DCS是分散控制系统(Distributed Control System)的简称，国内一般习惯称为集散控制系统。它是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，综合了计算机(Computer)、通讯(Co
mmunication)、显示(CRT)和控制(Control)等4C技术，其基本思想是分散控制、
DCS是分布式控制系统的英文缩写( Distributed Control System )，在国内自控行业又
称之为集散控制系统。
即所谓的分布式控制系统，或在有些资料中称之为集散系统，是相对于集中式控制系统而
言的一种新型计算机控制系统，它是在集中式控制系统的基础上发展、演变而来的。它是一
个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，综合了计算机，通信、显示和控制等4C技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活以及组态方便。在系统功能方面，DCS 和集中式控制系统的区别不大，但在系统功能的实现方法上却完全不同。
工程师站是对DCS 进行离线的配置、组态工作和在线的系统监督、控制、维护的网络节点，其主要功能是提供对DCS4行组态，配置工作的工具软件(即组态软件)，并在DCS在线运行时实时地监视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 随时处在最佳的工作状态之下。与集中式控制系统不同，所有的DCS都要求有系统组态功能，
DCS分散控制系统原理
第一讲绪论
DCS从1975年问世以来，大约有三次比较大的变革，七十年代操作站的硬件、操作系统、监视软件都是专用的，由各DCS厂家自己开发的，也没有动态流程图，通讯网络基本上都
是轮询方式的；八十年代就不一样了，通讯网络较多使用令牌方式；九十年代操作站出现了
通用系统，九十年代末通讯网络有部份遵守TCP/IP协议，有的开始采用以太网。总的来看，
变化主要体现在I/O板、操作站和通讯网络。控制器相对来讲变化要小一些。操作站主要
表现在由专用机变化到通用机，如PC机和小型机的应用。但是目前它的操作系统一般采用
UNIX，也有小系统采用NT，相比较来看UNIX的稳定性要好一些，NT则有死机现象。I/O 板主要体现在现场总线的引入DCS系统。
从理论上讲，一个DCS系统可以应用于各种行业，但是各行业有它的特殊性，所以DCS
也就出现了不同的分支，有时也由于DCS厂家技术人员工艺知识的局限性而引起，如
HONEYWELL公司对石化比较熟悉，其产品在石化行业应用较多，而E AILEY的产品则在
电力行业应用比较普遍。用户在选择DCS的时候主要是要注意其技术人员是否对该生产工
艺比较熟悉；然后要看该系统适用于多大规模，比如NT操作系统的就适应于较小规模的系统；最后是价格，不同的组合价格会有较大的差异，而国产的DCS 系统价格比进口的DCS 至少要低一半，算上备品备件则要低得更多。
DCS 由四部份组成：I/O 板、控制器、操作站、通讯网络。I/O 板和控制器国际上各DCS 厂家的技术水平都相差不远，如果说有些差别的话是控制器内的算法有多有少，算法的组合有些不一样，I/O 板的差别在于有的有智能，有些没有，但是控制器读取所有I/O 数据必须在一秒钟内完成一个循环；操作站差别比较大，主要差别是选用PC 机还是选用小型机、采用UNIX 还是采用NT 操作系统、采用专用的还是通用的监视软件,操作系统和监视软件配合比较好时可以减少死机现象；差别最大的是通讯网络，最差的是轮询方式，最好的是例外报告方式，根据我们的实验，其速度要相差七八倍。
第二讲DCS 在选型中的几个问题被控制对象确定以后，选用什么样的控制系统就成为重要问题。主要是根据项目规模和投资预算来考虑的，以数字技术为基础的DCS 系统和早期的模拟仪表组成的控制系统，从工程项目的实施来看，本质差别不大，主要考虑项目规模和投资预算，但DCS 与模拟仪表相比，它更为复杂，技术性要求更高，下面我来谈谈DCS 系统选型中的几个问题。从理论上来讲，DCS 可以用与不同的工艺过程，它是通用的，但是，DCS 的制造厂家专长与某一领域。如：HOMEYWELL 主要用于石化部门，BAILEY 公司的N90 、INFI90 主要用于电力系统，ROSEMOUNT 的RS3、A-V大多用于化工系统。但也不能否认不同工艺过程会有一些特殊要求，如：电厂一定要有电调设备和SOE ，石化部门一定要有选择性控制，水泥行业一定要有大纯滞后控制补偿等，选型时也要考虑这些因素。
第二点就是经济性，应该从DCS 本身价格和预计所创效益角度考虑。DCS 有国产的和进口的，对相同档次而言，进口的控制功能强一些，有一些先进的控制算法，如Smith 预估、
三维矩阵运算等，国产DCS 价格要比进口的低很多，也能满足技术要求。从结构上来看，国外DCS 的控制器各厂家差别不太远，控制器的预置算法稍有差别，控制器与I/O 板的连
接方式也有所不同。而操作站区别较大。有以PC 机为基础的，有以小型机为基础的，操作系统一般选用UNIX 类系统。小型机的价格要比PC 机高很多，进口小型机操作站的价格要高于四万美金，而且许多机型已经停产（如DEC公司的VAX机和a机）。PC机的操作站
不到三万美金，它的操作系统采用NT,其稳定性没有UNIX好。小型机的接口采用SCSI , 传输速率是串行的8 倍之多。以NT 操作系统作为操作站的，点数要少一些，不然会频繁死机，国产的PC 机更便宜得多，采用PC 机操作站，可以采用最新的机型，操作人员对软件的安装、调试、联网和开发也要熟悉得多。监视软件有专用的也可以用通用的，通用的监视软件开放性要好一些，用户应按照项目的规模大小和预算资金来选择使用。
DCS 比较贵的原因，除了上述理由外，还有控制器的电源系统，通常采用冗余供电，电源的引入和散热是价格贵的主要原因，各个DCS 系统在这方面差别比较大。把控制器和操作站联系起来的通讯网络也要考虑，
如果采用通用的以太网，则网卡等价格很低，专用的网络接口很贵，最贵可以达到20000 美金。
因此，经济性与很多因素有关，有时外商给你报价降下来，实际是改变了一些结构而已，并没有给你什么优惠，甚至他的利润还增加了。这时可取的办法是联系国内类似的单位和请教有经验的专家。
第三点就是承包方的技术力量，也就是承包方对哪一工艺过程和DCS 本身比较熟悉。如经常做化工控制系统的承包商来做轧制的控制系统，他对活套的控制、卷曲的控制和张力的控制等就不太熟悉，做的工程就不会太好。如果承包方对DCS 本身不熟悉，控制器做的太大时会产生死机。不少工厂都购买了不同厂家的DCS 系统，我们称之为“八国联军”状态，此时更要选择技术力量比较强的单位抓总，而不宜选择某一个国外厂商作为承包商，第四点是售后服务，国外厂商通常情况下配品、备件供应价格高，且不能及时提供。DCS 用户应选择厂商实力雄厚的，技术力量强的、境内技术支持好的厂家。计算机技术发展很快，DCS 厂家也会不断更新它的产品，新旧产品兼容性要好才行，个别厂家新旧系统不兼容，系统升级时造成很大损失。国内的DCS 厂家配品、备件供应比较及时，售后服务方面做的也比较好。
第五点是关于DCS 的技术先进性，指系统采用了经过验证的最新技术，并有发展前途和生命力，包括DCS 系统的开放和互联，现场总线的应用，第三方软件的支持等。这里要注意的一点是：有些厂家为了占领市场，把一些不成熟的产品推到第三世界，如五、六年前DCS 缺少小型系统，有的厂家把不太成熟的小型系统推到用户，结果这270 多套系统基本都已经提前退役。早在1983 年，某外国公司推销的DCS ，在电源出现故障并复电后，控制器的输出是任意的，此时阀门的位置就很危险，这种产品本不能出厂，但还是卖给了我们国家，结果购买单位基本上没有运行。
总之，DCS 从七五年到现在已经有二十多年的应用历史了，可靠性方面基本都能达到要求，
建立系统时选型是一个非常重要的环节，我们不但主要考虑项目规模和投资预算，还要考虑到一系列其它的因素，选型是否恰当往往从一开始就决定了该系统今后的命运，万万不可掉以轻心。
第三讲DCS 操作站
DCS 系统包括三大部分：带I/O 部件的控制器、通讯网络和人机接口．人机接口包括操作站、工程师站和历史站。控制器I/O 部件和生产过程相联接，操作站和人相联系，通讯网络把这两部分联成系统。所以操作站是DCS 的重要组成部分，工程师站给控制器和操作站组态，历史站记录生产过程的历史数据。
一个DCS 系统控制器和I/O 部件通常可以运行16-20 年，而操作站因为有活动部件，还有一些相互的电磁干扰，所以比较容易损坏，如：硬盘、键盘、CRT 、软驱等，运行6-8 年后
出现故障的概率就比较大，据初步统计最长的也只能运行十年左右。所以在DCS 运行过程中，更新操作站的情况比较多。
DCS 的控制器的变化较小。其变化表现在控制算法的安排、控制算法的多少，存取的I/O 点数的多少和内存
的大小等，它随着硬件的进步而做相应的更改，操作系统一般都是专用的。操作站的变化就很大，八十年代以前的操作站，一般没有硬盘及动态流程图，能显示的标签数比较少，例如500个标签（标签指的是AI、DI、回路、开关量的逻辑关系等），八十年代出现了能显示5000 个标签的操作站，九十年代出现了能显示30000 个标签的操作站，同时，也出现了在微软的NT 通用平台上运行的通用显示软件，开始，通用软件只在PLC 的操作站上使用，后来也逐渐应用在DCS 上，它的标签量可以达到10000 个。
DCS 操作站发展的过程（以BAILEY 的操作站为例）如下：
一．八十年代初，N90 的操作站是OIU 系列，当时是无硬盘、无动态流程图的，标签量500。后来增加了硬盘和流程图，标签量1400-5000 点。八十年代中期推出了MCS 系列，标签量10000 ，特别是MCSPULS ，它是SCSI 接口，可以有30000 个标签点，当时在DCS 市场上处于领先地位。1986 年，BAILEY 产品占世界DCS 市场的1/3 。到1988 年，共有8500 套在世界各国运转。到了90 年代，DCS 市场争夺激烈，BAILEY 无论在技术上还是在销售方面都不象80 年代那样令人瞩目,于是BAILEY 公司欲通过收购FISCHER&PORTER 、
HARTMANN&BRAUN 等公司销售他们的系统来重铸辉煌。
BAILEY 的控制器和通讯网络都比较好，但在操作站上面，不能与竞争者相比，新的操作站是
BAILEY 最
以WINDOWS NT 、通用微机为基础的Conductor NT 。实际上，该操作站不是为INFI-
