DCS的基础知识
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DCS基础知识
虽然说组态就是不需要编写程序就能完成 特定的应用。但是为了提供一些灵活性， 组态软件也提供了编程手段，一般都是内 置编译系统，提供类BASIC语言，有的甚 置编译系统，提供类BASIC语言，有的甚 至支持VB。 至支持VB。
DCS 的 组 成 及 特 点
构成： 集散控制系统通常由过程控制单元、电源、I/O卡件、机 集散控制系统通常由过程控制单元、电源、I/O卡件、机 柜、卡笼、通讯网络、操作站、工程师站、软件等组成。 特点： 1. 完善的控制功能（PID控制、顺序控制、逻辑控制、 完善的控制功能（PID控制、顺序控制、逻辑控制、 批量控制等。） 2. 丰富的监控功能（可以监控生产装置的生产情况） 3. 简便的安装调试 4. 良好的性能和价格比 5. 可靠性好（有完善的自诊断功能、MTBF达105天） 可靠性好（有完善的自诊断功能、MTBF达
DCS 的 应 用 领 域
水 和 污 水 发 电 纸 浆 、 纸 张 和 连 续 式 网 塑 采 矿 、 矿 石 和 冶 金 化 工 与 塑 料 制 品 烃 加 工 石 油 和 天 然 气
DCS 的 概念
DCS全称：Distributed DCS全称：Distributed Control System 它的中文意思是集散控制系统 思想：集中管理分散控制（危险分散、控 制分散、而操作和管理集中的基本设计思 想。 四C技术：计算机（computer)、通信 技术：计算机（computer)、通信 （communication)、显示（CRT)、控制 communication)、显示（CRT)、控制 （control)。 control)。
HPM冗余配置 HPM冗余配置
HPMM采用1 HPMM采用1：1冗余，并配置在不同的卡笼箱， 确保安全。 HPMM需要进行切换时对过程控制没有任何影响。 HPMM需要进行切换时对过程控制没有任何影响。 HPM采用了大量的自诊断功能，随时诊断运行状 HPM采用了大量的自诊断功能，随时诊断运行状 况和任何故障。故障又分为硬故障和软故障， HPM的状态不但在面板上有LED显示，又在GUS HPM的状态不但在面板上有LED显示，又在GUS 上的标准状态显示画面中可以看到。 HPM的任何电路板均可带电插拔，大大方便维修。 HPM的任何电路板均可带电插拔，大大方便维修。 更换AO或DO时，手操器可维持输出。 更换AO或DO时，手操器可维持输出。 因为在产 用户编程。在线诊断功能确保主付模件均正常运 行。1:1的冗余最大限度发挥了系统的可得到性， 行。1:1的冗余最大限度发挥了系统的可得到性， 而且简化了系统的电缆连接和组态。
DCS基础知识
C300过程控制器为Experion平台提供强大、 可靠的控制功能，适用于广泛的工业应用，包括 连续过程、批量过程、开关量运算以及机械设备 控制等各类型的控制。C300是将调节控制、快速 逻辑控制、顺序控制以及批量控制集于一身的紧 凑、高效、低成本的最佳控制器。
先进的图形化的控制组态工具Control Build er使得控制策略的生成和组态极其方便。Cont rol Builder 不仅应用于组态控制策略，还可以 将组态好的控制策略下装至控制器以及进行在 线监控和在线修改。
C300 控制器
现场总线接口模件
硬件垂直设计，有效利用空间
集成接线，减少占 用面积 ； 双列接线端子，易 于安装和维护； 可选冗余，最大增 加系统的可用性； 独特的散热管理， 增加产品的寿命。
C300 控制器水平与垂直安装比较：最容易维护
Experion C300 其它系统 •四端子接线 对于底端的 接线造成困 难 •并列紧挨的 模块容易造 成接线混淆
90年代中期至21世纪初为第三代产品。
系统介绍：
本公司采用的是honeywell的EPKS C300系统，EPKS 是（ExperionTM Process Knowledge system） honeywell最新一代的过程自动化系统，它将人员与 过程控制、经营和资产管理融合在一起。
Honeywell的Experion Pks（EPKS）系统可谓是为 大规模高集成度的控制系统量身订制的。EPKS在控 制网络，全局数据库集成，控制算法优化上都达到 世界领先技术水平；同时还可以集成如仿真培训系 统，视频系统，仪表管理系统等高级应用系统，可 以为用户提供真正的集成化解决方案，而不仅仅是 DCS控制系统。
数字量输入
32路数字量 通道 24VDC 输入 可以选择冗 余配置
先进的图形化的控制组态工具Control Build er使得控制策略的生成和组态极其方便。Cont rol Builder 不仅应用于组态控制策略，还可以 将组态好的控制策略下装至控制器以及进行在 线监控和在线修改。
C300 控制器
现场总线接口模件
硬件垂直设计，有效利用空间
集成接线，减少占 用面积 ； 双列接线端子，易 于安装和维护； 可选冗余，最大增 加系统的可用性； 独特的散热管理， 增加产品的寿命。
C300 控制器水平与垂直安装比较：最容易维护
Experion C300 其它系统 •四端子接线 对于底端的 接线造成困 难 •并列紧挨的 模块容易造 成接线混淆
90年代中期至21世纪初为第三代产品。
系统介绍：
本公司采用的是honeywell的EPKS C300系统，EPKS 是（ExperionTM Process Knowledge system） honeywell最新一代的过程自动化系统，它将人员与 过程控制、经营和资产管理融合在一起。
Honeywell的Experion Pks（EPKS）系统可谓是为 大规模高集成度的控制系统量身订制的。EPKS在控 制网络，全局数据库集成，控制算法优化上都达到 世界领先技术水平；同时还可以集成如仿真培训系 统，视频系统，仪表管理系统等高级应用系统，可 以为用户提供真正的集成化解决方案，而不仅仅是 DCS控制系统。
数字量输入
32路数字量 通道 24VDC 输入 可以选择冗 余配置
DCS的基础知识
1、什么是DCSDCS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。
DCS基础知识
