DCS、SIS、MIS系统 基础知识介绍
dcs和sis工作原理
dcs和sis工作原理一、概述DCS（DistributedControlSystem）和SIS（SafetyInstrumentedSystems）是工业自动化领域中的两种重要系统，分别用于过程控制和安全联锁监控。
本文将介绍DCS和SIS的工作原理，包括其基本概念、组成、工作流程及常见应用场景。
二、DCS工作原理DCS是一种分布式控制系统，它将复杂的控制系统分布到多个控制器上，实现分散控制、集中操作的管理模式。
其工作原理如下：1.数据采集：DCS通过传感器、变送器等设备采集生产过程中的各类数据，如温度、压力、流量等。
这些数据被送入DCS的各个控制器进行运算和处理。
2.控制器运算：控制器根据采集的数据和预设的控制算法，对生产过程进行实时调整和控制。
3.输出控制：控制器将运算结果输出到执行器，如调节阀、电磁阀等，实现对生产设备的控制。
4.系统维护：DCS还配备有监控和报警功能，以便于工作人员实时掌握系统的运行状况，及时发现和处理故障。
SIS是一种安全联锁监控系统，用于在危险性较大的生产环境中，实现对关键设备的监控和保护。
其工作原理如下：1.传感器监测：SIS通过各类传感器监测生产环境中的危险参数，如可燃气体浓度、压力等。
一旦检测到异常情况，SIS会立即报警并采取相应的安全措施。
2.逻辑运算：SIS内部包含一系列的逻辑运算和控制单元，能够对检测到的数据进行处理和分析，判断是否触发紧急停车（ESD）等安全措施。
3.紧急停车：当SIS判断危险情况已经发生或即将发生时，会触发紧急停车，停止危险区域内所有设备，从而确保人员和设备的安全。
4.反馈调节：SIS在处理紧急停车后，会对系统的运行状况进行评估和调整，以确保生产环境的稳定和安全。
四、应用场景DCS和SIS广泛应用于各种工业生产环境中，包括但不限于以下场景：1.化工、石化、炼油等危险性较大的生产领域。
2.电力、钢铁、煤矿等大型工厂的自动化控制。
3.食品、制药等对生产过程有严格要求的行业。
DCS与SIS两者之间区别
DCS与SIS两者之间区别一、DCS的概念DCS是分布式控制系统的英文缩写（Distributed Control System），在国内自控领域又称为集散控制系统。
DCS是计算机技术、控制技术和网络技术高度结合的产物，是目前最先进、最合理的过程控制系统，可以适应各种过程控制的要求。
它的过程控制点分散，系统具有很高的可靠性。
它通过集中的操作和监控。
DCS具有方便的操作和维护性能。
DCS具有标准的接口，对外连接更加方便简捷。
DCS特点：依靠各种控制、运算模块的灵活组态，可实现多样化的控制策略以满足不同情况下的需要，使得在单元组合仪表实现起来相当繁琐与复杂的命题变得简单。
因此，DCS的主要特点归结为一句话就是"分散控制。
集中管理"。
二、SIS的相关术语SIS概念：SIS系统主要是对生产过程实时控制系统（DCS、PLC等）的重要参数进行采集、汇总、存储，并在企业范围内进行信息共享。
通过SIS系统，我们可以方便、安全地对生产信息进行统一管理、查询、分析，从而提高工厂信息化水平、满足管理生产过程的需求，SIS系统组成∶安全联锁系统，紧急停车系统，有毒有害，可燃气体及火灾检测保护系统等。
SIS系统特性∶独立于生产的过程控制系统（DCS），生产正常时处于休眠或者静止状态，一旦生产过程完全停止或者生产设备出现可能导致安全事故的情况时，能瞬间准确动作，使生产过程安全停止运行或者自动导入预定的安全状态。
必须有很高的可靠性。
SIS法规规定: 从2016年1月1日起，大型和外商独资合资等具备条件的化工企业新建涉及"两重点一重大'的化工设备和危险化学品存储设施。
要按照本指导意见的要求设计符合相关标准规定的安全仪表系统SIS。
SIS功能及基本要求: 安全仪表系统（SIS）在生产装置的开车、停车阶段，运行扰动以及维护操作期间，对人员健康、装置设备及环境提供安全保护。
无论是生产装置本身出现的故障危险，还是人为因素导致的危险以及一些不可抗拒因素引发的危险，SIS系统都应立即作出正确反应并给出相应的逻辑信号，使生产装置安全联锁或停车，阻止危险的发生和事故的扩散，使危害减少到最小。
SIS与ESD、DCS、PLC之间的区别
SIS与ESD、DCS、PLC之间的区别1、SIS系统(Safety Instrumented System 安全仪表系统)属于企业生产过程自动化范畴，用于保障安全生产的一套系统，安全等级高于DCS的自动化控制系统，当自动化生产系统出现异常时，SIS会进行干预，降低事故发生的可能性。
2、DCS集散控制系统是以微处理器为基础，采用控制功能分散、显示操作集中、兼顾分而自治和综合协调的设计原则的新一代仪表控制系统。
集散控制系统简称DCS，也可直译为“分散控制系统”或“分布式计算机控制系统”。
SIS与DCS在石油、石化生产过程中分别起着不同的作用，如下图所示：生产装置从安全角度来讲，可分为3个层次：第一层为生产过程层，第二层为过程控制层，第三层为安全仪表系统停车保护层。
SIS与ESD之间的区别SIS是系统化的概念，更关注整体性的概念，从命名就可以看出来，SIS关注回路，关注系统整体。
安全型的现场检测器件（变送器，仪表，传感器）-> 安全型 A -》安全型控制器-安全型的DO -》安全型的现场执行器件（安全关断阀，泄压阀，保护器等）。
而ESD通常是指，安全控制系统厂家生产的，安全型控制器，（CPU），IO，等纯控制系统的概念。
从本质上来讲，SIS 的硬件系统不光包括，SIS控制器及IO（例如Triconex，HIMA，西门子400FH）。
