分散控制系统

分散控制系统介绍概要分散控制系统(Distributed Control System, DCS)是一种广泛应用于工业自动化领域的控制系统。

它是以计算机为核心，通过分布式的控制器和现场设备相互连接，实现对工业过程中各种参数和设备的监控和控制。

DCS的核心思想是将控制系统分布在不同的现场设备中，通过现场设备之间的通信，实现系统的协调和控制。

相比于传统的集中式控制系统，DCS具有以下优势：1.可扩展性：DCS的控制器分布在不同的设备中，可以根据需求添加或移除控制器，实现系统的扩展和升级。

2.高可靠性：由于控制器分布在多个设备中，即使一些设备故障，其他设备仍然可以正常工作，保证了系统的高可靠性。

3.高性能：DCS中的控制器使用先进的计算机技术，具有较高的计算性能和响应速度，能够快速进行复杂的控制计算。

4.分布式控制：DCS将控制功能分布在多个控制器中，实现了分布式控制，提高了系统的灵活性和适应性。

DCS主要由三个组成部分构成，分别是现场设备、控制器和操作工作站。

现场设备包括各种传感器、执行器等，用于获取和控制工业过程中的各种参数和信号。

控制器是DCS的核心部件，它负责接收和处理现场设备发送的信号，进行控制计算，并根据计算结果发送控制指令给现场设备。

操作工作站是DCS的人机界面，操作员通过工作站可以对系统进行监控和控制。

工作站提供了友好的图形界面，显示各种参数和设备状态，并提供操作界面，操作员可以对参数进行调整和设备进行控制。

DCS的工作原理是现场设备将传感器采集到的信号通过数据通信网络传输到控制器，控制器进行控制计算，并根据计算结果发送控制指令给现场设备，现场设备执行控制指令，实现对工业过程的控制。

除了基本的监测和控制功能，DCS还具有一些高级功能，如数据采集和处理、报警和故障诊断、远程监控和控制等。

通过这些功能，DCS可以实现对工业过程的全面监控和控制，并对系统故障进行及时诊断和修复，提高系统的稳定性和可靠性。

分散控制系统(DCS)详细介绍一、系统概况：1.DCS系统的特点DCS系统也称分布式控制系统，其实质是计算机技术对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的一捉新型控制技术。

其功能特点是：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。

2.分散控制系统的构成作为一种纵向分层和横向分散的大型综合控制系统，它以多层计算机网络为依托，将分布在全厂范围内的各种控制设备的数据处理设备连接在一起，实现各部分信息的共享的协调工作，共同完成控制、管理及决策功能。

1)其硬件设备由管理操作应用工作站、现场控制站和通信网络组成。

管理操作应用工作站包括工程师站、操作员站、历史数据站等各种功能服务站。

A.工程师站提供技术人员生成控制系统的人机接口，主要用于系统组态和维护，技术人员也可以通过工程师站对应用系统进行监视。

B.操作员总理提供技术人员与系统数据库的人机交互界面，用于监视可以完成数据的状态值显示和操作员对数据点的操作。

C.历史站保存整个系统的历史数据，供组态软件实现历史趋势显示、报表打印和事故追忆等功能。

现场控制站用于现场信号的采集处理，控制策略的实现，并具有可靠的冗余保证、网络通信功能。

通信网络连接分散控制系统的各个分布部分，完成数据、指令及其它信息的传递。

为保证DCS 可靠性，电源、通信网络、过程控制站都采用冗余配置。

2)分散控制系统的软件是由实时多任务操作系统、数据库管理系统、数据通信软件、组态软件和各种应用软件组成。

3)分散控制系统在结构上采用模块化设计方法，通过灵活组态，合理的配置，可以实现火电机组的模似量控制系统（MCS）、数据采集系统（DAS）、锅炉燃烧控制和炉膛安全系统（FSSS）、顺序控制系统（SCS）等功能。

3.名词术语解释DCS分散控制系统指控制功能分散、风险分散、操作显示集中、采用分布式结构的智能网络控制系统。

DAS数据采集系统指采用数字计算机控制系统对工艺系统和设备的运行参数、状态进行检测，对检测结果进行处理、记录、显示和报警，对机组的运行情况进行运算分析，并提出运行指导的监视系统。

