一、DCS的实现
1、前言
分散型控制系统（DCS）是以微处理机为基础，以危险分散控制，操作和管理集中为特性，集先进的计算机技术、通讯技术、CRT技术和控制技术即4C技术于一体的新型控制系统。随着现代计算机和通讯网络技术的高速发展，DCS正向着多元化、网络化、开放化、集成管理方向发展，使得不同型号的DCS可以互连，进行数据交换，并可通过以太网将DCS系统和工厂管理网相连，实现实时数据上网，成为过程工业自动控制的主流。
2、DCS的结构组成
DCS主要分为三大部分：带I/O部件的控制器、通讯网络和人机接口（HMI）。控制器I/O 部件直接与生产过程相连，接收现场设备送来的信号；人机接口是操作人员与DCS相互交换信息的设备；通讯网络将控制器和人机接口联系起来，形成一个有机的整体。从某种意义上说，控制器是“心脏”；人机接口是“眼睛”；通讯网络则是“神经网络”。DCS的典型结构如图一：
图一DCS的典型结构
3、DCS的通讯网络
3.1 发展历程
随着计算机技术、网络技术和控制技术的不断发展，DCS自20世纪70年代问世以来，先后
经历了四个发展时期，具体划分为：
(1) 1975—1980 初创期。此时的DCS通讯系统只是一种初级局部网络，全系统由一个通讯指
挥器指挥，对各单元的访问是轮流询问方式。如TDC-2000、MOD-3等。
(2) 1980—1985 成熟期。采用局域网络，由主从式星型网络转变成对等式的总线网络通信或
环网通信，扩大了通信范围，提高了传输速率。如TDC-3000、MOD-300等。
(3) 1985—1990 扩展期。在局域网络方面采用国际标准组织ISO的OSI开放系统互联的参考模型，使符合开放系统的各制造厂的产品可以互连，互通信以及进行数据交换，第三方软件以可以应用。改变了过去DCS各厂自成系统的封闭结构，DCS由原来的仅能应用发展到不仅能应用而且能开发。TDC-3000（带UCN网）Centum XL等。
(4) 90年代以后，网络开放期。采用符合国际标准的通信协议和规程，即IEE802（以太网）、IEE802.4（令牌总线）、EEFDDI（光纤分布数据界面）、TCP/IP（传输控制协议/互联协议）或MAP（制造自动化协议）等，使不同厂家型号、不同操作系统的计算机可共存一个网络标准，达到产品互换、资源共享的目的。如Centum CS-3000、Advant-500等。
3.2 通讯网络的特点
通讯网络是DCS的重要支柱，执行分散控制的各单元以及各级人机接口要靠通讯系统连成一体，这种在局部区域内使用各种数据通讯的设备互连的通讯网络称为局域网（LAN）。它是一个高通讯速率，低误码率，快速响应的局部网络，具有组织灵活，易于扩展，资源共享的特点，然而DCS完成的是工业控制，因此它与一般的办公室用局部网络有所不同，具有如下的特点：
(1) 具有快速的实时响应能力，一般办公室自动化计算机局部网络响应时间为2-6s，而它
0.01-0.5s
(2) 具有极高的可靠性，必须连续、准确运行，数据传送误码率低于10-8—10-11，系统利用率
在99.999%以上
(3) 适合于在恶劣环境下工作，能抗电源干扰、雷击干扰、电磁干扰和低电位差干扰。
(4) 分层结构，为适应DCS的分层结构，其通讯网络也必须具有分层结构，如分为现场总线，
车间级网络系统，工厂级网络系统等不同层次。
3.3 通讯网络的分级体系
早期的DCS系统的通讯网络都是专用的，DCS有几级网络，完成不同模件之间的通讯。从目前的情况来看，DCS的最多网络级有四级，它们分别是I/O总线、现场总线、控制总线和DCS
网络。其网络结构图如图二：
图二DCS网络结构图
(1) I/O总线
它把多种I/O信号送到控制器，由控制器读取I/O信号，I/O模件之间并不交换数据。I/O总线包括并行总线和串行总线。I/O总线的传输速率是不高的，从几十K到几兆不等，为了快速，最好是并行总线。采用并行总线，其I/O模件必须与控制器模件相邻。若采用串行总线，I/O模件和控制器之间的距离也要比较近才行。通常把控制器模件和I/O模件装在一个机柜内或相邻的
机柜内。
(2) 现场总线
现场总线是90年代初发展起来的，远程I/O应该采用现场总线，如CAN、LONWORKS、HART 总线等。在DCS系统中，远程I/O采用HART总线比较多。比如现场的变送器，距离控制器机柜比较远，常把16个变送器来的信号编成一组，用HART总线把信号送到控制器，控制器同时读进16个变送器来的信号。采用现场总线，控制器和变送器两者距离可达1公里以上。
(3) 控制总线
把完成不同任务的三种控制器连在一条总线上，实现控制器之间的通讯，称为控制总线。在控制总线上的不同控制器的数量不受限制，在这一条总线上除三种不同的控制器模件以外，还有DCS网络的接口模件。在控制总线上，控制器之间可以调用数据，使得模拟量和开关量之间的结合很好。控制总线不是DCS系统都具有，可以把各种控制器分别连到DCS网络上，控制器之间的数据调用通过DCS网络。控制总线的传输速率与I/O总线的传输速率相类似。通常是几十K到几兆之间。当CPU和存储器的能力比较强时，把开关量的逻辑运算和模拟量的采集功能都在一个控制器中完成，这样在控制总线上就只有一种形式的控制器。其通讯协议类似以太网，采
用载波监听，令牌广播发送。
(4) DCS网络
它把现场控制器和人机界面连成一个系统。为了确保通讯可靠，DCS生产厂家无论是电缆，还是通讯接口，都作成冗余的，一条网络发生故障，另一条备用网络立即投入运行。连在DCS 通讯网络上的部件称为结点（节点）。在地理位置上，结点可以分散配置，各结点的距离各DCS 系统不同，有的可达几百米。DCS网络的传输速率在几百K至一百兆之间，网络的总长度可几公里，最短也有几百米，网络不够长时需加中继器。
4、DCS的通讯网络特性
DCS中参与网络通讯的最小单位为结点，发送信号的源结点把信号进行编码，然后送到传输介质（通讯电缆），最后被接收这一信号的目的结点接收，而要保证在众多结点之间数据合理传送，还必须将通讯系统构成一定网络，并且遵循一定的网络控制方法才能实现，因此说通讯络结
构和通讯协议是DCS通讯网络特性
4.1 通讯介质
通讯介质又称为传输介质或信道，它是连接网上站或结点的物理信号通路，主要有双绞线、同轴电缆、光导纤维三种。最早的DCS采用双绞线或同轴电缆，传输速率在1Mbps以下，目前的DCS主要采用同轴电缆或光纤，通信速率为1-10Mbps。
(1) 双绞线
把两根平行导线按一定节距绞合在一起的信号线。双绞线最大带宽为100KHz—1MHz,，其传输速率低于2Mbps，传输距离可达15Km或更长。这种把多股导线封装在屏蔽护套内构成一根电缆的结构，能较好地抑制电磁感应干扰，但由于双绞线有较大的分布电容，故不宜传输高频信号。
(2) 同轴电缆
由中心导体，固定中心导体的电介质绝缘层，外屏蔽层导体和外绝缘层构成，它又分基带同轴电缆和宽带同轴电缆两种，它们的传输速率可分别达到10Mbps和50Mbps，传输距离为几公里和数十公里，同轴电缆的抗干扰性较双绞线好，它可传输高频和中频信号。
(3) 光导纤维
网络信息经光电转换器变换成光信号，在光缆中进行传输，光信号在光纤中的传输速率大约是电信号在铜导线中传输速率的2/3，因此光纤缆传输的延迟就大些，但光导纤维不受电磁场的影响，适用于特别恶劣的环境，由于造价昂贵，目前尚未被广泛采用。
4.2 网络结构形式
网络结构又称网络拓扑，它是指网络结点的互连方式，在DCS中通常有总线型、环型、星型三种。总线型在逻辑上也是环型的，星型通常只用于小系统。
(1) 总线型网络
总线型网络结构如图三示。所有结点都挂接在总线上，为控制通讯，有的设有通讯控制器，采取集中控制方式；有的把通讯控制功能分设在各通讯接口中，称为发散控制方式。总线型通讯
网络的性能主要取决于总线的“带宽”，挂接设备的数目及总线访问规程。总线型网络结构简单，系统可大可小，扩展方便，易设置备用部件，安装费用低，某设备故障不会威胁整个系统，是目前广泛采用的一种网络结构。如TDC-3000、Centum CS-3000等为双总线型网络。
图三总线型网络
(2) 环型网络