还应包括所有跟控制器接口的其他输入部件，例如获得TUV SIL认证的传感器，变送器，检测装置；还应该包括所有输出部件，如获得TUV SIL认证的执行器（液压安全执行器，气动安全执行器，电动型安全执行器），还应该有获得认证的现场设备。
要求严格的现场，阀门本体也必须是有TUV 证书的。
例如核电厂的安全阀不光是锅炉与压力容器质检合格，还应该有核检证书，还应该有TUV 的安规证书，明确标明是SIL几等级。
ESD是生产厂家的安全性控制器用在不同的场合，根据不同的用途，有着这些不同的叫法，从理论上说，只有ESD，“未必” 会是个完整的SIS控制系统。
(完整版)SIS系统基础知识手册
SIS系统基础知识手册培训教材（1）部门：SIS部作者：胡杰英南京朗坤软件有限公司©2013年南京朗坤软件有限公司版权所有版本修订记录目录第一章电厂简介 (1)1.1电厂分类 (1)1.2电厂运行管理 (1)1.3生产控制信息化技术 (2)1.4生产控制区子系统 (4)1.5管理信息区子系统 (5)1.6火电厂 (5)1.7风电厂 (6)1.8集团管理 (6)第二章SIS系统简介 (6)2.1功能介绍 (6)2.2系统结构 (7)2.3SIS系统价值 (7)2.4集团生产实时系统 (8)2.5SIS系统发展 (8)第三章SIS功能软件支撑 (8)3.1数据采集系统 (8)3.2数据服务系统 (9)3.3SIS业务平台 (10)3.4数据共享原理 (11)第四章SIS硬件知识 (12)4.1数据采集系统硬件 (12)4.2数据服务系统硬件 (14)4.3业务平台系统硬件 (15)4.4SIS系统通用硬件 (16)第五章SIS网络设计 (17)5.1典型网络结 (17)5.2主要性能指标 (17)5.3关键技术 (18)5.4硬件部署原则 (18)5.5硬件部署计算 (18)第一章电厂简介1.1电厂分类●火电厂●风电厂●其他类型电厂核电厂、水电厂、光伏电厂1.2电厂运行管理●系统分级⏹一次系统直接生产、输送、分配和使用电能的设备与系统称为一次系统；如：锅炉系统、发电机系统、输电系统等；⏹二次系统对一次设备、系统进行监控、测量、保护、调节的设备与系统称为二次系统；如：继保系统、调度自动化系统、DCS系统等；●安全保障按照国家相关规定，二次系统网络必须建立系统安全防护体系，以保障电力系统的安全稳定运行，防护工作必须坚持安全分区、网络专用、横向隔离、纵向认证的原则。
⏹安全分区➢二次系统分为生产控制大区和管理信息大区；➢生产控制区分为控制区(安全I区)、非控制区（安全II区）；➢管理信息区分为生产管理区（安全III区）、管理信息区（安全IIII区）；➢管理信息区可更具具体情况划分安全区；➢在总体安全情况下，可以简化安全分区，但各分区应避免通过广域网形成不同安全区的纵向交叉连接；⏹分区隔离➢I、II区之间采用有访问控制的设备隔离（如防火墙）；➢生产控制区、与管理信息区区之间必须采用单向安全隔离装置进行隔离；⏹电厂系统结构统图生产控制大区管理信息大区一次系统二次系统电厂系统图1.3生产控制信息化技术●数据采集技术⏹硬件支持传感器、智能电表、电路、网络、计算机等终端设备。
SIS MIS与DCS的关系
1 引言在科技飞速发展的今天，自动化控制也广泛的应用于电厂中，其中最主要的有分散控制系统DCS，信息管理系统MIS和厂级信息监控系统SIS 。
在企业面对趋激烈的市场竞争条件下，他们在保证生产过程的安全稳定，提高工艺系统的经济效益，实现全厂范围内的优化运行，并且在管理层的决策支持方面发挥着越来越重要的作用。
在电厂运行中，SIS、MIS和DCS互相独立，又互相联系，下面我们就来研究一下他们的关系。
2 DCS、SIS和 MIS的定义及功能2.1 DCS集散控制系统 (Distributed Control system DCS) 是以微处理器为基础的集中分散型控制系统。
自70年代中期第一套集散控制系统问世以来，集散控制系统已经在工业控制领域得到了广泛应用。
集散控制系统的主要特性是它的集中管理和分散控制。
而且，随着计算机技术的发展，网络技术已经使集散控制系统不仅主要用于分散控制，而且向着集成管理的方向发展。
系统的开放不仅使不同制造厂商的集散控制系统产品可以互相连接，而且使得它们可以方便地进行数据的交换，系统的开放也使第三方的软件可以方便地在现有的集散控制系统上应用。
在我国石化行业已运行着许多套不同型号的集散和控制系统，它们在过程控制中发挥着非常重要的作用。
DCS主要完成机组级的实时监控。
2.2 SIS火电厂厂级监控信息系统 ( Supervisory Informntion System SIS )是集过程实时监测、优化控制及生产过程管理为一体的厂级自动化信息系统。
该系统通过对火电厂生产过程的实时监测和分析，实现对全厂生产过程的优化控制和负荷经济分配，在整个电厂范围内充分发挥主辅机设备的潜力，达到整个电厂生产系统运行在最佳工况的目的；同时该系统提供全厂完整的生产过程历史／实时数据信息，可作为电力集团公司信息网络化的可靠生产信息资源，使集团公司管理人员能够实时掌握各发电企业生产信息及辅助决策信息，充分利用和共享信息资源，提高决策科学性[ 5 ] 。
SIS系统简略介绍
1.什么是SISSIS是英文“Supervisory Information System in Plant Level”的简称，其中文名称是：厂级监控信息系统。
SIS不是一个外来名词，它诞生于中国，最早于1997年由时任中国电力规划设计总院专家委员会委员的侯子良教授提出。
按照侯子良的定义，SIS系统“主要为全厂实时生产过程综合优化服务的生产过程实时管理和监控的信息系统”，是介于底层控制系统（DCS）和管理信息系统（MIS）之间的“中间件”。
