分布式计算机控制系统
分布式控制
技术特点
分布式控制系统是在计算机监督控制系统、直接数字控制系统和计算机多级控制系统的基础上发展起来的， 是生产过程的一种比较完善的控制与管理系统。具有以下特点：
（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他功能的丧失。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络或从络中卸下，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。
分布式控制
集散控制系统
01 发展历史
03 结构
目录
02 发展阶段 04 技术特点
分布式控制系统（Distributed Control System，DCS）也称集散控制系统，是对生产过程进行集中管理和 分散控制的计算机控制系统。
发展历史
分布式控制系统（Distributed Control System，DCS）也称集散控制系统，是对生产过程进行集中管理和 分散控制的计算机控制系统，是随着现代大型工业生产自动化水平的不断提高和过程控制要求日益复杂应运而生 的综合控制系统，它融合了计算机技术、络技术、通信技术和自动控制技术，是一种把危险分散，控制集中优化 的新型控制系统。系统采用分散控制和集中管理的设计思想，分而自治和综合协调的设计原则，具有层次化的体 系结构。DCS已在石油、化工、电力、冶金以及智能建筑等现代自动化控制系统中得到了广泛应用。
DCS系统安装及调试方案
DCS系统安装及调试方案DCS（分布式控制系统）是一种利用计算机技术实现的自动化控制系统，广泛应用于化工、电力、制造等行业中。
DCS系统的安装及调试是确保系统正常运行的关键步骤，下面将就DCS系统的安装及调试方案进行详细阐述。
一、安装方案1.系统需求分析：根据用户需求，确定DCS系统的硬件设备和软件组成，包括主机、I/O模块、通信模块、工作站、数据库等。
2.环境准备：根据系统需求，选择合适的机房，并进行机房布线、电源、地线等工作。
确保机房温度、湿度等环境条件符合要求。
3.硬件安装：按照设备及布线图，将主机、I/O模块、通信模块等设备进行正确安装，并连接好电源、地线和通讯线缆。
4.软件安装：按照DCS系统提供的安装手册，正确安装软件，包括操作系统、驱动程序、应用软件等。
5.数据库配置：根据系统需求，进行数据库的配置，包括创建数据库、配置用户权限、备份与恢复等。
6.安全检查：对DCS系统进行安全检查，包括设备的接地、接线是否牢固可靠，软件安装是否正确等。
7.连接测试：对不同设备间的连接进行测试，包括主机与I/O模块的通讯测试、工作站与主机的连接测试等。
8.完整性测试：对DCS系统进行完整性测试，包括功能测试、性能测试、可靠性测试等，确保系统能够满足用户需求。
二、调试方案1.参数配置：根据用户需求，对DCS系统进行参数配置，包括控制策略参数、输入输出参数、报警参数等。
2.程序编写：根据用户需求及控制策略，编写相应的控制程序，并进行调试验证。
3.控制逻辑调试：根据用户需求，对DCS系统的控制逻辑进行调试，包括逻辑交叉检查、条件判断等。
4.仪表调试：对DCS系统中的仪表进行调试，确保仪表的准确性和稳定性。
5.故障模拟：对系统进行故障模拟，模拟各种可能的故障情况，并验证系统的故障处理能力。
6.网络通讯调试：对DCS系统的网络通讯进行调试，确保网络通讯可靠稳定。
7.数据库调试：对系统中的数据库进行调试，包括数据记录、查询等功能的测试。
DCS的基本结构及原理经典实用
DCS的特点-分散方式
2）分散方式 从仪表控制系统的角度看，DCS的最大特点在于其
具有传统模拟仪表所没有的通信功能。 从计算机控制系统的角度看，DCS的最大特点则在
于它将整个系统的功能分成若干台不同的计算机去 完成，各个计算机之间通过网络实现互相之间的协
调和系统的集成。
DCS的基本结构及原理
DCS的特点-数字方式
1）数字方式 从系统的结构形式看，DCS确实与仪表控制系统相
类似，它在现场端仍然采用模拟仪表的变送单元和 执行单元，在主控制室端是计算单元和显示、记录、 给定值等单元。
但从实质上DCS和仪表控制系统有着本质的区别。
DCS的基本结构及原理
DCS和仪表控制系统的区别
分散控制系统结构
DCS的基本结构及原理
基本构成
基本构成由现场级、控制级、监控级、管理层四 级构成。
现场级主要包括各种过程通道卡件或者模块。 控制级包括所有的过程站。 监控级包括工程师站、操作员站、历史站和打印
机等附属设备。 管理级包括管理计算机。 四层中间相应的通信网络由控制网络（Cnet）、
DCS的基本结构及原理
操作员站
处理一切与运行操作有关的人机界面（HIS, Human Interface Station, 或 OI , Operator Interface ,或MMI , Man Machine Interface） 功能的网络节点。