分散控制系统概述分散控制系统（DCS）是指由多个独立的控制器组成的系统，每个控制器负责一个或多个设备或过程的控制。

它通常由一个控制中心和多个可编程逻辑控制器（PLC）组成。

DCS广泛应用于工业自动化领域，例如化工、电力、制造业等。

DCS系统的结构通常包括以下几个方面：1.控制器：DCS系统通常由多个控制器组成，每个控制器负责一个或多个设备/过程的控制。

控制器根据传感器和执行器提供的数据，采取相应的控制策略和算法，控制设备/过程的运行状态。

2.传感器和执行器：传感器是用于测量设备或过程参数的装置，例如温度传感器、压力传感器等。

执行器则用于控制设备或过程的运行状态，例如阀门、电机等。

传感器和执行器的数据通过信号传输到控制器，为控制器提供必要的信息。

3.控制中心：控制中心是DCS系统的核心，负责监控和管理整个系统。

控制中心通常配备有人机界面（HMI），用于人机交互和显示系统状态。

通过控制中心，操作员可以实时监控设备/过程的运行状态，进行参数调节和故障诊断。

4. 通信网络：DCS系统中的各个组件通过通信网络相互连接和交换数据。

通信网络可以是有线的或无线的，可以采用各种通信协议，例如以太网、Modbus等。

通信网络的稳定性和可靠性对于系统的正常运行非常重要。

DCS系统具有以下几个优势：1.高度灵活性：DCS系统的控制器可以独立运行，相互之间无需时钟同步。

这使得系统可以轻松地扩展和修改，适应不同的工艺需求和设备变化。

2.高可靠性：DCS系统中的多个控制器可以相互备份，以实现冗余，提高系统的可靠性和容错性。

当一个控制器发生故障时，其他控制器可以接管工作，确保系统的连续运行。

3.实时监控和反馈：DCS系统通过控制中心实时监控设备/过程的状态，并通过传感器提供的实时数据进行控制。

操作员可以根据实时数据进行参数调节和故障诊断，及时采取措施，避免设备/过程出现问题。

4.高级优化和控制算法：DCS系统可以配备先进的优化和控制算法，通过实时调节参数和控制策略，实现设备/过程的最佳性能。

DCS控制系统的优点与缺点（优缺点）一、概述：1、DCS控制系统（分散控制系统）的工作原理主要基于分散控制的思想，即将控制任务分配给多个控制器进行处理。

这些控制器分布在生产现场的各个设备和单元，可以独立运行并实时采集、处理各种数据。

通过这些控制器与上级控制系统通过网络进行通信，实现联动控制和数据传输。

2、DCS控制系统的基本功能包括实时监测、实时控制和实时管理。

实时监测通过连接各种传感器和执行器，采集并监测生产现场的各种参数和状态，如温度、压力、流量等。

实时控制则是根据预设的控制策略，通过与各种执行器的联动操作，调整和控制设备的工作状态，如通过控制阀门的开度来调节液位，或通过调整变频器的频率来控制电机的转速。

实时管理则通过与上级管理系统进行数据交互和通信，实现对生产过程的实时管理和监控，使管理人员能够远程调整和优化生产过程，提高生产效率。

3、DCS控制系统的主要特点包括数据采集、控制、监测和报警。

数据采集通过传感器和输入/输出模块完成，控制是系统的核心功能，监测实时跟踪工业自动化过程的各项参数，并根据设定的控制策略进行调整和优化。

报警功能则在系统出现异常或故障时及时发出警报，提醒工作人员进行处理。

4、DCS控制系统的核心技术包括控制器技术、网络通信技术、数据处理技术和安全保障技术。

这些技术共同作用，使得DCS控制系统能够广泛应用于工业自动化生产线、大型设备控制和环保监测与治理等领域。

二、DCS控制系统的优点：1、高可靠性：由于DCS将系统控制功能分散在每台计算机上，系统结构采用容错设计，计算机故障不会导致系统其他功能的丧失。

此外，由于系统中的每台计算机都承担一项任务，因此可以使用具有特定结构和软件的专用计算机来实现所要实现的功能，从而提高系统中每台计算机的可靠性。

2、开放性：DCS采用开放、标准化、模块化、系列化设计。

系统中各计算机采用局域网通信，实现信息传输。

当系统功能需要更改或扩展时，新添加的计算机可以方便地连接到系统通信网络或从系统通信网络中移除，几乎不会影响系统中其他计算机的工作。

分散控制系统（DCS）详细介绍一、系统概况：1. DCS 系统的特点DCS系统也称分布式控制系统，其实质是计算机技术对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的一捉新型控制技术。

