1. 引言
隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，信息量的增多，控制和管理的關(guān)系日趨密切。對(duì)于大型企業(yè)生產(chǎn)的控制和管理，不可能只用一臺(tái)計(jì)算機(jī)來完成。于是，人們研制出以多臺(tái)微型計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的分散控制系統(tǒng)(Distributed&nbspControl&nbspSystem，DCS)。DCS 采用分散控制、集中操作、分級(jí)管理、分而自治和綜合協(xié)調(diào)的設(shè)計(jì)原則，自下而上可以分為若干級(jí)，如過程控制級(jí)、控制管理級(jí)、生產(chǎn)管理級(jí)和經(jīng)營(yíng)管理級(jí)等。DCS 又稱分布式或集散式控制系統(tǒng)。
目前在工業(yè)市場(chǎng)中，主要有ABB、橫河、霍尼韋爾、艾默生和西門子這幾家公司的產(chǎn)品。但這些公司的DCS主要應(yīng)用在大型公司，在中小型公司中很難得到應(yīng)用，主要存在以下缺點(diǎn)：
（1） 系統(tǒng)成本很高，需要在系統(tǒng)初期確定整體方案
（2） 后期維護(hù)難度大，成本高，需要專業(yè)工程師進(jìn)行維護(hù)。
（3） 系統(tǒng)組成難度大，前期實(shí)施必須由專業(yè)施工單位進(jìn)行實(shí)施，并且后期維護(hù)需要專業(yè)工程師進(jìn)行維護(hù)，維護(hù)成本高
（4） 標(biāo)準(zhǔn)PID算法需要在二次編程中實(shí)現(xiàn)，PID參數(shù)需要在實(shí)際測(cè)試中手動(dòng)測(cè)試參數(shù)
（5） 無穩(wěn)壓補(bǔ)償算法，不能進(jìn)行氣體流量測(cè)量
（6） 基于這些情況，為了實(shí)現(xiàn)中小企業(yè)的控制系統(tǒng)，北京金立石儀表科技有限公司開發(fā)了一套MINI DCS系統(tǒng)。這套系統(tǒng)解決了成本，維護(hù)，PID算法，流量補(bǔ)償和擴(kuò)展等傳統(tǒng)DCS的問題。

基于這些情況，北京金立石儀表科技有限公司開發(fā)了一套MINI DCS系統(tǒng)。的得到這套系統(tǒng)解決了成本，維護(hù)，PID算法，流量補(bǔ)償和擴(kuò)展等傳統(tǒng)DCS的問題。

2. MINI DCS系統(tǒng)組成
2.1. 概述
MINI DCS的核心是北京金立石儀表科技有限公司開發(fā)的DM2XX系列控制器和相應(yīng)的I/O，系統(tǒng)支持現(xiàn)場(chǎng)總線。系統(tǒng)提供了多種可供選擇的DM2XX控制和I/O產(chǎn)品，能夠滿足制造和加工過程中的控制需要。DM2XX控制器可以由用戶自定義控制元素，據(jù)此可針對(duì)任何應(yīng)用要求，輕松設(shè)計(jì)出從簡(jiǎn)到繁各種控制策略。
DM2XX控制器在設(shè)計(jì)上從始至終都借助了工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)總線和開放式 通訊協(xié)議的強(qiáng)大能力，并以此提供了全系列的控制、可擴(kuò)展性和容錯(cuò) 冗余選項(xiàng)。此外還提供了全系列工業(yè)I/O供遠(yuǎn)程和就地安裝之用，這些I/O占地面積小，可在導(dǎo)軌上安裝，并有廣泛的I/O類型(包括本安I/O)。
采用了模塊化設(shè)計(jì)的DM2XX系列控制器、SFGXX系列隔離器、GSXX系列變送器和相關(guān)的I/O選項(xiàng)， 對(duì)小型混合系統(tǒng)與集成的大型自動(dòng)化應(yīng)用同樣有效的子系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì)，允許用戶按照實(shí)際需求靈活地選擇具體功能。而采用同樣的基本硬件提供了多種多樣的I/O、通訊模塊和電源選項(xiàng)，從而在功能性、性能和尺寸等方面也提供了靈活性。下圖是MINI DCS是系統(tǒng)架構(gòu)圖：