主要功能：为系统的运行操作人员提供人机界面， 使操作员可以通过操作员站及时了解现场运行状态、 各种运行参数的当前值、是否有异常情况发生等， 并可通过输入设备对工艺过程进行控制和调节，以 保证生产过程的安全、可靠、高效、高质。
电子间一般不再独立设置，更多为远程I/O站。
dcs控制方案
dcs控制方案一、概述DCS（分布式控制系统）是一种基于计算机网络和现场总线技术的自动化控制系统。
它可以集成各类控制设备、执行器和传感器，并通过高效的数据通信实现对生产过程的监控和控制。
本文将详细介绍DCS控制方案的设计与实施。
二、系统组成1. 硬件方案DCS控制方案的硬件组成主要包括控制器、输入/输出模块、执行器和传感器等。
控制器具备高性能的数据处理能力，负责控制算法的执行和监控系统的运行。
输入/输出模块则负责与外部设备进行数据交互，传输控制信号和采集过程数据。
执行器和传感器承担着实际动作和信号采集的任务，将系统状态信息反馈给控制器。
2. 软件方案DCS控制方案的软件方案是整个系统的核心。
它包括了实时嵌入式操作系统、控制算法、监视系统以及人机界面等。
实时嵌入式操作系统保证了系统的高可用性和稳定性，控制算法则实现了对生产过程的精确控制。
监视系统通过对采集到的数据进行分析和处理，提供运行状态的监控报告和故障诊断。
人机界面提供了直观友好的操作界面，方便操作人员进行实时监控和调整参数。
三、DCS控制方案设计1. 系统需求分析在设计DCS控制方案之前，需要对待控制的生产过程进行全面的需求分析。
包括对工艺流程、设备性能要求、安全性要求和监控需求等进行详细的了解。
通过充分了解系统需求，才能制定出符合实际情况的控制方案。
2. 系统结构设计根据分析得出的系统需求，进行系统结构设计。
将整个生产过程划分为若干个子系统，根据不同的功能和控制需求进行模块化设计。
同时考虑实时性、可靠性和安全性等因素，确定控制器和传感器的布置位置，以及各个子系统之间的数据通信方式。
3. 控制算法设计根据生产过程的特点和控制需求，设计合理的控制算法。
可以采用传统的PID控制算法，也可以结合先进的模糊控制、神经网络控制或模型预测控制等。
控制算法需要综合考虑系统的稳定性、鲁棒性和响应速度，以实现对生产过程的精确控制。
四、DCS控制方案实施1. 系统集成根据设计方案，进行硬件设备的安装和网络连接。
1 分散控制系统概述
•
随着火电机组单机容量的增大， 随着火电机组单机容量的增大，热力系 统更加复杂， 统更加复杂，运行中需监视的信息量和操作 指令不断增加，常规仪表、 指令不断增加，常规仪表、独立工作的控制 装置和控制开关很难满足热力过程自动控制 需要。国外从20世纪 世纪60年代开始将电子计 需要。国外从 世纪 年代开始将电子计 算机技术用于火电厂的监视和控制， 年 算机技术用于火电厂的监视和控制，70年 代初开发了可
•
DCS具有通用性强、系统组态灵活、控制功能 具有通用性强、系统组态灵活、 具有通用性强 完善、数据处理方便、显示操作集中、 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、 友好、安装简单规范化、调试方便、运行安全可 靠的特点，在国内外火电机组中得到广泛应用。 靠的特点，在国内外火电机组中得到广泛应用。 我国在80年代后期由华能国际电力开发公司整套 我国在 年代后期由华能国际电力开发公司整套 引进的南通电厂、上安电厂350MW机组，采用了 机组， 引进的南通电厂、上安电厂 机组 美国贝利公司的NETWORK-90微机分散控制系统； 微机分散控制系统； 美国贝利公司的 微机分散控制系统 大连电厂、福州电厂350MW机组采用日本 大连电厂、福州电厂 机组采用日本 MIDAS-8000微机分散控制系统。山东省自1994 微机分散控制系统。山东省自 微机分散控制系统 年青岛电厂采用了美国西屋公司WDPF、型分散 年青岛电厂采用了美国西屋公司 、 控制系统以来，新建300MW及以上火力发电机组 控制系统以来，新建 及以上火力发电机组 控制系统基本上都采用DCS方案，以前没有应用 方案， 控制系统基本上都采用 方案 DCS的老机组近几年也开始采用 的老机组近几年也开始采用DCS控制系统实 的老机组近几年也开始采用 控制系统实 施热控系统改造。 施热控，早期的 的应用功能也越来越丰富， 的应用功能也越来越丰富 DCS主要实现数据采集与监测 主要实现数据采集与监测(DAS)、模拟 主要实现数据采集与监测 、 量控制(MCS)功能，在300MW以上机组部 量控制 功能， 以上机组部 功能 分实现FSSS、CCS、SCS等功能；现在不 等功能； 分实现 、 、 等功能 及以上机组实现了上述全部功能， 仅300MW及以上机组实现了上述全部功能， 及以上机组实现了上述全部功能 并且部分机组DEH、MEH、旁路、ETS等 并且部分机组 、 、旁路、 等 其他功能也纳入到DCS中；一些 其他功能也纳入到 中 一些200、 、 125MW等改造机组也要求实现全部功能， 等改造机组也要求实现全部功能， 等改造机组也要求实现全部功能 这都为DCS在火电厂控制中的应用提供了 这都为 在火电厂控制中的应用提供了 更广阔的市场和领域。 更广阔的市场和领域。