90 开发的，它是FISCHER-PORTER 的系统6 的操作站，用它的监控软件嵌入和INFI-90 通讯的驱动软件而成。由于销售量不大，磨合的机会少，问题比较多，死机现象严重。OIS40 系列的操作站运行在DEC 的VMS 平台上。实际上，它仍然是在MCS 操作站的MTOS 操作系统平台上，开发了一个与VMS 通讯的驱动软件，因为80 年代的OIU 和MCS 在80 年代末都已经停止销售。BAILEY 只卖OIS20 系列和OIS40 系列。
OIS20 系列是90 年代初推向市场的，它本质上是MCS ，但它们能与INFI-90 通讯。它的开发、制造成本都比较低，性能也比较好。OIS20 系列的辅站不是用网络来传输信息的，只是在主站上多加了1 块显卡来实现辅站的功能。后来因维护成本很高，硬盘和软驱都难以买到，用户反映不太好。
继OIS20 系列，BAILEY 公司推出了OIS41 、OIS42 ，在操作站之间增加了以太网卡，组成后门网络，可以实现打印机共享。把图形传给不同主站的能力也有所增强，也给用户提供了开发打印系统的空间，这是后话。由于OIS40 、OIS41 、OIS42 主机性能较差，所以操作站
的性能提高不明显。直到OIS43 Alpha 芯片的出现，性能才得到提高。
同时，加拿大BAILEY 公司开发了PCV ，它是以PC 为基础的操作站，采用QNX 操作系统。因为它的标签量较少，价格低廉，运行稳定，故适用于小系统的使用，这就是BAILEY 的OIS10 系列，版本5 以前，只有文本没有图形。版本5 以后既有文本也有图形。OIS11 操作站后门之间用ARCNET 联网。OIS12 既可用ARCNET 也可用以太网联网。
由于OIS40 系列软件结构复杂，故价格较高，更重要的一点是DEC 公司被COMPAQ 公司兼并，Alpha 机255/233 停止生产，这给BAILEY 公司和用户无疑是雪上加霜。
二. 八十年代中期，因为PLC 操作站的开发都不太成功，一些软件公司就开发了通用的监控软件，且很快就被PLC 制造厂家所采用。如：FIX 、INTOUCH 、ONSPEC 等（一共有上百种），由于市场前景较好，所以软件开发商又开发了许多PLC 的驱动软件。到了九十年代，又开发了DCS 的驱动软件。最早采用通用工控监控软件的是MOORE 公司的APEC 系统，它既可以用INTOUCH 也可用FIX ，以FIX 软件为基础的操作站也应用在Fisher Rosmont DeltaV and Toshiba DCS 系统上，由于INFI-90 系统在九十年代一直没有推出比
较优秀的操作站，故PREVISE 公司推出了OPsCon 操作站。
OPsCon 操作站运行在PC 硬件平台，NT 操作系统下。把FIX 作为监控软件，并开发了能
与多种DCS 通讯的对应驱动软件，标签量为10000 个。因为FIX 软件在世界各地已经销售了90000 套，它与各种PLC 、DCS 和NT 系统磨合较好，这种监控软件只要开发出多种PLC 、DCS 的驱动软件就可以成为通用操作站。2000 年开始应用在INFI-90 系统上。如：新西兰的一家造纸厂，原来已经运行有CONDUCT NT ，后来还是改用OPsCon 。通用操作站的功能不仅具备专用操作站的功能，如：绘制动态流程图、报警、实时趋势和历
史趋势，DCS 参数调整、模件诊断、模件编程等。如：OPsCon 的工程师站新增的功能在于不仅能给模件编程，还可以读取模件的编程。通用操作站的出现，给DCS 用户带来了以
下方便：
1、不必再为原DCS生产厂家是否倒闭、被兼并。该型产品是否已经停产、备件是否能够找到而操心。
2、由于通用操作站的适用面广，相对生产量大，成本下降，因而可以节省用户的经费。维护费用也比较少。
3、采用通用系统要比使用各种不同的专用系统更为简单，用户也可减少人员培训的费用。
4、更新和升级容易。
5、开放性能好，很容易建立生产管理信息系统。
因此，通用操作站是DCS 的发展方向。
第四讲动态数据服务器
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。
第五讲DCS 的通讯网络堵塞和人机界面死机现象
在DCS 的通讯网络上连接有几种不同的结点，它通常分为两大类。一类是直接与生产过程通过I/O 板连接起来的结点，我们称之为控制器。控制器根据功能不同又可以分为数据采集控制器和回路控制器，两者可以合为一个结点。另一类结点是与人机相连的，称为人机界面。它们通过通讯网络采集控制器中的数据。
根据功能又分为操作站，这是工厂运营的主要设备，它既要从控制器中读取数据，又要将运营人员的意图送给控制器，所以数据传输是双向的。人机界面的另外几种结点分别是工程师工作站、历史趋势站和动态数据服务器。工程师工作站通常只在系统投运前，把存储在控制器中的各种算法按照生产要求连接起来，并填进参数最后下装给控制器，它是组态用的工具，系统投运以后可以离线。工程师站的工作区别于用算法语言编程，称之为组态。
控制器的存储器中存有各种控制算法，如：PID 、加、减、乘、除、三角函数、矩阵运算、先进算法史密斯
预估器，与BASIC 、C 语言接口等。如果操作站中的监控软件作图功能不能满足要求，也可由工程师站做动态流程图，然后装载给操作站。
为了DCS 的控制器和操作站的升级，不改变组态，由逆向工程师站读取控制器组态。然后下装给升级后的控制器。逆向工程师站的另外一个功能是为了查找故障，读取控制器组态供分析使用。
人机界面的另一个重要结点是动态数据服务器，它是DCS 和MIS 系统的接口，是DCS 和
Web 的隔离设备。它的特点是数据只能上行，不能下行，而且存储的数据量是海量的。历史趋势站和动态数
据服务器类似，它的功能可以合并到动态数据服务器上，也可以单独成为一个结点。
在系统刚投入运行时，由于系统组态不完善，经常发生网络堵塞。但投运一段时间后，就很少发生网络堵塞。
近来，由于MIS 系统需要从DCS 中读取生产实时数据。在网络中接进动态数据服务器，网络堵塞现象就变得十分频繁，并使得各种人机界面的结点死机现象很严重。网络堵塞现象的严重程度与多种因素相关。
当结点连到DCS 的通讯网络上时，通常有一个网络接口，控制器把数据送到接口。人机界面从网络接口读取数据，读取数据应遵守网络通讯协议。网络物理结构有环形和总线两种，总线网络在逻辑上也是环形的。星形网络只用于小系统（100 个I/O 点内）。常用的通讯协议是广播式的，在网络上的结点，只要把数据送到网络上，它就要不断广播数据，需要数据的结点就接收数据。广播式协议的网络除了这种方式以外，还有一种方式：一个结点向网上的其他结点问询数据，但如果其他结点没有这个数据，它就反复进行问询工作，直至读取到这个数据。那么如果网络上根本没有这个数据，就会造成网络堵塞。
操作站死机现象，不管何种DCS 系统，在DCS 七十年代问世以来，都不同程度的存在死机现象。操作站主要软件是操作系统、监控软件和控制器的驱动软件。早期的DCS 系统，所有这三个软件都是由DCS 厂家自行开发的，或者说是专用的。这三个软件可能有不相配的地方，所以在运行时产生死机，特别是键盘操作时几个特殊键按下时，就会产生死机。另外一种情况是：有的DCS 系统、监控软件从其它系统移植过来，DCS 制造厂家只开发一个驱动软件。这种情况下，由于DCS 销售量小，软件之间配合问题没有得到充分暴露，死机就更为频繁。
动态数据服务器不是系统刚投运时就存在的，许多DCS 用户是最近几年根据需要才添加的。DCS 运行时间比较长的情况下，工厂的维护人员不断更替，控制器的组态也不断变化，但有一个现象是：组态只加不减，有一部分组态实际上已没有与真正的I/O 点相连。而动态数据服务器接入时，欲将DCS 上所有数据点都读上去，而其中有很大数量的数据点是无效的，因而造成网络堵塞，所以人机界面就发生死机现象。这时可以用逆向工程师站读取控制器中的组态，与正向工程师站的内容进行比较，删除无效点，就可以避免网络堵塞和死机现象。
另一个应注意的问题是在接入动态数据服务器时，应检查所有接口的软件版本是否一致。否则也会影响数据的传递。
解决网络堵塞的第三种方法是：如果采用例外报告的方式，可将例外报告的区域加大一些，以减少网络的通讯
量。例外报告的意思是现场的某点只在发生变化时把数据送到网络上，如果不发生变化就不会传送。但为了防止点已经坏而人机界面不知道的情况。所以，即使点不
变化，超过一段时间也要报告。为了减少网络上的数量，把例外报告的二个参数都适当加大，也能达到减少数据量的目的。
最近几年推出的通用操作站，大多采用NT 操作系统，监控软件也采用通用的，如：FIX 、INTOUCH 等。由于软件的销售量大，软件存在的问题较少。通用操作站的开放性能好，死机现象会大大减少。无论维护成本、备件采购都不受DCS 制造厂家的限制。这是DCS 的一大进步。
第六讲DCS 操作站部件更换技巧和DCS 的打印系统
1995 年以前从国外进口的DCS 系统据不完全统计，大约近3000 套、20 多种不同型号的
DCS 系统，它们分别来自于美国、日本和欧洲。有的系统是专用的，它随主设备一起进入我国。如造纸厂的一些控制系统如Measurex ODX ，它可能随造纸主设备进入我国。大部分DCS 是直接进入我国。又如欧陆的系统6000 ，它是集成的DCS 系统。回路控制器作过程控制用，人机界面采用PARAGON 软件作为监控软件。利用PC 机的串形口，把PLC 也接进HMI 中。同一厂家又有几种不同型号的DCS ，这是由于系统升级或系统规模不同而设计的不同型号的系统。把同一厂家的放在一起，观察几种DCS 系统在中国的使用情况。用户有几十套以上的有以下几种系统：TDC3000 (TDC2000、R150、S9000 )、卩XL (CENTUM )、l/A (SPECTRUM )、N90 (INFI90 )、PROVAX、RS3(A V)、APACES、
MOD300 (MOD 川)、AC450 (AC210、AC500 )、WDPF、HIACS、TELEPUM 和MAX-1
(MAX-1000 )。还有一些系统不到10个用户的，如PROCONTROL P14 ，全国只有4套，
D/3只有5套，TOSDIC系统在全国的用户也不多。无论在中国的用户多还是少，这些DCS 系统的共同特点是人机界面的许多部件也都是从第三方购买的，不是自己生产的，现在大部
分部件都已经停止生产。如有的DCS操作站主机采用DEC公司的VAX机或a机，在96
年DEC 已被COMPAQ 公司兼并，到现在已经停产5 年，不仅机器不生产，而且连芯片也
