回路控制器和(hé)DCS系統

七十年代，因爲在現場(chǎng)工作的(de)儀表工程師們對(duì)數字控制不太熟悉，希望數字控制的(de)儀表面闆作成與原來(lái)的(de)模拟儀表的(de)一樣，這(zhè)樣就可(kě)以不改變操作習(xí)慣，另外也(yě)是爲了(le)危險分(fēn)散，因而就出現了(le)回路控制器。
如HONEYWELL公司的(de)KMM系列、FOXBORO公司的(de)SPEC 200和(hé)日本北(běi)辰(後與橫河(hé)合并)的(de)HOMAC系列表，在面闆上有過程變量（PV）、設定值和(hé)控制輸出（CO）的(de)棒圖，指針式顯示的(de)過程值,手/自動切換、報警
确認等。這(zhè)種能完成以PID爲基礎的(de)回路控制的(de)數字儀表，隻有一個(gè)或兩個(gè)回路（兩個(gè)單回路）。當時(shí)有人(rén)爲了(le)不與可(kě)編程序邏輯控制器（PLC）混淆，稱這(zhè)種儀表爲可(kě)編程序調節器。到80年代出現了(le)雙回路
(可(kě)作兩個(gè)串級回路)、四回路的(de)控制器、32路數據采集器以及無紙記錄儀等一系列數字儀表，在面闆上仍保留棒圖和(hé)手/自動切換，用(yòng)數字顯示代替指針顯示，這(zhè)些數字儀表統稱爲回路控制器。
　　
到目前爲止，這(zhè)種儀表種類很多(duō)。最有特點的(de)是能與上位（即人(rén)機界面）通(tōng)訊組成一個(gè)系統，每一塊表可(kě)以與現場(chǎng)總線相連，I/O可(kě)以根據需要擴展，它内部的(de)算(suàn)法預先用(yòng)程序作成功能塊的(de)形式，存在ROM中。
可(kě)以按照(zhào)所要求的(de)控制策略，進行組态（不是編程）。如美(měi)國MOORE公司的(de)353産品有80多(duō)塊功能塊，通(tōng)過組态路圖實現控制組态，用(yòng)Modbus與人(rén)機界面相連，人(rén)機界面的(de)監控軟件既可(kě)以用(yòng)IFIX、也(yě)可(kě)以用(yòng)INTOUCH。
因爲這(zhè)兩種軟件都有這(zhè)種可(kě)編程序調節器的(de)驅動軟件。國産監控軟件隻要有這(zhè)種可(kě)編程序調節器的(de)驅動軟件，同樣可(kě)以作爲這(zhè)種系統的(de)監控軟件。否則連不上去。353本身隻有4個(gè)AI，2個(gè)AO，也(yě)就是能完成2個(gè)PID回
路的(de)控制。如果要增加控制回路，就要采用(yòng)現場(chǎng)總線，因爲它有LONWORKS的(de)接口，可(kě)以把LONWORKS的(de)模塊連到該總線上。在組成系統時(shí)，要進行軟件捆綁。爲了(le)數據安全，在表和(hé)總線之間加光(guāng)電轉換器。這(zhè)種系統
見圖一。又如FOXBORO公司和(hé)SMAR公司的(de)回路控制器，它有多(duō)回路的(de)。并且還(hái)有與可(kě)編程控制器（PLC）的(de)接口，所以在我國應用(yòng)也(yě)比較多(duō)。
　　
有幾個(gè)模拟量的(de)輸出，就稱爲幾回路的(de)控制器。模拟量的(de)輸入可(kě)以多(duō)于模拟量的(de)輸出。另外還(hái)可(kě)以有少量的(de)開關量的(de)輸入、輸出。
　　
另一類是不能與現場(chǎng)總線相連，它的(de)I/O點數不能擴展，但它也(yě)能與 上位通(tōng)訊組成一個(gè)系統。這(zhè)種産品如美(měi)國HONEYWELL 公司的(de)UDC、FOXBORO公司的(de)另外的(de)産品，費希爾的(de)900系列、日本橫河(hé)、富士、東芝和(hé)歐
洲ABB公司都有類似的(de)産品。最有代表性的(de)産品是香港歐陸的(de)系統6000，采用(yòng)英國多(duō)家廠商的(de)回路控制器，美(měi)國的(de)可(kě)編程控制器，美(měi)國的(de)監控軟件，由香港人(rén)集成成爲S6000系統。由于它有良好的(de)銷售網絡，在大(dà)
陸應用(yòng)很爲廣泛。尤其是制藥行業應用(yòng)較多(duō)。
　　
可(kě)以用(yòng)鋪天蓋地來(lái)形容産品之多(duō)的(de)數顯表是把PID算(suàn)法作成固定的(de)，隻要把過程變量（PV）接到儀表的(de)端子上，人(rén)爲輸進設定，表就能輸出控制量（CO）。也(yě)就是說，一個(gè)儀表隻有一個(gè)功能塊，就是PID，這(zhè)樣