环型网络结构如图四示。网上所有结点都通过点对点链路连接，并构成一封闭环，工作站通过结点接口单元与环相连，数据沿环单向或双向传输，当然在双向传输时须考虑路径控制问题。环型结构的突出优点是结构简单，控制逻辑简单，挂接或摘除结点也比较容易，系统的初始开发成本以及修改费用较低，环型结构的主要问题是可靠性较差，当结点处理机或数据通道出现故障时，会给整个系统带来威胁，虽可通过增设“旁路通道”或采用双向环形数据通道等措施加以克服，但增加了系统的复杂性。如Advant-500、MOD-300、INFI-90等采用双环冗余网络。
图四环型网络
(3) 星型网络
星型网络结构如图五示。星的中心为主结点，其他为从结点，网上各从站间交换信息都要通过主站，这种拓扑结构体现了一种集中式通讯控制策略，主结点负责全部信息的协调和传输，一旦发生故障，殃及整个网络。为了提高可靠性，主结点采用冗余结构，使系统投资较大。如JX-300等采用星型网络。
图五星型网络
4.3 通讯网络的通讯协议
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，读取数据时应遵循网络通讯协议，常用的DCS的通讯控制方式分为令牌广播式、问询式和存储转发式三种，通讯协议是由各DCS生产厂家自行开发的，一般不公开。它们各有特点，应用都较为广泛。
(1) 令牌广播式协议
令牌广播式由一个结点发出一个令牌（令牌是特别的比特组，比特组内无源地址和目的地址），令牌沿环绕行。拿到这个令牌的结点就改变令牌中一个特定位，将令牌变成一信息帧的帧起始定界符，加挂上构成一帧所需要的其余字段以发送信息，网络上的其他结点都在收听信息。当本站检测到帧的目的地址与本站地址相符时，就接收该信息帧（目的结点）。同时转发该帧，直到该帧回到发送站（源结点），才把该帧释放。再发送新令牌。在同一时间内只有一个结点在发送信息，其他都在收听。这种协议的特点是只有持有令牌的结点才能发送信息。令牌广播式协议的网络中，可以连接多个人机界面的结点，在网络上的结点都是平等的，每一个结点都有机会发送信息。在环型和总线型网络中用得较多，如Beiley INFI-90、Advant-500系统等。
(2) 问询式
问询式协议的网络设有交通指挥器，当人机界面向控制器请求数据时，必须通过交通指挥器，由交通指挥器来向控制器请求数据，控制器才能发送信息给人机界面。如Honeywell的TDC-2000，Fisher的Provox，都有交通指挥器。在星型网络中，人机界面（操作站）可以作为交通指挥器，但它只能连接一个人机界面的结点。由一些回路控制器组成的系统通常都连成星型网络。
(3) 存储转发式
存储转发式协议是一个结点发出信息，传给下一个，这个结点接到信息，必须先存下来，如
果自己要，就可以接收下来，如果不需要，就把它转发出去。直到需要这个信息的结点为止。然后信息再返回到源结点，才释放这个信息。这种协议主要用于环型网络中，如Beiley NETWORK-90系统等。
5、DCS通讯网络发展方向
从DCS系统诞生至今，DCS系统通讯网络历经几代，第一代主要解决一个生产装置中几个控制站和一个或几个操作站之间的数据通信问题；第二代DCS则解决多个装置的DCS互联问题；第三代DCS则解决一个工厂的多个车间互联及与全厂计算机管理网络互联问题。因此可以预见，未来的DCS系统通讯网络将向以下方向发展：
(1) DCS系统的通信功能发展与全厂管理网络技术向融合，逐渐实现通信网络由多重化结构向扁平化过渡。
(2) 实现完整的统一的数据通信标准，国际标准化组织（ISO）提出的开放系统互联（OSI）
参考模型即ISO/OSI 7层模型，规定了通信过程分段和网络功能分层，DCS通信标准化或开放性。
(3) 采用数字通信技术，控制站内采用站内通信总线及远程I/O总线，以及控制站内增加PLC、分析仪表及现场智能仪表的接口卡，使DCS与现场仪表之间的接线减少，并对现场仪表进行设备管理，这为DCS的向下兼容并与现场总线通信技术融合。
(4) 系统的开放性加强，使DCS与CIPS系统的调度层、管理层、决策层进行无缝连接，将DCS的相关信息上传，使其实时数据库、历史数据库为上述三层所共用，避免重复建库，为先进控制和优化控制建好平台，与上层的关系数据库共享数据，真正实现管控一体化。
6、结束语
在21世纪的信息时代，DCS即将迎来一个崭新的未来，从而使企业实现真正意义上的管控一体化，为建立现代化企业打下坚实的基础。
二、PLC、DCS、FCS三大控制系统的特点
1.前言
上世纪九十年代走向实用化的现场总线控制系统，正以迅猛的势头快速发展，是目前世界上最新型的控制系统。现场总线控制系统是目前自动化技术中的一个热点，正受到国内外自动化设备制造商与用户越来越强烈的关注。现场总线控制系统的出现，将给自动化领域带来又一次革命，其深度和广度将超过历史的任何一次，从而开创自动化的新纪元。
在有些行业，FCS是由PLC发展而来的；而在另一些行业，FCS又是由DCS 发展而来的，所以FCS与PLC及DCS之间有着千丝万缕的联系，又存在着本质的差异。本文试就PLC、DCS、FCS三大控制系统的特点和差异作一分析，指出它们之间的渊源及发展方向。
2．PLC、DCS、FCS三大控制系统的基本特点
目前，在连续型流程生产自动控制（PA）或习惯称之谓工业过程控制中，有三大控制系统，即PLC、DCS和FCS。它们各自的基本特点如下：
2．1 PLC
（1）从开关量控制发展到顺序控制、运送处理，是从下往上的。
（2）连续PID控制等多功能，PID在中断站中。
（3）可用一台PC机为主站，多台同型PLC为从站。
（4）也可一台PLC为主站，多台同型PLC为从站，构成PLC网络。这比用PC机作主站方便之处是：有用户编程时，不必知道通信协议，只要按说明书格式写就行。
（5）PLC网格既可作为独立DCS/TDCS，也可作为DCS/TDCS的子系统。
（6）大系统同DCS/TDCS，如TDC3000、CENTUMCS、WDPFI、MOD300。
（7）PLC网络如Siemens公司的SINEC—L1、SINEC—H1、S4、S5、S6、S7等，GE公司的GENET、三菱公司的MELSEC—NET、MELSEC—NET/MINI。
（8）主要用于工业过程中的顺序控制，新型PLC也兼有闭环控制功能。
（9）制造商：GOULD（美）、AB（美）、GE（美）、OMRON（日）、MITSUBISHI （日）、Siemens（德）等。
2．2 DCS或TDCS
（1）分散控制系统DCS与集散控制系统TDCS是集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在中断站中，中断站联接计算机与现场仪器仪表与控制装置。
（4）是树状拓扑和并行连续的链路结构，也有大量电缆从中继站并行到现场仪器仪表。
（5）模拟信号，A/D—D/A、带微处理器的混合。
（6）一台仪表一对线接到I/O，由控制站挂到局域网LAN。
（7）DCS是控制（工程师站）、操作（操作员站）、现场仪表（现场测控站）的3级结构。
（8）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。
（9）用于大规模的连续过程控制，如石化等。
（10）制造商：Bailey（美）、Westinghouse（美）、HITACH（日）、LEEDS & NORTHRMP （美）、SIEMENS（德）、Foxboro（美）、ABB （瑞士）、Hartmann & Braun（德）、Yokogawa（日）、Honeywell（美国）、Taylor（美）等。
2．3 FCS
（1）基本任务是：本质（本征）安全、危险区域、易变过程、难于对付的非常环境。
（2）全数字化、智能、多功能取代模拟式单功能仪器、仪表、控制装置。
（3）用两根线联接分散的现场仪表、控制装置、PID与控制中心，取代每台仪器两根线。
（4）在总线上PID与仪器、仪表、控制装置都是平等的。
（5）多变量、多节点、串行、数字通信系统取代单变量、单点、并行、模拟系统。
（6）是互联的、双向的、开放的取代单向的、封闭的。
（7）用分散的虚拟控制站取代集中的控制站。
（8）由现场电脑操纵，还可挂到上位机，接同一总线的上一级计算机。