又如操作站使用的硬盘，与硬盘的接口大都是ST412 接口（像ST225 、ST4096 、ST4097 、XT1085 等）或IDE 接口，这种硬盘体积大，但容量小。目前已停产多年。当操作站的硬盘损坏时，购买原配硬盘会比较困难，只能用与原硬盘同系列的，BIOS 稍加修改后的硬盘代替。少量的SCSI 接口的硬盘购买要容易一些。还有低分辨率的CRT ，一般都是RGB 输入，目前市场上的CRT 无法与大部分DCS 操作站相连，一旦CRT 发生故障，操作站无法发挥作用。解决的办法是需要接一个转换器后才能用现在的显示器和DCS 操作站相连，用来显示DCS 系统的信息。又如ARCHIVE 磁带机，TEAC 软驱等都无法买到。寻找旧产品是很困难的事情。即使找到，也不一定用的上。如硬盘还需要低格或初始化等。如果还想用原来的操作站主机，就需要配上能兼容的硬盘、CRT 、键盘等。80 年代进口的DCS ，即使是DCS 的生产厂家，有时也无法供应部分备件。有时能供应，但到货的时间特别长，无法满足紧急要求。其价格可以说是天价。因为这些部件DCS 厂家也是从第三方购进的，也需要去寻找，使的供货时间很长。每个部件如硬盘、
CRT 、磁带机等都要在几万
甚至十几万人民币。如换主机，就需要几十万人民币。所以说, 购买这些部件还需要有新的
思路。更换主机的话，有时甚至不如把原来操作站去掉，换上新的通用操作站。
值的一提的是各DCS 系统的专用打印机，像能打图形的GENICON 打印机，它的打印头、色带等很难买到。又如原DCS 配的报警打印机，系统中只要有报警发生，打印机就会不停的打印，而且报警的产生次序没有存储，不能查出哪一个报警是最先发生的，一些有用的信息淹没在海量的无用的信息中。不仅浪费大量的打印纸，而且有用信息很难提取出来。打印系统就是在上述背景下开发的，打印软件用于各类DCS 系统的打印管理系统。该打印系统可以与各类DCS 系统的操作站相联，构成打印信息管理系统，包括在线报警记录，屏幕拷贝及事件列表等。不仅可以完全替代专用打印机，而且还兼有存储、查询等功能，从而更适合现场应用。每一套打印系统可以与4 台DCS 操作站相联。打印管理系统其核心是打印管理软件，把它安装在普通PC 机上，在WINDOWS 平台上运行。为保证数据安全，采用RAID 技术，双硬盘冗余运行。该软件是为改善计算机自动控制（DCS ）操作站的打印功能，加强信息的存储、查阅和拷贝能力而开发的一套打印信息管理软件，具有功能强，界面友好，操作方便等特点。使用它可以从根本上避免过去只使用打
印机时，由于打印机故障而经常造成信息丢失的现象，也可以从根本上避免有用信息淹没在
大量无用信息中。 使用可以将操作站的打印输出信息长期地以文件形式保存在硬盘上 盘容量及打印信息量的大小，可达数月甚至数年)，也可将其拷贝到其它存储设备(如：光 盘等)上。 打印系统可以自动识别操作站信息中的报警记录、 控制操作、 统计报表、事件触发报表、画 面拷贝及组态列表等内容，并分别进行处理。使用它可以实时地观察到操作站的报警记录、 控制操作、统计报表、事件触发报表、画面拷贝及组态列表等内容，并分别进行处理；并可 以实时地观察到操作站的报警记录和控制操作等需要即时响应的数据和状态， 也能方便地查 阅已经接受到的所有记录。既可以使用 “离线打印 ”对已经接收到的信息进行有选择地打印， 又可以使用 “在线打印 ”将操作员站的打印内容立即输出到打印机上。 打印系统的工作原理是：各个打印机厂商生产的打印机都有与 WINDOWS 操作系统相联的 驱动程序。而原 DCS 的大部分操作站的操作系统是专用的，它们只有特殊几种打印机的驱 动程序。市场上常用的打印机它们没有驱动程序， 所以是连不上的。实际上，打印系统软件 的任务是编写 WINDOWS 操作系统的反驱动软件，就是使 DCS 操作站来的信号能在 WINDOOWS 环境下识别。然后通过 WINDOWS 的驱动程序去连接常用的打印机。打印系 统软件要识别不同的数据格式，因为原连接不同型号的 DCS 操作站的打印机有它们自己的 数据格式，如ANSI 格式、IBM 格式等，在打印系统连接到操作站之前， 弄清它的数据格式， 使这种数据格式在 WINDOWS 环境下工作。打印系统软件应编写 '多种数据格式的反驱动软 件。另外，打印图形和打印文本的软件差别很大。仅打印文本，其软件比较简单，打印图形 比较复杂。比如采用 HP 打印机打印图形，首先弄清是点阵格式还是页扫描格式。大部分 Hp 打印机是页扫描方式， 软件要解释 PCL 指令， 打印机就能打印操作站屏幕上的图形。 如 果不是 HP 打印机，就要解释别的指令。 打印系统软件国外和国内都有产品，经使用运行都很好。
DCS 打印系统
第七讲 DCS 的基本结构和 PLC 的区别
DCS 为分散控制系统的英文( TOTAL DISTRIBUTED CONTROL SYSTEM )简称。指的 是控制危险分散、管理和显示集中。 60 年代末有人研制了作逻辑运算的可编程序控制器 (Programmable Logic Controller )。简称 PLC 。主要应用于汽车制造业。 70 年代中期以 完成模拟量控制的 DCS 推向市场，代替以 PID 运算为主的模拟仪表控制。首先提出 这样一种思想的是原制造仪表的厂商，当时主要应用于化工行业。后又有计算机行业从事
DCS 的开发。
70 年代微机技术还不成熟，计算机技术还不够发达。操作站、控制器、 I/O 板和网络接口板 等都是 DCS 生产厂家自行开发的，也就是所有部件都是专用的。
70 年代初，有人用如 PDP/1124 这样的小型机代替原来的集中安装的模拟仪表控制。连接 到中央控制室的
视硬
DCS
电缆很多。如用小型机既作为控制器、同时把连接小型机的CRT 又作为显示设备（即人机界面）。一台小型机需接收几千台变送器或别的传感器来的信号，完成几百个回路的运算。很显然其危险有点集中。和模拟仪表连接的电缆一样多，并且一旦小型机坏了，控制和显示都没有了。数字控制没有达到预期的目的。
后有人提出把控制和显示分开。一台计算机完成控制计算任务，另一台计算机完成显示任务。另外，一个工艺过程作为被控对象可能需要显示和控制的点很多，其中有一些还需要闭环控制或逻辑运算，工艺过程作为被控对象的各个部分会有相对独立性，可以分成若干个独立的工序，再把在计算机控制系统中独立的工序上需要显示和控制的输入、输出的点分配到数台计算机中去，把原来由一台小型机完成的运算任务由几台或几十台计算机（控制器）去完成。其中一台机器坏了不影响全局。所谓“狼群代替老虎”的战术，这就是危险分散的意思。把显示、操作、打印等管理功能集中在一起，用网络把上述完成控制和显示的两部分连成一个系统。当时有人把这种系统称为集散系统。危险究竟要分散到多少算合适呢？这与当时的计算机技术的发展水平有关。70 年代中期，彻底分散就是一个控制器完成一个回路的运算。当时由于人们对数字技术不太熟息，习惯于模拟仪表，70 年代末、80 年代曾经风行回路控制器，把数字控制器做成和原来模拟仪表在外观上几乎完全一样，不改变操作习惯，内部把PID 运算数字化。一块仪表（一台计算机）完成一个回路的控制任务。其价格较为昂贵，但危险是分散了。然后用通讯网络把各个控制器和以CRT 为基础的人机界面连成一个系统。这时网络结构通常都是星形结构。回路的控制器的制作成本太高，价格/性能比不好。后来为了减低成本，就有两回路的、四回路的控制器，它的价格/性能比稍好一些。对于一个大中型系统来说，DCS 的价格/性能比比回路
控制器组成的系统要好。有些特殊地方还是要用到一些回路控制器。
如果所要完成的回路太多，如一个控制器采集几千点、完成几百个回路的运算，危险又太集中。在这种情况下，危险必需分散。随着计算机技术的发展，计算机的运算能力、存储容量和可靠性不断提高，一台计算机所完成的任务也可以增加。完成的任务也可集中一点。另外，控制器、网络等冗余技术也得到了发展，控制运算也可集中一些。
从目前的DCS 来看，一个控制器完成几十个回路的运算和几百点的采集、再加适量的逻辑
运算，经现场使用，效果是比较好的。这就产生控制器升级的问题了。有时控制器和检测元件的距离还是比较远，这就促进现场总线的发展。如CAN 、LOONWORKS 、FF 等现场总线，以及HART 协议接收板等都用到DCS 系统中。
DCS 分为三大部分，带I/O 板的控制器、通讯网络和人机界面（HMI ）。由I/O 板通过端子板直接与生产过程相连，读取传感器来的信号。I/O 板有几种不同的类型，每一种I/O 板都有相应的端子板。
l 模拟量输入，4-20 毫安的标准信号板和用以读取热电偶的毫伏信号板；4-16 个通道不等；
l 模拟量输出，通常都是4-20 毫安的标准信号，一般它的通道比较少，4-8 个个通道；
l 开关量输入；16-32 个通道：
l 开关量输出，开关量输入和输出还分不同电压等级的板，如直流24 伏、125 伏；交流220 伏或115 伏等；8-16 个通道不等；
l 脉冲量输入，用于采集速率的信号；4-8 通道不等；
l 快速中断输入；
l HART 协议输入板；
l 现场总线I/O 板；
每一块I/O 板都接在I/O 总线上。为了信号的安全和完整，信号在进入I/O 板以前信号要进行整修，
如上下限的检查、温度补偿、滤波，这些工作可以在端子板完成，也可以分开完成，完成信号整修的板
现在有人称它们为信号调理板。
I/O 总线和控制器相连。80 年代的DCS 由于控制器的运算能力不强，为了增加I/O 点数，把控制器的
任务分开，实际上是有三种类型的控制器。即：完成闭环运算的控制器、模拟量数据采集器和逻辑运算器。
它们分别有自己的I/O 总线，各种DCS 的I/O 总线各不相同。如果要求快速，最好采用并行总线。一般采用串行总线比较多。尤其是RS485 总线较多，模拟量数据采集器和逻辑运算器的I/O 点数可以多一些。闭环控制器、模拟量数据采集器和逻辑运算器可以和人机界面直接连在通讯网络上，在网络上的每一个不
同的控制器作为网络上的一个独立结点。每一个结点完成不同的功能。它们都应有网络接口。有的DCS 为了节省网络接口，把所有的过程控制用的设备即闭环控制器、模拟量数据采集器和逻辑运算器预先连在控制
总线上，称为过程控制站。这可以增加过程控制站能接收的I/O 点数，又能节省接口。然后再通过接口连到网络上，与人机界面相连。随着计算机计术的发展，控制器的运算能力不断增强，如PC 机做的一个控制器能力很强，既可接收模拟量运算，也接收开关量逻辑运算。一个控制器成为网络上的一个结点。通过网络与人机界面相连。
控制器是DCS 的核心部件，它相当于一台PC 机。有的DCS 的控制器本身就是PC 机。它主要有
CPU 、RAM 、E2PROM 和ROM 等芯片，还有两个接口，一个向下接收I/O 总线来的信号，另一个接口是向上把信号送到网络上与人机界面相连。ROM 用来存贮完成各种运算功能的控制算法（有的DCS 称为功能块库）。在库中存功能块，如控制算法PID 、带死
区PID ，积分分离PID ，算术运算加、减、乘、除、平方、开方、函数运算一次滤波、正弦、余弦、X-Y