DCS基础知识DCS系统（DIstirbuted 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。
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。
系统的主要技术概述1、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。
2、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。
3、系统的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。
4、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。
5、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。
6、“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。
7、网络结构可靠性、开放性及先进性。
在系统操作层，采用冗余的100Mbps以太网；在控制层，采用冗余的100Mbps工业以太网，保证系统的可靠性；在现场信号处理层，12Mbps的PROFIBUS总线连接中央控制单元和各现场信号处理模块。
DCS基础知识
控制站与操作站以及工程师站的连接是通过 DCS的骨架——系统网络进行连接的。 系统网络对于DCS整个系统的实时性、可靠性 和扩充性，起着决定性的作用 。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。 系统网络还必须非常可靠，为了保证无论在任 何情况下，网络通信都不能中断，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。 系统网络应该具有很强在线网络重构功能。
工程师站是对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。 另外，工程师站可以供工程师用来对PID控制回路的参 数进行调节和设定或者运行优化软件时用。
DCS的基本组成
DCS通常适用于规模较大的控制系统， 由三级系统构成，分别是现场控制站、 操作站和工程师站。
最底层是现场控制站，通常由放在一个大型机柜 内的模块组成，每个机柜内的模块与PLC的结构类似， 有CPU模块、电源模块、通讯模块和I/O模块和存储模 件，这些模件均插在一个通讯底板上，一个CPU往往 可以带多个底板。 通常CPU、通讯、电源模块具有冗余热备份功能， 冗余热备是DCS的主要特点。 另外I/O模块通常比实际的I/O点要多配一些，防 止一旦增加要重责DCS的 人机界面功能。通常，操作站通过内部总线与控制 站进行通讯。操作站也可以冗余备份。操作站内部 运行有DCS的组态软件，该软件通常有组态编程和运 行两种状态。 还有一部分功能键可以由用户自定义。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。
DCS基础知识
DCS的结构和组成
• 硬件 • 现场控制站 • DCS的核心 • 组成 • 控制器
• I/O • 辅助设备 • 完成系统的主要功能 • 控制器双冗余 • 有的可实现重点I/O冗余
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DCS的结构和组成
• 硬件 • 通讯系统 • 连接各节点的桥梁 • 包括 • 现场总线 • 控制网络 • 系统网络 • 管理网络 • 一般在控制网络和系统网络进行冗余设计
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DCS的结构和组成
• 硬件 • 电源系统 • 整个系统的工作能源 • 保证连续性的手段
• UPS • 双电源切换 • 现场控制站电源进行冗余设计 • 现场控制站和操作站/工程师站可分开供电
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DCS的结构和组成
• 软件 • 现场控制站 • 现场I/O驱动软件 • I/O信号预处理软件 • 实时数据库软件 • 控制算法软件 • 实时操作系统
• 硬件 • 操作站 • 一般采用桌面式通用计算机 • 组成：主机、显示器、键盘、鼠标、打印机等 • 用于过程监视、操作、管理
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DCS的结构和组成
• 硬件 • 工程师站 • 一般比操作站“高档” • 组成：主机、显示器、键盘、鼠标、打印机等 • 用于系统组态、配置、维护 • 可兼作操作站
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ห้องสมุดไป่ตู้
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DCS的产生和发展
• PLC控制的优点 • 逻辑运算功能强 • 运算速度快 • 功耗低、体积小、故障率低
• PLC控制的缺点 • 局部故障会影响全局 • 监控和操作简单 • 无法实现先进控制和过程优化 • 模拟运算功能弱
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DCS的产生和发展
• 第一代：1975～1980 （初创期） • Honeywell：TDC-2000 • Yokogawa：Yawpark • Foxboro：Spectrum • Bailey：Network 90 • Kent：P4000 • Siemens：Teleperm M • Toshiba：TOSDIC
DCS基础知识培训讲义
发展历程：从早期的直接数字控制（ DDC）到监督控制（SCC），再到集 散控制系统（TDCS），最终演变为现 代的分布式控制系统（DCS）。
DCS系统组成与结构
系统组成
包括过程控制级、监控操作级和 管理决策级三个层次，每个层次 由相应的硬件和软件组成。
结构特点
采用分布式结构，将控制功能分 散到各个智能节点上，通过网络 实现节点之间的信息交换和协调 控制。
