DCS,全稱為Distributed Control System,即分散控制系統(tǒng),也可稱為集散控制系統(tǒng)。它是一種以微處理器為基礎(chǔ),采用控制功能分散、顯示操作集中、兼顧分而自治和綜合協(xié)調(diào)的設(shè)計(jì)原則的新一代儀表控制系統(tǒng)。 DCS是一個(gè)由過程控制級(jí)和過程監(jiān)控級(jí)組成的以通信網(wǎng)絡(luò)為紐帶的多級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它綜合了計(jì)算機(jī)(Computer)、通訊(Communication)、顯示(CRT)和控制(Control)等4C技術(shù)。采用的基本設(shè)計(jì)思想是分散控制、集中操作、分級(jí)管理、配置靈活、組態(tài)方便。 主要特征: 1.集中管理和分散控制:DCS將系統(tǒng)控制功能分散在各臺(tái)計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn),通過通信網(wǎng)絡(luò)由上位管理計(jì)算機(jī)進(jìn)行監(jiān)控,實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化控制。 2.高可靠性:由于DCS將系統(tǒng)控制功能分散在各臺(tái)計(jì)算機(jī)上,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用容錯(cuò)設(shè)計(jì),因此某一臺(tái)計(jì)算機(jī)出現(xiàn)的故障不會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)其它功能的喪失。此外,DCS廣泛應(yīng)用高可靠性的硬件設(shè)備和生產(chǎn)工藝,廣泛采用冗余技術(shù),以及在軟件設(shè)計(jì)上廣泛實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的容錯(cuò)技術(shù)、故障自診斷和自動(dòng)處理技術(shù)等,使得當(dāng)今大多數(shù)集散控制系統(tǒng)的MTBF(平均無(wú)故障時(shí)間)可達(dá)幾萬(wàn)甚至幾十萬(wàn)小時(shí)。 3.開放性:DCS采用開放式、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化和系列化設(shè)計(jì),系統(tǒng)中各臺(tái)計(jì)算機(jī)采用局域網(wǎng)方式通信,實(shí)現(xiàn)信息傳輸。當(dāng)需要改變或擴(kuò)充系統(tǒng)功能時(shí),可將新增計(jì)算機(jī)方便地連入系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)或從網(wǎng)絡(luò)中卸下,幾乎不影響系統(tǒng)其他計(jì)算機(jī)的工作。 4.靈活性:通過組態(tài)軟件可以根據(jù)不同的流程應(yīng)用對(duì)象進(jìn)行軟硬件組態(tài),從而方便地構(gòu)成所需的控制系統(tǒng)。 5.易于維護(hù):功能單一的小型或微型專用計(jì)算機(jī)具有維護(hù)簡(jiǎn)單、方便的特點(diǎn),當(dāng)某一局部或某個(gè)計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障時(shí),可以在不影響整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的情況下在線更換,迅速排除故障。 6.協(xié)調(diào)性:各工作站之間通過通信網(wǎng)絡(luò)傳送各種數(shù)據(jù),整個(gè)系統(tǒng)信息共享,協(xié)調(diào)工作,以完成控制系統(tǒng)的總體功能和優(yōu)化處理。 綜上所述,DCS是一種具有高度可靠性、開放性、靈活性、易于維護(hù)和協(xié)調(diào)性的分布式控制系統(tǒng),廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域,并在不斷發(fā)展中。 SIS(Safety Instrumented System,安全儀表系統(tǒng))是工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中用于保障生產(chǎn)安全的重要系統(tǒng)。SIS主要負(fù)責(zé)對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,一旦檢測(cè)到潛在的危險(xiǎn)或故障,能夠立即啟動(dòng)預(yù)定的安全操作,如緊急停車、安全隔離等,以防止事故的發(fā)生或擴(kuò)大。