DCS系统原理和结构
DCS系统原理和结构DCS系统（分布式控制系统）是一种用于控制工业过程的计算机系统。
它通过多个分散的控制器和数据采集设备组成，实现对工业过程的自动化控制。
DCS系统通常由下面几个部分构成：中央控制器、工作站、输入/输出模块、通信网络和现场设备。
1.中央控制器：中央控制器是DCS系统的核心。
它负责接收从工作站或其他控制器发送的指令，并对所控制的设备进行控制。
中央控制器通常由一台或多台工控机组成，可以通过各种通信协议与其他设备进行通信。
2.工作站：工作站是DCS系统的操作界面，用于设置和监控控制系统。
工作站通常由一台或多台高性能计算机组成，提供人机界面，使操作人员可以方便地对过程进行控制和监测。
3.输入/输出模块：输入/输出模块是DCS系统与现场设备之间的接口。
它负责将来自现场传感器的信号转换为数字信号，并将数字信号转换为控制信号发送给执行器。
输入/输出模块通常由数字量输入模块、模拟量输入模块、数字量输出模块和模拟量输出模块组成。
4.通信网络：通信网络是DCS系统中各个组件之间进行数据传输的介质。
它通常由以太网、现场总线和串行接口等组成，用于实现控制系统中数据的交换和共享。
通过通信网络，DCS系统可以实现分布式控制，使各个控制设备之间可以进行数据共享和协作。
5.现场设备：现场设备是指DCS系统中需要进行控制的各种设备，包括传感器、执行器等。
传感器负责将现场的物理量转换为电信号输入给输入/输出模块，执行器根据输入控制信号执行相应的动作。
现场设备的种类和数量根据具体的工业过程和控制需求而定。
1.数据采集：DCS系统通过连接各种传感器和执行器，实时采集现场设备的状态和操作数据。
2.数据处理和控制算法：中央控制器接收到采集到的数据后，会进行数据处理和控制算法的计算。
控制算法根据设定的控制目标和现场数据，计算出相应的控制策略和控制信号。
3.控制信号输出：经过计算后的控制信号将通过通信网络发送给相应的执行器，执行器根据控制信号进行相应的操作。
DCS操作方法范文
DCS操作方法范文DCS（分布式控制系统）是一种用于自动化工程的计算机控制系统。
它由一系列分布在控制现场的通信网络和分散控制器组成，以实现对工业过程的实时监测、控制和管理。
DCS操作方法指的是在DCS系统中进行监测、控制和管理的具体步骤和操作技巧。
下面将介绍DCS操作方法的一般流程。
1.登录系统DCS系统的操作通常需要使用用户名和密码进行登录。
在登录之前，需要确保计算机和DCS系统连接正常，并且已经获取了正确的登录凭据。
输入用户名和密码后，点击登录按钮，系统将验证凭据的有效性。
一旦验证通过，用户就可以进入DCS系统。
2.浏览和选择控制界面DCS系统通常会提供一个控制界面，用于显示和控制各个工业过程的状态和参数。
用户可以使用鼠标或触摸屏浏览和选择相应的控制界面。
界面的布局和设计根据实际应用和用户需求来确定。
3.实时监测在控制界面上，用户可以实时监测各个工业过程的状态和参数。
这些参数可能包括温度、压力、流量等。
用户可以通过图表、表格或仪表盘等形式查看这些参数的数值和趋势。
实时监测有助于及时发现异常情况和问题。
4.控制和调整参数DCS系统允许用户根据需要控制和调整各个工业过程的参数。
这些参数可以是智能传感器的阈值，也可以是控制器的增益、积分和微分等参数。
用户可以通过控制界面上的按钮、滑块、文本框等进行参数的设置和调整。
5.报警处理DCS系统可以根据设定的规则和阈值向用户发出报警。
当系统检测到异常情况时，比如温度过高或压力过低，会自动触发报警。
用户需要及时响应并处理报警，以防止可能的危险和损失。
在接收到报警后，用户可以通过控制界面查找相关的参数和趋势图，进行进一步的分析和处理。
6.数据记录和分析DCS系统通常会对工业过程的参数和状态进行数据记录。
这些数据可以用于后续的分析、审计和优化。
用户可以通过控制界面导出或查询历史数据，并进行统计和分析。
数据分析有助于了解工业过程的性能和运行状况，以及识别潜在的改进和优化方案。
DCS控制系统介绍
DCS控制系统介绍DCS（Distributed Control System）即分散型控制系统，它是一种用于工业自动化和过程控制的控制系统。
DCS系统具有分布式、模块化和灵活的特点，能够实现对整个生产过程的监控和控制，提高生产效率和产品质量。
DCS系统由硬件和软件两部分组成。
硬件部分包括计算机、控制器、输入和输出设备等，软件部分则是用于控制和监控的程序。
DCS系统可以与各种传感器、执行器和其他设备进行接口，实现对各种参数的测量和控制。
DCS系统的主要特点有如下几点：1.分布式架构：DCS系统采用分布式控制架构，即将控制功能分散到各个子系统中，每个子系统都具有自己的控制器和输入输出设备。
