集散控制系统的过程控制级别

分散过程控制装置是集散控制系统与工业生产过程之间的接口，它是集散控制系统的核心。分析分散过程控制装置的构成，有助于理解集散控制系统的特性。

1.分散过程控制装置的类型

不同类型的集散控制系统，它的分散过程控制装置也有不同的构成。同一集散控制系统，由于所连接的设备和控制要求的不同，也会有不同的构成。按组成设备的不同，分散过程控制装置可分为下列几类：

1）多回路控制器+输入输出装置。

2）多回路控制器+现场总线+智能仪表。

3）多回路控制器+可编程序逻辑控制器。

4）多回路控制器+单回路控制器。

5）多回路控制器+数据采集装置。

6）单回路控制器+数据采集装置。

7）单回路控制器+可编程序逻辑控制器。

上述的各种分散控制装置可以在同一集散控制系统中重复或组合出现。此外，根据冗余的要求，它们也可以组成冗余结构，其冗余度对于不同的控制要求是不同的，可以是1∶1～8∶1。

按控制功能来分，分散过程控制装置有常规控制、顺序控制（或逻辑控制）及批量控制三类。而从发展趋势来看，分散过程控制装置的功能越来越强，它已集常规、逻辑和批量控制于一体，成为多功能控制器。随着现场总线的应用，控制功能将在智能仪表内完成，这时，一些高级的控制算法，如优化控制、基于模型的预测控制等算法和一些管理统计功能将在分散过程控制装置内实现。

2.分散过程控制装置的构成

从分散过程控制装置的分类可以看到，分散过程控制装置具有集散控制系统的分散控制、递阶控制等功能。

（1）整体式系统的构成(www.xing528.com)

整体式分散过程控制装置常用于中、小型系统。它以单回路、双回路或四回路控制器为主，采用盘装仪表的方式，也可采用多回路控制器+单回路控制器或可编程序控制器的结构。这时，多回路控制器和单回路控制器或可编程序控制器是各自独立工作，互相并行，多回路控制器有自己整体式安装的操作器。

整体式系统的特点是分散过程控制装置本身有操作器，可以自成系统，组成控制级。由于它无需外部接口等设备，因此，系统可靠性较高。

（2）分离式系统的构成

分离式分散过程控制装置的过程信息常要经过控制器、通信系统和CRT操作站显示在操作员面前，并经相反的路径把操作指令送到过程去。由于它的操作接口在系统上层，因此存在通信问题。为此，常采用冗余的方法。在大型系统中采用这种方法，虽然增加了冗余的通信装置，但由于操作接口部分的硬件费用下降，因此，性能价格比还是很高的。

以通信系统为基础，分离式系统对分散过程控制装置在垂直方向上进行了阶层分散，同时，它的下层又是按负荷分散的原则形成水平型结构。在多回路控制器这一层，由于操作器可以与控制器分散，从而可以实现降级操作到操作器这一级，增加了可靠性。此外，通过CRT操作站便可对系统进行操作，操作的灵活性较大。

（3）冗余系统的构成

分散过程控制装置直接与生产过程联系，它的工作状态将影响过程控制的好坏。因此，系统的冗余结构是常采用的。

对于单回路控制器或双回路控制器常采用切入手动来降级操作。由于它们常用于简单工艺过程，因此，除有必要时采用冗余的备表之外，一般不再采用冗余结构。对于多回路控制器+单回路控制器或可编程序控制器，或者带回路操作器的场合，可以采用双重或多重冗余的多回路控制器组成冗余系统。其备用控制器常用指挥仪进行切换，相应的数据库和程序也作同步的切换。当数据库由回路操作器保存时，数据库可以不用切换。

分离式分散过程控制装置常采用多重化冗余结构。在控制器级除采用1∶1的双重冗余结构或N∶1的多重冗余结构外，还可以采用高可靠性的同步热备用方式。例如三中取二系统，它的三个控制器接收相同的信号，取出两个相同输出的控制器输出作为分散过程控制装置的输出，这种方法的可靠性高，且无切换等问题，但硬件费用较大。采用1∶1或N∶1的冷后备方式需解决切换问题，常用的解决方法是：

1）由上位机把控制器的数据库、程序下装到冷备用的控制器。

2）从故障控制器直接把故障前的数据库数据和程序送入备用控制器。

3）备用控制器切入时，采用故障发生时重新启动控制器所设置的数据，程序是预先已复制好的，然后在切入备用控制器时据此运行。

分离式分散过程控制装置也采用CRT手动备用的冗余结构。当控制器出现故障时，集散控制系统直接从CRT发出手动操作指令，经手动/自动开关的手动通路送达过程执行机构。在控制器正常运行时，控制器输出经手动/自动开关的自动通路送达过程执行机构。