函数发生器、超前-滞后；比较先进的算法有史密斯预估，C 语言接口、矩阵加、矩阵乘；逻辑运算有逻辑与、逻辑或、逻辑非、逻辑与非等。通常用站功能块不仅把模拟量和开关量结合起来，还与人连系起来。功能块越多，用户编写应用程序（即组态）越方便。组态按照工艺要求，把功能块连接起来形成控制方案。把控制方案存在E2PROM 中。因为E2PROM 可以擦写，组态要随工艺改变而改变，所以把组态存在E2PROM 中。不同用户有不同组态。组态时，用户从功能块库中选择要的功能块，填上参数，把功能块连接起来。形成控制方案存到E2PROM 中。这时控制器在组态方式，投入运行后就成为运行方式控制器中安装有操作系统，功能块组态软件和通讯软件。
为了系统安全运行，闭环控制器一定是冗余运行的，一用一备，并且是热备。为了使冗余成功，应注意以下几点：两个控制器的硬件、软件版本必需一致；检查发送-接收的芯片是否
完好；冗余的芯片是否完好。两个模件的设定是否一样、还要检查有没有带手操站等。通讯网络把过程站和人机界面连成一个系统。通讯网络有几种不同的结构行式。如总线式、环形和星形（见图）。总线形在逻辑上也是环形的。星形的只适用于小系统。不论是环形还是总线形，一般都采用广播式。其它一些协议方式已用的较少。通讯网络的速率在10M 和100M 左右。
人机界面有4 种不同形式的结点，它们是操作站、工程师工作站、历史趋势站和动态数据服务器。u 操作站安装有操作系统、监控软件和控制器的驱动软件。显示系统的标签、动态流程图和报警信息。
u 工程师工作站给控制器组态（CAD ），也可以给操作站组态（作动态流程图）。如果监控软件作图能力很强，作图工作可以由监控软件独立完成。工程师站的另外一个功能是读控制器的组态，用于控制器升级，查找故障。我们称之为逆向工程师站。
u 历史趋势站用于存储历史数据，一般用磁盘阵列（称为RAID 技术）。
u 动态数据服务器是DCS 和MIS 系统的接口，也是DCS 和Web 的隔离设备。
DCS 和PLC 的设计原理区别较大，PLC 是由摸仿原继电器控制原理发展起来的，70 年代的PLC 只有开关量逻辑控制，首先应用的是汽车制造行业。它以存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和运算等操作的指令；并通过数字输入和输出操作，来控制各类机械或生产过程。用户编制的控制程序表达了生产过程的工艺要求，并事先存入PLC 的用户程序存储器中。运行时按存储程序的内容逐条执行，以完成工艺流程要求的操作。PLC 的CPU 内有指示程序步存储地址的程序计数器，在程序运行过程中，每执行一步该计数器自动加 1 ，程序从起始步（步序号为零）起依次执行到最终步（通常为END 指令），然后再返回起始步循环运算。PLC 每完成一次循环操作所需的时间称为一个扫描周期。不同型号的PLC ，循环扫描周期在1 微秒到几十
微秒之间。程序计数器这样的循环操作，这是DCS 所没有的。这也是使PLC 的冗余不如DCS 的原因。DCS 是在运算放大器的基础上得以发展的。把所有的函数、各过程变量之间的关系都作成功能块（有的DCS 系统称为膨化块）。70 年代中期的DCS 只有模拟量控制。如TDC2000 系统，一个控制器一秒钟内能完成8 个PID 回路的运算。首先应用的是化工行业。DCS 和PLC 的表现的主要差别是在开关量的逻辑解算和模拟量的运算上，即使后来两者相互有些渗透，但是还是有区别。80 年代以后，PLC 除逻辑运算外，也有一些控制回路用的算法，但要完成一些复杂运算还是比较困难，PLC 用梯形图编程，模拟量的运算在编程时不太直观，编程比较麻烦。但在解算逻辑方面，表现出快速的优点，在微秒量级，解算1K 逻辑程序不到1 毫秒。它把所有的输入都当成开关量来处理，16位（也有32位的）为一个模拟量。而DCS 把所有输入都当成模拟量，1位就是开关量。解算一个逻辑是在几百微秒至几毫秒量级。对于PLC 解算一个PID 运算在几十毫秒，这与DCS 的运算时间不相上下。大型PLC 使用另外一个CPU 来完成模拟量的运算。把计算结果送给PLC 的控制器。不同型号的DCS ，解算PID 所需时间不同，但都在几十毫秒的量级。如早期的TDC2000 系统，1 秒钟内完成8 个回路的控制运算。随着芯片技术的发展，解算一个算法的时简在缩短。解算一个算法所需时间与功能块的安排方式和组态方式有关。在接地电阻方面，对PLC 也许要求不高，但对DCS 一定要在几欧姆以下（通常在4 欧姆以下）。模拟量隔离也是非常重要的。在有爆炸危险的地方，应配置本质安全栅。
相同I/O 点数的系统，用PLC 比用DCS ，其成本要低一些（大约能省40% 左右）。PLC 没有专用操作站，它用的软件和硬件都是通用的，所以维护成本比DCS 要低很多。一个PLC 的控制器，可以接收几千个I/O 点（最多可达8000 多个I/O）。DCS 的控制器，只能几百个I/O 点（不超过500 个
I/O ）。如果被控对象主要是设备连锁、回路很少，采用PLC 较为
合适。如果主要是模拟量控制、并且函数运算很多，最好采用DCS。 DCS在控制器、I/O
板、通讯网络等的冗余方面，一些高级运算、行业的特殊要求方面都要比PLC 好的多。PLC 由于采用通
用监控软件，在设计企业的管理信息系统方面，要容易一些。
特别要指出的是，DCS 的专用操作站，不是天经地义的。它是由历史原因形成的。DCS 厂
家如再不开放操作站，与工厂的管理信息系统连网，个别DCS 就有从市场中消失的危险。随着新技术的诞生，负面影响也跟着而来。新操作站的开放，病毒和黑客容易侵入到系统。在作设计时，在操作站上设置密码，系统多加隔离和防火墙。把负面影响减到最小。
总线网络DCS
环形网络的DCS
电磁流量计其控制原理为：现场检测设备从现场采集来的信号经I/O 单元的A/D 转换，通过I/O 总线把数据传到过程接口控制器（PIC），在过程站（PCS）需要时，PIC沿现场总线把数据发送到PCS的现场总线控制器（FBC）, FBC对接收到的信号进行滤波和线性化，然后发送到PCS的CPU。PCS 的CPU 依照系统组态对数据进行处理和运算，并发送所需的数据到网络连接单元
（NCU ）。网络连接单元通过系统总线与其他站进行通信。经过程站CPU 处理的数据，涡街流量计经
FBC、本系统在制浆造纸污水处理生产过程中具有以下功能：从被控的制浆造
纸污水处理生产过程中收集和处理测量数据；收集和处理制浆造纸污水处理生产过程中执行器的状态数据；对制浆造纸污水处理生产过程进行监视和控制；对制浆造纸污水处理用电
动机、电磁阀、电动阀进行控制和电动机、阀门群控，设备运行状态和趋势、报警记录等各种信息。d.报警站：由CPU和网络连接单元（NCU ）组成。在接收过程站处理的报警和信息记录并将其送到报警打印机打
印。e.报告打印机：打印每日报表。f.现场检测仪表
和执行机构：由各类变送器。调节阀、电磁网和电机等组成，涡轮流量计变送器采集生产现
场的各项工艺参数，并将其以标准信号的方式送到DCS 的I/0 单元。执行机构接受DCS 送来的调节信号对生产过程进行控制。污水工段的DCS 系统通过系统总线与全厂的DCS 系统构成了一个DCS 网络且能够相互通信、互相查看。通过污水处理的DCS 操作终端可以查看全厂各个生产车间和工段的生产情况。状态，以便及时调整控制污水处理的各项工艺运行参数，同时也方便生产调度。通过调度室的DCS 终端更快、更全面地了解全厂生产情况，及时进行生产调度优化。并提供所需联锁控制；进行浮点计算；进行逻辑操作；进行顺序作；进行批量操作；收集历史数据并在趋势画面上显示通过记录仪画面，支持记录仪组态；支持模拟盘组态提供精确报警；提供打印报表；具有与其他系统连接的I/O 装置；在用户和生产过程间进行内部信息的通讯；提供维护、保养记录文件；生产过程管理。现场总线、I／O 单元的D ／A 转换成标准信号，最后送到现场执行机构从而完成对生产过程的自动控制。操作员通过操作站终端输人各种操作指令到操作站（OPS）并经系统总线传送到系统其
他各站，来实现操作员对系统工艺的操作和对生产设备监控。
仪表基础知识-
流量
1.常用标准节流装置（孔板）、（喷嘴）、（文丘利管）。
2.常用非标准节流装置有（双重孔板）、（圆缺孔板）、（1/4 圆喷嘴）和（文丘利喷嘴）。
3.孔板常用取压方法有（角接取压）、（法兰取压），其它方法有（理论取压）、（径距取压）
和（管接取压）。
4?标准孔板法兰取压法，上下游取压孔中心距孔板前后端面的间距均为（25.4 ±8）mm，也
叫1 英寸法兰取压。
5.1151变送器的工作电源范围（12）VDC 到（45）VDC ，负载从（0）欧姆到（1650）欧姆。
6.1151DP4E变送器的测量范围是（0?6.2）至^（0?3
7.4）Kpa。
7.1151差压变送器的最大正迁移量为（500％），最大负迁移量为（600％）。
8.管道内的流体速度，一般情况下，在（管道中心线）处的流速最大，在（管壁）处的流速
9.若（雷诺数）相同，流体的运动就是相似的。
10.当充满管道的流体流经节流装置时，流束将在（缩口）处发生（局部收缩）速）增
，从而使（流加，而（静压力）降低。
11.1151差压变送器采用可变电容作为敏感元件，当差压增加时，测量膜片发生位移，于是低压侧的电容量（增加），高压侧的电容量（减少）
12.1151差压变送器的最小调校量程使用时，则最大负荷迁移为量程的（600％），最大正迁
移为（500％），如果在1151 的最大调校量程使用时，则最大负迁移为（100％），正迁移为（0％）。
13.1151差压变送器的精度为（±0.2%）和（±0.25%）。注：大差压变送器为±0.25%
14?常用的流量单位、体积流量为（m3/h ）、（t/h）,质量流量为（kg/h ）、（t/h）,标准状态下气体体积流量为（Nm3/h）。
15?用孔板流量计测量蒸汽流量，设计时，蒸汽的密度为 4.0kg/m3，而实际工作时的密度为
3kg/m3，则实际指示流量是设计流量的（0.866）倍。
16?用孔板流量计测量气氨流量，设计压力为0.2MPa （表压），温度为20C，而实际压力为
0.15MPa （表压），温度为30C,则实际指示流量是设计流量的（0.897）倍。
17?节流孔板前的直管段一般要求（10）D，孔板后的直管段一般要求（5）D,为了正确测量，孔板前的直管段最好为（30?50）D，特别是孔板前有泵或调节阀时更是如此。
18?为了使孔板流量计的流量系数a趋向定值，流体的雷诺数应大于（界限雷诺数）。
19.在孔板加工的技术要求中，上游平面应和孔板中心线（垂直），不应有（可见伤痕），上
游面和下游面应（平行），上游入口边缘应（锐利** 刺和伤痕）。
20.图中的取压位置，对于哪一种流体来说是正确的？（ A ）
A.气体
B.液体
C.蒸汽
D.高粘度流体
E.沉淀性流体
原理：测量气体时，为了使气体内的少量凝结液能顺利地流回工艺管道，而不流入测量管路
和仪表内部，取压口应在管道的上半部，即图中1 处。
测量液体时，为了让液体内析出的少量气体能顺利返回工艺管道，而不进入测量管路和仪表内部，取压口最好在与管道水平中心线以下成0?45度夹角内。