这种架构使得系统更灵活，能够适应不同规模和复杂度的生产过程。
2.模块化设计：DCS系统采用模块化设计，即将控制功能划分为多个独立的模块，每个模块负责一个特定的任务，如温度控制、液位控制等。
这种设计使得系统更易于维护和升级，也提高了系统的可靠性。
3.高性能计算机：DCS系统使用高性能计算机作为控制器，能够快速、准确地处理大量的数据和指令。
这使得系统可以实时地监控和控制生产过程，确保生产的稳定性和高效性。
4.高可靠性：DCS系统具有高可靠性，可以实现冗余和备份，确保在故障情况下的系统稳定运行。
同时，系统还能够实现自动切换和故障诊断，提高了系统的可靠性和容错性。
5. 开放性：DCS系统是一个开放系统，可以与其他系统进行连接和通讯，如MES（Manufacturing Execution System）、ERP（Enterprise Resource Planning）等。
这种开放性使得系统更加灵活，可以实现工厂级别的集成和管理。
DCS系统主要应用于工业生产过程控制，如化工、电力、石油、制药等行业。
它可以实现对生产参数的实时监测和调节，确保产品的质量和安全，提高工艺的稳定性和效率。
总之，DCS控制系统是一种分散型、模块化和灵活的控制系统，能够实现对工业生产过程的监控和控制，提高生产效率和产品质量。
dcs控制系统原理
dcs控制系统原理DCS（分布式控制系统）是一种基于计算机网络和现代自动化技术的控制系统，它具有很多独特的原理和特点。
DCS的原理主要包括以下几个方面：1. 分布式控制：DCS系统采用分布式结构，通过将控制功能分散到各个控制单元，使得系统具有更高的可靠性和可扩展性。
每个控制单元负责一个或多个分析控制回路，通过网络连接与其他控制单元进行通信。
2. 实时控制：DCS系统具有实时性能，能够对过程变量进行实时监测和控制。
它能够接收来自各个测量点的数据，并对其进行实时处理和分析，然后根据预设的控制策略进行调整。
实时控制可以确保系统的稳定性和安全性。
3. 联机和离线运行：DCS系统通常会同时支持联机和离线运行模式。
联机模式下，DCS系统能够实时采集和处理过程数据，并进行控制操作。
离线模式下，系统可以进行参数配置、软件升级等操作，而不会影响到过程的正常运行。
4. 数据管理和存储：DCS系统可以对采集到的过程数据进行记录和存储，以便后续分析和查询。
它能够以时间序列的方式存储数据，并通过数据库管理系统进行数据管理。
这样可以方便用户对历史数据进行回放和分析。
5. 故障诊断和报警处理：DCS系统能够对设备故障和异常情况进行诊断，并及时发出报警信号。
它可以实时监测各个设备的状态，并通过与其他系统的接口进行数据交换。
一旦发现异常情况，系统会根据预设的报警策略发出相应的警报，并提供故障诊断的相关信息。
综上所述，DCS控制系统是一种基于分布式结构和现代自动化技术的控制系统。
它具有分布式控制、实时控制、联机和离线运行、数据管理和存储等特点，可以实现对工业过程的全面监测和控制。
DCS系统简介1
DCS系统简介DCS直译为“分散控制系统”或“分布式计算机控制系统”（Distributed Control System），在国内自控行业又称之为集散控制系统。
它采用控制分散、操作和管理集中的基本设计思想，采用多层分级、合作自治的结构形式。
其主要特征是它的集中管理和分散控制。
DCS多注重于控制。
DCS结构(1)现场控制单元现场控制单元的结构是由许多功能分散的插板（或称卡件）按照一定的逻辑或物理顺序安装在插板箱中，各现场控制单元及其与控制管理级之间采用总线连接，以实现信息交互。
现场控制单元的硬件配置需要完成以下内容：插件的配置根据系统的要求和控制规模配置主机插件（CPU插件）、电源插件、I/O插件、通信插件等硬件设备；硬件冗余配置对关键设备进行冗余配置是提高DCS可靠性的一个重要手段，DCS通常可以对主机插件、电源插件、通信插件和网络、关键I/O插件都可以实现冗余配置。
硬件安装不同的DCS，对于各种插件在插件箱中的安装，会在逻辑顺序或物理顺序上有相应的规定。
另外，现场控制单元通常分为基本型和扩展型两种，所谓基本型就是各种插件安装在一个插件箱中，但更多的时候时需要可扩展的结构形式，即一个现场控制单元还包括若干数字输入/输出扩展单元，相互间采用总线连成一体。
就本质而言，现场控制单元的结构形式和配置要求与模块化PLC 的硬件配置是一致的。
(2)操作站操作站用来显示并记录来自各控制单元的过程数据，是人与生产过程信息交互的操作接口。
典型的操作站包括主机系统、显示设备、键盘输入设备、信息存储设备和打印输出设备等，主要实现强大的显示功能（如模拟参数显示、系统状态显示、多种画面显示等等）、报警功能、操作功能、报表打印功能、组态和编程功能等等。
另外，DCS操作站还分为操作员站和工程师站。
从系统功能上看，前者主要实现一般的生产操作和监控任务，具有数据采集和处理、监控画面显示、故障诊断和报警等功能。
