dcs集散控制系统学习教程
幻灯片1
第二章集散控制系统 (DCS) 第二章集散控制系统 (DCS)
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2.1 DCS的形成、发展和特点 2.1 DCS的形成、发展和特点
2.1.1 DCS的概念 2.1.1 DCS的概念
集散控制系统(Distributed Control System)亦称分布式控制系统(简称DCS)，集散控制系统(Distributed Control System)亦称分布式控制系统(简称DCS)，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。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(Control)、计算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(Control)、计算机技术(Computer)、通信技术(Communication)、和CRT(Cathode Ray Tube)技术。DCS机技术(Computer)、通信技术(Communication)、和CRT(Cathode Ray Tube)技术。DCS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。生的。
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2.1.2 DCS的发展情况 2.1.2 DCS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;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(DCS)几个阶段。拟仪表集中控制――计算机集中控制――计算机分散控制(DCS)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。
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
, DCS开创期:1975,1980年 , DCS开创期:1975,1980年
, 代表产品:Honeywell，TDC2000 , 代表产品:Honeywell，TDC2000
, FOXBORO，Spectrum , FOXBORO，Spectrum
, Baily，N-90 , Baily，N-90
, 恒河，CENTUM , 恒河，CENTUM
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，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DCS 的基本特点(即分散控制，集中管理)，是DCS的雏形。元与操作站的通信，已具有DCS的基本特点(即分散控制，集中管理)，是DCS的雏形。幻灯片6 , DCS成长过渡期:1980,1985年 , DCS成长过渡期:1980,1985年
, 代表产品:未变 , 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, 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。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, 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CPU及高分辨率CRT技术;通信系统已采用局域网络(从主从式的星形变采用了16位CPU及高分辨率CRT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)，使系统通信范围扩大，同时数据传输速率也大大提高;控制为总线网络或环网通信)，使系统通信范围扩大，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。
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、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。网络连接器和系统管理站等。
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, DCS完善期:80年代中后期 , DCS完善期:80年代中后期
, 代表产品:Honeywell，TDC3000 , 代表产品:Honeywell，TDC3000
, FOXBORO，I/A SERIES , FOXBORO，I/A SERIES
, Baily，INFI-90 , Baily，INFI-90
, Moore ，PACS , Moore ，PACS
