DCS教程[第11講]——DCS控制器中的功能塊
DCS不僅能完成原來(lái)模擬儀表的功能，而且大大超過(guò)模擬儀表。這是因?yàn)樗捎昧讼冗M(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、CRT技術(shù)和控制技術(shù)等4C 技術(shù).采用數(shù)字控制以后，控制器中預(yù)先存到ROM中的算法可以說(shuō)是無(wú)限的，每一種算法代表一種功能。這些功能在模擬儀表中是用模擬線路來(lái)實(shí)現(xiàn)的，它受到模擬線路的漂移、電阻、電容等器件的限制，作一個(gè)精度很高的模擬儀表成本很高，甚至幾乎是不可能的。而數(shù)字控制的算法是用程序?qū)崿F(xiàn)的。用程序來(lái)代替模擬線路所能實(shí)現(xiàn)的功能。在理論上是無(wú)限的，這是很大的進(jìn)步。對(duì)于各種DCS系統(tǒng)其原理都是一樣的。通常稱各種算法為功能塊。功能塊的總成稱為功能塊庫(kù)。
DCS的控制器主要是由CPU、ROM、RAM、E2PROM、地址設(shè)定開(kāi)關(guān)等組成。CPU完成運(yùn)算，ROM用來(lái)存操作系統(tǒng)、功能塊庫(kù)，功能塊在ROM中的排列是確定的，用戶是不能改變的。RAM用來(lái)存CPU的運(yùn)算結(jié)果和I/O信號(hào)。E2PROM存用功能塊連成的控制方案。下電時(shí)，控制方案是不會(huì)丟失的。不僅如此，控制方案不合適，還可以修改。修改采用紫外線照射，抹去E2PROM中的內(nèi)容。控制器在網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)該有地址，由這些地址開(kāi)關(guān)來(lái)設(shè)定。功能塊在ROM中的排列有的DCS稱這種排列為功能碼。碼的次序就是功能塊在庫(kù)中的地址。各種廠家的DCS對(duì)運(yùn)算算法的處理有些差異，所以名稱也不一樣。如有的DCS稱這些算法為內(nèi)部?jī)x表，但其實(shí)質(zhì)都是一段程序，本質(zhì)是一樣的。在運(yùn)用這些功能塊時(shí)，應(yīng)該標(biāo)明該功能塊輸入輸出之間運(yùn)算的關(guān)系，還有運(yùn)算所需要的許多參數(shù)。在用戶根據(jù)被控對(duì)象，確定控制策略形成控制方案時(shí)，在功能塊庫(kù)中選擇控制用所需要的功能塊，弄清各功能塊之間的聯(lián)接關(guān)系，并首先定義它在E2PROM中的地址，和其它功能塊的聯(lián)系也都是用地址來(lái)表示的。同時(shí)填入所需參數(shù)。這些工作稱為組態(tài)，這是為了區(qū)別于用語(yǔ)言編程。組態(tài)時(shí)，可以用作圖的方式，即CAD方式。作CAD有一個(gè)軟件，可以畫(huà)出每一個(gè)控制回路所需的功能塊以及它們之間的連接關(guān)系。它稱為工程師站。用它給控制器組態(tài)。組態(tài)時(shí)，先畫(huà)出SAMA圖或ISA圖。在用小功能塊時(shí)，畫(huà)SAMA圖、大功能塊時(shí)，畫(huà)ISA圖。
功能塊庫(kù)中最重要的功能塊是PID功能塊，它的輸出Y(t)和輸入X(t)的關(guān)系是比例-積分-微分關(guān)系，即
它在過(guò)程控制中有極其重要的作用。在完成閉環(huán)控制時(shí)一定要用到PID功能塊。閉環(huán)控制的一個(gè)控制回路和串級(jí)控制回路的方框圖如圖一，圖二所示，圖三和圖四是Infi90的組態(tài)圖。
DCS的控制器主要是由CPU、ROM、RAM、E2PROM、地址設(shè)定開(kāi)關(guān)等組成。CPU完成運(yùn)算，ROM用來(lái)存操作系統(tǒng)、功能塊庫(kù)，功能塊在ROM中的排列是確定的，用戶是不能改變的。RAM用來(lái)存CPU的運(yùn)算結(jié)果和I/O信號(hào)。E2PROM存用功能塊連成的控制方案。下電時(shí)，控制方案是不會(huì)丟失的。不僅如此，控制方案不合適，還可以修改。修改采用紫外線照射，抹去E2PROM中的內(nèi)容。控制器在網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)該有地址，由這些地址開(kāi)關(guān)來(lái)設(shè)定。功能塊在ROM中的排列有的DCS稱這種排列為功能碼。碼的次序就是功能塊在庫(kù)中的地址。各種廠家的DCS對(duì)運(yùn)算算法的處理有些差異，所以名稱也不一樣。如有的DCS稱這些算法為內(nèi)部?jī)x表，但其實(shí)質(zhì)都是一段程序，本質(zhì)是一樣的。在運(yùn)用這些功能塊時(shí)，應(yīng)該標(biāo)明該功能塊輸入輸出之間運(yùn)算的關(guān)系，還有運(yùn)算所需要的許多參數(shù)。在用戶根據(jù)被控對(duì)象，確定控制策略形成控制方案時(shí)，在功能塊庫(kù)中選擇控制用所需要的功能塊，弄清各功能塊之間的聯(lián)接關(guān)系，并首先定義它在E2PROM中的地址，和其它功能塊的聯(lián)系也都是用地址來(lái)表示的。同時(shí)填入所需參數(shù)。這些工作稱為組態(tài)，這是為了區(qū)別于用語(yǔ)言編程。組態(tài)時(shí)，可以用作圖的方式，即CAD方式。作CAD有一個(gè)軟件，可以畫(huà)出每一個(gè)控制回路所需的功能塊以及它們之間的連接關(guān)系。它稱為工程師站。用它給控制器組態(tài)。組態(tài)時(shí)，先畫(huà)出SAMA圖或ISA圖。在用小功能塊時(shí)，畫(huà)SAMA圖、大功能塊時(shí)，畫(huà)ISA圖。
功能塊庫(kù)中最重要的功能塊是PID功能塊，它的輸出Y(t)和輸入X(t)的關(guān)系是比例-積分-微分關(guān)系，即
它在過(guò)程控制中有極其重要的作用。在完成閉環(huán)控制時(shí)一定要用到PID功能塊。閉環(huán)控制的一個(gè)控制回路和串級(jí)控制回路的方框圖如圖一，圖二所示，圖三和圖四是Infi90的組態(tài)圖。
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