对于蒸汽介质，应保持测量管路内有稳定的冷凝液，同时也防止工艺管道底部的固体介质进入测量管路和仪表内，取压口最好在管道水平中心线以上成0?45度夹角内，如图中3处。
21.灌隔离液的差压流量计，在开启和关闭平衡阀时，应注意些什么？什么道理？
答案：打开孔板取压阀之前，必须先将平衡阀门打开，然后打开一侧的取压阀，让压力均匀传递到差压流量计正负压两侧后，再关闭平衡阀，最后打开另一个取压阀。否则，仪表单向受压容易损坏。
22.何谓差压变送器的静压误差？
答案：向差压变送器正、负压室同时输入相同压力时，变送器的输出零位会产生偏移，偏移值随着静压的增加而发生变化，这种由于静压而产生的误差，称为静压误差。
23.试述节流装置有哪几种取压方式？
答案：1.角接取压2.法兰取压3.理论取压4.径距取压5.管接取压。
24.用差压变送器测流量时，何种条件下需要安装封包？如何安装？答案：当被测介质是有腐蚀性的气体或液体时，为了保护差压变送器的膜盒和测量导管不被腐蚀需要加装封包；当被测介质是粘性介质时，为了保证测量准确，也需安装封包。封包与节流件的连接口为“进口”，与测量导管的接口为“出口”，则被测介质密度小于封液密度时，封包要“上进下出”，则被测介质密度大于封液密度时，封包要“下进上
出”。
仪表基础知识-
压力
1、大气压：地球表面上的空气柱因重力而产生的压力。状况有
它和所处的海拔高度、纬度及气象
关。
2、差压（压差）：两个压力之间的相对差值。
3、绝对压力：介质（液体、气体或蒸汽）所处空间的所有压力。
绝对压力是相对零压力而言的压力。
4、表压力（相对压力）：如果绝对压力和大气压的差值是一个正值，那么这个正值就是表压力，即表压力=绝对压力-大气压〉0。
5、负压（真空表压力）：和“表压力“相对应，如果绝对压力和大气压的差值是一个负值，
那么这个负值就是负压力，即负压力=绝对压力-大气压v 0。也称为真空度。
6、静态压力：一般理解为“不随时间变化的压力，或者是随时间变化较缓慢的压力，即在流体中不受流速影响而测得的表压力值”。
7、动态压力：和“静态压力”相对应，“随时间快速变化的压力，即动压是指单位体积的流体所具有的动能大小。”通常用1/2 pV2算。
式中p—流体密度；v—流体运动速度。”
8、为什么液注高度也可表示压力：压力等于液柱高度、液体密度和重力加速度的乘积。液体的密度在一定温度下是不变的，所以压力也可以用液柱高度。
9、压力单位与法定压力单位Pa 之间换算关系
1 工程大气压即1kgf/cm2= （9.80665 104）Pa~ （9.81 X04）Pa；
1 物理工程大气压（atm）= （101325）Pa~（1.0133 105）Pa；
1 巴（bar）=（1000）mbar= （105）Pa。
10、压力开关是一种简单的（压力控制装置），当被测压力达到额定值时，压力开关可发出（警报或控制）信号。
11、压力开关的工作原理是：当被测压力超过额定值时，弹性元件的自由端（产生位移）直接或经过比较后推动（开关元件），改变（开关元件）的通断状态，达到控制被测压力的目的。
12、压力开关采用的弹性元件有（单圈弹簧管）、（膜片）、（膜盒）及（波纹管）等。
开关元件有（磁性开关）、（水银开关）、（微动开关）等。
13、压力开关的开关形式有（常开式）和（常闭式）两种。
14、压力开关的调节方式有（两位式）和（三位式）两种。
和利时d c s介绍
DCS系统概述 一、过程控制系统的发展历程 早期的控制系统往往是一台二次仪表控制一个回路，各回路的仪表相互之间没有关联关系，单个回路的仪表损坏之后并不影响其他回路仪表的正常运行。 第一代过程控制系统（PCS，Pneumatic Control System）是基于气信号的气动仪表控制系统； 第二代过程控制系统（ACS，Analogous Control System）是基于模拟电流信号的电动模拟单元组合式仪表控制系统； 20世纪80年代，微处理机的出现和应用，从而产生了分布式控制系统，即第三代过程控制系统（DCS，Distributed Control System）； 20世纪90年代，现场总线技术的出现产生了新的一代过程控制系统，即现场总线控制系统FCS(Fieldbus Control System) 。 DCS即集散型控制系统，又称分布式控制系统（Distributed Control System）。它是指利用计算机技术将所有的二次显示仪表集中在电脑上显示，同时所有的一次表及调节阀等仍然分散安装在生产现场，DCS系统的核心是布置在机柜室的现场控制站，一旦控制站出现出现故障，将会导致灾难性的后果，为了避免这种情况的发生，各DCS生产厂家采用在线冗余（如同机泵的备用泵一样，一台坏了，另一台自动运行，而且是无扰动的切换。在这种切换方式下，我们人根本感觉不到任何变化发生）的技术来解决这一问题。 DCS系统的主要基础是4C技术，即计算机－Computer、控制－Control、通信－Communication和CRT显示技术。
DCS系统通过某种通信网络（如以太网、总线等）将分布在工业现场的现场控制站和操作室（控制中心）的操作员站及工程师站等连接起来，以完成对现场生产设备的分散控制和集中操作管理（工程师站与操作站一样都是普通的计算机，只是因为其内部装有组态软件而已，大多数情况下工程师站也能作为操作站使用）。 下图以一个水位信号调节的例子简单地说明DCS系统在实际生产中的应用过程： 被控对象(过程)：工艺生产设备(如反应釜，换热器，汽包、水箱等)，从传感器(测量变送单元)到执行器之间。 被控参数：各种工艺参数，如液位，温度，压力等。 测量变送：对被控参数进行测量转换的装置(转换成标准信号)。 调节器：把测定值和设定值进行比较和运算并输出控制信号的装置。 执行器(调节阀)：接收调节器来的信号并予以执行的装置。 我们可以把上述过程引申如下：
百科名片 DCS是分布式控制系统的英文缩写（Distributed Control System），在国内自控行业又称之为集散控制系统。即所谓的分布式控制系统，或在有些资料中称之为集散系统，是相对于集中式控制系统而言的一种新型计算机控制系统，它是在集中式控制系统的基础上发展、演变而来的。它是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，综合了计算机，通信、显示和控制等4C技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活以及组态方便。 基本介绍 首先，DCS的骨架—系统网络，它是DCS的基础和核心。由于网络对于DCS整个系统的实时性、可靠性和扩充性，起着决定性的作用，因此各厂家都在这方面进行了精心的设计。对于DCS的系统网络来说，它必须满足实时性的要求，即在确定的时间限度内完成信息的传送。这里所说的“确定”的时间限度，是指在无论何种情况下，信息传送都能在这个时间限度内完成，而这个时间限度则是根据被控制过程的实时性要求确定的。因此，衡量系统网络性能的指标并不是网络的速率 DCS ，即通常所说的每秒比特数（bps），而是系统网络的实时性，即能在多长的时间内确保所需信息的传输完成。系统网络还必须非常可靠，无论在任何情况下，网络通信都不能中断，因此多数厂家的DCS均采用双总线、环形或双重星形的网络拓扑结构。为了满足系统扩充性的要求，系统网络上可接入的最大节点数量应比实际使用的节点数量大若干倍。这样，一方面可以随时增加新的节点，另一方面也可以使系统网络运行于较轻的通信负荷状态，以确保系统的实时性和可靠性。在系统实际运行过程中，各个节点的上网和下网是随时可能发生的，特别是操作员站，这样，网络重构会经常进行，而这种操作绝对不能影响系统的正常运行，因此，系统网络应该具有很强在线网络重构功能。其次，这是一种完全对现场I/O处理并实现直接数字控制（DDC）功能的网络节点。一般一套DCS中要设置现场I/O控制站，用以分担整个系统的I/O和控制功能。这样既可以避免由于一个站点失效造成整个系统的失效，提高系统可靠性，也可以使各站点分担数据采集和控制功能，有利于提高整个系统的性能。DCS的操作员站是处理一切与运行操作有关的人机界面（HMI-Human Machine Interface或operator interface）功能的网络节点。工程师站是对DCS进行离线的配置、组态工作和在线的系统监督、控制、维护的网络节点，其主要功能是提供对DCS进行组态，配置工作的工具软件（即组态软件），并在DCS在线运行时实时地监视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随时处在最佳的工作状态之下。与集中式控制系统不同，所有的DCS都要求有系统组态功能，可以说，没有系统组态功能的系统就不能称其为DCS。DCS自1975年问世以来，已经经历了三十多年的发展历程。在这三十多年中，DCS虽然在系统的体系结构上没有发生重大改变，但是经过不断的发展和完善，其功能和性能都得到了巨大的提高。总的来说，DCS正在向着更加开放，更加标准化，更加产品化的方向发展。作为生产过程自动化领域的计算机控制系统，传统的DCS仅仅是一个狭义的概念。如果以为DCS只是生产过程的自动化系统，那就会引出错误的结论，因为现在的计算机控制系统的含义已被大大扩展了，它不仅包括过去DCS 中所包含的各种内容，还向下深入到了现场的每台测量设备、执行机构，向上发展到了生产管理，企业经营的方方面面。传统意义上的DCS现在仅仅是指生产过程控制这一部分的自动化，而工业自动化系统的概念，则应定位到企业全面解决方案，即total solution 的层次。
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。 硬件安装不同的DCS，对于各种插件在插件箱中的安装，会在逻辑顺序或物理顺序上有相应的规定。另外，现场控制单元通常分为基本型和扩展型两种，所谓基本型就是各种插件安装在一个插件箱中，但更多的时候时需要可扩展的结构形式，即一个现场控制单元还包括若干数字输入/输出扩展单元，相互间采用总线连成一体。 就本质而言，现场控制单元的结构形式和配置要求与模块化PLC的硬件配