2.SIS的定位电厂一般有机、炉、电、控、辅机几个生产环节，每个专业承担不同的生产分工，采用不同的生产过程，每个过程都有一些相关控制系统，一般称之为底层系统。
对底层数据进行统一管理，并通过分析工具和数学模型，对这些数据进行二次利用，可帮助电厂改进生产管理，提高生产效率；同时，二次分析数据又可以为管理信息系统（MIS）所用，从而帮助企业管理层进行未来决策。
正是上述需求催生了SIS。
SIS的作用是：采集下层所有机组级/车间级控制系统的生产实时数据，实现厂级的状态监测、性能计算、优化运行、操作指导、故障诊断、寿命管理以及负荷分配等功能；将机组状态信息和性能信息发送给上层的MIS系统。
SIS处于具有高精度、高速度、高可靠性要求的DCS系统与实时性要求不高的MIS系统之间，是电厂自动化、信息化架构中的过渡层面，起到隔离作用。
SIS与DCS之间的区别：SIS与MIS之间的区别：3.SIS在数字化电厂中的作用•全厂生产过程信息的采集器、存贮器、处理器；•与生产过程有关信息的提供者；•其它高级应用的数据平台；4.系统集成SIS是一个对全厂生产过程的信息进行处理的计算机应用系统，同其它计算机应用系统一样，S IS需要硬件和网络系统的系统集成。
SIS与一般的系统集成项目一样，需要考虑如下内容：•服务器选型•网络设备选型；•网络规划；•综合布线规划；•电源规划；SIS独有的内容：•与其它系统（DCS、MIS）的隔离规划，包括物理隔离，单向传输等；•高于MIS系统的冗余配置和安全性规划；5.数据库构建SIS系统不选用关系型数据库，而是选用实时数据库，原因是：1. SIS需要保存大量的数据，如果这些数据不加以压缩而直接存贮，则数据会很快占满磁盘空间。
DCS MIS SAS系统介绍
DCS控制系统DCS控制系统（DIstributed Control System，分散控制系统）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，具有广阔的应用前景。
目录简介什么是DCS控制系统系统的主要技术概述简介针对不同行业、不同项目，在充分调查了计算机技术、网络技术、应用软件技术、信号处理技术的基础上，使用各种分散控制系统（DCS），高质量、高标准的完成工程设计、组态、成套供货、现场启动调试、性能测试及考核验收，推出切实可行的技术方案。
DCS控制系统基本包括模拟量控制系统（MCS），是将汽轮发电机组的锅炉、汽机当作一个整体进行控制的系统，炉侧MCS指锅炉主控制系统、锅炉燃料量控制系统、送风控制系统、引风控制系统、启动分离器储水箱水位控制系统及蒸汽温度控制系统；机侧MCS指除氧器压力、水位调节系统、凝汽器水位调节系统；闭式水箱水位调节系统；高、低加水位调节系统及辅汽压力调节系统等。
MCS担负着生产过程中水、汽、煤、油、风、烟诸系统的主要过程变量的闭环自动调节及整个单元汽轮发电机组的负荷控制任务。
什么是DCS控制系统顺序控制系统SCS是将机组的部分操作按热力系统或辅助机械设备划分成若干个局部控制系统，按照事先规定的顺序进行操作，以达到顺序控制的目的。
炉侧顺序控制的范围包括：送风机、引风机、一次风机、空气预热器、炉膛吹灰系统等。
机侧顺序控制系统的范围包括：汽机润滑油系统、凝泵、高加、除氧器、递加、真空泵、轴封系统、循环水系统、闭式水系统、汽泵、电泵、内冷水系统、密封油系统、胶球清洗系统等。
锅炉炉膛安全监控FSSS能在锅炉正常工作和启停等各种运行方式下，连续地密切监视燃烧系统的大量参数和状态，不断地进行逻辑判断和运算，必要时发出动作指令，通过各种顺序控制和连锁装置，使燃烧系统中的有关设备（如磨煤机、给煤机、油枪、火检冷却风机等）严格按照一定的逻辑顺序进行操作或处理未遂事故，以保证锅炉的安全。
DCS控制系统基础知识
DCS大致经历了四个发展阶段，相应地有四代的基本结构: 第一阶段(初创期)，1975年一1980年
第二节 DCS控制系统发展史
第二阶段〔成熟期)，1980年一1985年
第二节 DCS控制系统发展史
第三阶段(扩展期)，1985年一2000年 DCS向计算机网络控制扩展，将过程控制、监督控制和管理调度进一步结合起来，并且加强断续系统功能，采用专家系统，制造自动化协议MAP(Manufactur Automation Protocol)标准，以及硬件上诸多新技术。这一代的典型产品中，有的是在原有基础上扩展，如美国Honeywell公司扩展后的TDCS 3000，横河电机的CENTUM-XL和UX[，美国西屋公司的WDPF II等，也有的是新发展的系统，如Foxboro公司的I/A Series等。这一代产品的进一步发展就是计算机集成制造(生产)系统
第六节 选择控制系统
第七节 三冲量控制系统
图 三冲量控制系统
该系统除了液位、蒸汽流量信号外,再增加一个给水流量的信号。它有助于及时克服由于供水压力波动而引起的汽包液位的变化。
控制器 对于生产装置的温度、压力、流量、液位等工艺变量常常要求维持在一定的数值上，或按一定的规律变化，以满足生产工艺的要求。PID控制器是根据PID控制原理对整个控制系统进行偏差调节，从而使被控变量的实际值与工艺要求的预定值一致。不同的控制规律适用于不同的生产过程，必须合理选择相应的控制规律，否则PID控制器将达不到预期的控制效果。 控制器有三种：比例控制器、比例积分控制器、比例积分微分控制器
根据根据系统的结构和所担负的任务
复杂控制系统
串级控制系统
均匀控制系统
比值控制系统
分程控制系统
DCS、SIS和MIS三者之间的区别
DCS、SIS和MIS三者之间的区别一、DCS、SIS和 MIS定义和分工1、DCS集散控制系统（Distributed Control system）是以微处理器为基础的集中分散型控制系统。