这阶段的特点是向开放式、标准化方向发展:实现了开放式的系统通信，向上能与 MAP 这阶段的特点是向开放式、标准化方向发展:实现了开放式的系统通信，向上能与 MAP 和 Ethernet 接口，或者通过网间连接器与其它网络联系，构成复合管理系统，并与不同和 Ethernet 接口，或者通过网间连接器与其它网络联系，构成复合管理系统，并与不同制造商的产品能进行数据通信;向下支持现场总线，它使得过程控制或车间的智能变送器、制造商的产品能进行数据通信;向下支持现场总线，它使得过程控制或车间的智能变送器、执行器和本地控制器之间能实现可靠的实时数据通信。执行器和本地控制器之间能实现可靠的实时数据通信。
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, 开放系统是第三代集散控制系统主要特征。根据X/OPEN协会的定义，以规范化与实际, 开放系统是第三代集散控制系统主要特征。根据X/OPEN协会的定义，以规范化与实际
存在的接口标准为依据而建立的计算机系统、网络系统及相关的通信系统，这些标准可存在的接口标准为依据而建立的计算机系统、网络系统及相关的通信系统，这些标准可
为各种应用系统的标准平台提供软件的可移植性、系统的互操作性、信息资源管理的灵为各种应用系统的标准平台提供软件的可移植性、系统的互操作性、信息资源管理的灵
活性和更大的可选择性。活性和更大的可选择性。
, 开放系统的基本特征如下: , 开放系统的基本特征如下:
, 可移植性(portability) , 可移植性(portability)
, 互操作性(interoperability) , 互操作性(interoperability)
, 可适宜性(scalability) , 可适宜性(scalability)
可得到性(availability) 可得到性(availability)
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, DCS管控一体化时期:90年代初至今 , DCS管控一体化时期:90年代初至今, 代表产品: , 代表产品:
, Honeywell，TPS系统(Total Plant System) , Honeywell，TPS系统(Total Plant System)
, PKS系统(Process knowledge System) , PKS系统(Process knowledge System) , FOXBORO，I/A’S 50/51系列控制系统 Invensys , FOXBORO，I/A’S 50/51系列控制系统 Invensys
, 横河，CENTUM,CS , 横河，CENTUM,CS
, ABB，ADVANT系统OCS开放控制系统 , ABB，ADVANT系统OCS开放控制系统当今的 DCS是生产过程控制系统与信息管理系统紧密结合的“管控一体化”的新一代集散当今的 DCS是生产过程控制系统与信息管理系统紧密结合的“管控一体化”的新一代集散型控制系统。由于工厂、企业的信息集成和管理已经提到一定的高度，DCS 系统的功能已型控制系统。由于工厂、企业的信息集成和管理已经提到一定的高度，DCS 系统的功能已不再只局限于生产过程的控制，在整个工厂、集
团公司的管理中，DCS 也能发挥相应的作不再只局限于生产过程的控制，在整个工厂、集团公司的管理中，DCS 也能发挥相应的作用。用。
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DCS发展趋势: DCS发展趋势:
向上发展:即向计算机集成制造系统(CIMS:Computer Integrated Manufacturing 向上发展:即向计算机集成制造系统(CIMS:Computer Integrated Manufacturing System)、计算机集成过程系统(CIPS:Computer Integrated Production System)等信System)、计算机集成过程系统(CIPS:Computer Integrated Production System)等信息化集成化系统发展。息化集成化系统发展。
向下发展:即向现场总线控制系统发展(FCS:Fieldbus Control System)，把
向下发展:即向现场总线控制系统发展(FCS:Fieldbus Control System)，把系统控制能力移到现场，使得控制得到最终的分散，减少了输入输出的接口，减少了机柜系统控制能力移到现场，使得控制得到最终的分散，减少了输入输出的接口，减少了机柜的空间和附属设备。的空间和附属设备。
幻灯片11
2.1.3 DCS的特点 2.1.3 DCS的特点
DCS集散控制是一个以通信网为纽带的集中显示、操作、管理、控制相对分散的 DCS集散控制是一个以通信网为纽带的集中显示、操作、管理、控制相对分散的多级计算机网络控制系统，由过程控制级、控制管理级和生产管理级所组成。多级计算机网络控制系统，由过程控制级、控制管理级和生产管理级所组成。
DCS 具有通用性强、系统组态灵活、控制功能完善、数据处理方便、显示操作集 DCS 具有通用性强、系统组态灵活、控制功能完善、数据处理方便、显示操作集