其功能特点是：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。

2. 分散控制系统的构成作为一种纵向分层和横向分散的大型综合控制系统，它以多层计算机网络为依托，将分布在全厂范围内的各种控制设备的数据处理设备连接在一起，实现各部分信息的共享的协调工作，共同完成控制、管理及决策功能。

1）其硬件设备由管理操作应用工作站、现场控制站和通信网络组成。

管理操作应用工作站包括工程师站、操作员站、历史数据站等各种功能服务站。

A. 工程师站提供技术人员生成控制系统的人机接口，主要用于系统组态和维护，技术人员也可以通过工程师站对应用系统进行监视。

B. 操作员总理提供技术人员与系统数据库的人机交互界面，用于监视可以完成数据的状态值显示和操作员对数据点的操作。

C.历史站保存整个系统的历史数据，供组态软件实现历史趋势显示、报表打印和事故追忆等功能。

现场控制站用于现场信号的采集处理，控制策略的实现，并具有可靠的冗余保证、网络通信功能。

通信网络连接分散控制系统的各个分布部分，完成数据、指令及其它信息的传递。

为保证DCS 可靠性，电源、通信网络、过程控制站都采用冗余配置。

2）分散控制系统的软件是由实时多任务操作系统、数据库管理系统、数据通信软件、组态软件和各种应用软件组成。

3）分散控制系统在结构上采用模块化设计方法，通过灵活组态，合理的配置，可以实现火电机组的模似量控制系统（MCS、数据采集系统（DAS、锅炉燃烧控制和炉膛安全系统（FSSS、顺序控制系统（SCS等功能。

3. 名词术语解释DCS分散控制系统指控制功能分散、风险分散、操作显示集中、采用分布式结构的智能网络控制系统。

第二章 分散控制系统概述第一节 分散控制系统的基本概念一、计算机控制系统的基本结构及组成典型的常规过程控制系统由被控对象、自动化仪表（测量仪表，变送器和执行器）和控 制器组成（图 2-1）。

对象的被控参数经测量仪表检测，并由变送器转换成相应的标准电信 号输入控制器。

在控制器中，测量值与预先设定的给定值比较，两者图 2-1 典型的常规过程控制系统结构的偏差送入控制电路，按照预定的控制规律，产生出相应的控制量。

控制器产生的控制量输出到现场的执行机构，控制被控对象中的阀门、挡板等设备，以改变被控参数，使之向给定值靠近。

在计算机控制系统中，采用过程控制计算机（简称工控机）取代典型常规过程控制系统 中的控制器（如图 2-2 所示）。

由于计算机内接收、处理、存储和输出的是数字量，而被控对 象的参数大多是模拟量和开关量，过程控制计算机的主机和被控对象之间，增加了相应的信号转换装置（如 A/D 、D/A 等）。

图 2-2 计算机控制系统结构在计算机控制系统中，常规控制器的控制功能由过程控制计算机中的控制软件来完成， 具有灵活、稳定、精确、功能强大的特点。

二、过程控制计算机的组成过程控制计算机与其他计算机系统一样，由硬件和软件组成。

一、过程控制计算机的硬件组成过程控制计算机由主机、外部设备、过程通道、人机接口设备和通信设备组成。

1、主机：由CPU 和存储器（ROM 、RAM 、E 2PROM 或NVRAM 等）及I/O 接口电路组成。

控制系统的控制策略及系统的监控功能在主机内实现。

2、外部设备：外部设备是用户与计算机系统之间交换信息的设备，包括输入设备（键 盘、鼠标等），输出设备（显示器、打印机等）和外部存储器（硬盘驱动器、软盘驱动器、光11盘驱动器和磁带机等）。

3、过程通道：过程通道是过程控制计算机与生产过程的接口设备，包括：模拟量输入通道（AI ）、模拟量输出通道（AO ）、数字量输入通道（DI ）、数字量输出通道（DO ）等，它们实现计算机内与外界不同类型的信号间的转换和隔离。