下载文档原格式
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po3、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。
DCS控制系统介绍
DCS控制系统（Distributed Control System，简称DCS）是一种基于现代技术的集散控制系统，它主要应用于工业生产和制造领域，用于控制和监控生产过程中各项参数和设备，以实现自动化生产。
DCS控制系统由多个分布在各个生产单元的控制器组成，这些控制器之间通过网络进行信息传输和数据交换，实现对整个生产过程的控制和监控。
每个控制器负责管理一定范围的生产设备和参数，通过与传感器、执行器等设备连接，实现对生产过程的监测和控制。
DCS控制系统的核心是集中管理系统，它由工程师对整个生产系统进行规划、设计和编程，定义各种控制策略和逻辑，以实现生产过程的自动化控制。
集中管理系统可以实时监测各个控制器的运行状态，收集和处理生产数据，为决策提供支持，确保生产过程的顺利进行。
DCS控制系统的分散控制器通常由工控机或PLC等硬件组成，它们负责执行集中管理系统下发的控制策略，控制各种生产设备的运行和参数调节。
分散控制器之间可以相互通信，实现对整个生产过程的协调与同步，提高生产效率和质量。
DCS控制系统具有高可靠性和稳定性，通过采用冗余设计和故障恢复机制，可以保证系统在出现故障时快速恢复，确保生产过程的连续性和稳定性。
同时，DCS系统可以对生产过程进行实时监测和报警，及时发现并解决问题，保证生产过程的安全性和可靠性。
总的来说，DCS控制系统是一种先进的生产自动化控制系统，具有集中管理、分散控制、多任务处理、模块化设计和高可靠性等特点，可以满
足各种工业生产领域的自动化控制需求，提高生产效率，节约成本，保证生产质量，是工业生产自动化的重要技术手段。
DCS 控制系统介绍DCS 系统是随着现代大型工业生产自动化的不断兴起和过程控制要求的日益复杂应运而生的综合控制系统，它是计算机技术、系统控制技术、网络通讯技术和多媒体技术相结合的产物，可提供窗口友好的人机界面和强大的通讯功能。
是完成过程控制、过程管理的现代化设备。
DCS 集散系统 : DCS 英文全称 DISTRIBUTED CONTROL SYSTEM , 中文全称为集散型控制系统。
DCS 可以解释为在模拟量回路控制较多的行业中广泛使用的，尽量将控制所造成的危险性分散 , 而将管理和显示功能集中的一种自动化高技术产品。
DCS 系统一般由五部份组成： 1. 控制器； 2.I/O 板； 3. 操作站；4. 通讯网络；5. 图形及编程软件。
系统的主要技术概述系统主要有现场控制站（ I/O 站）、数据通讯系统、人机接口单元（操作员站OPS 、工程师站 ENS ）、机柜、电源等组成。
系统具备开放的体系结构，可以提供多层开放数据接口。
硬件系统在恶劣的工业现场具有高度的可靠性、维修方便、工艺先进。
底层汉化的软件平台具备强大的处理功能，并提供方便的组态复杂控制系统的能力与用户自主开发专用高级控制算法的支持能力；易于组态，易于使用。
支持多种现场总线标准以便适应未来的扩充需要。
系统设计采用合适的冗余配置和诊断至模件级的自诊断功能，具有高度的可靠性。
系统内任一组件发生故障，均不会影响整个系统的工作。
系统的参数、报警、自诊断及其他管理功能高度集中在 CRT 上显示和在打印机上打印，控制系统在功能和物理上真正分散。
整个系统的可利用率至少为 99.9 ％；系统平均无故障时间为 10 万小时，实现了核电、火电、热电、石化、化工、冶金、建材诸多领域的完整监控。
“ 域” 的概念。
把大型控制系统用高速实时冗余网络分成若干相对独立的分系统，一个分系统构成一个域，各域共享管理和操作数据，而每个域内又是一个功能完整的 DCS 系统，以便更好的满足用户的使用。
Distributed Control SystemTotal Distributed control system is based on multiple microprocessors based on the use of modern network technology, modern control technology, graphics technology and redundancy technology to achieve the object of the regulation ofdecentralized control, monitoring, management, control technology. Characterized by decentralized control based on decentralized control of the object to adapt in order to focus on surveillance and control operations to achieve overall objectives. System has high stability, reliability and scalability.Distributed control systems are generally composed of four parts: (1) process input and output devices; (2) process control device; (3) operation interface; (4) data communication systems.The drive toward openness in the 1980s gained momentum through the 1990s with the increased adoption of Commercial off-the-shelf (COTS) components and IT standards. Probably the biggest transit ion undertaken during this time was the move from the UNIX operat- ing system to the Windows environment. While the realm of the real time operating system (RTOS) for control applications remains dom- inated by real time commercial variants of UNIX or proprietary op- erating systems, everything above real-time control has made the transition to Windows.The introduction of Microsoft at the desktop and server layers resulted in the development of technologies such as OLE for Proce- ss Control (OPC), which is now a de facto industry connectivity standard. Internet technology also began to make its mark in auto- mation and the DCS world, with most DCS HMI supporting Internet connectivity. The '90s were also known for the "Fieldbus Wars", where rival organizations competed to define what would become the IEC fieldbus standard for digital communication with field instru- mentation instead of 4-20 milliamp analog communications. The first fieldbus installations occurred in the 1990s. Towards the end of the decade, the technology began to develop significant momentum, with the market consolidated around Foundation Fieldbus and Profibus PA for process automation applications. Some suppliers built new systems from the ground up to maximize functionality with fieldbus, such as ABB with System 800xA[6], Emerson Process Management[7] with the DeltaV control system, Siemens[8] with the Simatic PCS7[9] and azbil[10] from Yamatake with the Harmonas-DEO system.The impact of COTS, however, was most pronounced at the hardware layer. For years, the primary business of DCS suppliers had been the supply of large amounts of hardware, particularly I/O and controllers. The initial proliferation of DCSs