自70年代中期第一套集散控制系统问世以来，集散控制系统已经在工业控制领域得到了广泛应用。
集散控制系统的主要特性是通过实时监控达到集中管理和分散控制。
2、SIS厂级监控信息系统（Supervisory Informntion System ）是集过程实时监测、优化控制及生产过程管理为一体的厂级自动化信息系统。
SIS的目标是通过大规模的数据搜集处理，实现生产实时信息与管理信息的共享，在此基础上，通过计算、分析、统计、优化、数据挖掘手段，实现化工厂生产过程监视、工艺设备性能及经济指标分析和运行指导。
主要特性体现再系统决策支持上。
3、MIS管理信息系统（Management Information System），是一个由人、计算机等组成的能进行信息的收集、传送、储存、维护和使用的系统，能够实测企业的各种运行情况，并利用过去的历史数据预测未来，从企业全局的角度出发辅助企业进行决策，利用信息控制企业的行为，帮助企业实现其规划目标。
这里给出的定义强调了管理信息系统的功能和性质，也强调了管理信息系统中的计算机对企业管理而言只是一种工具。
二、DCS、SIS和 MIS关系DCS系统重在实时监控和精确控制，以设备安全、稳定运行为目的。
SIS是建立在DCS基础上的，通过对监测数据的实时分析对全厂生产运行实时指挥调度，以保证生产整个系统的运行质量和经济性为目的。
而MIS是管理信息系统，主要任务是信息处理、任务流转和工作协同等，为全厂的生产经营和行政管理人员提供所需的信息，强调生产、辅助、财务等关系协调，主要完成设备和维修管理直至生产经营管理、财务管理以及办公自动化。
因此，SIS系统、MIS系统、DCS系统是面向不同层次、不同目标，具有不同功能的三种系统，既有相互联系，又有重大区别。
(完整版)DCS系统介绍
5.2 监控画面组态
5.3 工作站组态
• 用于监视控制显示画面及部分组态功能。
5.4 通讯组态
• 用于组态工作站，打印机及第三方控制器。
六、DCS的基础知识
• I/O信号 • 系统冗余 • DCS系统的特点
6.1 IO信号
• I/O：控制系统需要建立信号的输入和输出通道，这就是 I/O。DCS中的I/O一般是模块化的，一个I/O模块上有一 个或多个I/O通道，用来连接传感器和执行器。
2.2 1940~1970年
• 第三次科技革命开始后，随着计算机技术的发展，人们开 始尝试将计算机用于过程控制。但当时采用的办法是用一 台计算机控制几十甚至上百个回路，这样做的危险性很高， 如果计算机出现故障，会导致很严重的后果，这造成了危 险集中。
2.3 1970~1990年
• 直到上世纪70年代，随着计算机技术的日渐成熟，人们才 开始将危险分散。就是原来靠一台大计算机完成的任务， 现在用几十台微处理器来完成，从而大大降低了危险系数。 至此DCS就诞生了。
• 3.2管理级别分类：现场控制级、过程控制级、过程管理 级、经营管理级
• 3.3网络结构分类：一级网络、二级网络、三级网络
3.1硬件组成
3.2.1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。 这一个级别直接面对现场，跟现场过程相连。比如阀门、 电机、各类传感器、变送器、执行机构等等。
3.2.2过程控制级
SIS和MIS的区别
SIS、MIS与DCS的关系1 引言在科技飞速发展的今天，自动化控制也广泛的应用于电厂中，其中最主要的有分散控制系统DCS，信息管理系统MIS和厂级信息监控系统SIS 。
在企业面对趋激烈的市场竞争条件下，他们在保证生产过程的安全稳定，提高工艺系统的经济效益，实现全厂范围内的优化运行，并且在管理层的决策支持方面发挥着越来越重要的作用。
在电厂运行中，SIS、MIS和DCS互相独立，又互相联系，下面我们就来研究一下他们的关系。
2 DCS、SIS和 MIS的定义及功能2.1 DCS集散控制系统 (Distributed Control system DCS) 是以微处理器为基础的集中分散型控制系统。
自70年代中期第一套集散控制系统问世以来，集散控制系统已经在工业控制领域得到了广泛应用。
集散控制系统的主要特性是它的集中管理和分散控制。
而且，随着计算机技术的发展，网络技术已经使集散控制系统不仅主要用于分散控制，而且向着集成管理的方向发展。
系统的开放不仅使不同制造厂商的集散控制系统产品可以互相连接，而且使得它们可以方便地进行数据的交换，系统的开放也使第三方的软件可以方便地在现有的集散控制系统上应用。
在我国石化行业已运行着许多套不同型号的集散和控制系统，它们在过程控制中发挥着非常重要的作用。
DCS主要完成机组级的实时监控。
2.2 SIS火电厂厂级监控信息系统 ( Supervisory Informntion System SIS )是集过程实时监测、优化控制及生产过程管理为一体的厂级自动化信息系统。
该系统通过对火电厂生产过程的实时监测和分析，实现对全厂生产过程的优化控制和负荷经济分配，在整个电厂范围内充分发挥主辅机设备的潜力，达到整个电厂生产系统运行在最佳工况的目的；同时该系统提供全厂完整的生产过程历史／实时数据信息，可作为电力集团公司信息网络化的可靠生产信息资源，使集团公司管理人员能够实时掌握各发电企业生产信息及辅助决策信息，充分利用和共享信息资源，提高决策科学性[ 5 ] 。
DCS系统介绍
2.1 1930~1940年
• 上世纪三四十年代，工业自动化装置采用的是分散性控制 系统。也就是所有设备都是独立运行，不联网控制。操作 员根据生产需求进行计算后，将独立设备的特性调节到适 合的程度，然后就开始工作。之后采用了气动、电动模拟 仪表组成过程控制系统，实现了一定程度上的集中监视、 操作和分散控制。