DCS基础知识培 训讲义
目录
• DCS概述与基本原理 • 硬件设备及接口技术 • 软件配置与组态设计 • 网络通信与数据传输技术 • 系统维护与故障排除方法分享 • DCS发展趋势及新技术应用前景探讨
01
CATALOGUE
DCS概述与基本原理
DCS定义及发展历程
DCS（Distributed Control System ）即分布式控制系统，是一种基于微 处理器技术的控制系统，具有分散控 制、集中监视、操作和管理等功能。
大数据技术可以帮助DCS处理海量数据，挖掘有 价值的信息，优化控制策略，提高生产效率。
融合应用
云计算和大数据技术的融合将为DCS提供更强大 的数据处理和分析能力，推动工业智能化发展。
人工智能技术在DCS中创新应用案例分享
故障诊断与预测
通过人工智能技术，DCS可以实现故障的早期发现和预测，减少 停机时间，提高设备利用率。
工作原理及数据传输方式
工作原理
DCS通过实时数据采集、处理和控制算法运算，实现对被控对象的精确控制。 同时，通过网络将各个节点的状态信息和数据汇总到上位机，进行集中监视和 管理。
数据传输方式
DCS采用标准的通信协议和接口，支持多种数据传输方式，如以太网、现场总 线等，确保数据的实时性、可靠性和安全性。
DCS系统组成与结构
系统组成
包括过程控制级、监控操作级和 管理决策级三个层次，每个层次 由相应的硬件和软件组成。
结构特点
采用分布式结构，将控制功能分 散到各个智能节点上，通过网络 实现节点之间的信息交换和协调 控制。
DCS基础知识培 训讲义
目录
• DCS概述与基本原理 • 硬件设备及接口技术 • 软件配置与组态设计 • 网络通信与数据传输技术 • 系统维护与故障排除方法分享 • DCS发展趋势及新技术应用前景探讨
01
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DCS概述与基本原理
DCS定义及发展历程
DCS（Distributed Control System ）即分布式控制系统，是一种基于微 处理器技术的控制系统，具有分散控 制、集中监视、操作和管理等功能。
大数据技术可以帮助DCS处理海量数据，挖掘有 价值的信息，优化控制策略，提高生产效率。
融合应用
云计算和大数据技术的融合将为DCS提供更强大 的数据处理和分析能力，推动工业智能化发展。
人工智能技术在DCS中创新应用案例分享
故障诊断与预测
通过人工智能技术，DCS可以实现故障的早期发现和预测，减少 停机时间，提高设备利用率。
工作原理及数据传输方式
工作原理
DCS通过实时数据采集、处理和控制算法运算，实现对被控对象的精确控制。 同时，通过网络将各个节点的状态信息和数据汇总到上位机，进行集中监视和 管理。
数据传输方式
DCS采用标准的通信协议和接口，支持多种数据传输方式，如以太网、现场总 线等，确保数据的实时性、可靠性和安全性。
DCs基础知识
由调节对象，测量变送器，调节器及执行 机构四个部分组成一个调节回路，且该回路是 一个调节器，一个执行机构（调节阀），调节 器的输出直接控制执行机构（调节阀），这样 所构成的控制回路就是简单调节回路。
串级控制由两个控制回路构成，例如：将液 位控制回路称为主控制回路，把流量控制回路 称为副控制回路。
比例控制 比例调节是实现两个或两个以上变量符合一 定比例关系，以使生产安全正常运行的控制系 统。
分程控制 分程控制是由一个控制器的输出信号分段分 别去控制两个或两个以上控制阀动作的系统称 为分程控制系统。
前馈控制 前馈控制的原理是：在系统中通过建立另 外 一个通道——前馈控制通道，使同一个扰动 通过两个通道对被控量产生影响。合理选择前 馈补偿器的传递函数，使两个通道的作用完全 相反，就可以“补偿”扰动量通过扰动通道对 被控量的影响。
冗余 I/O 无线变送器
HPM
BC Controller TPS/TDC投资保护 Experion on LCN
●冗余C300的可用性 > 99.999%
●C300所有的RAM内存具有ECC功能 (Error Correction Checking) 错误检查与纠正
●C300 Flash内存经过校验和(check-summed) 检查总结
经营管理级 生产管理级 控制管理级 过程控制级
OPS ES 控制级（主控卡） 装置级（I/O卡）
……
工业生产过程 原料 产品
在不同的DCS中，过程控制级所采用的装 置结构形式大致相同，但名称各异，如过 程控制单元、现场控制站、过程监测站、 过程控制级、过程接口单元等。
（1）向综合方向发展 （2）向智能化方向发展 （3）工业PC化 （4）专业化
DCS是分散控制系统（Distributed Control System）的简称，国内一般习惯称为集散控制 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 合了计算机通讯、显示和控制等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。
DCS基础知识
DCS发展史
第一阶段（初创期），1975年~1980年 技术特点表现为： 1）采用微处理器为基础的控制单元，实现分散 控制，有各种各样的算法，通过组态独立完成回路控 制，具有自诊断功能 2）采用带CRT显示器的操作站与过程单元分离， 实现集中监视，集中操作 3）采用较先进的冗余通信系统 这一阶段的代表产品有美国Honeywell公司的 TDC2000，Bvailey公司的Network90，Foxboro公司的 Spectrum，日本横河电机株式会社的CENTUM等;
KK901/902 903/904 旁路开 旁路开 关 关 再生 部分复 位联锁 主风 机组紧 急停车 反应 部分复 位联锁 主风 机组安 全运行
BK902 901/902 旁路 压力旁 开关 路开关 B烟道 901 温度复 复位 位联锁 联锁 备用 机组安 全运行 K 紧急 停车
主要仪表控制回路说明----简单调节
HONEYWELL公司的DCS简介---架构图
现场巡检自动化 IntelaTrac PKS
企业级高级应用 Business FLEX Workcenter POMS, OptiVISION
工厂数据库 系统 PHD
安全只读访问过程画 面的Web 服务器 eServer