后者除了具有操作员站的一般功能以外，还应具备系统的组态、控制目标的修改等功能。
dcs方案
dcs方案DCS方案简介DCS（Distributed Control System，分布式控制系统）是一种用于控制和监视复杂工业过程的计算机系统。
它通过采集、处理和分发数据来实现对工业过程的实时控制。
DCS通常由分布式计算机和网络组成，可以集成传感器、执行器和其他自动化设备，以实现对工业过程各个环节的监测和控制。
DCS的应用领域DCS广泛应用于各个行业的控制领域，包括能源、化工、制药、钢铁、水处理等。
在这些行业中，DCS被用于控制各种过程，例如发电厂的发电过程、化工厂的生产过程、制药厂的药品生产过程等。
DCS的优势1. 高可靠性DCS采用分布式架构，将控制任务分配到不同的计算节点上，并且具备故障检测和容错机制。
即使某个节点出现故障，系统也能够继续运行，确保工业过程的连续性和稳定性。
2. 高灵活性DCS采用模块化设计，可以根据工业过程的需要进行扩展和定制。
通过添加或删除计算节点，可以简单快速地调整和优化系统的性能。
3. 实时监控和控制DCS能够实时监测工业过程中的数据，并且根据预定的控制策略进行控制。
这使得系统能够及时对工业过程进行调整，提高生产效率和质量。
4. 数据采集和分析DCS可以采集工业过程中的各种数据，并进行存储和分析。
这些数据可以用于监测设备的状态、预测设备的故障，并进行优化和改进工业过程。
DCS的典型架构DCS的典型架构由三个层次组成：操作层、控制层和管理层。
1. 操作层操作层是与工业过程直接交互的层次，主要包括传感器、执行器和人机界面。
传感器用于采集工业过程中的各种数据，执行器用于执行控制策略，人机界面用于操作和监控系统。
2. 控制层控制层是DCS的核心，它包括各种计算节点和通信网络。
计算节点负责处理数据、执行控制策略和监测设备状态，通信网络用于节点间的数据传输和通信。
3. 管理层管理层用于对DCS进行配置、管理和优化，包括监测设备的状态、配置控制策略、存储和分析数据等。
管理层可以通过网络远程访问和操作系统，方便对系统进行管理和控制。
DCS、ACS、NCS
DCS、ACS、NCSDCS（Distributed Contorl System）,集散控制系统，又称分布式控制系统。
分散控制系统（DCS）可以组成发电厂单元机组的（数据采集系统(DAS)）、（自动控制系统(ACS)）、（顺序控制系统(CCS)）及（安全保护）等，实现计算机过程控制。
NCS应该是网控系统的英文缩写，是大型现代化电厂对高压升压站及高压出线系统与电网相连接部分的监测、信号和控制系统。
离散控制系统DCS(distributed control system的简称)是以微处理器及微型计算机为基础,融汇计算机技术、数据通信技术、CRT屏幕显示技术和自动控制技术为一体的计算机控制系统,它对生产过程进行集中操作管理和分散控制。
即分布于生产过程各部分的以微处理器为核心的过程控制站,分别对各部分工艺流程进行控制,又通过数据通信系统与中央控制室的各监控操作站联网,因此也称集散控制系统(TDCS)。
操作员通过监控站CRT终端,可以对全部生产过程的工况进行监视和操作,网络中的专业计算机用于数学模型或先进控制策略的运算,适时地给各过程站发出控制信息、调整运行工况。
分散控制系统可以是分级系统,通常可分为过程级、监控级和管理级、分散控制系统由具有自治功能的多种工作站组成,如数据采集站、过程控制站、工程师(操作员)操作站、运行远操作站等。
这些工作站可独立或配合完成数据采集与处理、控制、计算等功能,便于实现功能、地理位置和负载上的分散。
且当个别工作站故障时,仅使系统功能略有下降,不会影响整个系统的运行,因此是危险分散。
各种类型分散控制系统的构成基本相同,都由通信网络和工作站(节点)两大部分组成。
分散控制系统可以组成发电厂单元机组的数据采集系统（DAS)、自动控制系统(ACS)、顺序控制系统(SCS)及安全保护等,实现计算机过程控制。
用DCS实现大型火电机组自动化的主要优点是:1) 连续控制、继续控制、逻辑控制和监控等功能集中于统一的系统中,可由品种不多的硬件,凭借丰富的软件和通信功能来实现综合控制,既节省投资,又提高了系统的可靠性、可操作性和维修性。
分布式控制系统dcs简介介绍
汇报人： 20点 • DCS的组成与架构 • DCS的主要功能 • DCS的应用领域 • DCS的发展趋势与未来展望 • DCS的选型与实施
01
DCS的定义与特点
定义
分布式控制系统（DCS）是一种集散 控制系统，通过分散控制、集中管理 的方式实现对工业生产过程的监控与 控制。
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安全性与可靠性
安全性
随着工业安全意识的提高，DCS将更加注重安全性设计，采用多层次的安全防护措施，确保系统的稳定性和可靠 性。
可靠性