4.1.1 早期的DCS机柜
4.1.2系统柜
控制防火墙 冗余数字与模拟 I/O 电源系统 C300 控制器
现场总线接口模件
4.1.3辅助柜
4.1.4 辅操台
4.2 操作站
4.3 网络设备
4.4 可编程控制器PLC
• 可编程逻辑控制器是种专门为在工业环境下应用而设计的 数字运算操作电子系统。它采用一种可编程的存储器，在 其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术 运算等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入输出来控 制各种类型的机械设备或生产过程。
3.2.4经营管理级
• 又称上位机，功能强、速度快、容量大。通过专门的通信 接口与高速数据通路相连，综合监视系统各单元，管理全 系统的所有信息。这是全厂自动化系统的最高一层。只有 大规模的集散控制系统才具备这一级。
3.3网络结构
四、DCS系统的硬件结构
• 现场控制单元：系统柜、辅助柜、辅操台…… • 操作站：服务器、工程师站、操作站……
• 3.2管理级别分类：现场控制级、过程控制级、过程管理 级、经营管理级
• 3.3网络结构分类：一级网络、二级网络、三级网络
3.1硬件组成
3.2.1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。 这一个级别直接面对现场，跟现场过程相连。比如阀门、 电机、各类传感器、变送器、执行机构等等。
(完整版)SIS基本知识
1.SIS基本知识1.1.SIS定义SIS系统(Safety Instrumented System)，是对石油化工、电力等行业生产装置可能发生的危险或不采取措施将继续恶化的状态进行及时响应和保护，使生产装置进入一个预定义的安全停车工况，从而使危险降低到可以接受的最低程度，以保证人员、设备、生产装置和环境的安全。
它是一种安全仪表联锁系统，根据不同标准和应用场合，有时也称为：紧急停车系统（Emergency Shutdown）1.2.SIS由来•生产装置规模的日趋扩大•高温、高压、易燃、易爆等连续性生产装置本身的危险•大型机组、机械等重要设备的保护•对安全和环境的要求越来越高若发生事故将会造成人员、财产、环境等方面的重大损失和影响！因此越来越多的场合需要采用SIS系统。
1.3.SIS应用领域SIS主要保护对象为人身、设备、财产和环境的安全，因此适用于能造成以上各项损害的场合，主要有：•石油液化气开采（平台）、油气输送和储存•石油化工装置•化工装置•电力、锅炉、核电•交通、冶金、环保、汽车制造•大型机械、旋转设备各行业使用SIS的常见装置有：油气及炼油装置：催化裂化、加氢精制、加氢裂化、催化重整、丙烷脱沥青、硫磺回收、罐区消防和火灾报警、变压吸附、制氢、火焰与气体检测、油气输送及存储、油气开采平台等等石化装置：乙烯裂解、聚丙烯、高压聚乙烯、聚氯乙烯、苯乙烯、聚苯乙烯、丙烯腈、芳烃、环己酮、PTA、丁二烯等等石化深加工装置化工装置：造气、合成氨、农药、磷肥、涂料、乙炔、乙酰、醋酸等锅炉电力：锅炉燃烧、汽机停机系统、核电其它：冶金、交通、汽车制造、建材、环保、造纸、大型机械、旋转设备等领域1.4.SIS基本构成一般典型的SIS系统主要包括检测部分、逻辑控制单元和最终执行部分，再配合相应的软件组成。
通常与基本过程控制系统（比如DCS系统）有通讯要求，共同组成生产装置的过程仪表控制系统。
2.SIS产品的标准和认证2.1.主要标准SIS产品所遵从的国际标准主要有：•国际电工委员会IEC61508标准电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全1997，其中规定将过程安全所需要的安全等级划分为4级（SIL1~SIL4）；•美国仪表学会ISA-S84.01标准流程工业安全仪表系统的应用1998称安全系统为安全仪表系统(Safety Instrument System,SIS)， ISA－S84.01与IEC61508类似，根据系统不响应安全联锁要求的概率（即失效率PFD）将安全等级划分为3级（SIL1-SIL3），认为IEC61508定义的SIL4不存在于过程工业中；•德国标准化委员会DIN(Deutsches Institut fǖr Normung) V19250及DIN V VDE0804根据估计危险的损害程度、危险区域内人员存在的可能性、短时间内防止危险发生的可能性及出现危险事故的可能性等四个风险参数将过程风险定义为8级（AK1～AK8）；•欧洲机器安全标准EN954-1危险等级分为B，1，2，3，4五个等级，针对安全控制系统，按照对故障的承受能力和出现故障后安全功能的作用，对应于危险等级的五个等级，机器设备的控制系统中安全控制部分也可分为以上五个等级危险等级依次增高，等级4为最高的危险等级。
最全DCS、SIS和 MIS的区别
最全DCS、SIS和 MIS的区别一、DCS、SIS和 MIS定义和分工1.DCS集散控制系统 (Distributed Control system)是以微处理器为基础的集中分散型控制系统。
自70年代中期第一套集散控制系统问世以来，集散控制系统已经在工业控制领域得到了广泛应用。
集散控制系统的主要特性是通过实时监控达到集中管理和分散控制。
2.SIS厂级监控信息系统(Supervisory Informntion System )是集过程实时监测、优化控制及生产过程管理为一体的厂级自动化信息系统。
SIS的目标是通过大规模的数据搜集处理，实现生产实时信息与管理信息的共享，在此基础上，通过计算、分析、统计、优化、数据挖掘手段，实现化工厂生产过程监视、工艺设备性能及经济指标分析和运行指导。