DCS、FCS两大控制系统比较及两者的集成 2007年12月12日星期三 19:56 1 引言 过程控制以计算机控制作为主流。近年来，计算机技术的飞速发展正迅速改变着工业自动化的现状，传统的生产过程计算机控制系统已仅仅是一个狭义的概念，现代计算机控制系统的含义已被大大扩展，它不仅包含我们最熟悉的各种自动控制系统、各种顺序逻辑控制系统、各种自动批处理控制系统及联锁保护系统，还包括了各生产工段和各生产车间的优化调度系统，以及整个企业的决策系统和管理系统。本文重点分析作为现代工业顺序逻辑控制的可编程逻辑控制PLC、现代工业主流的集散型控制系统(DCS)和未来工业主流的现场总线控制系统(FCS)及其相互关系。 2 DCS、FCS控制系统的基本要点 目前，在连续型流程生产自动控制(PA)或习惯称之为工业过程控制中，有两大控制系统，即DCS和FCS。它们的各自基本要点如下: 2.1 DCS或TDCS (1)分散控制系统DCS与集散控制系统是集通讯、计算、控制、显示 4C(Communication，Computer，Control，CRT)技术于一身的监控技术。 (2) 从上到下的树状拓扑大系统，其中通信(Communication)是关键。 (3) PID在中继站中，中继站联接计算机与现场仪器仪表与控制装置。 (4) 模拟信号A/D-D/A带微处理的混合。 (5) 一台仪表一对线接到I/O，由控制站挂到局域网LAN。 (6) DCS是控制(工程师站)、操作(操作员站)、现场仪表(现场控制站)的三级结构。 (7) 缺点是成本高，各公司产品不能互换，不能互操作，大DCS系统是各家不同的。 (8) 用于大规模的连续过程控制，如石化等。 (9) 制造商:Bailey(美)、Westinghouse(美)、HITACH(日)、LEEDS&NORTHRMP(美)、Siemens(德)、Foxboro(美)、ABB(瑞士)
集散控制系统课程学习报告 学院名称：电气学院 专业班级： 1 学生姓名： 学生学号： 2013年12 月
集散控制系统学习心得 通过本课程的学习，让我对集散控制系统有了初步的了解下面就本学期的学习对本课程做介绍。 一、集散控制系统(DCS)简介 DCS，即所谓的分布式控制系统，或在有些资料中称之为集散系统，是相对于集中式控制系统而言的一种新型计算机控制系统，它是在集中式控制系统的基础上发展、演变而来的。在系统功能方面，DCS和集中式控制系统的区别不大，但在系统功能的实现方法上却完全不同。 首先，DCS的骨架——系统网络，它是DCS的基础和核心。由于网络对于DCS整个系统的实时性、可靠性和扩充性，起着决定性的作用，因此各厂家都在这方面进行了精心的设计。对于DCS的系统网络来说，它必须满足实时性的要求，即在确定的时间限度内完成信息的传送。这里所说的“确定”的时间限度，是指在无论何种情况下，信息传送都能在这个时间限度内完成，而这个时间限度则是根据被控制过程的实时性要求确定的。因此，衡量系统网络性能的指标并不是网络的速率，即通常所说的每秒比特数（bps），而是系统网络的实时性，即能在多长的时间内确保所需信息的传输完成。系统网络还必须非常可靠，无论在任何情况下，网络通信都不能中断，因此多数厂家的DCS均采用双总线、环形或双重星形的网络拓扑结构。为了满足系统扩充性的要求，系统网络上可接入的最大节点数量应比实际使用的节点数量大若干倍。这样，一方面可以随时增加新的节点，另一方面也可以使系统网络运行于较轻的通信负荷状态，以确保系统的实时性和可靠性。在系统实际运行过程中，各个节点的上网和下网是随时可能发生的，特别是操作员站，这样，网络重构会经常进行，而这种操作绝对不能影响系统的正常运行，因此，系统网络应该具有很强在线网络重构功能。 其次，这是一种完全对现场I/O处理并实现直接数字控制（DOS）功能的网络节点。一般一套DCS中要设置现场I/O控制站，用以分担整个系统的I/O和控制功能。这样既可以避免由于一个站点失效造成整个系统的失效，提高系统可靠性，也可以使各站点分担数据采集和控制功能，有利于提高整个系统的性能。DCS的操作员站是处理一切与运行操作有关的人机界面（HMI-Human Machine Interface或operator interface）功能的网络节点。系统网络是DCS的工程师站，它是对DCS进行离线的配置、组态工作和在线的系统监督、控制、维护的网络节点，其主要功能是提供对DCS进行组态，配置工作的工具软件（即组态软件），并在DCS在线运行时实时地监视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随时处在最佳的工作状态之下。与集中式控制系统不同，所有的DCS都要求有系统组态功能，可以说，没有系统组态功能的系统就不能称其为DCS。 DCS自1975年问世以来，已经经历了二十多年的发展历程。在这二十多年中，DCS虽然在系统的体系结构上没有发生重大改变，但是经过不断的发展和完善，其功能和性能都得到了巨大的提高。总的来说，DCS正在向着更加开放，更加标准化，更加产品化的方向发展。作为生产过程自动化领域的计算机控制系统，传统的DCS仅仅是一个狭义的概念。如果以为DCS只是生产过程的自动化系统，那就会引出错误的结论，因为现在的计算机控制系统的含义已被大大扩展了，它不仅包括过去DCS中所包含的各种内容，还向下深入到了现场的每台测量设备、执行机构，向上发展到了生产管理，企业经营的方方面面。传统意义上的DCS现在仅仅是指生产过程控制这一部分的自动化，而工业自动化系统的概念，则应定位到企业全面解决方案，即total solution 的层次。只有从这个角度上提出问题并解决问题，才能使计算机自动化真正起到其应有的作用。 进入九十年代以后，计算机技术突飞猛进，更多新的技术被应用到了DCS之中。PLC是一种针对顺序逻辑控制发展起来的电子设备，它主要用于代替不灵活而且笨重的继电器逻
DCS是分散控制系统(Distributed Control System)的简称，国内一般习惯称为集散控制系统。它是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，综合了计算机(Computer)、通讯(Co mmunication)、显示(CRT)和控制(Control)等4C技术，其基本思想是分散控制、 DCS是分布式控制系统的英文缩写( Distributed Control System )，在国内自控行业又 称之为集散控制系统。 即所谓的分布式控制系统，或在有些资料中称之为集散系统，是相对于集中式控制系统而 言的一种新型计算机控制系统，它是在集中式控制系统的基础上发展、演变而来的。它是一 个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，综合了计算机，通信、显示和控制等4C技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活以及组态方便。在系统功能方面，DCS 和集中式控制系统的区别不大，但在系统功能的实现方法上却完全不同。 工程师站是对DCS 进行离线的配置、组态工作和在线的系统监督、控制、维护的网络节点，其主要功能是提供对DCS4行组态，配置工作的工具软件(即组态软件)，并在DCS在线运行时实时地监视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 随时处在最佳的工作状态之下。与集中式控制系统不同，所有的DCS都要求有系统组态功能， DCS分散控制系统原理 第一讲绪论 DCS从1975年问世以来，大约有三次比较大的变革，七十年代操作站的硬件、操作系统、监视软件都是专用的，由各DCS厂家自己开发的，也没有动态流程图，通讯网络基本上都 是轮询方式的；八十年代就不一样了，通讯网络较多使用令牌方式；九十年代操作站出现了 通用系统，九十年代末通讯网络有部份遵守TCP/IP协议，有的开始采用以太网。总的来看， 变化主要体现在I/O板、操作站和通讯网络。控制器相对来讲变化要小一些。操作站主要 表现在由专用机变化到通用机，如PC机和小型机的应用。但是目前它的操作系统一般采用 UNIX，也有小系统采用NT，相比较来看UNIX的稳定性要好一些，NT则有死机现象。I/O 板主要体现在现场总线的引入DCS系统。 从理论上讲，一个DCS系统可以应用于各种行业，但是各行业有它的特殊性，所以DCS 也就出现了不同的分支，有时也由于DCS厂家技术人员工艺知识的局限性而引起，如 HONEYWELL公司对石化比较熟悉，其产品在石化行业应用较多，而E AILEY的产品则在 电力行业应用比较普遍。用户在选择DCS的时候主要是要注意其技术人员是否对该生产工 艺比较熟悉；然后要看该系统适用于多大规模，比如NT操作系统的就适应于较小规模的系统；最后是价格，不同的组合价格会有较大的差异，而国产的DCS 系统价格比进口的DCS 至少要低一半，算上备品备件则要低得更多。
仪表DCS集散控制系统介绍 集散控制系统（Distributed control system）是以微处理器为基础的对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的集中分散控制系统，简称DCS系统。该系统将若干台微机分散应用于过程控制，全部信息通过通信网络由上位管理计算机监控，实现最优化控制，整个装置继承了常规仪表分散控制和计算机集中控制的优点，克服了常规仪表功能单一，人-机联系差以及单台微型计算机控制系统危险性高度集中的缺点，既实现了在管理、操作和显示三方面集中，又实现了在功能、负荷和危险性三方面的分散。DCS系统在现代化生产过程控制中起着重要的作用。 集散控制系统一般有以下四部分组成： 现场控制级:又称数据采集装置，主要是将过程非控变量进行数据采集和预处理，而且对实时数据进一步加工处理，供CRT操作站显示和打印，从而实现开环监视，并将采集到的数据传输到监控计算机。输出装置在有上位机的情况下，能以开关量或者模拟量信号的方式，向终端元件输出计算机控制命令。这一个级别直接面对现场，跟现场过程相连。比如阀门、电机、各类传感器、变送器、执行机构等等。它们都是工业现场的基础设备、同样也是DCS的基础。在DCS系统中，这一级别的功能就是服从上位机发来的命令，同时向上位机反馈执行的情况。拿军队来举例的话，可以形容为最底层的士兵。它们只要能准确地服从命令，并且准确地向上级汇报情况即完成使命。至于它与上位机交流，就是通过模拟信号或者现场总
线的数字信号。由于模拟信号在传递的过程或多或少存在一些失真或者受到干扰，所以目前流行的是通过现场总线来进行DCS信号的传递。 过程控制级:又称现场控制单元或基本控制器，是DCS系统中的核心部分。生产工艺的调节都是靠它来实现。比如阀门的开闭调节、顺序控制、连续控制等等。 上面说到现场控制级是“士兵”，那么给它发号施令的就是过程控制级了。它接受现场控制级传来的信号，按照工艺要求进行控制规律运算，然后将结果作为控制信号发给现场控制级的设备。所以，过程控制级要具备聪明的大脑，能将“士兵”反馈的军情进行分析，然后做出命令，以使“士兵”能打赢“战争”。这个级别不是最高的，相当于军队里的“中尉”。它也一样必须将现场的情况反馈给更高级别的“上校”也就是下面讲的过程管理级。 过程管理级:DCS的人机接口装置，普遍配有高分辨率、大屏幕的色彩CRT、操作者键盘、打印机、大容量存储器等。操作员通过操作站选择各种操作和监视生产情况、这个级别是操作人员跟DCS交换信息的平台。是DCS 的核心显示、操作跟管理装置。操作人员通过操作站来监视和控制生产过程，可以通过屏幕了解到生产运行情况，了解每个过程变量的数字跟状态。这一级别在军队中算是很高的“上校”了。它所掌握的“大权”可以根据需要随时进行手动自动切换、修改设定值，调整控制信号、操纵现场设备，以实现对生产过程的控制。