工厂业务客户端 Web 浏览器
防火墙
HONEYWELL公司的DCS简介-----报警
报警的优先级为：紧急优先级：Urgent 高优先级：High 低优先级：Low 事件杂 志：Journal
兰石化300万吨催化DCS简介
标准画面介绍及操作
兰石化300万吨催化DCS简介—操作面板
面板固顶按钮 位号名 测量单位
面板固顶
关闭按钮 位号说明 PV值 测量范围 高报警限
DCS基础知识
DCS 与PLC的区别 PLC的区别
DCS是一种“分散式控制系统”硬件上包括现场控制器、操作员站计 算机、工程师站计算机，以及联系他们的网络系统；DCS软件上是一 个整体方案，解决的是一个系统的所有技术问题，系统各部分之间结 合严密。 PLC是一个装置，硬件上等同于DCS中的现场控制器；软件上是一个 局部方案，站与站之间组织松散。 DCS与PLC的区别，最关键的是两点，一是DCS是分布式控制，拥有 全局数据库；二是PLC是顺序扫描机制，DCS是以时间为基准的控制。 PLC的扫描速度是根据程序的大小而定的，而DCS得扫描时间相对时 固定不变的。
◦ 比例（P）的意义：减少被控量的偏差 ◦ 积分（I）的意义：消除被控量的振荡 ◦ 微分（D）的意义：消除被控量的余差
引起DCS死机的故障点 引起DCS死机的故障点
设备节点 网络通讯部分
◦ 如控制器、模块、安全栅、端子排等。 ◦ 如操作电脑、交换机、网线、光纤等。
常见故障排查表
安全栅故障 操作电脑上单个操 作点数据显示为满 量程或者为负值或 者波动很大
比例控制系统
单闭环比例控制系统
比例控制系统
双闭环比例控制系统
选择控制系统
选择控制系统
在正常工况下，选择器选中正常控制器1， 使输出至调节阀，实现参数1的控制。但是 当参数2要达到危险值时，选择器选中控制 器2，取代控制器1操作调节阀。
控制器PID整定 控制器PID整定
PID 代表 Proportional-Integral-Derivative ，即比例积分微分，指的是一项流行的 线性控制策略。
◦ 开环控制系统 ◦ 闭环控制系统
开环控制系统
控制系统的输出信号（被控对象）不反 馈到系统的输入端，应而也不对控制作 用产生影响的系统称为开环控制系统 开环控制的分类
DCS操作的基础知识
• 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。
• 12、什么是组态？ 通过专用的软件定义系统的过程就是 组态（configuration）。定义过程站各模块的排列位置 和类型的过程叫过程站硬件组态；定义过程站控制策略和 控制程序的过程叫控制策略组态；定义操作员站监控程序 的过程叫操作员站组态；定义系统网络连接方式和各站地 址的过程叫网络组态。
• 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。
•
13、我公司的操作员站和工程师站采用什么操作系统？ 目前，我公司操作员站和工程师站采用的操作系统是中文 Windows NT。
• 14、什么是PLC? PLC就是可编程逻辑控制器。
• 15、PLC能用于过程控制吗？ 早期的PLC只是用来完成一 些电气逻辑控制和开关量，现在的PLC在性能上，特别是 对模拟信号的处理能力上已经大大提高，因此现在PLC是 可以用于过程控制的。
• 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。
• 12、什么是组态？ 通过专用的软件定义系统的过程就是 组态（configuration）。定义过程站各模块的排列位置 和类型的过程叫过程站硬件组态；定义过程站控制策略和 控制程序的过程叫控制策略组态；定义操作员站监控程序 的过程叫操作员站组态；定义系统网络连接方式和各站地 址的过程叫网络组态。
• 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。
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13、我公司的操作员站和工程师站采用什么操作系统？ 目前，我公司操作员站和工程师站采用的操作系统是中文 Windows NT。
• 14、什么是PLC? PLC就是可编程逻辑控制器。
• 15、PLC能用于过程控制吗？ 早期的PLC只是用来完成一 些电气逻辑控制和开关量，现在的PLC在性能上，特别是 对模拟信号的处理能力上已经大大提高，因此现在PLC是 可以用于过程控制的。
DCS基础知识
➢ 为了实现以上功能，操作站是由一台具有较强图形处 理功能的微型机，以及相应的外部设备组成的，一般 配有 CRT或LCD 显示器、大屏幕显示装置 (选件)、打 印机、键盘、鼠标等，开放型 DCS 采用个人计算机作 为其人机接口。 ➢ 工程师站是为了控制工程师对 DCS 进行配置、组态、 调试、维护所设置的工作站。工程师站的另一个作用 是对各种设计文件进行归类和管理，形成各种设计、 组态文件，如各种图样、表格等。工程师站一般由 PC 机配置一定数量的外部设备组成，例如打印机、绘图 仪等。
图2.1 集散控制系统的体系结构
1.现场控制级
➢ 现场控制级设备直接与生产过程相连，是 DCS 的基础。 典型的现场控制级设备是各类传感器、变送器和执行 器。它们将生产过程中的各种工艺变量转换为适宜于 计算机接收的电信号（如常规变送器输出的 4～ 20mADC 电 流 信 号 或 现 场 总 线 变 送 器 输出 的 数 字信 号），送往过程控制站或数据采集站；过程控制站又 将输出的控制器信号（如4～20mADC信号或现场总线 数字信号)送到现场控制级设备，以驱动控制阀或变频 调速装置等，实现对生产过程的控制。
3.过程管理级
➢ 过程管理级的主要设备有操作站、工程师站和监控计 算机等。 ➢ 操作站是操作人员与 DCS 相互交换信息的人机接口设 备，是 DCS 的核心显示、操作和管理装置。操作人员 通过操作站来监视和控制生产过程，可以在操作站上 观察生产过程的运行情况，了解每个过程变量的数值 和状态，判断每个控制回路是否工作正常，并且可以 根据需要随时进行手动、自动、串级、后备串级等控 制方式的无扰动切换，修改设定值，调整控制信号， 操控现场设备，以实现对生产过程的干预。另外还可 以打印各种报表，复制屏幕上的画面和曲线等。