中、人机界面友好、安装简单规范化、调试方便、运行安全可靠等特点。
中、人机界面友好、安装简单规范化、调试方便、运行安全可靠等特点。幻灯片12
, 分级递阶系统 , 分级递阶系统
, 垂直方向:至少分为两级——操作管理级和过程控制级。 , 垂直方向:至少分为两级——操作管理级和过程控制级。
水平方向:相互谐调的分级，把数据向上传送到管理级，同时接收操作管理级的水平方向:相互谐调的分级，把数据向上传送到管理级，同时接收操作管理级的指令，各个水平分级之间相互进行数据交换。指令，各个水平分级之间相互进行数据交换。
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, 分散控制 , 分散控制
, 集中:DDC，一旦计算机出现故障，将造成过程操作的全部瘫痪。 , 集
中:DDC，一旦计算机出现故障，将造成过程操作的全部瘫痪。
分散:不仅是分散控制，还包含其它含义，如人员分散，地域分散，功能分散，分散:不仅是分散控制，还包含其它含义，如人员分散，地域分散，功能分散，设备分散，操作分散等。目的是使危险分散，提高设备的可利用率。设备分散，操作分散等。目的是使危险分散，提高设备的可利用率。
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, 自治和谐调性 , 自治和谐调性
, DCS 上各工作站独立自主地完成分配给自己的规定任务，具有控制功能分散，, DCS 上各工作站独立自主地完成分配给自己的规定任务，具有控制功能分散，
危险分散的特点，提高了系统的可靠性。各站的容量可扩充，配套软件随时可
组态加载，危险分散的特点，提高了系统的可靠性。各站的容量可扩充，配套软件随时可组态加载，
是一个能独立运行的高可靠性子系统。是一个能独立运行的高可靠性子系
统。
各自独立的部分通过实时高可靠的工业控制局部网络传送各种信息并协调工
作，实各自独立的部分通过实时高可靠的工业控制局部网络传送各种信息并协调
工作，实现整个系统的信息共享;根据系统的特性对各个工作站进行协调控制，从
而完成控制系统的现整个系统的信息共享;根据系统的特性对各个工作站进行协调
控制，从而完成控制系统的总体功能和优化控制。总体功能和优化控制。
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, 友好性 , 友好性
, DCS 的人机接口和软件面向工业控制技术人员、工艺技术人员和生产操作人, DCS 的人机接口和软件面向工业控制技术人员、工艺技术人员和生产操作人员，操作方便，显示直观，了解生产状况直观。员，操作方便，显示直观，
了解生产状况直观。
DCS软件采用实用而简捷的人机会话系统,CRT高分辨率交互图形显示,复合窗
口 DCS软件采用实用而简捷的人机会话系统,CRT高分辨率交互图形显示,复合窗口技术,画面丰富,纵观、控制、调整、趋势、流程图、回路一览、批量控制、计量报表、操作技术,画面丰富,纵观、控制、调整、趋势、流程图、回路一览、批量控制、计量报表、操作指导画面、菜单功能等均具有实时性。平面密封式薄膜操作键盘、触摸式屏幕、鼠标器、跟指导画面、菜单功能等均具有实时性。平面密封式薄膜操作键盘、触摸式屏幕、鼠标器、跟踪球等操作设备使其更便于操作。踪球等
操作设备使其更便于操作。
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, 适应性、灵活性和可扩充性 , 适应性、灵活性和可扩充性
, DCS 的硬件和软件采用开放式、标准化和模块化设计，系统为积木式结构，具, DCS 的硬件和软件采用开放式、标准化和模块化设计，系统为积木式结构，具有灵活的配置，可适应不同用户的需要。有灵活的配置，可适应不同用户的需要。
当工厂根据生产需要改变生产工艺和流程时，可改变系统的某些配置和控制方案，当工厂根据生产需要改变生产工艺和流程时，可改变系统的某些配置和控制方案，通过组态软件，进行一些填写表格式的操作即可实现。通过组态软件，进行一些填写表格式的操作即可实现。
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, 在线性与实时性 , 在线性与实时性
通过人机接口和I/O 接口，DCS 对过程对象的数据进行实时采集、处理、记录、通过人机接口和I/O 接口，DCS 对过程对象的数据进行实时采集、处理、记录、监视、操作控制，并包括对系统结构和组态回路的在线修改、局部故障的在线维护等，提高监视、操作控制，并包括对系统结构和组态回路的在线修改、局部故障的在线维护等，提高了系统的可用性。了系统的可用性。
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, 可靠性 , 可靠性
高可靠性、高效率和高可用性是DCS的生命力所在，系统在设计阶段就采用了一系高可靠性、高效率和高可用性是DCS的生命力所在，系统在设计阶段就采用了一系列可靠性设计技术。如:容错设计、冗余设计(硬件双重化)、在线故障排除设计以及一系列可靠性设计技术。如:容错设计、冗余设计(硬件双重化)、在线故