计算机过程控制系统(DCS)课程实验指导书实验一、单容水箱液位PID整定实验 一、实验目的 1、通过实验熟悉单回路反馈控制系统的组成和工作原理。 2、分析分别用P、PI和PID调节时的过程图形曲线。 3、定性地研究P、PI和PID调节器的参数对系统性能的影响。 二、实验设备 AE2000A型过程控制实验装置、JX-300X DCS控制系统、万用表、上位机软件、计算机、RS232-485转换器1只、串口线1根、网线1根、24芯通讯电缆1根。 三、实验原理 图2-15为单回路水箱液位控制系统 单回路调节系统一般指在一个调节对象上用一个调节器来保持一个参数的恒定，而调节器只接受一个测量信号，其输出也只控制一个执行机构。本系统所要保持的参数是液位的给定高度，即控制的任务是控制水箱液位等于给定值所要求的高度。根据控制框图，这是一个闭环反馈单回路液位控制，采用SUPCON JX-300X DCS控制。当调节方案确定之后，接下来就是整定调节器的参数，一个单回路系统设计安装就绪之后，控制质量的好坏与控制器参数选择有着很大的关系。合适的控制参数，可以带来满意的控制效果。反之，控制器参数选择得不合适，则会使控制质量变坏，达不到预期效果。一个控制系统设计好以后，系统的投运和参数整定是十分重要的工作。 一般言之，用比例（P）调节器的系统是一个有差系统，比例度δ的大小不仅会影响到余差的大小，而且也与系统的动态性能密切相关。比例积分（PI）调节器，由于积分的作用，不仅能实现系统无余差，而且只要参数δ，Ti调节合理，也能使系统具有良好的动态性能。比例积分微分（PID）调节器是在PI调节器的基础上再引入微分D的作用，从而使系统既无余差存在，又能改善系统的动态性能（快速性、稳定性等）。但是，并不是所有单回路控制系统在加入微分作用后都能改善系统品质，对于容量滞后不大，微分作用的效果并不明显，而对噪声敏感的流量系统，加入微分作用后，反而使流量品质变坏。对于我们的实验系统，在单位阶跃作用下，P、PI、PID调节系统的阶跃响应分别如图2-16中的曲线①、②、③所示。 图2-16 P、PI和PID调节的阶跃响应曲线
合肥学院HEFEI UNIVERSITY 集散控制系统的工程设计 班级： 10 姓名： 学号： 10 指导教师： 完成时间：
集散控制系统的工程设计 现代科学技术领域中，计算机技术和自动化技术被认为是发展较快的两个分支，工业自动化根据生产过程的特点可分为过程控制和制造工业自动化及自动化测量系统。过程控制自动化是以流程工业为对象，流程工业自动化控制一般采用集散控制系统(DCS)。 一、DCS控制系统介绍 集散控制系统（Distributed control system）是以微处理器为基础的对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的集中分散控制系统，简称DCS系统。该系统将若干台微机分散应用于过程控制，全部信息通过通信网络由上位管理计算机监控，实现最优化控制，整个装置继承了常规仪表分散控制和计算机集中控制的优点，克服了常规仪表功能单一，人机联系差以及单台微型计算机控制系统危险性高度集中的缺点，既实现了在管理、操作和显示三方面集中，又实现了在功能、负荷和危险性三方面的分散。DCS系统在现代化生产过程控制中起着重要的作用。 DCS的工程设计主要有12项内容，按先后顺序排列如下：方案论证，DCS 评估，DCS询价，技术谈判，合同签订，开工会议，系统设计，组态编程，安装调试，现场投运，整理文件，工程验收。 1.1集散控制系统的组成 1、现场控制级 又称数据采集装置，主要是将过程非控变量进行数据采集和预处理，而且对实时数据进一步加工处理，供CRT操作站显示和打印，从而实现开环监视，并将采集到的数据传输到监控计算机。输出装置在有上位机的情况下，能以开关量或者模拟量信号的方式，向终端元件输出计算机控制命令。 在DCS系统中，这一级别的功能就是服从上位机发来的命令，同时向上位机反馈执行的情况。至于它与上位机交流，就是通过模拟信号或者现场总线的数字信号。由于模拟信号在传递的过程或多或少存在一些失真或者受到干扰，所以目前流行的是通过现场总线来进行DCS信号的传递。
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。
某水泥有限公司D C S控制系统介绍(总11页) 本页仅作为文档页封面，使用时可以删除 This document is for reference only-rar21year.March
某水泥有限公司DCS控制系统介绍 一系统概述 工程范围：为日产2500吨新型干法水泥生产线提供完整的集散控制系统（DCS），满足水泥生产需要，为生产高品质水泥提供稳定性保障。 控制系统设计的总体目标 ·为生产高品质水泥提供可靠的运行环境； ·提高整个水泥生产线的自动化水平； ·实现机组高品质运行，提高运行经济性； ·提高运行人员工作效率，满足机组运行全能值班要求； ·提高效益，降低能耗。 二．系统设计及应用时的设计思想 1) 功能设计：体现DCS建成后的自动化程度、处理事故能力（报警、分析、指导、处理等）及先进的控制策略等，以最大限度提高效益，降低能耗为设计思想。具体如下： 对象控制 ·按工艺流程的自动化过程由DCS系统协调完成，达到能量平衡。 ·保障机组安全、可靠、高效运行和启停。 提高机组运行的技术经济效益 ·机组在额定参数的上限运行，使机组处于最佳运行工况。 ·实现高自动化投入率，提高可靠性，减少误操作，降低事故率。 完善的操作指导和事故分析手段 ·机组的运行工况可由很多监测参数反映出来，当运行工况出现异常时，一方面进行超驰功能及过程制约机制的实行，一方面提供相关参数、趋势、图表等高效方式通知运行人员及时处理。 ·操作记录打印、报警打印、事故追忆打印、周期性报表等功能，有助于机组的日常管理和事故分析。 ·高效、便捷的系统在线维护。 2) 系统设计：体现DCS的高可靠性、先进性、易维护、易组态等为设计思想。具体如下： 可靠性设计 ·所有部件标准化、通用化、模块化。 ·控制系统按分层、分散、自治的原则。
DCS系统概述 一、过程控制系统的发展历程 早期的控制系统往往是一台二次仪表控制一个回路，各回路的仪表相互之间没有关联关系，单个回路的仪表损坏之后并不影响其他回路仪表的正常运行。 第一代过程控制系统（PCS，Pneumatic Control System）是基于气信号的气动仪表控制系统； 第二代过程控制系统（ACS，Analogous Control System）是基于模拟电流信号的电动模拟单元组合式仪表控制系统； 20世纪80年代，微处理机的出现和应用，从而产生了分布式控制系统，即第三代过程控制系统（DCS，Distributed Control System）； 20世纪90年代，现场总线技术的出现产生了新的一代过程控制系统，即现场总线控制系统FCS(Fieldbus Control System) 。 DCS即集散型控制系统，又称分布式控制系统（Distributed Control System）。它是指利用计算机技术将所有的二次显示仪表集中在电脑上显示，同时所有的一次表及调节阀等仍然分散安装在生产现场，DCS系统的核心是布置在机柜室的现场控制站，一旦控制站出现出现故障，将会导致灾难性的后果，为了避免这种情况的发生，各DCS生产厂家采用在线冗余（如同机泵的备用泵一样，一台坏了，另一台自动运行，而且是无扰动的切换。在这种切换方式下，我们人根本感觉不到任何变化发生）的技术来解决这一问题。 DCS系统的主要基础是4C技术，即计算机－Computer、控制－Control、通信－Communication和CRT显示技术。 DCS系统通过某种通信网络（如以太网、总线等）将分布在工业现场的现场控制站和操作室（控制中心）的操作员站及工程师站等连接起来，以完成对现场生产设备的分散控制和集中操作管理（工程师站与操作站一样都是普通的计算机，只是因为其内部装有组态软件而已，大多数情况下工程师站也能作为操作站使用）。 下图以一个水位信号调节的例子简单地说明DCS系统在实际生产中的应用过程：
DCS是分布式控制系统的英文缩写（Distributed Control System），在国内自控行业又称之为集散控制系统。 即所谓的分布式控制系统，或在有些资料中称之为集散系统，是相对于集中式控制系统而言的一种新型计算机控制系统，它是在集中式控制系统的基础上发展、演变而来的。它是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，综合了计算机，通信、显示和控制等4C技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活以及组态方便。在系统功能方面，DCS和集中式控制系统的区别不大，但在系统功能的实现方法上却完全不同。 首先，DCS的骨架—系统网络，它是DCS的基础和核心。由于网络对于DCS整个系统的实时性、可靠性和扩充性，起着决定性的作用，因此各厂家都在这方面进行了精心的设计。对于DCS的系统网络来说，它必须满足实时性的要求，即在确定的时间限度内完成信息的传送。这里所说的“确定”的时间限度，是指在无论何种情况下，信息传送都能在这个时间限度内完成，而这个时间限度则是根据被控制过程的实时性要求确定的。因此，衡量系统网络性能的指标并不是网络的速率，即通常所说的每秒比特数（b ps），而是系统网络的实时性，即能在多长的时间内确保所需信息的传输完成。系统网络还必须非常可靠，无论在任何情况下，网络通信都不能中断，因此多数厂家的DCS均采用双总线、环形或双重星形的网络拓扑结构。为了满足系统扩充性的要求，系统网络上可接入的最大节点数量应比实际使用的节点数量大若干倍。这样，一方面可以随时增加新的节点，另一方面也可以使系统网络运行于较轻的通信负荷状态，以确保系统的实时性和可靠性。在系统实际运行过程中，各个节点的上网和下网是随时可能发生的，特别是操作员站，这样，网络重构会经常进行，而这种操作绝对不能影响系统的正常运行，因此，系统网络应该具有很强在线网络重构功能。 其次，这是一种完全对现场I/O处理并实现直接数字控制（DDC）功能的网络节点。一般一套DCS中要设置现场I/O控制站，用以分担整个系统的I/O和控制功能。这样既可以避免由于一个站点失效造成整个系统的失效，提高系统可靠性，也可以使各站点分担数据采集和控制功能，有利于提高整个系统的性能。DCS的操作员站是处理一切与运行操作有关的人机界面（HMI-Human Machine Interface或operator interface）功能的网络节点。 工程师站是对DCS进行离线的配置、组态工作和在线的系统监督、控制、维护的网络节点，其主要功能是提供对DCS进行组态，配置工作的工具软件（即组态软件），并在DCS在线运行时实时地监视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随时处在最佳的工作状态之下。与集中式控制
