第二讲 DCS动态数据服务器
DCS系统属于基础自动化，MIS系统侧重于办公自动化。这两者在反映速度上的区别很大，DCS是属于秒级的，而MIS是以小时或更长时间为单位的。所以这两者之间必须要有隔离设备，这个隔离设备就是动态数据服务器。它的功能是生产过程监控；历史数据的存储及管理；统计质量控制；设备预防性维护；设备故障诊断；生产优化等。
DCS、PLC采集现场的生产过程数据通过通讯网络把数据传给操作站和动态数据服务器。动态数据服务器是采集生产全过程的模拟信号或逻辑信号，所以它的采集速度是海量的。要经过数据淘金，将信号送到生产管理部门。
通常情况下，一个企业往往有几种不同牌号的DCS、PLC，要把这几种信号都集中到动态数据服务器中，最好要选择一个通用显示平台。在这个平台上来显示不同型号的DCS、PLC的信号。通用显示平台可采用FIX、INTOUCH、组态王、Synall等软件，开发各种DCS和PLC的驱动软件。
最近出厂的DCS采用通用操作站，它采用NT操作系统，监控软件就是FIX、INTOUCH. 不同DCS型号采用不同的驱动软件。各种DCS之间信号传输采用OPC服务器联接，也可以把少量的信号送到MIS系统的服务器中。FIX、INTOUCH等软件都能存储历史数据，几十个信号可存储280天之多。如要存储更多的历史数据，可以采用OSI历史数据库，它可以存储三年以上。这些通用监控软件都有OSI的接口。老一代的DCS系统的操作站无论操作系统还是监控软件都是专用的，和其它系统通讯都非常困难。如要建立系统间的互联，通过计算机接口单元建立动态数据服务器，监控软件仍然可以使用通用的，在NT平台上运行，但它的数据只能上行，不能下行。在设计MIS系统过程中，最好使用动态数据服务器，不要把DCS和PLC数据直接送到Web否则会影响到DCS、PLC的正常运行。至于究竟需要建立多少个动态数据服务器，由所需采集的数据量和数据安全决定。一般情况下，可达10000点。
DCS的操作站、替代操作站和系统迁移
老式DCS的问世到现在已经将近30年，在这30年中，计算机技术、网络技术的发展可以说是日新月异，几乎每天有新的产品投放市场。
对于工业控制系统来说，不管宣称自己的系统是第几代，但其系统结构还是相对稳定的。一套系统至少可以运行15年以上。DCS的控制器、网络、人机界面（最主要是操作员站）三者相比较，人机界面的损坏率要高一些。因为操作员站的硬盘有活动部件，容易出现故障。又如键盘、运行人员的多次操作，CRT24小时连续运行都比较容易损坏。另外它的电磁特性决定了其寿命要短一些。在DCS的生命周期中，操作员站一定需要更换一次。如果不更换，运行7~8年的DCS保留它，操作员站故障太多，硬盘、CRT购买价格高不说，有时还难以买到。整体扔掉它，几百万的投资化为乌有，就有太可惜的感觉。不仅如此，另外技术进步，用户也需要作操作员站改造。
上世纪90年代以前的DCS，无论是操作员站、控制器，还是网络的硬件和软件，三者都是由DCS厂家自己开发的，也就是说都是专用的。操作员站的显示软件、数据库和驱动软件也没有设计成模块，显示和对控制器的驱动是交叉在一起的。由于某些被控对象需要控制和显示的标签很多，一个300MW的电厂达到8000多个标签。原来设计的操作员站主机无论从CPU的运算速度和存储器的存储容量都不能满足需要。如果自己设计操作员主机的话，投资太多，二是设计完成以后不一定能满足要求。原来标签量少的时候，自己设计的主机能够工作，与操作员站连接采用串行口。后来标签量大了，串行连接不行了。90年代以后，一些厂家的DCS操作员站的主机开始采用通用机，如SUN，DEC的小型机。DCS专用网络接口与操作员站的连接采用SCSI（small computer system
interface）总线。从接口到操作员站主机的传输速度大大提高。
SCSI是一条总线，它是IBM开发的。最远传输距离25米，通常在3米以内。如果是SCSI I，传输速度是5 M byte/S。每条总线可以连接8个设备。如果是SCSI II基本型，传输速度是10 M byte/S。ultra SCSI是20M byte,每条总线可以连接16台设备。 RS232连接，数据传输速度为300/S个数据，SCSI I连接，1000/S个数据。DCS的专用接口和操作员站主机连接大都采用SCSI I总线。把DCS的专用接口和操作员站主机都作为SCSI I上的结点。另外，在理论上磁带机或外接硬盘作DCS系统软件的备用手段。为了安全可靠，把操作员的硬盘、磁带机、外接硬盘、光驱作为SCSI上的结点。这样的备用手段比软盘备份保留的时间要长一些。软盘用过几次容易损坏。