可靠性是DCS的核心要求之一，未来DCS将采用更加可靠的硬件和软件技术，提高系统的稳定性和可靠性。
云技术与大数据应用
云技术
随着云计算技术的发展，DCS将逐步实现云化，通过云平台进行数据存储、分析和远程控制等功能， 提高系统的灵活性和可扩展性。
DCS采用多级计算机系统，将控制功 能分散到多个计算机进行处理，同时 通过网络实现信息共享和协调控制。
特点
高可靠性
DCS采用冗余技术和容错技术 ，确保系统的可靠性和稳定性
。
灵活性
DCS具有模块化结构，可以根 据实际需求进行灵活配置，适 应不同的工业生产过程。
开放性
DCS采用开放式标准和网络协 议，方便与其他系统进行集成 和互操作。
03
DCS的主要功能
DCS的主要功能
• 分布式控制系统（DCS）是一种先进的工 业自动化系统，用于监视、控制和优化制 造过程。它采用计算机、网络和自动控制 技术，将分散的控制系统设备与集中管理 软件相结合，实现对整个生产过程的自动 化控制。
04
DCS的应用领域
DCS的应用领域
• 分布式控制系统（DCS，Distributed Control System）是一种集散控制系统，广泛应用于工业自动化领域。 DCS通过分散控制和集中管理的设计理念，实现了对生产过程的实时监控、数据采集、数据处理、控制和优化 等功能。
DCS系统
A/D －
D/A
传感器
被控对象
执行机构
模糊控制
对离散过程的控制
程序控制或逻辑控制
以状态控制为主， 非连续对象、非连续过程
按照一定的方式改变被控对象的状态或位置。
有很明显的起点和终点。 要素： 动作时间、动作顺序、逻辑关系
组合仪表、电动单元组合仪表、分布式控制 系统DCS 分为仪表控制系统和计算机控制系统
1.3.2 仪表控制系统的基本概念
指模拟式仪表组成的控制系统
最主要的功能是进行回路控制，对那种最小
过程单元进行的闭环控制或调节。
仪表控制系统的基本概念
输入两个：设定值和测量值 输出一个：对被控过程的控制量 闭环、反馈。
基本功能：
根据控制算法处理测量值和设定值的偏差，并控制
过程减少此偏差。 实例： 水位控制系统
液位控制
飞锤调速器
1.3.3 早期的仪表控制系统 – 基地式仪表
指控制系统（即仪表）与被控对象在机械结
构上是结合在一起的，而且仪表的各个部分， 包括检测、计算、执行及简单的人机界面都 做成了一个整体，就地安装在被控对象之上。 单回路控制
直流电信号（电流或电压）传递现场信号的值。 信号规范： 0-10mA：DDZII 4-20mA：DDZIII 真正的控制系统是从单元式组合仪表出现后才逐步 形成。不仅单回路，还可以串级、复合、几个回路 互动。
电动单元组合仪表（60～70年代）
缺点：构成复杂控制系统困难，故障率高 无法进行数字通信
组装式电子综合控制仪表 （70年代末）
分布式计算机控制系统
一、DCS的构成
4、 全厂优化和调度管理级（决策管理层） （1）从系统的观点：原料到销售进行优化协调，优化控制 （2）协调和调度各车间生产计划和各部门的联系； （3）主要数据的显示、存储和打印；数据通信。 主要设备：大型机、中型机、微机
一、DCS的构成
一、DCS的构成
（二）DCS的硬件结构 DCS系统基于分级分布式网络结构连接各硬件单元或者硬件模块。 硬件系统主要包括：控制单元、输入/输出单元、电源单元、控制网络及设备、系 统网络及设备、操作员站、工程师站、监控计算机站、机柜和操作台等。
一、DCS的构成
3.工程师站组态软件 （1）组态 “组态(Configure)”的含义是“配置”、“设定”、“设置”等意思，是指用户通 过类似“搭积木”的简单方式来完成自己所需要的软件功能，而不需要编写计算 机程序。就是用应用软件中提供的工具、方法，完成工程中某一具体任务的过程。
一种组态软件只能适合某种领域的应用。组态形成的数据只有其制造工具或其他 专用工具才能识别。
一、DCS的构成
一、DCS的构成
1、 控制单元 控制单元是各个DCS控制站的中央处理单元，是DCS的核心设备。 关键指标：处理容量、控制周期、负荷率。很大程度上取决于网络指标和控制软 件的设计。 可靠性设计：控制冗余设计、控制网络冗余设计、系统网络冗余设计、实时数据 的掉电保持、在线诊断与状态提示、故障隔离与故障恢复等。
DCS是分布式控制系统的英文缩写
DCS系统的相关知识及工艺调节一、DCＳ系统的定义及分类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。
ﻫ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。
ﻫ首先，DCS的骨架—系统网络，它是DCS的基础和核心。
由于网络对于DCS整个系统的实时性、可靠性和扩充性,起着决定性的作用,因此各厂家都在这方面进行了精心的设计。
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。
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。