（9）局域网，再可与internet相通。
（10）改变传统的信号标准、通信标准和系统标准入企业管理网。
（11）制造商：美Honeywell 、Smar 、Fisher— Rosemount、 AB/Rockwell、Elsag— Bailey 、Foxboro 、Yamatake 、日Yokogawa、欧 Siemens、 GEC—Alsthom 、Schneider、 process—Data、 ABB等。
（12）3类FCS的典型
1）连续的工艺过程自动控制如石油化工，其中“本安防爆”技术是绝对重要的，典型产品是FF、World FIP、Profibus—PA；
2）分立的工艺动作自动控制如汽车制造机器人、汽车，典型产品是Profibus—DP、CAN bus；
3）多点控制如楼宇自动化，典型产品是LON Work、Profibus—FMS。
从上述基本要点的描述中，我们是否注意到一点，用于过程控制的三大系统，没有一个是针对电站而开发的，或者说，在他们开发的初期，都并非以电站做系统的首选控制对象。而在这些系统的使用说明中也绝不把电站做为首选适用范围，有的在适用范围中根本就不提电站。现在奇怪的是，这三大控制系统，尤其是DCS、PLC，都在电站得到了广泛应用，而且效果也非常好。
3．三大控制系统之间的差异
我们已经知道，FCS是由DCS与PLC发展而来，FCS不仅具备DCS与PLC的特点，而且跨出了革命性的一步。而目前，新型的DCS与新型的PLC，都有向对方靠拢的趋势。新型的DCS已有很强的顺序控制功能；而新型的PLC，在处理闭环控制方面也不差，并且两者都能组成大型网络，DCS与PLC的适用范围，已有很大的交叉。下一节就仅以DCS与FCS进行比较。在前面的章节中，实际上已涉及到DCS与FCS的差异，下面将就体系结构、投资、设计、使用等方面进行叙述。
三、设计案例分析
集散控制系统是具体应用时，必须对系统进行适应性的设计和开发，这种设计和开发式与被控对象密切关系的，任何一套DCS，不论其设计如何先进，性能如何优越，如果没有很好的工程设计和应用开发，都不可能达到理想的控制效果，甚至会出现这样或那样的问题故障。
1、DCS的工程设计
方案论证
方案论证也就是可行性研究设计（或简称可研设计）的主要任务是明确具体项目的规模、成立条件和可行性；确定项目的主要工艺、主要设备和项目投资具体数额。对于DCS的建设，可行性研究设计师必须进行的的第一步工作，它涉及到经济发展、投资、效益、环境、技术路线等大的方面的问题。由于这步工作与具体技术内容关系不大，因此这里不再详细描述。
2、方案设计
DCS的基本任务
方案设计的开始阶段，首先熬明确DCS的基本任务，包括以下几方面：
DCS的控制范围
DCS是通过对各主要设备的控制来控制工艺过程。设备的形式、作用、复杂程度、决定了该设备是否适用于用DCS去控制。有些设备，如运料车，就不能由DCS控制，DCS只能监视料库的料位；而另一些设备，如送风机，就可由DCS 完全控制其启动、停止，改变负荷。那么在全厂的设备中，哪些由DCS控制，哪些不由DCS控制，要在总体设计中提出要求。考虑的原则有很多方面，如资金、人员、重要性，从控制上讲，以下设备宜采用DCS控制。
（1）工作规律性强的设备
（2）重复性大的设备
（3）在主生产线上的设备
（4）属于机组工艺系统中的设备，包括公用系统。
DCS通过对这些设备的控制实现对工艺过程的总体控制。除此以外，工艺线上的很多独立的阀门、电动机等设备也往往是DCS的控制对象
DCS控制深度
几乎任何一台主要设备是部分地由DCS控制。DCS有时可以控制这些设备的起停和运行过程中的调节，但不能控制一些间歇性的辅助操作，如有些刮板门等。而对有的设备，DCS只能监视其运行状态，不能控制这些就是DCS的控制深度问题。DCS的控制深度越深，就要求设备的机械与电气化程度越高，从而设备的造价越高。在总体设计中，要决定DCS控制与监视的深度，使后续设计是可以实现的。
DCS的设计方案
硬件设计
硬件初步设计的结果应可以基本确定工程队DCS硬件的要求及DCS对相关接口的要求，主要是对现场接口和通信接口的要求。
确定系统I/O点。根据控制范围及控制对象决定I/O点哦数量、类型和分布。
确定DCS硬件。这里的硬件主要是指DCS对外部接口的硬件，根据I/O点的要求决定DCS的I/O卡；根据控制任务确定DCS控制器的数量与等级；根据工艺过程的分布确定DCS控制柜的数量与分布，同事确定DCS的网络系统；根据运行方式的要求，确定人机接口设备、工程师站及辅助设备；根据与其他设备的接口要求，确定DCS于其他设备的通信接口的数量与形式。
软件设计
软件设计的结果使工程师将来可以在此基础上编写用户控制程序，需要做以下工作。
根据顺序控制要求设计逻辑框图或写出控制说明，这些要求用于组态的指导。根据调节系统要求设计调节系统框图，它描述的是控制回路的调节量、被调量、扰动量、连锁原则等信息。
根据工艺要求提出连锁保护的要求。
针对应控制的设备，提出控制要求，如启、停、开、关的条件与注意事项。
做出典型的组态用于说明通用功能的实现方式，如单回路调节、多选一的选择逻辑、设备驱动控制、顺序控制等，这些逻辑与方案规定了今后详细设计的基本模式。
规定报警、归档等方面的原则。
人机接口的设计
人机接口的初步设计规定了今后设计的风格，这一点在人机接口设计方面表现得非常明显，如颜色的约定、字体的形式、报警的原则等。良好的初步设计能保持今后详细设计的一致性，这对于系统今后的使用非常重要，人机接口的初步设计内容与DCS的人机接口形式有关，这里所指出的只是一些最基本的内容。
画面的类型与结构，这些画面包括工艺流程画面、过程控制画面（如趋势图、面板图等
）、系统监视画面等，结构是指他们的范围和它们之间的调用关系，确定针对每个功能需要有多少幅画面，要用什么类型的画面完成控制与监视任务
画面形式的约定，约定画面的颜色、字体、布局等方面的内容。
报警、记录、归档等功能的设计原则，定义典型的设计方法
人机接口其他功能的初步设计。
4、工程设计
系统的方案设计完成后，有关自动化系统的基本原则随之确定。但针对DCS还需要进行工程化设计（或称DCS的详细设计），才能使DCS与被控过程融为一体，实现自动化系统设计的目标。DCS工程化设计过程，实际上就是落实方案设计的过程。如果说在方案设计阶段以及之前的各个设计阶段，其主要执行者是设计院的话，那么DCS工程化设计的主要执行者将是DCS工程承包商和用户。用户在DCS的工程化设计中将扮演着重要的角色。
控制系统的方案设计和DCS的工程化设计这两部分的工作是紧密结合在一起的，而设计院和DCS工程承包商、用户之间也将在这个阶段产生密切的工作联系和接口。因此，这个阶段是控制系统成败的关键，必须给予高度的重视。
DCS工程化设计与实施步骤
一个DCS项目从开始到结束可以分成：招标前准备、选型与合同、系统工程化设计与生成、现场安装与调试、运行与维护五个阶段，为了对DCS的工程化设计和实施过程有一个清晰认识，先给出一个DCS项目实施步骤及每一步所完成文件的清单，列出没一阶段要完成的工作。
1、招标前的准备阶段要完成的工作（用户／设计院）
1）确定项目人员。
2）确定系统所用的设计方法
3）制定《技术规格书》
4）编制《招标书》。
5）招标
2、选型与合同阶段要完成的工作（用户/设计院）。
1）应用评标原则分析各厂家的《投标书》。
2）厂家书面澄清疑点。
3）确定中标厂家
4）与厂家进行商务及技术谈判。
5）签订《合同书》及《技术协议》。
3、系统工程化设计与生成阶段要完成的工作。
1）进行联络会议，确定项目进度及交换技术资料，提供设计依据和要求，形成《系统设计》、《系统出厂测试与验收大纲》、《用户培训计划》。
2）用户培训
3）系统硬件装配和应用软件组态。
4）软件下装、联调与考机。
5）出厂测试与检查。
6）系统包装、发货与运输。
4、现场安装与调试阶段要完成的工作
1）开箱验货和检查
2）设备就位、安装
3）现场接线
4）现场加电、调试
5）现场考机
6）现场测试与验收
7）整理各种有关技术文档
8）现场操作工上岗培训
5、维护与运行阶段要完成的工作
1）正常运行的周期性检查
2）故障维修
3）装置大修检查