DCS系统包括控制节点、操作节点、通信网络。控制节点包括控制站，通信接口。操作节点包括工程师站，操作员站，服务器站，数据管理站。通信网络包括管理信息网，过程信息网，过程控制网，I/O总线。
控制站硬件包括机柜，机笼，供电，卡件。机柜包括机笼、交换机、电源模块、端子板、卡件。机笼分为电源机笼和卡件机笼；卡件包括主控卡、数据转发卡、I/O卡件及端子板。
现场接线箱里面包括接线端子和接线端子排。
DCS的硬件体系结构
考察DCS的层次结构，DCS级和控制管理级是组成DCS的两个最基本的环节。
过程控制级具体实现了信号的输入、变换、运算和输出等分散控制功能。在不同的DCS中，过程控制级的控制装置各不相同，如过程控制单元、现场控制站、过程接口单元等等，但它们的结构形式大致相同，可以统称为现场控制单元FCU。过程管理级由工程师站、操作员站、管理计算机等组成，完成对过程控制级的集中监视和管理，通常称为操作站。DCS的硬件和软件，都是按模块化结构设计的，所以DCS的开发实际上就是将系统提供的各种基本模块按实际的需要组合成为一个系统，这个过程称为系统的组态。
(1)现场控制单元
现场控制单元一般远离控制中心，安装在靠近现场的地方，其高度模块化结构可以根据过程监测和控制的需要配置成由几个监控点到数百个监控点的规模不等的过程控制单元。
现场控制单元的结构是由许多功能分散的插板（或称卡件）按照一定的逻辑中控室 上位机 服务器 通信网络
控制站 现场控制单元
下位机
现场设备 I/O信号传递 操作站
或物理顺序安装在插板箱中，各现场控制单元及其与控制管理级之间采用总线连接，以实现信息交互。
现场控制单元的硬件配置需要完成以下内容：
插件的配置 根据系统的要求和控制规模配置主机插件（CPU插件）、电源插件、I/O插件、通信插件等硬件设备；
硬件冗余配置 对关键设备进行冗余配置是提高DCS可靠性的一个重要手段，DCS通常可以对主机插件、电源插件、通信插件和网络、关键I/O插件都可以实现冗余配置。
DCS控制系统详解（化工厂）
提起DCS系统，化工人都不陌生，因为它是化工厂的大脑，会根据采集现场仪表（温度、压力、流量、液位等）信号作出判断，让输出的信号对管道的阀门进行控制
由于DCS涉及的知识面很广，所以今天只介绍基本结构和原理部分，希望能为工厂中相关操作人员以及初学者提供参考。
01基本结构
DCS是Distributed Control System的缩写，直译为“分布式控制系统”。由于产品生产厂家众多，系统设计不尽相同，功能和特点也各不相同。
国内在翻译时，也有不同的称呼：
分散控制系统（简称DCS）
集散控制系统（简称TDCS或TDC）
分布式计算机控制系统（简称DCCS）
02系统组成
三站一线：工程师站、操作员站、现场控制站、系统网络
1、工程师站
对DCS进行离线的配置、组态工作和在线的系统监督、控制、维护的网络接点。
主要功能：提供对DCS进行组态，配置工作的工具软件，并在DCS在线运行时实时监视DCS网络上各个节点的运行情况，使系统工程师可以通过工程师站及时调整系统配置及一些系统参数的设定，使DCS随时处在最佳工作状态之下。
2、操作员站
处理一切与运行操作有关的人机界面（HIS，Human Interface
Station，或OI，Operator Interface，或MMI，Man Machine Interface）功能的网络节点。
主要功能：为系统的运行操作人员提供人机界面，使操作员可以通过操作员站及时了解现场运行状态、各种运行参数的当前值、是否有异常情况发生等，并可通过输入设备对工艺过程进行控制和调节，以保证生产过程的安全、可靠、高效。 3、场控制站
现场控制站是DCS的核心，是对现场I/O处理并实现直接数字控制（DDC）功能的网络节点。
系统主要的控制功能由它来完成，系统的性能、可靠性等重要指标也都要依靠现场控制站保证。
其设计、生产及安装都有很高的要求，是分散控制系统中的主要任务执行者。