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。
ﻫ其次,这是一种完全对现场I/O处理并实现直接数字控制(DOＳ)功能的网络节点。
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。
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2、DCS的系统网络SNET
DCS的中枢，应具有良好的实时性、快速的响应性、极高的 安全性和网络的开放性等特点，选用局域网。 传输介质：同轴电缆或光缆
一、DCS的构成
（二）DCS的网络结构 3、DCS的管理网络MNET 处于工厂级，覆盖一个厂区的各个网络节点，选用局域网。 传输介质：同轴电缆或者光缆
分布式计算机控制系统
一、DCS概述
分布式计算机控制系统 (Distributed Control System)，简称DCS，通常也称为集散控制系统。 DCS 的控制功能，主要由计算机（ Computer ）、控 制技术（Control）、显示技术（CRT）和通信技术 （ Communicate ）来完成，一般也称为 4C 技术， 4C 技术是DCS系统的四大支柱。DCS中通信技术更为重 要，操作员站的操作、工程师站系统的组态以及现 场设备信息的交换都依靠通信技术来完成。
用和维护工作更为方便。
三、DCS的发展趋势
(3)工控软件正向先进控制方向发展 广泛应用各种先进控制与优化技术是挖掘并提升 DCS综合性能最有 效、最直接、也是最具价值的发展方向，主要包括先进控制、过 程优化、信息集成、系统集成等软件的开发和产业化应用。在未 来，工业控制软件也将继续向标准化、网络化、智能化和开放性
一、DCS的构成
一、DCS的构成
1、 控制单元 控制单元是各个DCS控制站的中央处理单元，是DCS的核心设 备。 关键指标：处理容量、控制周期、负荷率。很大程度上取决 于网络指标和控制软件的设计。 可靠性设计：控制冗余设计、控制网络冗余设计、系统网络 冗余设计、实时数据的掉电保持、在线诊断与状态提示、故 障隔离与故障恢复等。
四、DCS实例
四、DCS实例
Honeywell PKS系统的特点
1.可实现模拟量控制、顺序控制机逻辑控制 2.实现多级冗余 3.人机界面非常友好 4.提供了向FCS过渡的解决方案
5.支持OPC数据交换
6.支持第三方控制器 7.支持仿真环境，可离线组态
五、基于IPC构成的分布式控制系统
IPC-DCS的层次结构
6.工业以太网的发展趋势与前景
（1）工业以太网与现场总线相结合
1）物理介质采用以太网连线 2）工业现场使用工业以太网交换机 3）采用IEEE 802.3物理层和数据链路层标准、TCP/IP协议 4）应用层采用现场总线的应用层协议 5）兼容现有成熟的传统控制系统
（2）工业以太网直接应用于现场设备层通信成趋势
3）网络通信模块周期性的从数据库取得各记录的实时值并
广播到网络上，以刷新其他站的数据库，同时不断接受网络 上的控制信息包，并将该信息写回该点的记录中。
一、DCS的构成
2.操作员站监控软件 （1）主要功能
完成实时数据管理、历史数据存储和管理、控制回路调节和
显示、生产工艺流程画面显示、系统状态、趋势显示以及生 产记录的打印和管理。
一、DCS的构成
4、 全厂优化和调度管理级（决策管理层） （1）从系统的观点：原料到销售进行优化协调，优化控制 （2）协调和调度各车间生产计划和各部门的联系； （3）主要数据的显示、存储和打印；数据通信。 主要设备：大型机、中型机、微机
一、DCS的构成
一、DCS的构成
（二）DCS的硬件结构 DCS系统基于分级分布式网络结构连接各硬件单元或者硬件 模块。 硬件系统主要包括：控制单元、输入/输出单元、电源单元、 控制网络及设备、系统网络及设备、操作员站、工程师站、 监控计算机站、机柜和操作台等。
1.现场控制站控制软件
（1）主要功能
完成对现场的直接控制，包括数据采集、数据转换、算法运 行、控制输出、与其他站点通信及实时传输数据、控制站自 诊断及故障恢复、冗余切换、在线组态、在线下装、工程在 线升级和数据保持。
（2）现场控制站软件分为执行代码和数据两部分。
执行代码：固化在EPROM 数据：RAM
4、DCS的决策管理网络DNET
处于公司级，覆盖整个公司的各个网络节点，选用局域网或 区域网。
二、DCS的特点
1、独立性
各工作组独立完成工作
2、协调性 各工作站间通过通信网络传送信息并协调工作
3、友好性
操作方便、显示直观、提供了装置运行下的可监视性 4、适应性、灵活性和可扩充性 DCS软硬件采用开放式、标准化、模块化设计 5、实时性
一、DCS的构成
（二）DCS的软件结构
DCS软件包括：
现场控制站控制软件 操作员站监控软件 工程师站组态软件 三部分软件分别运行在不同层次的硬件平台上，并通过控制
网络、系统网络进行通信、彼此互相配合协调，交换管理和