主要特性体现再系统决策支持上。
3. MIS管理信息系统 ( Management Information System) ，是一个由人、计算机等组成的能进行信息的收集、传送、储存、维护和使用的系统，能够实测企业的各种运行情况，并利用过去的历史数据预测未来，从企业全局的角度出发辅助企业进行决策，利用信息控制企业的行为，帮助企业实现其规划目标。
这里给出的定义强调了管理信息系统的功能和性质，也强调了管理信息系统中的计算机对企业管理而言只是一种工具。
二、DCS、SIS和 MIS关系DCS系统重在实时监控和精确控制，以设备安全、稳定运行为目的。
SIS是建立在DCS基础上的，通过对监测数据的实时分析对全厂生产运行实时指挥调度，以保证生产整个系统的运行质量和经济性为目的。
而MIS是管理信息系统，主要任务是信息处理、任务流转和工作协同等，为全厂的生产经营和行政管理人员提供所需的信息，强调生产、辅助、财务等关系协调，主要完成设备和维修管理直至生产经营管理、财务管理以及办公自动化。
因此，SIS系统、MIS系统、DCS系统是面向不同层次、不同目标，具有不同功能的三种系统，既有相互联系，又有重大区别。
【热控知识】DCS、SIS和MIS分别是什么作用？有什么区别？
【热控知识】DCS、SIS和MIS分别是什么作用？有什么区别？一、DCS、SIS和 MIS定义和分工1.DCS集散控制系统 (Distributed Control system) 是以微处理器为基础的集中分散型控制系统。
自70年代中期第一套集散控制系统问世以来，集散控制系统已经在工业控制领域得到了广泛应用。
集散控制系统的主要特性是通过实时监控达到集中管理和分散控制。
2.SIS厂级监控信息系统 ( Supervisory Informntion System )是集过程实时监测、优化控制及生产过程管理为一体的厂级自动化信息系统。
SIS的目标是通过大规模的数据搜集处理，实现生产实时信息与管理信息的共享，在此基础上，通过计算、分析、统计、优化、数据挖掘手段，实现化工厂生产过程监视、工艺设备性能及经济指标分析和运行指导。
主要特性体现再系统决策支持上3. MIS管理信息系统 ( Management Information System) ，是一个由人、计算机等组成的能进行信息的收集、传送、储存、维护和使用的系统，能够实测企业的各种运行情况，并利用过去的历史数据预测未来，从企业全局的角度出发辅助企业进行决策，利用信息控制企业的行为，帮助企业实现其规划目标。
这里给出的定义强调了管理信息系统的功能和性质，也强调了管理信息系统中的计算机对企业管理而言只是一种工具。
二、DCS、SIS和 MIS关系DCS系统重在实时监控和精确控制，以设备安全、稳定运行为目的。
SIS是建立在DCS基础上的，通过对监测数据的实时分析对全厂生产运行实时指挥调度，以保证生产整个系统的运行质量和经济性为目的。
而MIS是管理信息系统，主要任务是信息处理、任务流转和工作协同等，为全厂的生产经营和行政管理人员提供所需的信息，强调生产、辅助、财务等关系协调，主要完成设备和维修管理直至生产经营管理、财务管理以及办公自动化。
因此，SIS系统、MIS系统、DCS 系统是面向不同层次、不同目标，具有不同功能的三种系统，既有相互联系，又有重大区别。
【学习】一文读懂：SIS、SIL、DCS技术不再是难题
【学习】一文读懂：SIS、SIL、DCS技术不再是难题文章导读近年来随着技术的发展，化工项目和炼油项目的规模越来越大，其配套的罐区也越来越大，储存的介质也越来越复杂。
而不同于一般的油库，其操作比较频繁，误操作可能性较大，而误操作引起的后果也比较严重，给企业造成经济损失、对环境造成破坏。
因此罐区设计中对于可燃、毒害介质的安全控制要尤其重视。
本文主要介绍了某大型化工项目配套罐区，根据可燃、毒害介质的特性和储存量进行重大危险源的辨识，综合考虑安全和投资，采用独立的安全仪表系统（SIS）进行安全控制。
0 引言一直以来，化工项目的罐区一般根据石油库设计规范进行设计，而此规范，并没有要求设置安全仪表系统。
但是化工项目的罐区不同于一般的石油库或者储备库，它的特点是：单罐罐容小、介质种类复杂、毒害介质多。
由于储罐容量一般较小，储罐的仪表设置都比较简单，介质本身的危险性往往被忽视。
本项目设计中，充分考虑了介质的危险性并兼顾投资要求，对于属于重大危险源介质的储罐设置了独立的安全仪表系统（SIS），用于防冒罐的高高液位联锁控制。
1 设置SIS 系统的必要性化工项目罐区的介质种类复杂，可燃毒害介质多，发生事故后危害巨大。
罐区一旦发生事故，将会对上下游的工艺都产生影响，连带着相关装置都需要停产，损失不小。
减少罐区的安全事故可以更好的保证工厂的正常生产，提高效益。
不因节省初次投入而增大事故风险。
现行化工项目配套的罐区大多采用分散控制系统（DCS）进行操作控制及连锁。
DCS 系统具有控制功能完善多样、易操作、易扩展及维护方便等特点，但是并不适用于安全控制。
对于化工项目罐区要比一般油库操作更加频繁，误操作的概率就更大。
这时采用一套安全性更高的、容错能力强、具有故障自诊断功能、顺序事件记录功能（SOE）的安全仪表系统（SIS）就十分必要了。
2011 年8 月5 日，国家安全生产监督管理总局发布第40 号令，要求“涉及毒性气体、液化气体、剧毒液体的一级或者二级重大危险源，配备独立的安全仪表系统（SIS）”。
DCS的基础知识
1、什么是DCS？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。
2、 DCS有什么特点？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。