障排除设计以及一系列抗干扰措施，使系统的可靠性得到了全面的提高。列抗干扰措施，使系统的可靠性得到了全面的提高。
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2.1.4 国内DCS的发展情况 2.1.4 国内DCS的发展情况
DCS问世于1975年，生产厂家主要集中在美、日、德等国。我国从70年代中后 DCS问世于1975年，生产厂家主要集中在美、日、德等国。我国从70年代中后期起，首先以大型进口设备成套引入国外的DCS，首批有化纤、乙烯、化肥等项目。当时，期起，首先以大型进口设备成套引入国外的DCS，首批有化纤、乙烯、化肥等项目。当时，我国主要行业(如电力、石化、建材和冶金等)的DCS基本全部进口。80年代初期在引进、我国主要行业(如电力、石化、建材和冶金等)的DCS 基本全部进口。80年代初期在引进、消化和吸收的同时，开始了研制国产化DCS 的技术攻关。消化和吸收的同时，开始了研制国产化DCS的技术攻关。
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近十几年来，特别是“九五”以来，我国DCS系统研发和生产发展很快，崛起了一近十几年来，特别是“九五”以来，我国DCS系统研发和生产发展很快，崛起了一批优秀企业，但国外DCS产品在国内市场中占有率还较高，其中主要是Honeywell和恒河公批优秀企业，但国外DCS产品在国内市场中占有率还较高，其中主要是Honeywell和恒河公司的产品。今后几年，DCS作为自动化仪表行业主要产品的地位不会动摇。司的产品。今后几年，DCS作为自动化仪表行业主要产品的地位不会动摇。幻灯片21
2.2 DCS的体系结构 2.2 DCS的体系结构
2.2.1 DCS的体系结构概述 2.2.1 DCS的体系结构概述
DCS的结构是一个分布式系统，从整体逻辑结构上讲，是一个分支树结构。其纵 DCS的结构是一个分布式系统，从整体逻辑结构上讲，是一个分支树结构。其
纵向结构分为过程控制级、控制管理级和生产管理级三级递阶结构。整个系统由3 部分构成，向结构分为过程控制级、控制管理级和生产管理级三级递阶结构。整个系统由3 部分构成，即集中管理部分、分散控制监测部分和网络通信部分。即集中管理部分、分散控制监测部分和网络通信部分。
幻灯片22
DCS体系结构示意图 : DCS体系结构示意图 :
幻灯片23
DCS系统层次化结构的形成，经历了20世纪60年代的中央计算机集中控制，20世纪70 DCS系统层次化结构的形成，经历了20世纪60年代的中央计算机集中控制，20世纪70年代的两级自动化控制结构和其后的三层计算机控制系统三个阶段。右图为三级计算机控制年代的两级自动化控制结构和其后的三层计算机控制系统三个阶段。右图为三级计算机控制系统图。系统图。
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DCS系统的体系结构按功能通常分为四级，第一级为直接控制级，第二级为过程 DCS系统的体系结构按功能通常分为四级，第一级为直接控制级，第二级为过程管理级，第三级为产品管理级，第四级为经营管理级。各级之间通过通信网络相连，各级内管理级，第三级为产品管理级，第四级为经营管理级。各级之间通过通信网络相连，各级内部各站或单元由本级的通信网络进行通信联系。部各站或单元由本级的通信网络进行通信联系。
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DCS系统的功能分层图 : DCS系统的功能分层图 :
幻灯片26
2.2.2 DCS体系结构的各层功能 2.2.2 DCS体系结构的各层功能
DCS体系结构的各级功能，总体上可用下图表示: DCS体系结构的各级功能，总体上可用下图表示:
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, 直接控制级(过程控制级) , 直接控制级(过程控制级)
在这一级上，过程控制计算机直接与现场各类装置(变送器、执行器、记录仪等) 在这一级上，过程控制计算机直接与现场各类装置(变送器、执行器、记录仪等)相连，对所连接的装置实施检测与控制，同时接收上层来的管理信息，并向上层传递装置的相连，对所连接的装置实施检测与控制，同时接收上层来的管理信息，并向上层传递装置的特性数据和采集到的实时数据。特性数据和采集到的实时数据。
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直接过程控制级是集散控制系统的基础，其主要功能有: 直接过程控制级是集散控制系统的基础，其主要功能有:
(1)进行过程数据采集:现场检测模拟量、数字量和脉冲量的输入/输出并进行转换处 (1)进行过程数据采集:现场检测模拟量、数字量和脉冲量的输入/输出并进行转换处理，控制运算结果的直接输出。理，控制运算结果的直接输出。
(2)进行直接的数字过程控制:根据控制组态数据库中的控制算法模块，各种控制回 (2)进行直接的数字过程控制:根据控制组态数据库中的控制算法模块，各种控制回路的运算(回路调节、逻辑运算等等)，来实施对实时过程量的控制。路的运算(回路调节、逻辑运算等等)，来实施对实时过程量的控制。
