集散控制系统

集散控制系统

摘要：集散控制系统（DCS）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。本文阐述了DCS系统的产生背景、基本组成、技术特点及发展现状与展望。列举了DCS系统在工业生产中的部分应用。

关键词：集散控制系统，发展，特点，应用

1.引言：

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盒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，即实现了在管理、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[1]。

2. 集散控制系统的产生背景

最初的工业过程控制是通过单元组合仪表采用原始分散控制,各控制回路相互独立,其优点是某一控制回路出现故障时,不影响其它回路的正常工作,缺点是硬件过多,自动化程度不高,难以实现整个系统的最优控制。随后出现集中控制,它是通过计算机将控制回路的运算、控制及显示等功能集于一身,其优点是硬件成本较低,便于信息的采集和分析,易实现系统的最优控制,缺点是危险集中,局部出现故障会影响整体。鉴于以上原因,人们开始研究集中分散控制,随着控制技术、计算机技术、通信技术、图像显示技术的发展，70年代中期吸收原始分散控制和集中控制两者优点,克服其缺点的集中分散控制系统诞生了[2.3]。进入90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辑。现场总线技术在进入九十年代中期以后发展十分迅猛，以至于有些人已做出预测：基于现场总线的FCS将取代DCS成为控制系统的主角。

水泥厂DCS集散控制系统

我公司集多年来自动化系统项目实施经验开发的水泥厂Weith-DCS01集散控制系统采用施耐德、ABB、西门子等公司功能先进的 PLC作为核心控制器，上位机采用功能丰富的Vijeo Citect、Wincc、PPA等人机界面软件，Weith-DCS01型集散控制系统系统按照“分散控制、分散操作、集中调度管理”的要求进行设计，系统具有全自动逻辑控制、在线工艺状态显示及参数记录、运行故障诊断记录、生产报表显示记录等功能。

水泥生产的工艺过程，可以简要地概括为“三磨一烧”，即首先将原料粉磨成生料，然后经过煅烧形成熟料，再将熟料粉磨成水泥。从砂岩库、石灰石库、钢渣库、粉煤灰库经过定比配料系统混合成原料粉，传送系统将原料粉传送进生料磨机进行生料制备，制备好的生料进均化库。均化库里的生料通过定量给料机将生料送进预热器预热后进回转窑系统煅烧成熟料。煅烧后的熟料经过冷却破碎后即可以送入成品站的成品磨机磨成成品水泥。水泥生产工艺设备单机容量大，生产连续性强、对快速性和协调性要求高。为了提高企业生产效率和竞争力，自动控制的实施至关重要。我公司研制开发的Weith-DCS集散控制系统能够很好的满足水泥行业以开关量为主，模拟量为辅且伴有少量回路调节的控制要求。

原料破碎及储存系统 入料刮板输送机采用变频调速调节破碎机的喂料量，喂料量的自动控制，以破碎机功率的变化来自动调节板喂机的速度，使其速度保持在满足要求的范围内运行，不至于由于板喂机的速度过高使石灰石料仓的料卸空，来料直接落在板喂机上，对设备起到一定的保护作用。原料输送采用“逆流程启动，顺流程停车”原则对设备进行控制。 图1 原料破碎及储存系统流程

原料配料系统 生料质量控制（QCS）系统由在线钙铁荧光分析仪、计算机、调速电子皮带秤等组成。智能在线钙铁荧光分析仪可进行自动取样、制样，并进行连续测定，由QCS系统进行配料计算，并通过DCS对电子调速皮带秤下料量进行比例调节和成分控制，使生料三率值保持在目标值附近波动。Weith-DCS01集散控制系统通过确认磨机启动→过桥皮带→提升机→皮带输送机→核子称实行自动定比下料，设定总下料量通过各种物料的配比实行均匀下料。

填空1.1975年，世界上第一套集散控制系统由Honeywell公司首先向市场推出，其型号是TDC2000。2. 操作站的基本功能包括显示、操作、报警、系统组态、系统维护和报告生成。3. OSI参考模型的七层分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。4.TDC3000系统中，一条LCN网最多可连40个模块，通过扩大器可连645个模块。5. CS3000系统主要由操作站、现场控制站、工程师站、通信总线和通信网关等部分组成。6 .MACS现场控制站由控制机笼、主控制器、电源模块、智能I/O模块、端子模块、通信网络、控制机柜等部分组成。7. 现场总线是一种数字式、双向传输、多分支结构和计算机局部网络的底层控制网络。8. 典型的现场总线有Profibus、CAN、FF等。9.

