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      過程控制系統DCS經歷的三個發展階段

      2010-11-24 10:29:58

      在現代工業控制中, 過程控制技術是一歷史較為久遠的分支。在本世紀30 年代就已有應用。過程控制技術發展至今天, 在控制方式上經歷了從人工控制到自動控制兩個發展時期。在自動控制時期內,過程控制系統又經歷了三個發展階段, 它們是:分散控制階段, 集中控制階段和集散控制階段。

        從過程控制采用的理論與技術手段來看,可以粗略地把它劃為三個階段:開始到70 年代為第一階段,70 年代至90 年代初為第二階段,90 年代初為第三階段開始。其中70 年代既是古典控制應用發展的鼎盛時期,又是現代控制應用發展的初期,90 年代初既是現代控制應用發展的繁榮時期,又是高級控制發展的初期。第一階段是初級階段,包括人工控制,以古典控制理論為主要基礎,采用常規氣動、液動和電動儀表,對生產過程中的溫度、流量、壓力和液位進行控制,在諸多控制系統中,以單回路結構、PID 策略為主,同時針對不同的對象與要求,創造了一些專門的控制系統,如:使物料按比例配制的比值控制,克服大滯后的Smith 預估器,克服干擾的前饋控制和串級控制等等,這階段的主要任務是穩定系統,實現定值控制。這與當時生產水平是相適應的。
        第二階段是發展階段,以現代控制理論為主要基礎,以微型計算機和高檔儀表為工具,對較復雜的工業過程進行控制。這階段的建模理論、在線辨識和實時控制已突破前期的形式,繼而涌現了大量的先進控制系統和高級控制策略,如克服對象特性時變和環境干擾等不確定影響的自適應控制,消除因模型失配而產生不良影響的預測控制等。這階段的主要任務是克服干擾和模型變化,滿足復雜的工藝要求,提高控制質量。1975 年,世界上第一臺分散控制系統在美國問世,從而揭開了過程控制嶄新的一頁。
        分散控制系統也叫集散控制系統,它綜合了計算機技術、控制技術、通信技術和顯示技術,采用多層分級的結構形式,按總體分散、管理集中的原則,完成對工業過程的操作、監視、控制。由于采用了分散的結構和冗余等技術,使系統的可靠性極高,再加上硬件方面的開放式框架和軟件方面的模塊化形式,使得它組態、擴展極為方便,還有眾多的控制算法(幾十至上百種) 、較好的人—機界面和故障檢測報告功能。經過20 多年的發展,它已日臻完善,在眾多的控制系統中,顯示出出類拔萃的風范,因此,可以毫不夸張地說,分散控制系統是過程控制發展史上的一個里程碑。

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