(3)进行设备监测和系统的测试和诊断:把过程变量和状态信息提取后，分析是否可 (3)进行设备监测和系统的测试和诊断:把过程变量和状态信息提取后，分析是否可以接受以及是否允许向高层传输，进而确定是否对被控装置实施调节 ;必要时实施报警、以接受以及是否允许向高层传输，进而确定是否对被控装置实施调节 ;必要时实施报警、错误或诊断报告等措施。错误或诊断报告等措施。
(4)实施安全性、冗余化方面的措施:一旦发现故障，就立即实施备用件的切换。 (4)实施安全性、冗余化方面的措施:一旦发现故障，就立即实施备用件的切换。幻灯片29
, 过程管理级 , 过程管理级
, 在这一级上的过程管理计算机主要有监控计算机、操作站、工程师站。它综合, 在这一级上的过程管理计算机主要有监控计算机、操作站、工程师站。它综合监视过程各站的所有信息，集中显示操作，控制回路组态和参数修改，优化过程处理等。监视过程各站的所有信息，集中显示操作，控制回路组态和参数修改，优化过程处理等。
这一层的具体功能有: 这一层的具体功能有:
, 优化过程控制 , 优化过程控制
, 自适应回路控制 , 自适应回路控制
, 优化单元内各装置 , 优化单元内各装置
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工程师站:负责系统的管理、控制组态、系统的生成与下装; 工程师站:负责系统的管理、控制组态、系统的生成与下装;
操作员站:是人机接口，由PC机系统(含CRT、键盘、打印机)负责生产工艺的操操作员站:是人机接口，由PC机系统(含CRT、键盘、打印机)负责生产工艺的操作控制、过程状态显示、报警状态显示、实时数据和历史数据的显示、打印等; 作控制、过程状态显示、报警状态显示、实时数据和历史数据的显示、打印等;
上位机:即管理计算机，它实现生产调度管理、优化计算、生产经营管理与分析决上位机:即管理计算机，它实现生产调度管理、优化计算、生产经营管理与分析决策等层次的管理和计算。策等层次的管理和计算。
幻灯片31
, 产品管理级(生产管理级) , 产品管理级(生产管理级)
, 在这一级上的管理计算机根据产品各部件的特点，协调各单元级的参数设定，, 在这一级上的管理计算机根据产品各部件的特点，协调各单元级的参数设定，
是产品的总体协同员和控制器，负责厂级的生产调度和优化。是产品的总体协同员和控制器，负责厂级的生产调度和优化。
要求根据用户的订货情况、库存情况、能源情况来规划各单元中的产品结构和规模，要求根据用户的订货情况、库存情况、能源情况来规划各单元中的产品结构和规模，并可对产品重新计划，随时更改产品结构。对于综合全厂生产和产品监视，以及产品报告也并可对产品重新计划，随时更改产品结构。对于综合全厂生产
和产品监视，以及产品报告也都在这一层实现，并与上层交换传递数据。具体有:规划产品结构和规模;产品监视;产品都在这一层实现，并与上层交换传递数据。具体有:规划产品结构和规模;产品监视;产品报告;工厂生产监视。报告;工厂生产监视。
幻灯片32
, 经营管理级 , 经营管理级
经营管理级居于工厂自动化系统的最高一层，负责全厂的总体协调管理，包括工程经营管理级居于工厂自动化系统的最高一层，负责全厂的总体协调管理，包括工程技术方面、经济方面、商业事务方面、人事活动等等，以达到组合优化的目的。技术方面、经济方面、商业事务方面、人事活动等等，以达到组合优化的目的。幻灯片33
这一级的主要功能包括: 这一级的主要功能包括:
市场经济情报:包括情报收集、市场分析、预测、用户反馈、市场趋势等。市场经济情报:包括情报收集、市场分析、预测、用户反馈、市场趋势等。
销售管理:包括合同管理、定货交货统计、合同履行、材料库存、外购定货管理等。销售管理:包括合同管理、定货交货统计、合同履行、材料库存、外购定货管理等。
生产管理:生产定货安排、零部件计划、外协管理、工期管理等。生产管理:生产定货安排、零部件计划、外协管理、工期管理等。
成本控制:包括制造成本、管理成本、价格核定等。成本控制:包括制造成本、管理成本、价格核定等。
质量管理:包括零部件、半成品、成品质量、外协部件质量控制的统计、工艺参数质量管理:包括零部件、半成品、成品质量、外协部件质量控制的统计、工艺参数分析等。分析等。
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2.2.3 DCS示例,,霍尼韦尔TDC-3000系统 2.2.3 DCS示例,,霍尼韦尔TDC-3000系统
美国Honeywell公司1975年推出第一套集散控制系统TDC-2000以来，相继推出美国Honeywell公司1975年推出第一套集散控制系统TDC-2000以来，相继推出TDC-3000、TDC-3000*和TPS系统。目前，在世界上应用较广而又具有四层体系结构的首推TDC-3000、TDC-3000*和TPS系统。目前，在世界上应用较广而又具有四层体系结构的首推Honeywell 公司推出的TDC 3000系统，它于1983年10月发布，其宗旨就是要解决过程控Honeywell 公司推出的TDC 3000系统，它于1983