3、 DCS的结构是怎样的？上图是一个较为全面的DCS系统结构图，从结构上划分，DCS包括过程级、操作级和管理级。
过程级主要由过程控制站、I/O单元和现场仪表组成，是系统控制功能的主要实施部分。
操作级包括：操作员站和工程师站，完成系统的操作和组态。
管理级主要是指工厂管理信息系统（MIS系统），作为DCS更高层次的应用，目前国内纸行业应用到这一层的系统较少。
4、 DCS的控制程序是由谁执行的？DCS的控制决策是由过程控制站完成的，所以控制程序是由过程控制站执行的。
5、过程控制站的组成如何?DCS的过程控制站是一个完整的计算机系统，主要由电源、CPU（中央处理器）、网络接口和I/O组成6、 I/O是什么？控制系统需要建立信号的输入和输出通道，这就是I/O。
DCS中的I/O一般是模块化的，一个I/O模块上有一个或多个I/O通道，用来连接传感器和执行器（调节阀）。
7、什么是I/O单元？通常，一个过程控制站是有几个机架组成，每个机架可以摆放一定数量的模块。
CPU所在的机架被称为CPU单元，同一个过程站中只能有一个CPU单元，其他只用来摆放I/O模块的机架就是I/O单元。
8、I/O单元和CPU单元是如何连接的？I/O单元与CPU是通过现场总线连接的。
9、什么是现场总线？现场总线是应用于过程控制现场的一种数字网络，它不仅包含有过程控制信息交换，而且还包含设备管理信息的交流。
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自动控制的相关知识
设定值
调节器
执行器
被控对象
PID调节器 测定值/过程值
调节阀
测量变送
变送器
水箱
被控对象(过程):工艺生产设备(如换热器，汽包、水箱等)，从传感器(测量变送单元) 到执行器之间。 被控量：表征被控对象工作状态的物理量，如液位，温度，压力等。 测量变送:对被控量进行测量(转换成标准信号)的装置。 调节器：把测定值和设定值进行比较的装置。 执行器(调节阀):把调节器的指令成比例地转换为直线或角位移地装置。
3、HOLLiAS-MACS系统的组成结构
工程师站
操作员站
现场控制站
1.HOLLiAS—MACS系统是由以太网和使用现场总线技术的控制网络连接的各工程 师站、操作员站、现场控制站、 组成的综合自动化系统，完成大型、中型分布 式控制系统(DCS)、大型数据采集监控系统功能。
2.HOLLiAS—MACS系统硬件由工程师站、操作站、现场控制站(包括主控单元设备 和I/O单元设备)、 系统网络、 控制网络等组成。
HOLLiAS-MACS系统的软件体系结构
软件组成---各组件功能 1、组态管理 工程师站组态软件入口程序，同时加载“工程总控”、“AutoThink（算法
组态）”和“图形编辑”软件。 工程总控：工程组态的主界面，用来部署和管理整个工程系统。它集成了 工程管理、数据库编辑、用户组态、节点组态、报表组态、编译、下装等 功能。 AutoThink：控制器算法组态软件，它集成了控制器算法的编辑、管理、仿 真在线调试以及硬件配置功能，支持6种编程语言。 图形编辑：使用该工具生成在线操作的流程图和界面模板。软件针对不同 行业提供了丰富的符号库，方便用户绘制美观实用的工艺流程图。
组态流程
HOLLiAS-MACS系统的软件体系结构
项目组态流程包括： 1、创建工程 2、操作站组态 3、控制站组态 4、工程总控编译 5、算法组态 6、控制算法编译 7、图形组态 8、下装操作员站 9、报表组态
HOLLiAS-MACS系统的软件体系结构
1、创建工程 选择“所有程序”->“HOLLiAS_MACS”-> 组态管理”程序
2、DCS系统的概念
DCS即集散型控制系统，又称分布式控制系统(Distributed Control System)。它 的主要基础是4C技术，即:
计算机－Computer 控制 －Control 通信－Communication CRT显示技术。 DCS系统通过通信网络将分布在工业现场附近的现场控制站和控制中心的操 作员站及工程师站等连接起来，以完成对现场生产设备的分散控制和集中操作管 理。
工程师站与I/O控制站连接，完成控 制站的数据下装；历史站与控制站之间 进行实时数据通信。
HOLLiAS-MACS系统的硬件体系结构- 网络
系统各个部分通过控制网络和系统网络连接为一个有机的整体：
控制网络包括：现场控制站内的 各I/O模块和主控模块。 1.位于现场控制站内部 2.Profibus-DP现场总线 3.采用带屏蔽的双绞铜线连接 4.节点主要有DP主站(主控单元)和 DP从站(智能I/O单元) 5.完成实时输入/输出数据和从站 设备诊断信息的传送
3.HOLLiAS—MACS系统软件包括：工程师站组态软件；操作员站在线软件； 现场
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HOLLiAS-MACS系统的组成结构
HOLLiAS-MACS计算机系统用于实现大型数据采集、监控功能的计算机系统， 主要由以下几部分组成：
HOLLiAS—MACS系统中“站”的概 念
1、是系统结构中的一个组成环节。 2、是物理上的一套独立设备。 3、是网络中的一个通信节点。 4、在系统功能中完成某一类特定的
HOLLiAS-MACS系统的软件体系结构
3、控制方案 在工业现场中，每一个需要控制的工艺过程（或现场设备）均若干控制方案与 之相对应。以及相关的信号测点，方便算法组态的实现。 4、系统的硬件配置 主要包括系统规模配置（服务器/工程师站/操作员站）、控制站、IO模件的配 置，以及测点在控制站和IO模件上的分配。