集散控制系统DCS简介 DCS是以微型计算机为基础，将分散型控制装置，通信系统，集中操作与信息管理系统综合在一起的新型过程控制系统。 它是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，综合了计算机(Computer)、通讯(Communication)、显示(CRT)和控制(Control)等4C技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活、组态方便。采用了多层分级的结构，适用现代化生产的控制与管理需求，目前已成为工业过程控制的主流系统。 集散控制系统把计算机、仪表和电控技术融合在一起，结合相应的软件，可以实现数据自动采集、处理、工艺画面显示、参数超限报警、设备故障报警和报表打印等功能，并对主要工艺参数形成了历史趋势记录，随时查看，并设置了安全操作级别，既方便了管理，又使系统运行更加安全可靠。其特点有： 1、基于现场总线思想的I/O总线技术 2、先进的冗余技术、带电插拔技术po 3、完备的I/O信号处理 4、基于客户/服务器应用结构 5、WindowsNT平台,以太网,TCP/IP协议 6、OPC服务器提供互连 7、Web浏览器风格,ActiveX控件支持 8、ODBC,OLE技术,实现信息,资源共享 9、高性能的过程控制单元。 10、支持标准现场总线 11、Internet/Intranet应用支持 (1)高可靠性 由于DCS将系统控制功能分散在各台计算机上实现，系统结构采用容错设计，因此某一台计算机出现的故障不会导致系统其它功能的丧失。此外，由于系统中各台计算机所承担的任务比较单一，可以针对需要实现的功能采用具有特定结构
和软件的专用计算机，从而使系统中每台计算机的可靠性也得到提高。 (2)开放性DCS采用开放式、标准化、模块化和系列化设计，系统中各台计算机采用局域网方式通信，实现信息传输，当需要改变或扩充系统功能时，可将新增计算机方便地连入系统通信网络或从网络中卸下，几乎不影响系统其他计算机的工作。 (3)灵活性 通过组态软件根据不同的流程应用对象进行软硬件组态，即确定测量与控制信号及相互间连接关系、从控制算法库选择适用的控制规律以及从图形库调用基本图形组成所需的各种监控和报警画面，从而方便地构成所需的控制系统。 (4)易于维护 功能单一的小型或微型专用计算机，具有维护简单、方便的特点，当某一局部或某个计算机出现故障时，可以在不影响整个系统运行的情况下在线更换，迅速排除故障。 (5)协调性 各工作站之间通过通信网络传送各种数据，整个系统信息共享，协调工作，以完成控制系统的总体功能和优化处理。 (6)控制功能齐全 控制算法丰富，集连续控制、顺序控制和批处理控制于一体，可实现串级、前馈、解耦、自适应和预测控制等先进控制，并可方便地加入所需的特殊控制算法。DCS的构成方式十分灵活，可由专用的管理计算机站、操作员站、工程师站、记录站、现场控制站和数据采集站等组成，也可由通用的服务器、工业控制计算机和可编程控制器构成。 处于底层的过程控制级一般由分散的现场控制站、数据采集站等就地实现数据采集和控制，并通过数据通信网络传送到生产监控级计算机。生产监控级对来自过程控制级的数据进行集中操作管理，如各种优化计算、统计报表、故障诊断、显示报警等。随着计算机技术的发展，DCS可以按照需要与更高性能的计算机设备通过网络连接来实现更高级的集中管理功能，如计划调度、仓储管理、能源管理等。
中国石油大学 DCS自动控制系统组态 实验报告 学生姓名： 学号： 系别： 专业年级： 2015年07月14 日
一、设计任务与要求 设计任务：利用实验室的多容水箱及其辅助检测设备，并采用浙大中控作为控制器的硬件，设计一个液位控制系统，使液位能够保持在设定的范围内。 设计要求： 1、熟悉工艺流程。 2、熟悉使用浙大中控DCS设计控制系统的过程。 3、熟悉DCS设计、运行的基本原理。 4、熟悉控制系统的参数调整过程。 5、利用实验室现有装置设计一个水箱液位自动控制系统。 1.1 DCS概述： DCS，全称：DistributedControlSystem，定义：DCS是分散控制系统（DistributedControlSystem）的简称，国内一般习惯称为集散控制系统。它是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，综合了计算机（Computer）、通讯（Communication）、显示（CRT）和控制（Control）等4C技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活、组态方便。 二、串级水箱控制系统原理 被控系统原理图：PCT-III型过程控制系统实验装置原理图 上图为三容水箱液位控制系统，该装置由三容水箱主体、电动调节阀、变频泵、工频泵、储水水箱组成。 该装置包含的上水箱、中水箱、下水箱的液位构成被控对象，对每个水箱可以通过电动调节阀和改变变频泵的转速来控制其流量特性，其进入每个水箱前的
阀阻和每个水箱下边的挡板阀也可以通过人工调节改变水箱液位，故可以构成不同阶次的被控对象。 通过组态可以得知上水箱、中水箱、下水箱的液位和左右两边的流量，通过综合调节来时这个液位系统达到理想的预定值。 三、液位串级控制系统组成结构 3.1硬件部分 被控对象 水箱：包括上水箱、中水箱、下水箱和储水箱。上、中、下水箱采用淡蓝色优质有机玻璃，便于学生直接观察液位的变化和记录结果。水箱底部均接有扩散硅压力传感器与变送器可对水箱的压力和液位进行检测和变送。上、中、下水箱可以组合成一阶、二阶、三阶单回路液位控制系统和双闭环、三闭环液位串级控制系统。储水箱由不锈钢板制成，满足上、中、下水箱的供水需要。 检测装置压力传感器、变送器：三个压力传感器分别用来对上、中、下三个水箱的液位进行检测，其量程为0～5KP，精度为0.5级。输出：4～20mADC。流量传感器、变送器：三个涡轮流量计分别用来对由电动调节阀控制的动力支路、由变频器控制的动力支路及盘管出口处的流量进行检测。输出：4～20mADC。执行结构电动调节阀：采用智能直行程电动调节阀，用来对控制回路的流量进行调节。电源为单相220V，控制信号为4～20mADC或1～5VDC，输出为4～20mADC 的阀位信号；水泵：本装置采用两只磁力驱动泵,一只为三相380V恒压驱动，另一只为三相变频220V输出驱动：电磁阀：在本装置中作为电动调节阀的旁路，起到阶跃干扰的作用。 3.2软件部分 JX-300XP控制系统由工程师站、操作员站、控制站、过程控制网络等组成。 其中控制站和操作站在整个系统中作用有，控制站组态主要对I/O、自定义变量、常规控制方案、自定义控制方案和折线表定义等在控制站组态中，对液位设定值（SV）、控制系统中右上水箱液位测量值、右下水箱液位测量值及调节阀开度等模拟量进行I/O组态，对系统控制程序中占用到的部分中间变量进行自定义变量组态，在自定义控制方案中确定控制站中使用SCX语言或图形化环境进行控制站编程。 3.2.1操作站硬件 1、操作站组成： 操作站的硬件基本组成包括：工控PC机（IPC）、彩色显示器、鼠标、键盘、SCnetⅡ网卡、操作台、专用操作员键盘、打印机等，工程师站硬件配置与操作站硬件配置基本一致，无特殊要求，它们的区别仅在于系统软件的配置不同，工程师站除了安装有操作、见识等基本功能的软件外，还装有相应的系统组态、系统维护等应用工具软件。 2.机柜
幻灯片1 第二章集散控制系统（D C S） 幻灯片2 2.1D C S的形成、发展和特点 2.1.1D C S的概念 集散控制系统（D i s t r i b u t e d C o n t r o l S y s t e m）亦称分布式控制系统（简称D C S），是结合多种先进技术而形成的，对生产过程进行集中监测、操作、管理和分散控制的一种控制技术，是随着现代大型工业生产自动化的不断发展和过程控制要求的日益复杂应运而生的一种综合控制系统，是完成过程控制、过程管理的现代化设备。 幻灯片3 国外称集散控制系统是4C技术的产物。这4C就是指控制技术（C o n t r o l）、计算机技术（C o m p u t e r）、通信技术（C o m m u n i c a t i o n）、和C R T（C a t h o d e R a y T u b e）技术。 D C S既不同于分散的仪表控制，又不同于集中式计算机控制系统，是4C技术相互渗透发展而产生的。 幻灯片4 2.1.2D C S的发展情况 过程控制设备的发展历史，大概有以下几个阶段：30年代——机械式仪表现场操作；40年代——大型气动式仪表控制室操作；50年代——气动单元组合仪表控制室操作；60年代——电动单元组合仪表；70年代——集散控制系统。即经过了就地分散控制――模拟仪表集中控制――计算机集中控制――计算机分散控制（D C S）几个阶段。 集散控制系统从诞生之日起，已经历了三代，目前的第四代正在发展之中。 幻灯片5 ●D C S开创期：1975～1980年 ●代表产品：H o n e y w e l l，T D C2000 ●F O X B O R O，S p e c t r u m ●B a i l y，N-90 ●恒河，C E N T U M 这些第一代的集散控制系统以微处理器为基础的过程控制单元，实现多种控制功能算法，并实现分散控制；采用带显示器的操作站，与过程控制单元分离，实现集中监视、集中操作、信息综合管理；采用较先进的冗余通信系统、用同轴电缆作为传输媒质，实现控制单元与操作站的通信，已具有D C S的基本特点（即分散控制，集中管理），是D C S的雏形。 幻灯片6 ●D C S成长过渡期：1980～1985年 ●代表产品：未变 ●第二代的主要特点是在原来产品的基础上进行改进，进一步提高可靠性并扩展和增强了 功能。 ●其特点是采用模块化、标准化设计，数据通信向标准化迁移，板级模块化，单元结 构化，使之具有更强适应性和可扩充性；新开发的多功能过程控制站、增强型操作站采用了16位C P U及高分辨率C R T技术；通信系统已采用局域网络（从主从式的星形变为总线网络或环网通信），使系统通信围扩大，同时数据传输速率也大大提高；控制功能更加完善，它能实现过程控制、数据采集、顺序控制和批量控制功能。 其基本结构由六部分组成，即局域网络、多功能现场控制站、增强型操作站、主计算机、网络连接器和系统管理站等。 幻灯片7