年10月发布，其宗旨就是要解决过程控制领域内的关键问题—过程控制系统与信息管理系统的协调，为实现全厂生产管理提供最制领域内的关键问题—过程控制系统与信息管理系统的协调，为实现全厂生产管理提供最佳系统。而TPS是Total Plant Solution的缩写，它是全厂一体化系统。佳系统。而TPS是Total Plant Solution的缩写，它是全厂一体化系统。幻灯片35
在集散控制系统的构成图上，高速数据公路为通信系统的部分是该公司的第一代系在集散控制系统的构成图上，高速数据公路为通信系统的部分是该公司的第一代系统(TDC-2000);以就地控制网(LCN)为通信系统的部分是第二代系统(TDC-3000);以万统(TDC-2000);以就地控制网(LCN)为通信系统的部分是第二代系统(TDC-3000);以万能控制网(UCN)为过程控制器的通信网络、以UCN为开放式平台的TDC-3000*系统是第三能控制网(UCN)为过程控制器的通信网络、以UCN为开放式平台的TDC-3000*系统是第三代系统;而TPS系统是以WinNT为开放式平台的新一代
系统。代系统;而TPS系统是以WinNT为开放式平台的新一代系统。
幻灯片36
TDC-3000系统分层结构图 TDC-3000系统分层结构图
幻灯片37
, 通信系统 , 通信系统
TDC-3000系统的通信网络包括工厂信息网(PIN)、就地控制网(LCN)、万能控制TDC-3000系统的通信网络包括工厂信息网(PIN)、就地控制网(LCN)、万能控制网(UCN)、数据高速公路(DH)和现场总线。网(UCN)、数据高速公路(DH)和现场总线。
幻灯片38
工厂信息网(PIN):信息管理的重要组成部分，通过TPS节点(GUS、PHD)，PIN 工厂信息网(PIN):信息管理的重要组成部分，通过TPS节点(GUS、PHD)，PIN可直接与LCN相连，实现管理信息系统与过程控制系统相连。可直接与LCN相连，实现管理信息系统与过程控制系统相连。
局部控制网络(LCN):是TPS系统的主干网，符合IEEE 802.2和IEEE 802.4的载局部控制网络(LCN):是TPS系统的主干网，符合IEEE 802.2和IEEE 802.4的载波通信网络，曼彻斯特编码，实时时钟速率12.5kHZ。媒体控制采用令牌存取通信控制方式，波通信网络，曼彻斯特编码，实时时钟速率12.5kHZ。媒体控制采用令牌存取通信控制方式，符合IEEE802.4(令牌总线访问控制)，数据传输速率
5Mbit/s，总线型拓扑结构。符合IEEE802.4(令牌总线访问控制)，数据传输速率
5Mbit/s，总线型拓扑结构。
幻灯片39
万能控制网络(UCN):是1988年开发的以MAP为基础的双重化实时控制网络，
令万能控制网络(UCN):是1988年开发的以MAP为基础的双重化实时控制网络，令牌传送载波带(模拟信号)总线网络，数据传输速率为5Mbit/s，支持32个冗余设备。牌传送载波带(模拟信号)总线网络，数据传输速率为5Mbit/s，支持32个冗
余设备。
数据公路(Data Highway):是第一代集散型控制系统的通信系统，采用串行、
半数据公路(Data Highway):是第一代集散型控制系统的通信系统，采用串行、半双工方式工作，优先存取和定时询问方式控制，传输介质为75Ω同轴电缆，传输
速率为250 双工方式工作，优先存取和定时询问方式控制，传输介质为75Ω同轴
电缆，传输速率为250 kBit/s。DH上设置了一个通信指挥器HTD来管理通信，任
何DH之间的通信必须由HTD指挥。 kBit/s。DH上设置了一个通信指挥器HTD来
管理通信，任何DH之间的通信必须由HTD指挥。
幻灯片40
, 分散过程控制装置 , 分散过程控制装置
, Honeywell的TDC-3000系统提供三个不同等级的分散控制: , Honeywell的TDC-3000系统提供三个不同等级的分散控制: , 以过程控制设备(如PM、LM以及
DH上各设备)为基础，并对控制元件进行, 以过程控制设备(如PM、LM以及DH上
各设备)为基础，并对控制元件进行
控制的过程控制级; 控制的过程控制级;
, 先进控制级，包括比过程控制级更加复杂的控制策略和控制计算，通常称为, 先进控制级，包括比过程控制级更加复杂的控制策略和控制计算，通常称为
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
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。
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。
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
学院HEFEI UNIVERSITY 集散控制系统的工程设计 10 班级：姓名： 10 学号：教师：指导时间：完成