HOLLiAS-MACS系统的软件体系结构
对象(如：机器、设备或生产过程)的某一物理量(或工作状态)自动地按照 预定的规律运行(或变化)。
我们在生产设备上配置一些自动化装置，代替人的部分直接劳动， 使生产在不同程度上自动地进行。这种在无人直接参与的情况下，由自 动化仪表和装置来控制生产过程的办法就称为过程自动化 。如：化学 制水系统离子交换塔的阀门控制，水箱的水位自动控制等。
两台机组的公用系统如辅机冷却水泵房、燃油泵房、采暖加热站、空调系统、 厂用电源公用系统等的控制由DCS公用控制器实现，可在两台单元机组DCS系统 人机界面进行监视，但同一时刻只允许运行人员通过其中一台机组的DCS系统人
金晖兆丰自备电一期工程单元机组DCS系统网络结构图
金晖兆丰自备电一期工程单元机组DCS系统公用网络结构图
在实际工程中，每台计算机担当的角色各不相同，一般分为工程师站、历史站和 操作员站，它们在整个系统中的功能也各不相同。
工程师站：主要负责离线组态、在线下装和调试； 软件操组作成员站：负责监视和查看实时数据、操作设备；
历软史件站安：装负完责成处后理（、完存全储安数装据）。，在“开始”- “所有程序” -“HOLLiAS_MACS”菜单中生成如图所示的快捷菜单：
观察实际液面的高度h1 ——用眼 h1与希望高度 h0相比较 ——用脑 根据比较的结果开关阀门——用手
例如：水箱水位的控制 人工控制
人在完成水箱水位的控制任务所经历的过程 眼睛→观察 大脑→分析决策、预期目标 手→调节阀→执行 水箱→受控对象 自动控制 控制装置在完成水箱水位的控制任务所经历的过程 测量变送单元→观察 调节器→分析决策、给定值
HOLLiAS-MACS系统的组成结构
操作员站 1.流程图显示及工艺生产监控 功能 2.报警监视 3.趋势分析 4.报表及日志
HOLLiAS-MACS系统的组成结构
现场控制站 1.信号采集和输出 2.数据转换 3.控制运算
4、HOLLiAS-MACS系统的硬件体系结构-各“站” 的功能汇总
工程师站：运行相应的组态管理程序，对整个系统进行集中控制和管理。
HOLLiAS-MACS系统的软件体系结构
软件组成---各组件功能 2、操作员在线 操作员站运行程序，启动监视/操作画面。 3、离线查询 启动离线查询系统，离线查询历史数据的工具。 4、操作员在线配置 启动操作员在线配置工具，配置本站操作员在线的登录域号、报警显示模 式、
专用键盘端口等信息。 5、启动仿真 设置并启动仿真系统。 6、版本工具 查看当前计算机上安装的软件文件的名称、版本、修改日期和路径信息。 7、版本说明
处理任务。
HOLLiAS-MACS系统的组成结构
工程师站 1. 组态：是为实现系统对生产过
程自动控制的目的，使用软件 完成工程中某一具体任务的过 程。组态工作包括： 控制算 法组态、图形组态、报表组态。 2. 下装：是将通过组态完成的工 程文件下传到系统各站的过程。 下装包括：下装到操作员站、 下装到现场
DCS俗称为“工业大脑”
DCS系统的概念
我们可以把上述过程引申如下：
金晖兆丰自备电一期工程DCS系统概述
金晖兆丰自备电一期工程2×350MW机组分散控制系统（DCS）采用杭州和 利时自动化有限公司的HOLLiAS—MACS系统。
两台单元机组的工艺系统、主辅机设备、电气发变组及厂用电设备的监控 分别由两套DCS实现，单元机组脱硫系统、脱硝系统反应器区、除渣系统、空冷 系统均纳入单元机组DCS监控。锅炉受热面金属壁温、发电机本体温度信号采用 国产华东电站智能数据采集前端进行采集，并通信至单元机组DCS。DEH/ETS、 MEH/METS采用与机组DCS相同硬件。
通过键盘、鼠标或触摸屏等人机设备，通过命令和参数的修改，实现对系统 的人工干预，如在线参数修改、控制调节等。
现场控制站：运行相应的实时控制程序，对现场进行控制和管理。包括运行工程
师站所下装的控制程序，进行工程单位变换、数据采集和控制输出、控制运算 等。
HOLLiAS-MACS系统的硬件体系结构- 网络
5、HOLLiAS-MACS系统的软件体系结构
一个应用系统需要通过工程师站组态软件产生，组态完成后，经过编译生成 相关下装文件，然后通过工程师站将这些文件分别下装到现场控制站、操作员站、 服务器，从而实现系统的运转，因此操作电脑上应该安装相应的控制软件（ HOLLiAS - MACS软件）。
软件安装——计算机角色 在每台计算机上安装HOLLiAS -MACS软件时，需要区分角色安装不同的组 件。
DCS、SIS、MIS系统 基础知识介绍
讲授人：任凯军 2019年7月
第一节 DCS系统
• 自动控制的相关知识 • DCS系统的概念 • HOLLiAS-MACS系统的组成结构 • HOLLiAS-MACS系统硬件组成 • HOLLiAS-MACS系统的软件体系结构
1、自动控制的相关知识
1、自动控制的概念 自动控制是指在没有人直接参与的情况下，利用控制装置使被控
自动控制的相关知识
2、生产过程自动化的组成
自动检测 ：对反映生产过程运行状态的物理量、化学量以及表征设备工作状 况的参数自动地检查、测量和监视。
自动调节 ：为了保证设备安全经济运行，必须要求某些表征设备正常工作的 物理量始终维持在某一规定值或预定范围内、按预定的规律来变化，但生产 过程中经常受到各种外界或内部因素的干扰，使被调量发生偏离规定值的倾 向时，就需要进行相应的调节 ，使之保持或恢复到规定的范围内，保证生产 过程的稳定。自动调节就是依靠自动调节设备来实现这种调节作用的，所以 自动调节设备必须具备检测、定值、运算、执行等功能。
自动操作：根据预先规定的程序或条件自动地对生产设备进行某种周期性操 作，把操作人员从重复性劳动中解放出来 。