4）改进升级
成绩 批阅 日期 重庆交通大学 网络系统集成实验报告 实验课程：系统集成与规划 实验地点：实验中心 班级：08级通信工程 学号：08950131 姓名：邓婷 实验日期：2011年 6 月26 日 1
实验一路由器广域网PPP封装PAP验证配置 一、实验目的 1、掌握理解封装匹配 2、掌握PAP验证配置 3、理解验证过程 二、应用环境 1、企业环境中异地的互连通常要经过第三方的网络，比如网通、电信等等，所以与局 域网的配置不同。 2、广域网通常需要付费、带宽比较有限、可靠性相比局域网要低。 3、基于安全的考虑，需要路由器以方经过验证后才能建立连接。 三、实验设备 1、DCR-2626 两台 2、CR-V35MT 一条 3、CR-V35FC 一条 四、实验拓扑 五、实验要求 DCR1 DCR2 接口IP地址接口IP地址 S0/1 DCE 192.168.1.1 S0/2 DTE 192.168.1.2 帐号密码帐号密码 DCR1 DCN1 DCR2 DCN2 六、实验步骤 第一步DCR-1的配置 Router>enable 进入特权模式 Router#config 进入全局配置模式 Router_config#hostname DCR1 修改机器名 DCR1_config#aaa authentication ppp test local 定义验证 DCR1_config#username DCR2 password DCN2 设置账号密码 DCR1_config#interface serial 0/1 进入接口模式 DCR1_config_s0/1#ip address 192.168.1.1 255.255.255.0 设置IP地址 DCR1_config_s0/1#encapsulation ppp 封装PPP协议 DCR1_config_s0/1#ppp authentication pap test 设置验证方式 DCR1_config_s0/1#ppp pap sent-username DCR1 password DCN1 设置发送给对方的
华北电力大学 实验报告 实验名称基于DCS实验平台实现的 水箱液位控制系统综合设计课程名称计算机控制技术与系统 专业班级：自动实 1101学生姓名：潘浩 学号：201102030117成绩： 指导教师：刘延泉实验日期：2014/6/29
基于DCS实验平台实现的 水箱液位控制系统综合设计 一．实验目的 通过使用LN2000分散控制系统对水箱水位进行控制，熟悉掌握DCS控制系统基本设计过程。 二．实验设备 PCS过程控制实验装置； LN2000 DCS系统； 上位机（操作员站） 三．系统控制原理 采用DCS控制，将上水箱液位控制在设定高度。将液位信号输出给DCS，根据PID参数进行运算，输出信号给电动调节阀，由DDF电动阀来控制水泵的进水流量，从而达到控制设定液位基本恒定的目的。系统控制框图如下：
四．控制方案改进 可考虑在现有控制方案基础上，将给水增压泵流量信号引入作为导前微分或控制器输出前馈补偿信号。 五．操作员站监控画面组态 本设计要求设计关于上水箱水位的简单流程图画面（包含参数显示）、操作画面，并把有关的动态点同控制算法连接起来。 1．工艺流程画面组态 在LN2000上设计简单形象的流程图，并在图中能够显示需要监视的数据。 要求：界面上显示所有的测点数值（共4个），例如水位、开度、流量等；执行机构运行时为红色，停止时为绿色；阀门手动时为绿色，自动时为红色。
2．操作器画面组态 与SAMA图对应，需要设计的操作器包括增压泵及水箱水位控制DDF阀手操器： A．设备驱动器的组态过程： 添加启动、停止、确认按钮（启动时为红色，停止和确认时为绿色） 添加启停状态开关量显示（已启时为红色，已停时为绿色） B．M/A手操器的组态过程： PV（测量值）、SP（设定值）、OUT（输出值）的动态数据显示，标明单位，以上三个量的棒状图动态显示，设好最大填充值和最大值；手、自动按钮（手动时为1，显示绿色；自动时为0，显示红色），以及SP、OUT的增减按钮；SP（设定值）、OUT（输出值）的直接给值（用数字键盘）
一、DCS的实现 1、前言 分散型控制系统（DCS）是以微处理机为基础，以危险分散控制，操作和管理集中为特性，集先进的计算机技术、通讯技术、CRT技术和控制技术即4C技术于一体的新型控制系统。随着现代计算机和通讯网络技术的高速发展，DCS正向着多元化、网络化、开放化、集成管理方向发展，使得不同型号的DCS可以互连，进行数据交换，并可通过以太网将DCS系统和工厂管理网相连，实现实时数据上网，成为过程工业自动控制的主流。 2、DCS的结构组成 DCS主要分为三大部分：带I/O部件的控制器、通讯网络和人机接口（HMI）。控制器I/O 部件直接与生产过程相连，接收现场设备送来的信号；人机接口是操作人员与DCS相互交换信息的设备；通讯网络将控制器和人机接口联系起来，形成一个有机的整体。从某种意义上说，控制器是“心脏”；人机接口是“眼睛”；通讯网络则是“神经网络”。DCS的典型结构如图一： 图一DCS的典型结构 3、DCS的通讯网络 3.1 发展历程 随着计算机技术、网络技术和控制技术的不断发展，DCS自20世纪70年代问世以来，先后 经历了四个发展时期，具体划分为： (1) 1975—1980 初创期。此时的DCS通讯系统只是一种初级局部网络，全系统由一个通讯指 挥器指挥，对各单元的访问是轮流询问方式。如TDC-2000、MOD-3等。 (2) 1980—1985 成熟期。采用局域网络，由主从式星型网络转变成对等式的总线网络通信或 环网通信，扩大了通信范围，提高了传输速率。如TDC-3000、MOD-300等。
(3) 1985—1990 扩展期。在局域网络方面采用国际标准组织ISO的OSI开放系统互联的参考模型，使符合开放系统的各制造厂的产品可以互连，互通信以及进行数据交换，第三方软件以可以应用。改变了过去DCS各厂自成系统的封闭结构，DCS由原来的仅能应用发展到不仅能应用而且能开发。TDC-3000（带UCN网）Centum XL等。 (4) 90年代以后，网络开放期。采用符合国际标准的通信协议和规程，即IEE802（以太网）、IEE802.4（令牌总线）、EEFDDI（光纤分布数据界面）、TCP/IP（传输控制协议/互联协议）或MAP（制造自动化协议）等，使不同厂家型号、不同操作系统的计算机可共存一个网络标准，达到产品互换、资源共享的目的。如Centum CS-3000、Advant-500等。 3.2 通讯网络的特点 通讯网络是DCS的重要支柱，执行分散控制的各单元以及各级人机接口要靠通讯系统连成一体，这种在局部区域内使用各种数据通讯的设备互连的通讯网络称为局域网（LAN）。它是一个高通讯速率，低误码率，快速响应的局部网络，具有组织灵活，易于扩展，资源共享的特点，然而DCS完成的是工业控制，因此它与一般的办公室用局部网络有所不同，具有如下的特点： (1) 具有快速的实时响应能力，一般办公室自动化计算机局部网络响应时间为2-6s，而它 0.01-0.5s (2) 具有极高的可靠性，必须连续、准确运行，数据传送误码率低于10-8—10-11，系统利用率 在99.999%以上 (3) 适合于在恶劣环境下工作，能抗电源干扰、雷击干扰、电磁干扰和低电位差干扰。 (4) 分层结构，为适应DCS的分层结构，其通讯网络也必须具有分层结构，如分为现场总线， 车间级网络系统，工厂级网络系统等不同层次。 3.3 通讯网络的分级体系 早期的DCS系统的通讯网络都是专用的，DCS有几级网络，完成不同模件之间的通讯。从目前的情况来看，DCS的最多网络级有四级，它们分别是I/O总线、现场总线、控制总线和DCS 网络。其网络结构图如图二：
大庆石化火灾事故案例 分析 文件管理序列号：[K8UY-K9IO69-O6M243-OL889-F88688]
