争,被迫让所有单位必须持续使用领先的把控技术,用此方式提升产品在质量以及产量这两方面,减小成本及资金的输出,此方式为DCS供给了大量的市场。
  一、市场需求导致技术更新迅速
  自主把控体系对于应用提出的有关要求是长期得不到满足的。若其获得了进一步的技术创新,研发出了全新的性能,立刻会出现更加领先的性能要求。比如在把控仪表只能够完成简易的反馈把空气间,就存在数量庞大的PID调整方面的问题有待解决;在PID的自主调节能够完成期间,对于把控数据的自行调整确定性能又被提出,便于让复杂的数据调整确定工作可以自主、迅速、精准地做好。现在,把控计算的方式近乎完美,可是仍存在大量把控问题不存在精准的数学模型,因此,模糊把控的理论、神经元方式等这些非解决问题的方式获得长期的发展。
  依据现在自主化把控体系的情况和发展形势,必然在下述几个方面提出进一步的要求:
  ①体系在性能方面法要求能够达成的计算方式极多,达成把控的目的极高。体系的性能趋向于全面化,不止要存在经典把控,还要存在高级把控,同时要具备对于质量的统计、探究、批量开展的处理工作、生产调节等性能,进一步发展成为计算机实施集成制造工作的体系;②体系在可依赖性方面,要求其不存在问题进行运营的周期更长,体系能够使用的效率更高,可是体系的维护检修工作要求便捷,将停机时长把控至最小;③体系在简易方面的性能要求:具备优良的人机界面,对于窗口以及屏幕实施性能操作;④体系在安全方面的性能要求:体系能够供给大量安全保护方式,预防出现操作失误及人为事故,能够对所有异常情况展开探究登记,做到实时将警示是操作人员迅速掌握出现的状况,同时要按时进行处理;⑤信息大量共享自主化把控体系,获得多种实时信息,可以被其他管理和调度系统共享;⑥系统的规模要求复杂,不只能够涵盖最基本的流程把控性能,还能够涵盖多领域的生产、把控情况的信息[1]。
  二、DCS持续进一步发展的重要动能
  一方面是应用需求的持续提升,另一方面是其用技术的持续提升。其进行提升主要显现于下述的及各领域。
  (一)发展与进步
  计算机在问世之后的几个发展时期,尽管它的基本原理未出现重大转变,可是它的元件及系统构造的转变却极为显著,表现出飞速的发展态势。计算机当中的电子管转变成为晶体管耗时约为20年,从晶体管转变成为集成电路耗时约为10年,而其从集成电路转变成为大范围的集成电路耗时约为5年,之后其集成程度的更新频率大约为3~4年[2]。CPU的更新速度同样在持续提升。在上个世纪的70年代,计算机的运营速度为100万次/s就能够称为大型机器,可是目前常见的微机速度就能达到2.0GHz。该时期的内存计量单位是kB,目前常见的微机都达到了256MB、硬盘普遍是40GB。其性能的提升不代表其价格的升高,性能及其价格比率的持续提升,推动了DCS的大面积使用。
  (二)以网络为基础建立DCS
  网络掌握着DCS的命脉。网络的高速运行、可依赖的、规范性、实用性决定着DCS一半的命运。DCS处于发展阶段的早期,所有厂商使用的网络多数是专项的,其性能较低,导致了“孤岛”问题的出现。由于网络技术的进一步更新,大量独立在某厂商之外的网络产品频繁出现。它们以其优质的性能、适中的价格,贴合规范,所以其在开放性能以及互联性能优势显著。这些优点推动着DCS厂商摒弃之前使用的专项网络构造,应用通用的网络构造。网络使用的通信速率极高,它对于DCS之后的发展开拓了更广阔的范围,在使用面积上同样在持续扩展,它不止应用在傳统意义当中的计算机之上,同样涵盖了多种类型的仪器、仪表等装置,其连接互联网之后,都能够在微把控器上实现集成网络把控器。目前的网络能够划分成局域网络以及广域网络这两类。第一类的通信范围普遍小于2km,其通信使用的介质是同轴的电缆亦或者是双绞线。现在,由于使用光纤通信不会遭遇电磁干扰,可依赖性能强,所以其在工业当中的使用广。还有就是,无线通信具备极大的灵活性,除去其在进行组网期间开展的布线工作,它的使用范围同样大。第二类通信不受距离的制约,介质的使用选取面广。最近几年出现的城域网也获得了极大的发展[3]。它在几十公里以内的用途极为广泛。其介质主要在电话线以及无线电这二者之间。
  (三)软件方面技术的进一步发展及优化软件
  大部分DCS当中使用的功能普遍需要依赖软件完成。软件方面的技术最为成熟的是微软。它的Windows这项软件在国际上使用极广,大量从事软件研发的公企业在该软件之下进行使用软件的研发工作。软件当中的规范界面已经完善,所有厂商的软件均能够便捷的进行信息的相互沟通以及操作,让使用体系具备了极大的软件方面的基础。DCS同样涵盖在内。
  三、智能化仪表、现场总线技术
  现在,仪器以及仪表这个领域当中,使用智能化进行制造的仪表以及现场总线这两项的发展速度最为迅捷,这两者之间的联系极为紧密、互相辅助。使用智能化进行制造的仪表的基本条件是微电子这项技术,及大范围的集成电路以及嵌入形式的体系、CPU、储存器以及转换器等这些性能全部集中在一块相同的芯片内的单片机器当中等。这让模拟信号当中所使用的数字化这项工作由计算机这一方转移至现场这一方,现场仪表同计算机这二者之间输送的信号是数字的。安装在现场用于进行检查测验或者是把控操作的仪表当中,具备安装极小面积的集成电路芯片还有少数的周边电路的条件,把传感器输出的模拟信号进行数字化转换之后,然后输送至计算机,此方式能够最大限度的提升信号变换期间的精准度以及可依赖性。由于上述仪表的不断发展,推动着现场总线这项技术同样在飞速的发展。其内涵为计算机当中的一种网络,它的所有节点全部是使用智能化进行制造的仪表。该技术将仪表当中的信号线进行布置的这项工作简化、能够节约数量极大的金属导线;数字信息输送优化的改错这项技术,让其在输送期间出现差错的问题得到极大的缓解[4]。
  四、结束语:
  通过优化改良之后的DCS会具备下述的这四项特征:第一,其具备良好的开放性,全新的DCS采用的装置会面向普遍使用的产品,网络在通信方面的规范会逐渐趋向于获得大量认可的方向发展,用体系集成的方法建立使用体系的措施已获得了极大范围的使用;第二,使用分散化以及智能化建造的仪表,还有就是现场总线这项技术普遍将会被大面积进行使用;第三,体系构筑的多样化;第四,其将会向全面自主化发展。
  参考文献:
  [1]朱祖涛,毛静涛.自动化仪表的重大变革-论现场总线智能仪表[J].上海电力学院学报,2000,16(4):35~40.
  [2]周立求.可编程控制器与集散型控制系统之间的通信[J].自动化仪表,2002,23(7):37~39.
  [3]张德.I/A智能自动化系统电站应用新发展[J].中国仪器仪表,2000,(4):42-43.
  [4]谢庭渝.计算机网络控制系统在大型糖厂的开发应用[J].自动化与仪器仪表,2002,103(5):47~50.
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