《DCS基础知识》课件
DCS的发展趋势
1
未来前景
2
DCS在工业自动化领ห้องสมุดไป่ตู้仍然具有广阔 的发展前景，可以提高工业生产的效
率和质量。
新技术和发展方向
DCS正朝着更高的智能化、网络化和 可持续发展的方向发展，引入了物联 网、云计算等新技术。
总结
DCS的重要性和应用价值
DCS在工业控制领域扮演着重要角色，帮助企业 提高效益并实现可持续发展。
软件组成
DCS系统还包括操作系统、数据库、监视与控制软件以及通信协议等软件组件。
DCS的工作原理
1
信号处理流程
2
DCS的信号处理流程包括数据采集、 处理、控制策略运算、控制指令发出
等多个步骤。
基本原理
DCS通过采集现场设备的数据，传送 到控制器进行处理，并根据设定的控 制策略发出控制指令。
DCS的应用场景
工业自动化
DCS在工业自动化领域广泛应用，包括制造业、化工、纺织、金属加工等各行业。
其他行业应用
DCS在石油化工、电力、水处理以及交通运输等行业也有重要的应用。
DCS的优缺点
1 优点与特点
2 限制和缺点
DCS具有高效性、灵活性和可靠性等优点， 能够实现复杂的控制和监控任务。
然而，DCS的安装和维护成本较高，并且 在某些应用场景下可能不适用。
学习DCS的必要性和方法
了解DCS的基础知识，提升技能并掌握适用的工 具和技术，将有助于个人的职业发展。
《DCS基础知识》PPT课 件
DCS基础知识
什么是DCS？
DCS（分布式控制系统）是一种用于管理工业控制过程的专用计算机系统 。它通过将控制功能分布到多个分散的，通常是在现场的处理器单元上， 以实现自动化和监控。
DCS基础知识
1．什么叫串级控制系统?画出一般串级控制系统的典型方块图。
答：串级控制系统是由其结构上的特征而得名的。
它是由主、副两个控制器串接工作的。
主控制器的输出作为副控制器的给定值，副控制器的输出去操纵控制阀，以实现对变量的定值控制。
2．串级控制系统有哪些特点?主要使用在哪些场合?答串级控制系统的主要特点为：(1)在系统结构上，它是由两个串接工作的控制器构成的双闭环控制系统；(2)系统的目的在于通过设置副变量来提高对主变量的控制质量}(3)由于副回路的存在，对进入副回路的干扰有超前控制的作用，因而减少了干扰对主变量的影响；(4)系统对负荷改变时有一定的自适应能力。
串级控制系统主要应用于：对象的滞后和时间常数很大、干扰作用强而频繁、负荷变化大、对控制质量要求较高的场合。
3．串级控制系统中主、剧变量应如何选择?答主变量的选择原则与简单控制系统中被控变量的选择原则是一样的。
副变量的选择原则是：．(1)主、副变量间应有一定的内在联系，副变量的变化应在很大程度上能影响主变量的变化；(2)通过对副变量的选择，使所构成的副回路能包含系统的主要干扰；(3)在可能的情况下，应使副回路包含更多的主要干扰，但副变量又不能离主变量太近；(4)副变量的选择应考虑到主、副对象时间常数的匹配，以防“共振”的发生4．为什么说串级控制系统中的主回路是定值控制系统，而副回路是随动控制系统?答串级控制系统的目的是为了更好地稳定主变量，使之等于给定值，而主变量就是主回路的输出，所以说主回路是定值控制系统。
副回路的输出是副变量，副回路的给定值是主控制器的输出，所以在串级控制系统中，副变量不是要求不变的，而是要求随主控制器的输出变化而变化，因此是一个随动控制系统。
5．怎样选择串级控制系统中主、副控制器的控制规律?答串级控制系统的目的是为了高精度地稳定主变量，对主变量要求较高，一般不允许有余差，所以主控制器一般选择比例积分控制规律，当对象滞后较大时，也可引入适当的微分作用。
DCS控制系统基础知识
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2021/10/10
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2021/10/10
第一节 概述
简单控制系统通常是指由一个测量元件、变送器、一个控制器、一个控制阀和一个对象所构成的单闭环控制系统。
液位控制系统
温度控制系统
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图 简单控制系统的方块图
第二节 简单控制系统的几大参数 从上图中可知
简单控制系统由四个基本环节组成，即被控对象、测量变送装置、控制器和执行器。
容量滞后较大、负荷变化大、控制质量要求较高的系统
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第四章 过程控制系统 概述 串级控制系统 前馈控制系统 比值控制系统 分程控制系统 选择控制系统 三冲量控制系统
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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
速度报警-（PV2-PV1<VL)
续表
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第四节 DCS控制系统的特点
① 控制功能丰富 ② 监视操作方便 ③ 信息和数据共享 ④ 系统扩展灵活 ⑤ 安装维护方便 ⑥ 系统可靠性高
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第二章 简单控制系统 概述 简单控制系统的几大参数 三种控制器的比较
第二节 DCS控制系统发展史
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第四阶段：第四代DCS系统，2000年以后 第四代DCS的体系结构主要分为四层结构:现场仪表层、控制装置单元层、工厂(车间)层和企业管理层。一般DCS厂商主要提供除企业管理层之外的三层功能，而企业管理层则通过提供开放的数据库接口，连接第三方的管理软件平台(ERP, CRM, SCM等)。所以说，当今DCS主要提供工厂(车间)级的所有控制和管理功能，并集成全企业的信息管理功能。例如以Honeywell公司最新推出的Experion PKS(过程知识系统)、Emerson公司的P1antWeb (Emerson ProcessManagement), Foxboro公司A2、横河公司的R3 (PRM-_-C厂资源管理系统)和ABB公司的Industrial IT系统。