控制信息，完成整个控制系统的各种功能。
一、DCS的构成
一、DCS的构成
一、DCS的构成
（3）实时数据库 实时数据库是现场控制软件的中心环节。 实时数据库的基本数据类型：
•
• • •
模拟量输入输出结构
开关量输入输出结构 模拟计算量结构 开关量点组合结构
一、DCS的构成
（3）实时数据库
实时数据库的存取形式：
1）输入输出模块取得通道信息和转换信息后，经运算后将 运算结果存回数据库。 2）控制算法从数据库中取得运算所需要的各种变量值，并 把控制结果写回数据库。
一、DCS的构成
2、输入/输出单元 输入/输出单元是由各种类型的输入/输出模板组成。 3、电源单元 DCS系统主要采用开关电源。 4、机柜 现场控制站的机柜内部均装有多层机架，以供安装电源及模块之用。 5、DCS的操作站 DCS操作站一般分为操作员站和工程师站。前者主要实现一般的生产操作 和监控任务，具有数据采集和处理、监控画面显示、故障诊断和报警等 功能。后者除了具有操作员站的一般功能以外，还应具备系统的组态、 控制目标的修改等功能。
五、基于IPC构成的分布式控制系统
IPC-DCS的通信方式
1.串行通信
五、基于IPC构成的分布式控制系统
IPC-DCS的通信方式
2.使用公众电话网拨号通信 3.通过以太网用TCP/IP通信
六、基于PLC构成的分布式控制系统
PLC 采用层次化网络结构，从下至上分为输入 / 输出总线 （IOBUS）、控制网络（CNET）、管理网络（MNET）。
七、基于工业以太网和现场总线的分布式控制系统
3.以太网发展的障碍
（1）通信存在不确定性
（2）不适用于恶劣的工业现场环境 （3）安全性和总线供电 （4）微处理器功能限制
七、基于工业以太网和现场总线的分布式控制系统
4.工业以太网发展的现状
（1）通信实时性
（2）工业环境适应性和可靠性
七、基于工业以太网和现场总线的分布式控制系统
一、DCS的构成
DCS功能的构成反映了DCS的“分散控制、集中管 理”的特点。 从功能上看可以分为：四个层次，分别是现场控 制级的功能；过程装置控制级；车间操作管理级； 全厂优化和调度管理级。 从结构看分为：三大块，分别是分散过程控制装 置；集中操作和管理系统；通信系统。
一、DCS的构成
一、DCS的构成
一般为总线型拓扑结构。
七、基于工业以太网和现场总线的分布式控制系统
1.工业以太网的背景 （1）现有现场总线标准过多 （2）DCS和FCS技术上的专有性
（3）信息技术发展的要求
七、基于工业以太网和现场总线的分布式控制系统
2.以太网的优点
（1）通信速率高
（2）应用广泛 （3）成本低廉 （4）易于信息集成 （5）可持续发展潜力大
置”等意思，是指用户通过类似“搭积木”的简单方式来完 成自己所需要的软件功能，而不需要编写计算机程序。就是 用应用软件中提供的工具、方法，完成工程中某一具体任务 的过程。
一种组态软件只能适合某种领域的应用。组态形成的数据只
有其制造工具或其他专用工具才能识别。
一、DCS的构成
3.工程师站组态软件 （2）主要功能
PLபைடு நூலகம்、FCS及各种控制设备和软件资源的广义集成。
三、DCS的发展趋势
(2)仪表技术向数字化、智能化、网络化方向发展 工业控制设备的智能化、网络化发展，可以促使过程控制的功能 进一步分散下移，实现真正意义上的“全数字”、“全分散”控 制。另外，由于这些智能仪表具有的精度高、重复性好、可靠性 高，并具备双向通信和自诊断功能等特点，致使系统的安装、使
一、DCS的构成
2、过程装置控制级（操作监控层） 过程装置控制级功能是： （1）采集过程数据，进行数据转换和处理； （2）数据的监视和存储； （3）实施连续、批量或顺序控制的运算和输出控制作用； （4）数据和设备的自诊断； （5）数据通信。 主要设备：操作员站、工程师站、监控计算机站和计算机网 关。
发展方向。
四、DCS实例
Honeywell PKS系统
PKS(Process Knowledge System) 系统是一个将整个工厂的商业信 息系统与生产过程控制系统统一在一个平台上的自动化系统 ,它继 承了传统 DCS 的优点 , 同时又融合新的技术突破 , 是一套比 TPS 及 PlantScape系统更趋完善的控制系统。
对过程对象的所有操作是具有实时性
二、DCS的特点
6、可靠性
高可靠性、高效率和高可用性是DCS的生命力所在。
系统结构采用容错设计 系统所有硬件采用冗余设计 软件的容错设计 “电磁兼容性”设计 结构、组装工艺的高可靠性设计 在线快速排除故障的设计
三、DCS的发展趋势
(1)系统功能向开放式方向发展 传统 DCS 的结构是封闭式的，不同制造商的 DCS 之间难以兼容。而 开放式的DCS将可以赋予用户更大的系统集成自主权，用户可根据 实际需要选择不同厂商的设备连同软件资源连入控制系统，达到 最佳的系统集成。这里不仅包括 DCS 与 DCS 的集成，更包括 DCS 与
1.管理层（SMS）