SIS的設(shè)計(jì)通常遵循安全完整性等級(jí)(SIL)的要求,以確保系統(tǒng)在規(guī)定的條件下能夠達(dá)到預(yù)定的安全性能。SIL等級(jí)越高,表示系統(tǒng)的安全性能越可靠。 SIS的主要特點(diǎn)包括: 1.可靠性:SIS系統(tǒng)必須具備高度的可靠性,能夠在惡劣的環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行,確保生產(chǎn)安全。 2.獨(dú)立性:SIS系統(tǒng)應(yīng)獨(dú)立于生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)(如DCS),以避免因生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)的故障而影響SIS的正常運(yùn)行。 3.實(shí)時(shí)性:SIS系統(tǒng)必須能夠?qū)崟r(shí)地監(jiān)測(cè)生產(chǎn)過程中的各種參數(shù),一旦發(fā)現(xiàn)異常情況,能夠立即啟動(dòng)安全操作。 4.故障安全:SIS系統(tǒng)在出現(xiàn)故障時(shí),應(yīng)能夠自動(dòng)進(jìn)入安全狀態(tài),確保生產(chǎn)安全。 SIS在石油、化工、電力等高風(fēng)險(xiǎn)行業(yè)中具有廣泛的應(yīng)用。在這些行業(yè)中,SIS系統(tǒng)通常與DCS系統(tǒng)一起使用,共同保障生產(chǎn)過程的安全可靠。隨著工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展,SIS系統(tǒng)也在不斷完善和提高,為工業(yè)生產(chǎn)提供更加全面、可靠的安全保障。
SIS與DCS的主要區(qū)別在于它們的功能、運(yùn)行狀態(tài)、安全性、可靠性要求,以及在生產(chǎn)過程中的作用。
功能與運(yùn)行狀態(tài):DCS(集散控制系統(tǒng))主要用于生產(chǎn)過程的連續(xù)測(cè)量、常規(guī)控制(連續(xù)、順序、間歇等)、操作控制管理,確保生產(chǎn)裝置的平穩(wěn)運(yùn)行。它是動(dòng)態(tài)系統(tǒng),始終對(duì)過程變量連續(xù)進(jìn)行檢測(cè)、運(yùn)算和控制,對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制,確保產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量。相比之下,SIS(安全儀表系統(tǒng))用于監(jiān)視生產(chǎn)裝置的運(yùn)行狀況,對(duì)出現(xiàn)異常工況迅速處理,使危害降到最低,使人員和生產(chǎn)裝置處于安全狀態(tài)。SIS是靜態(tài)系統(tǒng),正常工況時(shí),始終監(jiān)視生產(chǎn)裝置的運(yùn)行,系統(tǒng)輸出不變,對(duì)生產(chǎn)過程不產(chǎn)生影響;非正常工況時(shí),按照預(yù)先的設(shè)計(jì)進(jìn)行邏輯運(yùn)算,使生產(chǎn)裝置安全聯(lián)鎖或停車。 安全性與可靠性要求:SIS比DCS在安全性、可靠性、可用性方面有更嚴(yán)格的要求。因此,SIS與DCS硬件理論上應(yīng)獨(dú)立設(shè)置。SIS系統(tǒng)是安全保護(hù)系統(tǒng),凌駕于生產(chǎn)過程控制之上,實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)裝置的安全性。在緊急情況下,不需要經(jīng)過DCS系統(tǒng),而直接由ESD發(fā)出保護(hù)聯(lián)鎖信號(hào),對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行安全保護(hù),避免危險(xiǎn)擴(kuò)散造成巨大損失。 在生產(chǎn)過程中的作用:DCS作為過程控制系統(tǒng),是動(dòng)態(tài)的,需要人工頻繁的干預(yù),這有可能引起人為誤動(dòng)作。而SIS作為安全保護(hù)系統(tǒng),是靜態(tài)的,不需要人為干預(yù),這樣設(shè)置可以避免人為誤動(dòng)作。SIS系統(tǒng)的功能和ESD的基本一樣,只是在安全程度上要高于ESD系統(tǒng),有些ESD實(shí)現(xiàn)不了的功能可以在SIS上面實(shí)現(xiàn)。
綜上所述,DCS和SIS在功能、運(yùn)行狀態(tài)、安全性、可靠性要求以及在生產(chǎn)過程中的作用等方面存在顯著差異,確保了生產(chǎn)過程的安全和效率。 |