DCS控制系统基础知识
DCS控制系统
2013
内容提要
第一章 DCS控制系统 DCS控制系统简述 DCS控制系统的发展史 CENTUM-CS3000控制系统的构成及字母代号 DCS控制系统的特点 第二章 简单控制系统 概述 简单控制系统的几大参数 三种控制器的比较
内容提要
第三章 复杂控制系统 概述 串级控制系统 前馈控制系统 比值控制系统 分程控制系统 选择控制系统 三冲量控制系统 第四章 过程控制系统 -控制系统的投运 控制系统操作中的常见问题
集散型控制系统的体系结构
操作站、工程师站和上位计算机构成集中管理部分；现场监测站、现场控制站构成分散控制部分；通信网络是连接集散系统各部分的纽带,是实现集中管理、分散控制的关键，
第三节 CENTUM-CS控制系统的构成字母代号
CENTUM-CS系统构成
第三节 CENTUM-CS控制系统的构成及字母代号
第四节 串级控制系统
例：联合尾气焚烧炉炉温控制
第二节 串级控制系统
串级控制系统采用两套检测变送器和两个调节器,前一个调节器的输出作为后一个调节器的设定,后一个调节器的输出送往调节阀， 前一个调节器称为主调节器,它所检测和控制的变量称主变量 主被控参数 ,即工艺控制指标；后一个调节器称为副调节器,它所检测和控制的变量称副变量 副被控参数 ,是为了稳定主变量而引入的辅助变量， 整个系统包括两个控制回路,主回路和副回路，副回路由副变量检测变送、副调节器、调节阀和副过程构成；主回路由主变量检测变送、主调节器、副调节器、调节阀、副过程和主过程构成， 一次扰动：作用在主被控过程上的,而不包括在副回路范围内的扰动， 二次扰动：作用在副被控过程上的,即包括在副回路范围内的扰动，
调节通道滞后较小、负荷变化不大、工艺参数不允许有余差的系统，
DCS系统基础知识
紫金铜业有限公司孙欢欢1.DCS系统的基本概念2.DCS系统的结构3.DCS系统的硬件4.DCS系统的软件5.DCS系统的操作DCS即集散型控制系统，又称分布式控制系统（Distributed Control System）。
DCS系统通过某种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。
DCS自1975年问世以来已经历了近三十年的时间，其可靠性、实用性不断提高，功能日益增强。
如控制器的处理能力、网络通讯能力、控制算法、画面显示及综合管理能力等。
DCS系统过去只应用在少数大型企业的控制系统中，但随着4C技术及软件技术的迅猛发展，到目前已经在电力、石油、化工、制药、冶金、建材等众多行业得到了广泛的应用，特别是电力、石化这样的行业。
右图以一个水位调节的例子简单地说明DCS 系统在实际生产中的应用过程：我们可以把上述过程引申如下：从整体上，可以将DCS系统分为硬件和软件两大部分。
硬件部分主要包括工程师站、操作员站、现场控制站（包括主控单元设备和I/O单元设备）、通讯控制站、系统服务器、网络等。
系统软件主要包括：工程师站组态软件、操作员站在线监控软件、现场控制器运行软件和服务器软件等。
HOLLIAS-MACS 系统的硬件体系结构：DeltaV系统的结构：DCS系统的硬件主要包括：1.现场控制站：电源模块、主控单元、各种I/O卡件和功能模块（DI卡、DO卡、AI卡、AO卡和各种通讯卡）；2.工程师站、操作员站；3.通讯网络：控制网络、监控网络和系统网络；4.通讯控制站、系统服务器等；右图是DeltaV 系统的部分硬件：电源模块右图是西门子DCS系统的现，场控制站：S7-400（CPU）通讯控制器电源模块网关I/O卡件右图是和利控制器时DCS系统的现场控制站：电源模块I/O卡件DCS系统的软件主要包括：1.工程师站组态软件；2.操作员站在线监控软件；3.现场控制器运行软件；4.服务器软件。
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20
监控操作
➢ 趋势画面：
• 趋势查看
✓ 趋势画面： ✓ 弹出趋势画面：
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DCS操作基础知识
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1
• 培训目标
✓ 了解DCS基本概念； ✓ 熟悉DCS监控操作方法及注意事项；
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2
主要内容
1
DCS 基本概念
2
DCS 监控操作
3
操作注意事项
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3
DCS 基本概念
英文名：DCS ( Distributed Control System ) 中文名：集散控制系统 设计原理：控制分散，管理集中
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30
监控操作
➢ 流程图：
✓ 显示工艺流程，工艺参数实时数据及报警 ✓ 提供工艺参数、设备操作面板
• 操作
1、鼠标左键单击动态参数和开关对象可打开位号面板 2、鼠标单击右键动态数据上，右键菜单 3、密切监视与控制息息相关温度、压力、液位、电流、阀位等
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监控操作
按位号进行画面跳转
监控操作
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监控操作
• 回路调整相关参数说明
1、 气开、气关型阀MV值所显示的阀位均为真实阀位开度。 2、 调节器的正作用可用如下简单办法判断：
当PV>SV，MV需要开大时为正作用；反之为反作用。 3、 P为比例度，越小作用越强，100 时作用为1：1；
中控DCS基础知识
T温度
TE TI TR TAH TAL TT TIC TRC TY TV TSH TSL
V振动
VE VI VR VAH VAL VT
VY VZ VSH
W质量
WE WI WR WAH WAL WT WIC WRC WY WV WSH WSL