的(de)産品國内、外已經很多(duō)，如日本千野的(de)表，香港朝輝，國内天辰、天津儀表廠、沿海各省的(de)儀表廠等都生産這(zhè)樣的(de)産品。國内有時(shí)把它們叫作S系列儀表。産品的(de)外觀見圖三。它的(de)功能非常單一，一塊表隻能
完成一個(gè)功能。特點是不能組态。每一塊表的(de)價格隻有幾百元人(rén)民币。但進口的(de)也(yě)需4000元左右。
　　
總的(de)來(lái)看回路控制器的(de)輸入、輸出點數很少。如果有幾百個(gè)I/O點，完成幾十個(gè)PID回路的(de)控制任務，而每個(gè)表都需要有一個(gè)外殼和(hé)帶棒圖顯示的(de)面闆，相對(duì)于可(kě)插模件來(lái)說，其價格就高(gāo)多(duō)了(le)。另外它的(de)功能塊
相對(duì)于DCS控制器來(lái)說要少很多(duō)，因爲它的(de)内存較小，特别是當既有很多(duō)的(de)模拟量采集量、又有開關量并且還(hái)有高(gāo)級運算(suàn)，用(yòng)回路控制器就更不合算(suàn)。如果沒有上位來(lái)顯示，又感到不太直觀。由回路控制器集
成的(de)系統，加上以CRT爲基礎的(de)人(rén)機界面，其價格比由模件組成的(de)DCS就高(gāo)多(duō)了(le)。還(hái)有一個(gè)缺點，回路控制器組成的(de)系統一般采用(yòng)Modbus與人(rén)機界面相連，隻能采用(yòng)星形結構，即隻有一個(gè)主站。對(duì)于電廠需要
冗餘操作站來(lái)說，這(zhè)就是一個(gè)缺陷。所以它隻适用(yòng)于比較小的(de)系統，即I/O點數比較少，且控制回路較多(duō)的(de)被控對(duì)象中。如生産抗生素的(de)制藥廠就比較适用(yòng)。另外，特别是對(duì)于一些化(huà)工企業，經常用(yòng)于戶外操作
，它有特有的(de)優勢。有如電廠的(de)旁路系統，采用(yòng)它們也(yě)比較合适。也(yě)就是說它也(yě)占有一定的(de)市場(chǎng)份額。它們的(de)設計原理(lǐ)與DCS沒有任何差别。把DCS的(de)控制器和(hé)它相應的(de)手操站合在一起，就是可(kě)騙程序調節器。
所以說回路控制器是DCS系統中的(de)一個(gè)分(fēn)支，從本質上說還(hái)屬于DCS。
　　
對(duì)于DCS、PLC和(hé)可(kě)編程序調節器等都是計算(suàn)機控制系統，它們的(de)共同點是其基本結構相似，其中有幾部分(fēn)是必不可(kě)少的(de)，隻是随著(zhe)系統規模的(de)大(dà)小和(hé)被控對(duì)象的(de)差别有一些區(qū)别。要把現場(chǎng)信号讀進控制系統，
首先把傳感器的(de)信号線接到端子。如果傳感器不是一個(gè)，它的(de)信号線多(duō)了(le)，并需要作一些信号預處理(lǐ)，這(zhè)時(shí)就要端子闆。模拟信号要轉換成數字信号，要模拟輸入闆。經運算(suàn)後輸出，要把數字信号轉換成模
拟信号，需要輸出闆，然後到端子闆。最後将信号送到執行器（如閥門）。由于通(tōng)訊技術的(de)發展，控制系統中隻有運算(suàn)部分(fēn)（即控制器）是可(kě)以討(tǎo)論的(de)，如果采用(yòng)基金會現場(chǎng)總線，可(kě)以把這(zhè)部分(fēn)省去。把作
運算(suàn)的(de)功能塊分(fēn)别存到傳感器和(hé)執行器的(de)存儲器中。組态時(shí)通(tōng)過網絡去調用(yòng)。目前由于開發的(de)功能塊還(hái)不太多(duō)、又受到各廠家利益的(de)限制，這(zhè)種總線應用(yòng)還(hái)不夠廣泛。FISHER-ROSEMOUNT公司爲現場(chǎng)總線作了(le)
許多(duō)工作。
　　
比較大(dà)的(de)系統，一定要有以CRT（或液晶顯示器LCD）爲基礎的(de)人(rén)機界面，用(yòng)起來(lái)才會比較方便。對(duì)于用(yòng)戶來(lái)說，投資少、用(yòng)起來(lái)又比較方便、功能比較全的(de)系統才是合用(yòng)的(de)。