一、事故经过 2005年3月3日，大庆石化分公司炼油厂装运车间3名员工进行污油回收作业，操作过程是：将污油桶内的污油，回收到汽车槽车，然后倒入直径4.2米、罐体切线高度4.73米、容积60立方米的Z-4污油罐。10时05分，操作人员在四栈桥站台西侧从汽车槽车向Z-4污油罐倒装污油时，Z-4污油罐突然发生爆燃，此后，汽车槽车后部爆裂烧毁，相邻的Z-3罐也发生爆炸。污油流入装车栈桥地沟，引起地沟着火。事故发生后，我公司立即启动了事故应急预案并立即向总部汇报，在消防部门、铁路部门的配合下，及时将火场附近已装满油品的45节罐车牵引到安全地带，用泡沫对地沟进行控制封堵，防止事故扩大。10时45分火被扑灭。在这次事故中，汽车槽车司机及在Z-4罐顶作业的操作工当场死亡，另一名操作工烧伤，直接经济损失249791元。 二、事故原因 经现场勘查和目击者取证，排除了衣物静电、汽车静电和手机信号等引爆因素。现场实测，检测油孔距离罐底高度为5米，槽车至Z-4污油罐罐壁最近距离为1.5米，检测油孔距离罐顶为0.3米，距离罐壁
为0.9米，罐顶护栏高度为1.3米。根据伤者刘春江叙述，确认从泵出口到Z-4罐共接了两根软胶管，总长10米。经计算，输油管口距离罐底为2.22米，此时Z-4罐内液位低于2.22米。即，输油管口没有插入罐底，也没有插入液面以下。 （一）事故的直接原因 经过认真的调查和分析，调查组确认，这起事故发生的直接原因，是作业人员违反国家《防止静电事故通用条例》、大庆石化公司《防雷、防静电安全管理规定》和车间《汽车油罐车收／倒油工作指导卡》的要求，在用车载泵向污油罐倒污油时，倒油胶管出口未插入污油罐液面，就喷溅卸油，导致污油与空气摩擦产生静电，引燃罐内气体，发生爆炸。 （二）事故的主要原因 这起事故暴露出大庆石化分公司部分基层单位安全生产基础管理工作还存在薄弱环节，特别是辅助生产环节在安全生产操作规程执行
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
集散控制系统 实验报告 姓名刘金琳 学号 10S030097 2011年4月
实验一 分布式网络伺服控制系统 实验目的： 1． 熟悉TureTime 仿真软件的安装和基本使用操作； 2． 熟悉网络控制系统的仿真； 3． 分析网络流量和调度策略对分布式网络控制系统时延和控制性能的影响。 实验内容： 设直流伺服系统的连续时间传递函数为：)1(1000 )(+=s s s G ，采用 四个计算机节点来实现该系统，一个时间驱动的传感器节点周期性地对过程进行采样，并通过网络把采样结果送到控制器。控制节点计算控制信号并把结果送到执行器节点，产生连续执行结果。还有一个节点模拟网络中的额外流量，并在控制器节点运行高优先级的任务模拟网络节点的任务分配。 实验步骤： 1． 安装TrueTime 仿真软件包，设置系统环境变量，运行Matlab 初始化命令； 2． 根据$DIR/examples/simple_pid/matlab 中的直流伺服过程PID 控制的实例，熟悉Truetime 的仿真操作； 3． 按照试验内容建立仿真系统，给出Simulink 仿真框图； 4． 首先考察没有额外网络流量，而且控制器节点也没有额外任务的情况，观察系统运行的延迟时间和控制性能，给出相关结果; 5． 打开额外网络流量，而且控制器节点也增加额外任务，采用两种不同的网络协议，和两种不同的调度策略，观察系统运行延迟时间和控制性能，给出相关结果并分析原因。 实验结果与分析： 1分布式网络伺服控制系统仿真框图如下:
2 仿真结果及分析: 2.1 设额外网络流量为零(BWshare=0.0)，且控制器节点也没有额外任务的情况下，选择网络协议为：CSMA/AMP(CAN),调度策略为‘prioFP’，其输入,输出曲线如下图所示: 延迟时间为0.03s，超调量为20%，上升时间约为0.05s，调整时间约为0.11s，控制性能好. 2.2 设额外网络流量为0.1(BWshare=0.1)，且控制器节点增加额外任务的情况下，选择网络协议为：CSMA/AMP(CAN),调度策略为‘prioFP’，其输入,输出曲线如下图所示: 延迟时间为0.03s，超调量为15%，上升时间约为0.05s，调整时间约为0.17s，控制性能较好. 2.3 设额外网络流量为0.2(BWshare=0.2)，且控制器节点增加额外任务的情况下，选择网络协议为：CSMA/AMP(CAN),调度策略为‘prioRM’，
一、课程设计目的 采用P3DCS系统设计完成水箱水位串级控制系统并进行参数整定和调试，包括数据库组态，SAMA图组态，流程图组态，操作器组态，设计手动和单回路自动控制，串级自动控制等控制方案，并实现手自动无扰切换和报警，设计相应的模拟量控制和逻辑控制方案并实现，进行仿真，参数整定与系统调试。 二、课程设计过程 运行P3DCS软件，首先进行I/O配置：点击系统数据库图标，进行各参数的点名与说明。由于本次设计要求是双容水箱串级控制系统，所以数值量有上水箱水位PV2、下水箱水位PV1、设定值SP、控制器输出AO等，逻辑量有控制器状态DO等。保存后关闭窗口，进行SAMA图组态的制作。如下图所示： 点击SAMA图组态图标，打开SAMA图制作窗口。SAMA图组态用于将系统内部定义的功能算法模块按照逻辑组合起来，编译下装到过程控制站中进行调用和执行。由于本次课程设计是串级回路控制系统，所以我采用系统自带的2个PID功能块、1个M/A手操器功能块和若干线性功能块来构成SAMA图的基本框架。PID1（左）用于控制下水箱水位，PID2（右）用于控制上水箱水位，M/A用于设定下水箱的目标值，线性功能块用于代表被控对象的特性。根据串级回路的结构特点，绘制SAMA图如下所示：
将各功能块的参数设为需要的值，并将其与数据库中的数据点一一对应，再用输入输出功能块引出，连接到显示界面。TR为跟踪接口，用于实现控制器的手动/自动的无扰切换。保存后关闭窗口，接着进行图形界面组态的运用。 用矩形、棒状图和折线绘制双容水箱、进出水管，阀门等，实时曲线绘制黑色表格。将水箱与对应的数据点连接起来，PV1对应下水箱，PV2对应上水箱，并设定上下限与填充色。 实时曲线也同样与数据点对应，设置上下限与颜色。其效果图如下： 保存文件，接着绘制操作器显示界面。 同样用矩形和棒状图绘制操作器数值显示条，并将其与各模拟数据点一一对应，设置上 下限并填充颜色。指示灯用于指示控制器工作状态，6个按钮用于自动控制时增减设定值， 手动控制时增减控制器输出。将SAMA图中模块号对应到按钮上，就能实现SP值的便捷修改，
DCS应用实例 摘要 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。 DCS是计算机技术、控制技术和网络技术高度结合的产物。DCS通常采用若干个控制器（过程站）对一个生产过程中的众多控制点进行控制，各控制器间通过网络连接并可进行数据交换。操作采用计算机操作站，通过网络与控制器连接，收集生产数据，传达操作指令。因此，DCS的主要特点归结为一句话就是：分散控制集中管理。 本文主要列举了DCS 系统在漳泽发电分公司的应用；D C S 在加热炉自动控制系统中的应用；DCS 系统在国际先进浮法玻璃生产线中的应用；ＤＣＳ控制系统在α－石膏粉液相法生产中的应用。 