Z位置
ห้องสมุดไป่ตู้
ZE ZI ZR ZAH ZAL ZT ZIC ZRC ZY ZV ZSH
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24
DCS基础知识—附加功能符号（字母Y）
• 附加功能符号（字母Y）HG/T 20505-2000
序号
1 2 3 4 5 6
7
功能
和 平均值
差 比值 乘法 除法
高选
8
低选
符号
∑ ∑/n Δ K 1:1 2:1
x ÷ ＞
＜
数学方程式
M=X1+X2+….Xn
M=X1-X2 M=Kx M=X1X2
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7
DCS系统概述及特点
• 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。
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8
DCS系统概述及特点
• 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。
4
DCS系统概述及特点
• 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。
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人类社会进步和生产力发展，促进了人类劳动 方式和生活方式的不断改进，由人力劳动发 展到机械化，然后又出现自动化。具有不同 “自动化”功能的装置自古已有。
DCS的发展
“自动化”的积累与发展，已成为一门应用性的技 术科学。从信息、能量与物质的角度来说，“自动化” 研究的是物质世界的信息运动规律和信息处理方法， 以及能量与物质的有效利用等。它以控制论为基础， 与系统论和信息论紧密相关，具有理论严紧、服务对 象鲜明、系统复杂、应用普遍、适应性广等特点。 “自动化”一方面将自动化科学原理与方法转换为工 程技术，使之应用于工程实际，转化为生产力；另一 方面又将实际中的问题提炼、抽象成为科学问题，为 “自动化”提供新的研究问题。
DCS的基本结构
有的集散控制系统在分散控制装置内又增 加了现场级的控制装置和现场总线通信 系统。但从总的结构来看，都是由这三部 分组成的。
DCS的系统结构图
管理 级
通信网络
过程 级
操作 级
DCS的特点
分级递阶控制系统
制系统，在国内称为集散控制系统），是以 微处理器为基础的集中分散控制系统。由过 程控制仪表发展而来，集4C（Comunication， Computer，Control，CRT）技术于一身的监 控技术。
主要特点：集中管理、分散控制。
组成部分：分散过程控制装置、操作管理装装
置、数据通信系统。
DCS的发展
计算机监控系统的好处
好，具有记忆、比较、判断等逻辑功能， 以及控制方法灵活等特点。在过程参数 发生变化时及时综合各方面情况做出相 应的判断，并选择合理的控制方案，实 时监控和控制。
DCS的基本结构
分散过程控制装置
是集散控制系统与生产过程间的界面，生产过程 的各种变量通过分散控制装置转化为操作监视的 数据，而操作的各种信息也通过分散控制装置送 到执行机构。在分散控制站装置内，进行模拟量 与数字量的相互转换，完成控制算法的各种运算， 对输入量与输出量进行有关的软件滤波及其他的 一些运算。
DCS主要概念
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）。
DCS的发展
“自动化系统”的特点，包含在以下几个方面： 专业技术涉及领域面广、应用层面更广，
具有明显的跨行业特点。应用领域几乎渗透 到国民经济及社会生活各个方面，包括工业 自动化、农业自动化、办公自动化、军事自 动化、家庭自动化等等；既包括生产自动化， 又包括经营管理自动化；既包括各类“人造” 系统的控制问题，又包括社会、经济、生态 环境等非“人造”系统的控制问题。 ? “自动化系统”所包含的技术与方法，能够 广泛吸取其它学科的先进技术，同时又为其 它学科的发展和各
九十年代系统功能进一步增强，采用符合国际标准组织的OSI 开放系统互联的参考模型，第三方软件得以应用。
总的来看，变化主要体现在Ｉ／Ｏ板、操作站和通讯网络。
DCS的发展
一、自动化与自动化系统 1．“自动化”概念
所谓“自动化”， 是指用机器设备或系统 代替人来完成某种生产任务, 或者代替人实现 某种过程，或者代替人进行事物管理的一类 工程技术。
DCS的基础知识介绍
浙江浙大中自集成控制股份有限公司
三大控制系统介绍
目前，在连续型流程生产自动控制（PA） 或习惯称之为工业过程控制中，有三大 控制系统，即DCS（分散控制系统）、 PLC（可编程逻辑控制器）和FCS（现场 总线控制系统） 。
DCS的概念
DCS：（Distributed Control System，分布式控
DCS主要概念
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。
DCS的发展
2．“自动化系统”概念 “自动化系统”是“自动化”概念的具体化，可将其定义
为：在人的参与下，机器、设备或系统，通过仪表自动检测、 各种参数信息处理、自动分析判断等，实现人们所预期的自动 操作过程而构成的一个系统。
随着科学的进步和高新技术的发展，计算机、网络，以及 现代通信技术突飞猛进的发展，加速了“自动化”概念外延的 进程，“人”作为一个重要因素，加入到“自动化”进程中来， 成为系统中一个不可缺少的重要组成部分，形成了人、机有机 组合的“人－机系统”，通常把这样的系统称之为“自动化系 统”。所谓“自动化系统”是指，以自动化科学与技术为基础， 融入计算机技术、网络技术和现代通信技术，在人的参与下， 实现各类系统工程的自动化。因此，“自动化系统”首先是一 个“人－机系统”，是包含了控制技术、计算机技术、网络技 术和现代通信技术的一种综合系统。
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。
DCS主要概念