` 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。 文档Word ` 2、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。 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。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
集散控制系统DCS的特点 随着信息技术的飞速发展，当前，DCS系统在煤、电、化工等工业领域应用广泛，逐渐从原来的配角角色转变为决定各工业企业安全经济运行的主角地位。通过各项实践证明，集散控制系统的应用，在大大减轻了工作人员的工作强度的同时，也提高了工作效率。 集散控制系统（DCS）是一种以微处理器为基础的分散型综合控制系统，DCS系统综合了计算机技术、网络通讯技术、自动控制技术、冗余及自诊断技术，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。 目前，DCS集散控制系统在各大行业都有一定的领域了。也许有人还真的不知道DCS集散系统到底有多好？好在哪里？有哪些特点？今天小编就想大家介绍一下DCS的特点。其主要特点是控制分散，集中管理。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。 DCS在控制上的最大特点是依靠各种控制、运算模块的灵活组态，可实现多样化的控制策略以满足不同情况下的需要，使得在单元组合仪表实现起来相当繁琐与复杂的命题变得简单。随着企业改革的高柔性、高效益的要求，以经典控制理论为基础的控制方案已经不能适应，以多变量预测控制为代表的先进控制策略的提出和成功应用之后，先进过程控制受到了过程工业界的普遍关注。 需要强调的是，广泛应用各种先进控制与优化技术是挖掘并提升DCS综合性能最有效、最直接、也是最具价值的发展方向。仪表技术向数字化、智能化、网络化方向发展工业控制设备的智能化、网络化发展，可以促使过程控制的功能进一步分散下移，实现真正意义
DCS集散控制系统 HH-2000NS DCS控制系统成功而广泛的应用证明了其体系结构的先进性、可靠性和功能的完整性。HH-2000NS DCS控制系统采用了最先进的技术和开放性标准（COM/DCOM技术、OPC服务器标准、Active X），向用户提供了更大的应用空间，是一套适应企业各种自动化需求的、开放的、规模可变的控制系统。它也是国内第一套基于Windows NT平台的DCS系统、第一套实现从模板、端子板及电源的带电插拔的DCS系统。 HH-2000NS DCS系统采用分布式结构，在开放式的冗余通讯网络上分布了多台现场程控站（FCS），这些现场程控站都带有独立的功能处理器，每个功能处理器都可为了完成特定的任务而进行组态和编程。 用于现场控制的程控单元其物理位置分散、控制功能分散，系统功能分散，而用于过程监视及管理的人-机接口单元其显示、操作、记录、管理功能集中。该系统在生产现场经过现场调试、配上电源、接上输入输出信号就可满足生产监视、程控、操作画面、参数报警、资料记录及趋势等项的功能要求，并能安全可靠运行。
HH-2000NS DCS控制系统主要由服务器（SE）、工程师站（ES）、系统操作站（SOPS）、现场控制站（FCS）、过程控制网络（CNET）及系统网（SNET）等组成 服务器（SE）： 运行在32位Windows NT网络平台上，可挂接局域网或广域网，并和FB-2000NS程控网、工厂数据库等连接，为系统操作站（SOPS）、工程师站（SE）及FB-2000NS现场控制站提供资料存取、历史数据采集、报警事件处理及为工厂数据库提供资料存取服务。 工程师站（ES）: 运行在32位Windows NT网络平台上，可挂接局域网或广域网，和FB-2000NS服务器连接，实现系统的组态及监控功能。 系统操作站（SOPS）: 运行在32位Windows NT网络平台上，可挂接局域网或广域网，和FB-2000NS服务器连接，实现系统的监控功能。 现场控制站（FCS）: 是直接与现场打交道的I/O处理单元，完成工业过程的实时监控功能。控制站可冗余配置。同一现场控制站内任何I/O模板都能提供冗余配置。 过程控制网络（CNET）：
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, 全部信息经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, 能够形容为最底层的士兵。它
们只要能准确地服从命令, 而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, 就是经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, 因此当前流行的是经过现场总线来进行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。因此, 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。操作员经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。操作人员经过操作站来监视和控制生产过程, 能够