关键词：DCS,分布式控制系统，控制器 ABSTRACT DCS is a distributed control system abbreviation (Distributed Control System), self-control in the domestic industry is also known as distributed control systems. DCS is the computer technology, control technology and network technology is highly integrated product. DCS usually a number of controllers (process station) in the production process of a large number of control points to control the network connection between the controller and data exchange. Operation using a computer operator station, connected to the controller through the network to collect production data, to convey instructions. Therefore, DCS attributed to the main features of a word is: centralized management of distributed control. This article lists the DCS system in power branch applications Zhangze；DCS in the furnace control system application；DCS system in advanced float glass production line in the application；DCS control system in the α-gypsum powder Liquid Production Keywords: DCS，Controller
课程设计说明书 名称DCS与现场总线技术典型工程应用案例分析 ——DCS在锅炉系统中的应用2012年6月11日至2012年6月15日共1 周 院系电子信息工程系 班级10电气2 姓名 学号 系主任张红兵 教研室主任邓建平 指导教师
目录 第一章绪论 (2) 1.1 DCS与现场总线技术 (2) 1.1.1 集散控制系统（DCS）及其应用 (2) 1.1.2现场总线控制系统（FCS）及其应用 (5) 1.2 典型工程应用案例介绍 (6) 第二章 DCS在锅炉系统中的应用案例分析 (8) 2.1方案的总体设计分析 (8) 2.2案例的系统结构和硬件配置分析 (8) 2.2.1 系统硬件配置 (8) 2.2.2 现场控制站设备配置 (10) 2.3案例的可靠性设计及组态分析 (12) 2.3.1 DCS系统的可靠性原理 (12) 2.3.2 锅炉系统中DCS组态 (13) 2.4案例的抗干扰措施 (13) 2.4.1电源系统的干扰及应采取的措施 (14) 2.4.2电磁干扰及应采取的措施 (14) 2.4.3信号线的传送干扰及应采取的措施 (14) 2.4.4防止静电干扰的措施 (14) 第三章总结 (16) 3.1对上述系统分析 (16) 3.2 心得体会 (16) 参考文献 (17) 附录 (18)
第一章绪论 1.1 DCS与现场总线技术 DCS及现场总线技术是由计算机、信号处理、测量控制、网络通信和人机接口等技术综合产生的一门应用技术。 1.1.1 集散控制系统（DCS）及其应用 集散型控制系统(DCS)的实质是利用计算机技术对生产过程进行集中监视、操作、管理和现场前端分散控制相统一的新型控制技术。它的出现是工业控制的一个里程碑。工业过程控制的发展逐步从单机监控、直接数字控制发展到集散控制，也必将由集散控制进展到拥有更广阔应用前景的计算机集成制造，近几年的计算机集成制造(CIMS)技术的成就足以证明这一点。 1、集散控制系统 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： 一、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。 二、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
DCS分散控制系统国产化改造案例 国信协联控制系统国产化改造采用科远智慧最新的NT6000系统，并针对原有系统制定方案，进行量身改造。 改造后的DCS系统网络拓扑图 整个改造工程，以NT6000智能控制系统平台为主体，辅以仿真系统平台和优化控制平台。NT6000智能控制系统平台确保了改造后的控制系统具有“可靠、易用、智能”的技术特点；仿真系统平台保证出厂前有条件、有手段地进行逻辑策略正确性的验证，逻辑调试不占用现场改造时间；优化控制平台分析改造前自动投入率及品质，和改造项目一起进行自动系统的优化，提高自动化水平，提升机组运行效率。 选拔经验丰富的项目经理和工程师构建专业的改造实施与管理团队。改造前严格制定和把关项目实施方案与计划，落实人员安排；改造中对原系统控制策略和人机界面进行系统性梳理，不断改进优化，反复验证。整个项目团队高效配合，协同运转。
在确保机组改造质量的同时，科远团队创造了公用系统3天、单台135MW单元机组12天就完成国产化DCS改造的新纪录，打破了之前在国电苏龙创造的单台同类机组25天完成改造的记录。 就系统的使用、运行和维护情况，科远得到如下反馈： 01稳定可靠，降本增效 改造后整个系统软硬件稳定可靠，产品故障率低，日常维护工作量小。在详细的系统手册说明下辅以组态中模块的功能提示，方便了热控人员独立完成组态修改和系统日常维护，降低了控制系统平台厂家外协费用。 02配置合理，操作灵活 系统控制器分布配置合理，操作站各节点运行负荷低，操作响应快。同时NT6000系统能实现在线组态和在线修改，而且可以按页下装，下载的过程中不影响其他页的控制策略运行，在线维护风险低，提高了DCS在日常使用中的灵活性。 03一体管理，权限细分 系统有一体化的系统管理平台，软件的集成度高,可以在系统控制引擎上方便调用各个子程序，使用和管理方便。但在操作权限上实现权限细分，人员只可以在预先设定的权限范围内操作，全面降低人员误操作带来的风险。 04精确诊断，仿真防错 NT6000系统诊断功能强大，能够诊断到通道级，硬件状态信息能够很好的呈现，故障类型指示明确，对巡检维护带来很大的便利。在有1:1的虚拟DCS仿真系统下，可以实现离线修改好组态后，经仿真测试再到实际控制器运行，降低组态出错带来的风险。
中航油事件案例分析 摘要：中航油新加坡公司在高风险的石油衍生品期权交易的过程中蒙受了搞到5.5亿美元的巨额亏损，成为继巴林银行破产以来最大的投机丑闻。中航油事件的根本原因在于其企业内部控制在执行方面的不完善。2004年美国反财务舞弊委员会颁布了新的内部控制框架——《企业风险管理框架》，不仅满足企业加强内部控制的需求，也能促进企业建立更为全面的风险管理体系。本文将内部控制的角度主要介绍事件的过程、原因及启示。 关键字：中航油内部控制案例分析 一、中航油事件简介 1.1、中航油公司简介 中国航空油料集团公司（简称“中国航油”）成立于2002年10月11日，是以原中国航空油料总公司为基础组建的国有大型航空运输服务保障企业，是国内最大的集航空油品采购、运输、储存、检测、销售、加注为一体的航油供应商。 中国航空油料集团公司前身——中国航空油料总公司，核心业务包括：负责全国100多个机场的供油设施的建设和加油设备的购置；为中、外100多家航空公司的飞机提供加油服务（包括航空燃油的采购、运输、储存直至加入飞机油箱等）。 1.2、中航油事件经过 中航油于2002年3月起开始从事背对背期权交易，从2003年3月底开始投机性期权交易。这项业务仅限于公司两位交易员进行。在2003年第三季度前，由于中航油对国际石油市场价格判断准确，公司基本上购买“看涨期权”，出售“看跌期权”，产生了一定利润。 2003年底至2004年，中航油错误地判断了油价走势，调整了交易策略，卖出了买权并买入了卖权，导致期权盘位到期时面临亏损。为了避免亏损，中航油