required the installation of prodigious amounts of this hardware, most of it manufactured from the bottom upby DCS suppliers. Standard computer components from manufacturers such as Intel and Motorola, however, made it cost prohibitive for DCS suppliers to continue making their own components, workstations, and networking hardware.As the suppliers made the transition to COTS components,they also discovered that the hardware market was shrinking fast. COTS not only resulted in lower manufacturing costs for the supplier, but also steadily decreasing prices for the end users, who were also becoming increasingly vocal over what they perceived to be unduly high hardware costs. Some suppliers that were previously stronger in the PLC business, such as Rockwell Automation, Siemens, were able to leverage their expertise in manufacturing control hardware to enter the DCS marketplace with cost effective offerings, while the stability/scalability/reliability and functionality of these emerging systems are still improving. The traditional DCS suppliers introduced new generation DCS System based on the latest Communication and IEC Standards, which resulting in a trend of combining the traditional concepts/functionalities for PLC and DCS into a one for all solution -- named "Process Automation System". The gaps among the various systems remain at the areas such as: the database integrity, pre-engineering functionality, system maturity, communication transparency and reliability. While it is expected the cost ratio is relatively the same (the more powerful the systems are, the more expensive they will be), the reality of the automation business is often operating strategically case by case. The current next evolution step is called Collaborative Process Automation Systems.To compound the issue, suppliers were also realizing that the hardware market was becoming saturated. The lifecycle of hardware components such as I/O and wiring is also typically in the range of 15 to over 20 years, making for a challenging replacement market. Many of the older systems that were installed in the 1970s and 1980s are still in use today, and there is a considerable installed base of systems in the market that are approaching the end of their useful life. Developed industrial economies in North America, Europe, and Japan already had many thousands of DCSs installed, and with few if any new plants being built, the market for new hardware was shifting rapidly to smaller, albeit faster growing regions such as China, Latin America, and Eastern Europe.Distributed Control System, also known as distributed control system, as opposed to centralized control system for the purposes of a new computer control system, which is a centralized control system based on the development of evolved. Function in the system, DCS, and centralized control system is little different, but in the realization of system function method is entirely different.First of all, DCS skeleton - system network, which is the foundation and core of DCS. As the network for the DCS system-wide real-time, reliability and scalability, play a decisive role, so that the manufacturers have carried out carefully in this design. For the DCS's system network, it must meet the requirements of real-time, that is completed within defined time limits transmission of information. By "OK" time limit, that means no matter the circumstances, the information transmission can be completed within this time limit, and this time limit is to be controlled according to the process of real-time requirements determined. Therefore, indicators of network performance measurement system is not the network speed,known as bits per second (bps), but the system network of real-time, that is able to multi-long period of time to ensure that the transmission of the information needed to complete . System network is also to be very reliable in any case, the network communication can not be interrupted, so most manufacturers have adopted DCS dual-bus, ring, or double star-shaped network topology. In order to meet the requirements of the system scalability, the system on the network can access the maximum number of nodes should be compared with the large number of nodes actually used several times. In this way, on the one hand can always add new nodes, it