一种多智能仪表DCS系统的研究

周伟

摘 要： DSC又称4C技术，它是分散控制系统的其中一项。在对这一系统和它的现场技术研究之上还有很多控制系统模式，其中一种就是智能仪表控制。这种控制要用到不止一台计算机，分别监控不同的环节，并实施相应的回路控制，从中得到的数据将更加精确，这就是DCS，它最大的效用是完成集中管理，精确控制。把电脑，利用串行通信接口直接和自动化智能仪表，既能完成DCS系统的沟通，文章的重点是要解剖这一系统的深层结构，在此基础之上找到相应的通信协议，并举例说明，为广大读者提供较为深入的研究结果。

关键词：多智能仪表；DCS系统；分析；研究

DCS有两个作用，一个是控制，另一个是监控，同时利用联网，让工作稳步开动起来，它最基本的内涵是在生产工作中起到让控制过程更加科学，人员操作更便捷，组织架构更灵活，管理思路从而科学化。

1 多智能仪表内部的控制系统体系结构

1.1 常规的DCS 体系的结构

为什么DCS又叫做“4C”，这一称呼的起始时间在上世纪70年代，互联网时代到来，即“电脑”、“控制”、“通信”、“CRT显示”，由于这些技术在互联网时代有着较为突出的显现，这一时间集散型控制系统重点有三：第一，操控管理系统；第二，通信系统；第三，集散控制系统硬件。

三部分之间的数据和信息控制的关系如图1 所示。

从这份图中可以看到，每个部件的作用和联系都非常清晰，控制系统的集散控制一目了然，因果联系明确，如果更进一步研究，能够看到多智能控制系统中的逻辑关系，控制站——控制级——过程控制——生产管理。这需要特别注意。

1.2 多智能的仪表控制系统的体系结构

通常多智能仪表控制在中小企业中有更高的利用率，在每一份方案中都有不同的细节设置，但总的结构仍可作为借鉴，图2能够清晰反应基本的组织结构，如下：

在该系统中，主要部件有现场级的智能仪表、利用现场总线进行分隔的控制级以及其中的好几台控制PC 机还有处于管理层面的管理PC 机，这些需要沟通的装置以网络的互动为基础，彼此之间有一定联系，类似于人体的各个器官，器官之间的健康相互影响，所以，在挑选部件的时候需要注重质量选择，否则一个部件出问题可能牵连到整体功能，进而引起故障。MIS系统正是这样的系统，管理和控制都相互联系，在这一系统中PC机的位置更为关键，要在操作以及分散控制方面起到启动作用，所以对装置的硬软件选择要更加注意。

2 通信协议在多智能仪表系统中的重要性

通常，DCS能在智能仪表的通信过程中发挥显著作用。在之前系统协议的基础上，能够对多智能仪表系统进行改善，改善的主要内容就是软件和硬件。控制协议发生效用不是马上进行，而是提前有一个缓冲时间，时间通过预留时间片来控制，这些时间片和主机连接在一起，完成该系统的预约。在该设计里以OSI协议为基础，实现了现场总线仪表控制的通信扩散。OSI协议的网络层，应用层，物理层，数据层等，都是利用仪表系统网络整合起来，从而数据传递有了相应的物理介质，信息得以快速及时地到达所需地点——数据层，在数据层二次分解，并将误差缩小到最小范围。

再来分析数据层中的传输帧。地址帧以及数据帧都属于传输帧的范畴，地址帧与数据帧的主要差别，就在于两者的第9位数据不同，地址帧为“1”，而传输帧为“0”。

在进行误差校验时，检验方法可以用CRC。地址帧的控制是用PC机来控制的，从而数据位的稳定得以实现，此外，上述工作完成之后，PC机指令发出之后，数据帧工作开始，可将信息传达出去，从而一个较为全面的智能仪表系统通信。之后，PC机遇智能仪表完成信息复帧工作仍要有应用层的帮助。

下表即为应用层协议情况。

3 实例

这一智能仪表的设计是针对SEU-211型号温控仪进行优化，型号为USTS-100，因此在分析本次设计时必不可少对SEU进行分析，需要了解的是SEU-211智能控制仪表设计平台为DCS 应用系统，能够对电加热炉进行专项控制，控制原理为通过将热电偶充当温度传感设备，输入方式采用热电偶信号进行输入，信号通过晶闸管发送。其通信协议为RS-485，是一种主动呼叫和应答的传输结构模式。USTS-100 具有以下的改进：

（1）信号流通的基础是电压的稳定，通过稳定电压的输入，完成信号整合工作，通用性很强，从而工业过程控制效果更好，有效提升DCS系统实际应用价值。（2）这一仪表独具32kb 的内存掉电保护服务，能够配置任意程序的存储空间和数据内存。（3）通信部分的固件为MAX485，在电路设计上具有优势，具体优化主要在网络应用等软件方面，能够增强仪表对环境的适应性。除了上述优点，通信功能工作的分解也是其中一个优点，数据缓存服务于通信的测算，对触发以及启动机制有调节作用，完成该系统的设计制造是一个浩大和琐碎的过程，不过一旦完成，将给后来的工作带来不少便利。

4 结束语

本文研究结果能为平日工作提供理论依据，是DCS系统的内容结晶，在实践应用中有一定指导意义，可继续扩展智能仪表的工作思路。在中小企业的业务操作中有现实指导意义。对于智能仪表的研究者，更有研究效用。

参考文献

[1]贾转红，朱清林，敖发良.PC 机与多台单片机实时通信系统的设计与实现[J].微计算机信息，2009，1.