分别在2004年1月、6月和9月先后进行了三次挪盘，即买回期权以关闭原先盘位，同时出售期限更长、交易量更大的新期权。但每次挪盘均成倍扩大了风险，该风险在油价上升时呈指数级数地扩大，直至中航油不再有能力支付不断高涨的保证金，最终导致了目前的财务困境。目前，中航油新加坡公司的全部负债(不包括股东贷款)估计约为5.3亿美元。因此，中航油新加坡公司提议偿还2.2亿美元，相当于偿付率为41.5%。中航油新加坡公司的债权人有近百家。债务重组方案需要债权人的批准。目前，中航油新加坡公司正紧锣密鼓逐一同近百位债权人谈判，设法争取债权人在6月10日举行的债权人大会上投下支持票。如果在债权人大会上无法得到超过半数、占债务总值至少75%的债权人的支持，中航油新加坡公司可能面临清盘。 在中航油2001年12月6日获批在新加坡交易所上市的时候，该公司的业务中并没有后来引发巨亏风波的期权交易，在上市的《招股说明书》中，中航油新加坡公司的石油贸易包括轻油、重油、原油、石化产品和石油衍生品五个部分，其核心业务是航油采购，衍生品包括纸货互换和期货。 2002年3月，“为了能在国际油价市场上拥有话语权”，中航油新加坡公司开始了期权交易。对期权交易毫无经验的中航油最初只从事背对背期权交易，即只扮演代理商的角色为买家卖家服务，从中赚取佣金，没有太大风险。自2003年始，中航油开始进行风险更大的投机性的期权交易，而此业务仅限于由两位公司的外籍交易员进行。在2003年第三季度前，由于中航油新加坡公司对国际石油市场价格判断与走势一致，中航油尝到了甜头，于是一场更大的冒险也掀开了序幕。 2003年第四季度，中航油对未来油价走势事后证明是错误的判断为整个巨亏事件埋下了根源，且没有意识到仅仅一次判断失误将引来一连串不利的连锁反应。由于错估了石油价格趋势，公司调整了期权交易策略，卖出了买权并买入了卖权，导致期权在2003年第四季度出现120万美元的账面亏损(以市值计价)。2004年第一季度，期权盘位到期，公司开始面临实质性的损失，当时正在与新加坡国家石油公司（SPC）、英国富地、淡马锡等多家外国企业谈合作的中航油顾虑重重，最终选择了在没经过任何商业评估的情况下于2004年1月进行了第一次挪盘，即买回期权以关闭原先盘位，同时出售期限更长、交易量更大的新期权。出售的期权盘位多是在2004年第二季度至2005年第一季度之间到期，但也有一些甚至延伸到2005年第四季度。 根据普华的调查，虽然中航油公布的公告中2004年第一财政季度税前利润为1900万新元，但它实际上已经亏损了640万新元。
第五讲DCS的基本功能 云南广播电视大学/云南国防工业职业技术学院机电工程学院电气教研室赵祖武
集散控制系统的基本功能 DCS系统的关键是通信，也可以说数据公路是DCS的脊柱。由于它的任务是为系统所有部件之间提供通信网络，因此，数据公路自身的设计就决定了总体的灵活性和安全性。数据公路的媒体可以是：一对绞线、同轴电缆或光纤电缆。 一个特定DCS系统的相对优点与弱点一般看下列情况：（1）系统能处理多少I/O信息。 （2）系统能处理多少与控制有关的控制回路的信息。（3）能适应多少用户和装置（CRT、控制站等）。 （4）传输数据的完整性是怎样彻底检查的。 （5）数据公路的最大允许长度是多少。 （6）数据公路能支持多少支路。 （7）数据公路是否能支持由其它制造厂生产的硬件（可编程序控制器、计算机、数据记录装置等）。 集散控制系统产品形形色色，结构类型各具特色，功能特性各有侧重，但一些基本功能是必须具备的。
现场控制站的基本功能 现代DCS的现场控制站是多功能型的，其基本功能包括：反馈控制 数据采集与处理数据通信 逻辑控制 顺序控制 批量控制传统DDC、DAS基本功能传统PLC基本功能
现场控制站的基本功能：反馈控制它是数量最多、最基本、最重要的控制方式。 反馈控制功能主要有： 输入信号处理 报警处理 控制运算 控制回路组态 输出信号处理
模拟量：采样/保持、A/D转换、数字滤波、合理性检验、规格化、工程量变换、零偏修正、非线性处理、补偿运算 离散量（DI、SI）：瞬时值变换（计数器累积） 合理性检验：A/D转换超时（或未执行）→“A/D卡件故障”→系统标志“不合理”；A/D转换超量程上下限→系统标志“计数不合理” 零偏修正：在当前值中扣除零漂值。（零漂值不超过前级输出量程10%） 规格化：信号（1～5VDC）对应在计算机中使用的数字量（增加控制运算精度）（PV→PV＿Data＿CPU） 规格化值X＝规格上限规格下限 信号上限信号下限 （信号信号下限）＋规格下限 ＿
ＤＣＳ习题集 一、填空题 1．DCS的调试可分、和三个部分。 2．常用的网络传输介质有、、和。 3．集散系统的顺序控制代表性的实现方法、和。 4．常用的网络设备、、和。 5．集散系统的顺序控制代表性的实现方法、和。 6．DCS的可靠性的评估指标包括、、、和。7．集散系统的顺序控制代表性的实现方法、和。 8．DCS现场控制站的性能评价包括、、、 和。 9．集散控制系统的显示画面从层次可分、、和细目显示。 10．按拓扑结构划分，局域网络分为、、、 和。 11．控制程序的调试分为和。 12．FCS的中文全称。 13．DCS通常由、、、和五个主要部分构成。14．集散控制系统的性能评价包括、、和。 15．计算机网络的体系结构的通信协议有、、、 、、和七层。 16．集散系统的组态包括、和。 17．计算机常用的串行接口标准有、、和。 18．DCS的功能模块通常由参数、参数和参数组成 19．常用的网络设备、、和。 20．按拓扑结构划分，局域网络分为、、、 和。 21．集散系统的顺序控制代表性的实现方法、和 二、判断题 1．功能参数表示功能模块与外部连接的关系。（） 2．路由器是一个工作在物理层的网络设备。（） 3.DCS的负荷分散是由于负荷能力不够而进行负荷分散的。（） 4．网关是一个工作在网络层的网络设备。（） 5．实现先进控制方案常采用面向问题的语言。（） 6．控制管理级主要是实施生产过程的优化控制。（） 7．交换机是一个工作在物理层的网络设备。（） 8．工程师站与操作站在硬件上有明显的界限。（） 9．功能参数表示功能模块与外部连接的关系。（） 10．网桥是一个工作在数据链路层的网络设备。（） 11．过程显示画面有利于了解整个DCS的系统连接配置。（） 12．DCS的地域分散是水平型分散。（） 13．多级操作方式是一种纵向冗余的方法。（） 14．流程图画面不是标准操作显示画面。（） 15．顺序表法是由继电器逻辑电路图演变而成的。（） 16．功能参数表示功能模块与外部连接的关系。（） 17．VME总线采用针式插座，抗震性能优良。（） 三、选择填空 1．从生产过程角度出发，（）是集散控制系统四层结构模式最底层一级。 a.生产管理级 b.过程控制级 c. 经营管理级 d. 控制管理级 2．下列画面中，（）显示DCS系统的工作状态。 a.总貌画面 b.报警画面 c. 系统连接显示画面 d. 系统维护显示画面 3．（）现场总线属于模拟系统向数字系统转变过程中的过渡总线。 a.CAN b.HART c. FF d. LONWORK 4．在下列拓扑结构中，（）具有电缆长度短，易于布线的优点。 a.星型拓扑 b.总线拓扑 c. 环型拓扑 d. 树型拓扑 5．（）具有协调和调度各车间生产计划和各部门的关系功能。
dcs及现场总线技术总结 各位读友大家好，此文档由网络收集而来，欢迎您下载，谢谢 是XX最新发布的《dcs及现场总线技术总结》的详细范文参考文章，感觉很有用处，这里给大家转摘到XX。篇一：DCS技术和现场总线 DCS技术和现场总线 DCS及现场总线技术是由计算机、信号处理、测量控制、网络通信和人机接口等技术综合产生的一门应用技术。 DCS即所谓分布式控制系统，或称之为集散系统，是相对于集中控制系统而言的一种新型计算机控制系统，它是集中式控制系统的基础上发展、演变而来的。1995年国际标准化组织（ISO）定义：DCS系统式一类满足大型工业生产和日益复杂的过程控制要求，从综合自动化角度出发，按功能集散，管理集中的原则构思，具有高度可靠性指标，
将微处理技术、数字通讯技术、人机接口技术相结合，用于采集、过程控制和生产管理的综合控制系统。 生产发展的需要，电子技术、计算机技术的发展，最早的基于大型机的直接数字控制技术即DDC技术，集中管理，集中控制，这些都促进了DCS技术的发展。DCS具有如下特点： 1.相同或类似的结构。 2.分级递阶结构。 3.计算机技术的应用。 4.丰富的功能软件包。 5.强有力友好的操作界面。 6.高可靠性的技术。 DCS自70年代问世以来，很多公司各自推出了不同设计、风格各异的即使是同一厂家，范文TOP100其早期产品和近期产品也有不少的差异。但是，尽管种种的DCS千差万别，其核心却基本上是一致的，我们可以简单的将其归纳为“三点一线”式的结构。“一线”是指DCS的骨架计算机网络，“三点”则是指