2.2. 管理控制室
MINI DCS系統(tǒng)的管理控制室采用PC機(jī)管理現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器，PC機(jī)采用WindowsXp系統(tǒng)，支持DDE/OPC，通過WEB方式遠(yuǎn)程登錄現(xiàn)場(chǎng)控制器。管理者不必親自跑到現(xiàn)場(chǎng)，只需在管理控制室里就可以通過PC機(jī)的監(jiān)控平臺(tái)，就可以實(shí)時(shí)了解多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)和報(bào)警狀態(tài)，根據(jù)返回的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，對(duì)多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行綜合管理和控制。
2.3. 現(xiàn)場(chǎng)控制室
現(xiàn)場(chǎng)控制室也叫人機(jī)接口站(HIS)，HIS主要用于操作和監(jiān)視，它可以顯示過程變量、控制參數(shù)和報(bào)警，使用戶可以快速地掌握工廠的運(yùn)行狀態(tài)。它也可以提供開放接口以便于管理計(jì)算機(jī)能夠訪問趨勢(shì)數(shù)據(jù)、信息和過程數(shù)據(jù)。因HIS具有操作和監(jiān)視的功能，通常稱為操作站。
MINI DCS系統(tǒng)中采用觸摸屏的方式進(jìn)行人機(jī)交互，型號(hào)有DM7000 7英寸觸摸屏，DM9000 10.4英寸觸摸屏。
功能特點(diǎn)有：
? 采用65535色TFT液晶屏，超長(zhǎng)高亮度LED背光；
? 32位高速RISC CPU，功耗低，運(yùn)行可靠，性能穩(wěn)定；
? 多達(dá)32M畫面存儲(chǔ)和128M動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)空間；
? SD卡接口，支持超大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；
? 多串口支持，內(nèi)置多種設(shè)備驅(qū)動(dòng)和通訊協(xié)議，支持主動(dòng)或被動(dòng)方式通訊；
? 以太網(wǎng)接口，支持多臺(tái)設(shè)備互連，使數(shù)據(jù)傳輸更方便。
? 有冗余備份
2.4. 網(wǎng)關(guān)
MINI DCS系統(tǒng)可以采用多種網(wǎng)關(guān)，有主流的以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，也有Zigbee、電臺(tái)、電力載波等方式的網(wǎng)關(guān)。不同網(wǎng)關(guān)可以實(shí)現(xiàn)不同總線轉(zhuǎn)換。
（1） DM211以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)可以將傳輸數(shù)據(jù)在RS485協(xié)議與TCP/IP協(xié)議之間相互轉(zhuǎn)換，在MINI DCS系統(tǒng)中可以高速，穩(wěn)定的進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、傳輸。
（2） DM212 Zigbee是一種適合低功耗，近距離無線組網(wǎng)的通訊網(wǎng)關(guān)
（3） DM213是一種電力載波網(wǎng)關(guān)，應(yīng)用在家庭智能化、公用設(shè)施智能化、工業(yè)智能化上。
（4） DM213電臺(tái)通訊網(wǎng)關(guān)。具有成本低、安裝維護(hù)方便、覆蓋范圍遠(yuǎn)的特點(diǎn)。
2.5. 以太網(wǎng)
以太網(wǎng)用于連接管理控制室、現(xiàn)場(chǎng)控制室、網(wǎng)關(guān)。起著數(shù)據(jù)連接功能
2.6. RS485總線
RS485總線將現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備連接起來，采用標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議MODBUS RTU，易于設(shè)備擴(kuò)展，通過該協(xié)議可以將不同廠家生產(chǎn)的控制設(shè)備連成工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行集中監(jiān)控和管理。
2.7. 控制單元
MINI DCS系統(tǒng)的控制單元采用德姆森公司開發(fā)的DM2XX系列控制器、SFGXX系列隔離器、GSXX系列變送器，也可以兼容其它品牌的產(chǎn)品?？刂茊卧盗心K是金立石公司生產(chǎn)的一種于MINI DCS系統(tǒng)的導(dǎo)軌安裝的模塊產(chǎn)品。產(chǎn)品型號(hào)眾多，性能穩(wěn)定，抗干擾性強(qiáng)。
（1）產(chǎn)品特點(diǎn)：
? 模塊采用標(biāo)準(zhǔn)35mm導(dǎo)軌安裝，適合密集安裝；
? 底部采用總線式結(jié)構(gòu)，節(jié)省布線，便于集中管理；
? RS485通訊接口，標(biāo)準(zhǔn)MODBUS-RTU通訊協(xié)議，速度快，通用性好；
? 全面采用表面貼裝工藝，并具有多重保護(hù)和隔離設(shè)計(jì)，抗干擾能力強(qiáng)。

（2）產(chǎn)品型號(hào)：
? DM241 專家PID控制單元
? DM242A/DM242B 可編程隔離變送單元
? DM221 四路模擬量輸入單元
? DM222 四路模擬量輸出單元
? DM231/DM232/DM233 開關(guān)量輸入/輸出單元
? DM243A 智能溫壓補(bǔ)償流量積算單元
? DM243B 模擬量輸入流量積算單元
? DM244 熱量積算儀單元
? SFGXX系列 熱電阻、熱電偶隔離器
? GSXX系列 變送器
2.8. IO單元
MINI DCS可以接入各種AI，也可以輸出AO，AI模塊主要有溫度傳感器、溫濕度傳感器、壓力變送器、差壓變送器、流量傳感器等。型號(hào)主要有：W-RE抗氧化鎢錸熱電偶，WSS雙金屬溫度計(jì)，GS3351-L投入式液位變送器，GS3351系列/差壓變送器等。
2.9. 執(zhí)行機(jī)構(gòu)
MINI DCS系統(tǒng)可以控制各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)，例如：各種閥門和變頻器。