现场总线的基本设备有现场总线变送器、温度变送器、电流-现场总线转换器和现场总线-电流变换器等。10.

PROFIBUS现场总线的组态软件是STEP711。11. 计算机控制系统由工业控制机和

生成过程两大部分组成。12. 计算机控制系统按参与控制的计算机不同，可分为工业控制机控制系统、PLC控制和单片机控制。13. 集散控制系统是计算机技术、控制技术、显示技术和通信技术相结合的产物。14. 计算机网络的拓扑结构主要有总线型、星型、环型、 树型和网状型。15. JX-300X集散控制系统控制站卡件有主控制卡、数据转发卡和I/O卡。16. JX-300X DCS的基本组态软件是sckey，实时监控软件是Advantrol/Advantrol-Pro17. 现场控制站的基本功能包括反馈控制、逻辑控制、 顺序控制、批量控制、数据采集与处理和数据通信。18.

TPS集散控制系统的网络类型主要有工厂信息网路PIN、TPS过程控制网络TPN和万能控制网络UCN。19. TDC3000集散控制系统的万能控制网UCN上挂接着过程管理站PM、先进过程管理站APM、万能控制网络UCN等。20. CS3000集散控制系统的FCS有标准型、扩展型和紧凑型三种。21. MACS通信网络主要分系统网络SNET、监控网络MNET和企业管理网ENET层次。22. 计算机控制系统按其结构不同可分为集中结构和 分散结构两大类。23. 集散控制系统由工业控制机、通信网络和现场检测控制设备三大部分组成。24. 常用的通信介质主要有双绞线、同轴电缆和光纤。25. 集散控制系统又称为分散控制系统英文简称DCS，现场总线控制系统简称为FCS。26. 集散控制系统的设计思想为集中管理、分散控制。27. JX-300X

1. 】

2. 微处理器，集中管理和分散控制

集散控制系统是以 为基础的集中分散型控制系统。集散控制系统的主要特点是 和 。

3. 分散过程控制装置、操作管理装置和通信系统

集散控制系统基本构成由 、 、 、组成。

4. 多层结构、多级结构和多重结构

分级递阶控制系统结构分为 、 、 组成

5. 可移植性、可操作性、可适宜性和可用性

开放系统的标志是 、 、 和 。

6. )

7. 同步运转方式、待机运转方式、后退运转方式和多级操作方式

常用的冗余方式有 、 、 和 。

8. 执行器传感器现场总线、设备现场总线和全服务现场总线

现场总线可分为 、 和 。

9. 开放性、智能化、互操作性、环境适应性、分散控制

现场总线的特点是 、 、 和 。

10. 标准化、OPC技术、设备描述技术

保证互操作性的措施有 、 和 等。

11. ：

12. 可靠性、易操作性、可组态性、可扩展性、实时性、环境适应性、开放性和经济性

集散控制系统的性能评估指标有 、 、 、

、 和 等。

13. 可靠度、平均无故障时间MTBF、到发生故障的平均时间MTTF、故障率

集散控制系统的可靠性指标有 、 、 等。

14. 系统运行不易发生故障的设计、系统运行不受故障影响的设计、能迅速排除故障的设计

集散控制系统可靠性设计三准则是 、 和 。

15. 系统组态、控制组态、画面组态

集散控制系统的组态包括 、 和 。

16. |

17. 输入、输出类功能模块、控制算法类功能模块、运算类功能模块、信号发生器类功能模块、转换类功能模块、信号选择和状态类功能模块

功能模块按功能分类，通常可分为 、 、 、

和 等类。

18. 实时趋势和历史趋势

趋势画面包括 和 两类。