连接在网络上的3个不同类型的节点。这3种不同类型的节点是：面向被控制过程现场的I/O控制站；面向操作人员的控制站；面向DCS监督管理人员的工程师站。DCS主要的基本组成部分如下：的系统网络SNET 用于DCS的计算机网络很多方面的要求不同于通用的计算机网络。它是一个实时网络，也就是说，网络需要根据现场通信的实时性的要求，在确定的时限内完成信息的传送。 2.现场I/O控制站 现场I/O控制站是完成对过程现场I/O处理并实现直接数字控制（DDC）的网络节点。 3.操作员站 DCS的操作员站是处理一切与运行操作有关的人机界面（OI-Operator Interface）或（MMI-Man Machine Interface）功能的网络节点，其主要功能就是为系统的运行操作人员提供人机界面，使操作员可以通过它及时了解现场
论文 题目：DCS系统结合变频调速应用实例 系别： 专业： 姓名：郭凯健 指导教师： 完成日期：年月
毕业论文（设计）任务书 论文（设计）题目：DCS系统结合变频调速应用实例 系别：专业：电气自动化专业 姓名：郭凯健指导教师： 一、主要内容及基本要求 本课题的主要内容是运用DCS控制系统（Dlstributed Control System，分散控制系统）与变频调速技术相结合，设计出高精度，高可靠的自动化控制系统，以满足现代大型工业生产自动化日益复杂的过程控制要求。本课题的核心技术是DCS的组态、PID控制和变频调速技术的整合应用，自动调节灰库负压风机运行状态，使控制对象的运行参数能非常稳定地保持在设定值范围内。并且通过该课题体现科技进步是现代企业提高生产力，有效节能降耗的重要手段。 二、重点研究的问题 DCS系统的软件组态技术以及PID控制原理的应用问题，变频器调速技术的应用实践。 三、进度安排
四、应收集的资料及主要参考文献 1．《自动控制原理》主编胡涛涛科学出版社 2．《工业变频器原理及应用》主编魏召刚北京电子工业出版社 4.《电工新技术教程》主编梁耀光余文烋中国劳动社会保障出版社3．《XDPS工程师手册》新华控制工程有限公司 4、《ACS800标准控制程序7.X 固件手册》北京ABBA电气传动系统有限公司 5、变频器控制原理图 6、压力变送器说明书
目录 摘要 Abstract 1 引言 (4) 2DCS系统结合变频调速运行的原理 (5) 3 DCS系统控制变频风机恒压运行方案的设计 (5) 3.1控制对象 (6) 3.2执行机构 (6) 3.3传感器 (6) 3.4PID控制器 (6) 3.5恒压控制理论分析 (6) 4DCS系统组态的设计 (7) 4.1控制外部设备和测点信号采集 (7) 4.2 DPU组态功能模块设置 (7) 4.3变频自动控制DCS逻辑图 (9) 5变频器的选择 (11) 5.1现在较常用的交流调速传动 (12) 5.2交-直-交变频器 (12) 5.3交-直-交变频器其基本构 (12) 5.4异步电动机同步转速 (13) 5.5 U/f控制 (13) 5.6 VVVF调速控制 (13) 5.7选择变频器 (13) 6变频器安装具体注意事项 (13) 6.1 ACS 800—04P—0025—3+P901变频器控制原理如图 (14) 6.2 RMIO板上的端子回路说明 (15) 6.3 变频器主要参数设置 (16) 6.4信号线的防干扰处理 (16) 6.5变频器的加减速斜率时间 (17) 6.6变频器的维护 (17) 7 总结 (17) 参考文献 (18) 致谢 (18)
实验时间：5月25号 序号： 杭州电子科技大学 自动化学院实验报告 课程名称：自动化仪表与过程控制 实验名称：一阶单容上水箱对象特性测试实验 实验名称：上水箱液位PID整定实验 实验名称：上水箱下水箱液位串级控制实验 指导教师：尚群立 学生姓名：俞超栋 学生学号：09061821
实验一、一阶单容上水箱对象特性测试实验 一．实验目的 （1）熟悉单容水箱的数学模型及其阶跃响应曲线。 （2）根据由实际测得的单容水箱液位的阶跃响应曲线，用相关的方法分别确定它们的参数。 二．实验设备 AE2000型过程控制实验装置， PC 机，DCS 控制系统与监控软件。 三、系统结构框图 单容水箱如图1-1所示： 丹麦泵电动调节阀 V1 DCS控制系统手动输出 h V2Q1 Q2 图1-1、 单容水箱系统结构图 四、实验原理 阶跃响应测试法是系统在开环运行条件下，待系统稳定后，通过调节器或其他操作器，手动改变对象的输入信号（阶跃信号），同时记录对象的输出数据或阶跃响应曲线。然后根据已给定对象模型的结构形式，对实验数据进行处理，确定模型中各参数。 图解法是确定模型参数的一种实用方法。不同的模型结构，有不同的图解方法。单容 水箱对象模型用一阶加时滞环节来近似描述时，常可用两点法直接求取对象参数。 如图1-1所示，设水箱的进水量为Q 1，出水量为Q 2，水箱的液面高度为h ，出水阀V 2固定于某一开度值。根据物料动态平衡的关系，求得： 在零初始条件下，对上式求拉氏变换，得：
h1( t ) h1(∞ ) 0.63h1(∞) 0 T 式中，T 为水箱的时间常数（注意：阀V 2的开度大小会影响到水箱的时间常数），T=R 2*C ，K=R 2为单容对象的放大倍数，R 1、R 2分别为V 1、V 2阀的液阻，C 为水箱的容量系数。令输入流量Q 1 的阶跃变化量为R 0，其拉氏变换式为Q 1（S ）=R O /S ，R O 为常量，则输出液位高度的拉氏变换式为： 当t=T 时，则有： h(T)=KR 0(1-e -1)=0.632KR 0=0.632h(∞) 即 h(t)=KR 0(1-e -t/T ) 当t —>∞时，h （∞）=KR 0，因而有 K=h （∞）/R0=输出稳态值/阶跃输入 式（1-2）表示一阶惯性环节的响应曲线是一单调上升的指数函数，如图1-2所示。当由实验求得图1-2所示的 阶跃响应曲线后，该曲 线上升到稳态值的63% 所对应时间，就是水箱 的时间常数T ，该时间 常数T 也可以通过坐标 原点对响应曲线作切 线，切线与稳态值交点 所对应的时间就是时 间常数T ，其理 论依据 是： 上式表示h （t ）若以在原点时的速度h （∞）/T 恒速变化，即只要花T 秒时间就可达到稳态值h （∞）。 五．实验内容步骤 图1-2、 阶跃响应曲线
一、过程控制系统发展的三条主线 1、对离散过程的控制 机械电磁原理的继电器 电子逻辑开关（开关电路） PLC（数字技术和微处理器芯片）（直接控制系统） 2、SCADA 遥测遥感系统——SCADA 功能：数据采集、监督控制 特点：（1）控制地域宽（2）远程通信 （3）不区分模拟过程和连续过程 3、连续过程控制系统（仪表控制系统和计算机控制系统） 仪表控制系统+计算机控制系统→DCS分布式控制系统 DCS？（1）仪表控制系统的发展（2）计算机控制系统 仪表控制系统 概念：仪表控制系统：指由模拟式仪表组成的控制系统。 功能：回路控制 参数：1-2个现场输入（测量值） 1个现场输出（控制量） 1个设定值 作用：保证被控对象的一个最基本的运行单元能够按照预定的参数正常运行。 （1）基地式仪表控制系统 基地式仪表：指控制系统（仪表）与被控对象在机械在机械机构上是结合在一起的，而且仪表各个部分，包括检测、计算、执行及简单的人机界面等做成一个整体，就地安装在被控界面上。 特点： （1）单回路控制（2）简单实用 问题： （1）针对不同的控制参数，成套设备分散安装在生产设备的控制点上。——操作、观察上的困难； （2）控制功能有限——难以实现复杂的控制算法 （2）单元式组合仪表 特点1：测量、控制计算、执行及显示、设定、记录等功能分别由不同的单元实现，单元之间采用某种标准的物理信号实现连接。 特点2：单元可根据控制功能的需求进行灵活的组合，以实现更多的控制功能。 仪表类型：气动单元组合仪表 （1）以经过干燥净化的压缩空气作为动力 （2）以气压传递现场信号，20-100Kpa （3）QDE系列 （4）变送单元（B）给定值单元（G）调节单元（T）辅助单元（F）显示单元（X）转换单元（Z）计算单元（J） （5）特点防爆直接驱动气动阀门抗干扰性好 （6）存在的问题防腐蚀、防泄露管道的铺设, 管道材料、连接件技术要求. 建设成本、运行维护成本高 仪表类型：电动单元组合仪表