can also make the system run on less communication network load conditions, in order to ensure that the system of real-time and reliability. In the system during the actual operation, each node in the Internet and the next network is always possible, especially in the operator station, so that network reconfiguration will be conducted regularly, and this operation is absolutely not affect the normal operation of the system, therefore, the system the network should have a strong online network reconfiguration functions.Secondly, it is a completely on-site I / O processing and realization of direct digital control (DOS) function of network nodes. To set up a general set of DCS in the field I / O controllers, to share the whole system I / O and control functions. This will not only avoid the site because of a failure caused by failure of the entire system, improve system reliability, you can also enable the site to share data acquisition and control functions, helping improve overall system performance. DCS operator station is run operations to deal with all the relevant human-machine interface (HMI-Human Machine Interface, or operator interface) function of network nodes.System network is a DCS engineer station, which is off-line DCS configuration, the configuration of the system of work and on-line, control, maintenance of network nodes, its main function is to provide for the configuration of the DCS, configuration tools to work (ie,configuration software), and DCS-line real-time monitor run time on the network each node DCS operation, allowing the system engineers by engineers to stop in time to adjust the system configuration and some system parameters set, so that at any time in the DCS under good working condition. With centralized control systems, all of the DCS are required to have system configuration functions, can be said that there is nosystemconfigurationfunction of the system can not be called DCS.集散控制系统(DCS)集散控制系统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。
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po3、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。
DCS可以解释为在模拟量回路控制较多的行业中广泛使用的，尽量将控制所造成的危险性分散,而将管理和显示功能集中的一种自动化高技术产品。
DCS一般由五部份组成：1、控制器；2、I/O板；3、操作站；4、通讯网络；5、图形及遍程软件。
一、DCS的骨架——系统网络，它是DCS的基础和核心。
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。
1、实时性。
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。
2、可靠性。
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。
3、扩充性。
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。
二、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。
1、现场I/O控制站。
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。
2、DCS的操作员站。
DCS的操作员站是处理一切与运行操作有关的人机界面（HMI-Human Machine Interface或operator interface）功能的网络节点。
3、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。
三、DCS的发展状况1、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。
2、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。
3、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。
DCS产品的发展已经历了三代，并且第四代正在发展中。
开创期：1975～1980年代表产品：Honeywell，TDC2000Foxboro，SpectrumBailey，Network-90Yokogawa(恒河)，Yawpark第一代DCS都以Honeywell 公司推出的TDC-2000 系统为模型。
由数据采集单元、过程控制单元、CRT操作站、上位管理计算机及连接各个单元和计算机的高速数据通道这5部分组成。
（第一代）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、操作站和上位机之间的通信。
已具有DCS的基本特点（即分散控制，集中管理），DCS的雏形。
各个厂家使用专用软、硬件产品，价格昂贵；DCS没有统一标准，开放性差。
成长过渡期：1980～1985年代表产品：Honeywell，TDC-3000Fisher，PROVOXTayler，MOD300Westinghouse，WDPF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，使之具有更强的适应性和可扩充性；新开发的多功能过程控制站、增强型操作站采用了16位CPU及高分辩率CRT技术，图形用户界面也逐步丰富；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）作为系统骨干，按照网络节点的概念组织过程控制站、中央操作站、系统管理站和网关，使得系统规模、容量扩大，同时数据传输速率也大大提高；控制功能更加完善，它能实现数据采集、过程控制、顺序控制和逻辑控制等功能。
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、系统管理站、主计算机和网络连接器等。
完善期：80年代中后期代表产品：Foxboro，I/A SeriesHoneywell，TDC-3000UCNBailey，INFI-90Moore ，PACSYokogawa，Centum-XL和μXL（第三代）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，以构成复合管理系统，或与其它制造商的产品进行数据通信；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。
控制站使用32位微处理器，控制功能更强，能方便使用更复杂和先进的控制算法；采用专用集成电路和表面安装技术，使电路板上的元件数更少，体积更小，可靠性更高。
操作站采用32位高档微机，具有增强图形显示功能，采用多窗口技术和触摸屏，使其操作简单，响应速度更快。
从控制功能来看，系统提供的控制功能增强，过程控制组态方面实现了标准化（IEC 61131-3）；并在常规控制基础上增加了各种自适应或自整定的控制算法，为用户提供了更广阔的应用领域。
在基础的软硬件方面，如操作系统、数据库和工作站大都采用通用产品，另外第三方的应用软件也能在系统中应用，从而使集散控制系统进入了更高层次的阶段。
开放系统开放系统是第三代集散控制系统主要特征。