名称：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。 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。 现场仪表----安全栅----I/O卡件---控制器----服务器操作站和工程师站都与服务器联系，用于组态和实时数据的调用等
试题库 一、填空 1. 年，世界上第一套集散控制系统由公司首先向市场推出，其型号是。 2. 操作站的基本功能包括、、、、和。 3. OSI参考模型的七层分别是、、、、、、。 4. TDC3000系统中，一条LCN网最多可连个模块，通过扩大器可连个模块。 5. CS3000系统主要由、、、和等部分组成。 6 .MACS现场控制站由、、、、、、等部分组成。 7. 现场总线是一种、、和的底层控制网络。8. 典型的现场总线有、、等。 9. 现场总线的基本设备有、、和等。10. PROFIBUS现场总线的组态软件是。 11. 计算机控制系统由和两大部分组成。12. 计算机控制系统按参与控制的计算机不同，可分为、和。13. 集散控制系统是、、和、相结合的产物。 14. 计算机网络的拓扑结构主要有、、、和。15. JX-300X集散控制系统控制站卡件有、和。16. JX-300X DCS的基本组态软件是，实时监控软件是 17. 现场控制站的基本功能包括、、、、和。 18. TPS集散控制系统的网络类型主要有、和。 19. TDC3000集散控制系统的万能控制网UCN上挂接着、、等。 20. CS3000集散控制系统的FCS有、和三种21. MACS通信网络主要分、和层次。 22. 计算机控制系统按其结构不同可分为和两大类。 23. 集散控制系统由、和三大部分组成。 24. 常用的通信介质主要有、和。 25. 集散控制系统又称为英文简称，现场总线控制系统简称为。 26. 集散控制系统的设计思想为、。 27. JX-300X DCS的通信网络主要有、和三个层次。 28.TDC3000系统的三种通信网络主要是、和。 29. TPS集散控制系统中，一个HPMM最多能安装 IOP和后备IOP。 30. CS3000系统RIO标准型FCS中，一个FCU最多连个节点，FIO标准型FCS中，一个FCU最多连个节点。 31. MACS系统主要由、、、、、、、等部分组成。 二、名词解释 数据采集系统 直接数字控制系统 现场总线控制系统 实时控制 传输速率 计算机控制系统 集散控制系统 现场总线 组态 串行传输
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 & ODBCQLE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
集散控制系统(DCS) 集散控制系统(DCS)，是以多个微处理机为基础利用现代网络技术、现代控制技术、图形显示技术和冗余技术等实现对分散控制对象的调节、监视管理的控制技术。其特点是以分散的控制适应分散的控制对象，以集中的监视和操作达到掌握全局的目的。系统具有较高的稳定性、可靠性和可扩展性。 集散控制系统一般有四部分组成：（1）过程输入输出装置；（2）过程控制装置；（3）操作接口；（4）数据通讯系统。 集散控制系统也叫分布式控制系统，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（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（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
dcs集散控制系统学习教程 幻灯片1 第二章集散控制系统 (DCS) 第二章集散控制系统 (DCS) 幻灯片2 2.1 DCS的形成、发展和特点 2.1 DCS的形成、发展和特点 2.1.1 DCS的概念 2.1.1 DCS的概念 集散控制系统(Distributed Control System)亦称分布式控制系统(简称DCS)，集散控制系统(Distributed Control System)亦称分布式控制系统(简称DCS)，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。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(Control)、计算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(Control)、计算机技术(Computer)、通信技术(Communication)、和CRT(Cathode Ray Tube)技术。DCS机技术(Computer)、通信技术(Communication)、和CRT(Cathode Ray Tube)技术。DCS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。生的。 幻灯片4