10 第二篇 DCS概述
DCS是继1969年PLC问世后，由HONEYWELL公司在1975年首先推出的系统。即：TDC2000，它只有模拟量控制。随后，相继有几十家美国仪表公司也推出自己的系统。
从不同方向发展起来的DCS在结构上、软件方面有些区别。仪表公司开发的DCS的控制器的软件部分比较符合仪表工程人员应用的习惯，特别是组态方式比较方便。传动公司设计的PLC部分比较好。计算机公司设计的DCS的人机界面比较友好。相继出现的DCS有MAX-1、RS3、MODⅢ、N-90、D/3、WDPF、MICRO、ECS-1200；日本横河的YEPARK MARKⅡ、东芝的TOSDIC；，英国的P4000；德国的TELEPERM、PROCONTROL P、瑞典的AC210等。
从理论上讲，一个DCS系统可以应用于各种行业。但由于各行业有它的特殊性，所以DCS也就出现了型号与应用行业是否匹配的问题。有时也由于DCS厂家和用户的技术人员的工艺知识的局限性而引起的。例如：HONEYWELL公司对石化行业比较熟悉，其产品在石化行业应用较多，它缺少其它行业的特殊模块，如事件记录的快速模块。而ＢAILEY的产品则在电力行业应用比较普遍，这些特殊模块都已经有了。用户在选择DCS的时候主要是要注意其技术人员对自己生产工艺的熟悉程度，然后选择符合自己要求的DCS。并应注意行业应用的特殊性，如电厂的SOE、水泥厂的大纯滞后，造纸厂的横向水分控制等。DCS系统适用于多大规模，比如使用NT操作系统的就适应于中、小规模的系统（标签量在10000点以下），最后才考虑价格因素。 各DCS厂家开发有不同类型硬件的操作站，它和控制器的不同组合会有不同的价格，其差异很大。在作系统配置时，即使是同一个系统的不同组合，价格也不一样。 专用操作站也是可改变的。以前是因为计算机技术不够发达、没有合适的软、硬件供选择，所以DCS厂家只能自己开发自己的专用操作站，因而造成封闭局面。后来则是由于DCS厂家为了保证其利益造成的，因为采用专用部件，在备件方面可以有很高的利润。但这种封闭局面总会被打破，DCS的用户只要及时了解技术的发展情况，就能选出合适的系统。
DCS的基本结构及原理
DCS（Distributed Control System，分布式控制系统）是一种利用计算机网络技术对工业生产过程实施分散控制与集中管理的自动化控制系统。其基本结构主要由硬件部分和软件部分组成。
硬件部分包括：控制器、输入/输出模块、通信网络和人机界面等。
控制器是DCS的核心部分，负责接收和处理来自输入/输出模块的信号，并根据设定的控制策略产生相应的控制信号。控制器通常由主控制器和备用控制器组成，以提高系统的可靠性和稳定性。
输入/输出模块用于接收和发送与工业生产过程相关的信号。输入模块将传感器等设备感知到的实时数据转换成数字信号，并传送给控制器进行处理和决策。输出模块则将控制器产生的控制信号传送给执行机构，实现对生产过程的控制。
通信网络用于连接各个控制器和输入/输出模块，以及人机界面等设备，构建起整个DCS系统。通信网络可以采用以太网、现场总线等多种技术，保证数据的传输和共享。
人机界面是操作员与DCS系统进行交互和管理的接口。它提供了直观的图形界面，显示实时数据和历史数据，并提供控制参数的设置和调整等功能。操作员可以通过人机界面对生产过程进行监控、控制和优化。
软件部分包括：实时控制软件、数据库管理软件和应用软件等。
实时控制软件是DCS系统的核心软件，它负责实时监控和控制生产过程。实时控制软件接收输入/输出模块传来的信号，根据预设的控制算法和控制策略，产生相应的控制信号进行调节和优化。同时，它也负责实时监测各个设备的状态和性能，并进行诊断和报警。
数据库管理软件用于存储和管理DCS系统中涉及的各种数据，包括实时数据、历史数据、配置数据和报警记录等。数据库管理软件可以高效地组织和检索各种数据，以满足用户的需求。
应用软件是DCS系统根据不同行业和工艺特点而自定义开发的，它根据用户的需求，提供特定的功能和工具，以实现对生产过程的优化和管理。应用软件可以包括过程控制、安全控制、质量控制等方面的功能。
DCS系统的软硬件构成及发展
多级计算机分布控制系统又称集散控制系统（DCS,distributed control system），是网络技术和控制技术结合的产物。它是根据分布设计的基本思想，实现功能上分离，位置上分散，达到以分散控制为主，集中管理为辅。
一、DCS系统的定义
DCS是分布式控制系统的英文缩写（Distributed Control Systerm），在国内自控行业又称为集散控制系统。
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。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。
二、DCS系统的组成结构
集散控制系统采用多处理器智能化体系结构，基于全智能化、全数字化、全网络化的核心设计思想。系统以网络为基础，配以各种挂接在网络上的模板、模块和组件，实现各部分协调工作和数据共享，共同完成各种自动控制和信息管理功能，是一套分层分布式计算机控制系统。网络从上至下分为管理网MNet、系统网SNet、控制网CNet，不同网络适应不同层次和不同规模的控制和管理任务。这种分层结构大大提高了系统运行的可靠性和效率，使系统配置更为灵活，更适用于各种控制和管理场合。同时，集散控制系统支持TCP/IP以太网连接，可以与其他控制系统一起组成更大规模的网络体系。
集散控制系统结构图
三、系统的组织特点
(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系统结构及硬件
一、 DCS系统网络结构图
NT6000系统硬件体系
机柜结构
机柜分类
NT6000系统机柜按类型可分为：控制柜、电源柜
电源柜：
本电厂，每台机组配置一个电源柜，给系统中的各控制柜提供电源，所有供电电源关都集中放置在电源分配柜内。而电源线缆各自从电源分配柜连接到控制柜。
控制柜：主机柜、扩展柜、远程柜三种
主机柜：即放置控制器（KM950）的机柜 扩展柜：同一DPU控制且与主机柜放置同一地点的机柜
主机和扩展柜又称本地机柜
一对DPU可以带24条分支
1. 主机柜，1-6分支（DPU+I/O）
2. 扩展柜，7-12分支(I/O)
3. 远程柜，13-24分支(I/O)
8块卡件安放在一列成为一个分支
机柜正反面布置，一面可以安放3个分支，一个机柜最多可安装6条分支
一个机柜最多可装48块卡件
接地柜
保护地：（CG）是为了防止设备外壳的静电荷积累、避免造成人身伤害而采取的保护措施。NT6000系统所有机柜、计算机站点等均应接保护地。
屏蔽地：(AG)屏蔽掉信号传输过程中所受到的电磁干扰，以提高信号质量。进入DCS系统中的I/O信号应屏蔽接地。
控制器KM950
1. 电源
电压：一对控制器共用两路冗余电源，额定24V DC,范围19~29V
2.控制网络
单网络域可连接冗余DPU节点数目≤64
网络域最大数目：8
3.I/O网络
I/O模块数量≤24；其中本地分支数≤12；可连接模块数：≤192
4. 工作环境
环境温度：-20℃~70℃
相对湿度：5%RH~90%RH(不结露)
I/O模件