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。通过现场总线，各种智能设备（智能 变送器、调节法、分析仪和分布式I/O单元）可以方 便地进行数据交换，过程控制策略可以完全在现场设 备层次上实现。目前，使用较多的现场总线主要是 FUNDATION fieldbus基金会现场总线（FF总线）和 PROFIBUS现场总线。应用现场总线技术可以将各种 分布在控制现场的相关智能设备和I/O单元方便的连 接在一起，构成控制系统，这种结构已经成为DCS发 展的趋势。
DCS的发展
行各业提供了有力的技术支持。尤其是当今微电子、 计算机、现代通信技术的发展，不仅使自动化系统 “如虎添翼”，为建设各类自动化工程提供强有力手 段，而且对自动化系统自身研究的内容、理论和方法 产生重大影响。
“自动化系统”的性质和任务，已超越原有的“把 人类从笨重、重复性的劳动中解放出来，用自动机代 替人类劳动”的传统概念。它的思想、原理和技术手 段适用于更为广泛的范围；自动化系统已从“人类手 脚的延伸”扩展到“人类大脑的延伸”，进一步扩展 人的创新功能，增强了人的认识和改造世界能力。
DCS主要概念
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。是以微处理机 为基础，按系统概念设计，具有控制功能分 散，监视操作集中的新型数字控制系统。其 中心思想是把大量的信息处理和功能控制等 任务，分散给各个微处理机来完成，即把一 个庞大的监控任务分配任务配给各个承担不 同控制要求的微处理机来执行，通过数据通 信网来实现监控任务及信息管理。
DCS的基本结构
操作管理装置
是操作人员与集散控制系统间的界面，操作人员 通过操作管理装置了解生产过程的运行状况，并 通过它发出操作指令给生产系统。生产过程的各 种参数在操作管理装置上显示，以便于操作人员 监视和操作。
DCS的基本结构
操作管理装置
包括操作员站和工程师站，完成系统的操作和组 态。以及工厂管理信息系统（MIS系统），这是 DCS更高层次的应用。 操作员站和工程师站，完成系统的操作和组态。操 作站和人相联系，是DCS的重要组成部分，工程师 站给控制器和操作站组态。
计算机监控系统的好处
随着工业企业的发展，在运行中需 要监视和操作的项目增多，再沿着过去 的控制方式，将使控制攀的常规仪表和 操作开关剧增，造成操作和监视困难。 另外，用模拟仪表来实现一些特殊的调 节规律也有较大的困难。
计算机监控系统是以计算机为核心 组成的监视和控制系统。计算机有很强 的信息处理能力，运算速度快，实时性
DCS的特点
分散控制
分散是DCS的一个重要特点。 分散的含义不单是分散控制，还包含了其他意义。 如：地域分散，功能分散，设备分散，危险分散等。 分散的目的是为了使危险分散，提高设备的可利用 率。
DCS的特点
自治与协调性
DCS的各个组成部分是各自为政的自治系统，各自 完成各自的功能，相互之间又有联系，数据信息相 互交换，各种条件相互制约，在系统的协调下工作。 分散过程控制装置完成数据的采集、信号的处理、 计算以及数据输出等功能。操作管理装置完成数据 的显示、操作监视和操纵信号的发送等功能。通信 系统则完成操作管理装置与分散过程控制装置间的 通信。 分散的基础是被分散的系统是自治的系统；递阶分 级的基础是被分级的系统是协调的。
在垂直和水平方向都是分级的。 最简单的DCS系统至少在垂直方向分两级，即：操 作管理级和过程控制级。在水平方向上各个过程控 制级之间是相互协调的分级，它们把数据向上送达 操作管理级，同时接收操作管理级的指令，各个水 平分级间相互也进行数据交换。DCS系统越大，其 垂直方向和水平方向分级的范围也越广。 分级递阶控制系统的优点是各个分级有各自的分工 范围，相互之间有协调，通常，这种协调由上一级 来完成。
DCS主要概念
12、什么是组态？ 通过专用的软件定义系统的过程就是组态 定义过程站各模块的排列位置和类型的过程 叫过程站硬件组态；定义过程站控制策略和 控制程序的过程叫控制策略组态；定义操作 员站监控程序的过程叫操作员站组态；定义 系统网络连接方式和各站地址的过程叫网络 组态。 14、什么是PLC? PLC就是可编程逻辑控制器。
DCS的发展
“自动化”的积累与发展，已成为一门应用性的技 术科学。从信息、能量与物质的角度来说，“自动化” 研究的是物质世界的信息运动规律和信息处理方法， 以及能量与物质的有效利用等。它以控制论为基础， 与系统论和信息论紧密相关，具有理论严紧、服务对 象鲜明、系统复杂、应用普遍、适应性广等特点。 “自动化”一方面将自动化科学原理与方法转换为工 程技术，使之应用于工程实际，转化为生产力；另一 方面又将实际中的问题提炼、抽象成为科学问题，为 “自动化”提供新的研究问题。
DCS的基本结构
有的集散控制系统在分散控制装置内又增 加了现场级的控制装置和现场总线通信 系统。但从总的结构来看，都是由这三部 分组成的。
DCS的系统结构图
管理 级
通信网络
过程 级
操作 级
DCS的特点
分级递阶控制系统
制系统，在国内称为集散控制系统），是以 微处理器为基础的集中分散控制系统。由过 程控制仪表发展而来，集4C（Comunication， Computer，Control，CRT）技术于一身的监 控技术。
主要特点：集中管理、分散控制。
组成部分：分散过程控制装置、操作管理装装
置、数据通信系统。
DCS的发展
计算机监控系统的好处
好，具有记忆、比较、判断等逻辑功能， 以及控制方法灵活等特点。在过程参数 发生变化时及时综合各方面情况做出相 应的判断，并选择合理的控制方案，实 时监控和控制。
DCS的基本结构
分散过程控制装置
是集散控制系统与生产过程间的界面，生产过程 的各种变量通过分散控制装置转化为操作监视的 数据，而操作的各种信息也通过分散控制装置送 到执行机构。在分散控制站装置内，进行模拟量 与数字量的相互转换，完成控制算法的各种运算， 对输入量与输出量进行有关的软件滤波及其他的 一些运算。
DCS主要概念
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）。
DCS的发展
“自动化系统”的特点，包含在以下几个方面： 专业技术涉及领域面广、应用层面更广，
具有明显的跨行业特点。应用领域几乎渗透 到国民经济及社会生活各个方面，包括工业 自动化、农业自动化、办公自动化、军事自 动化、家庭自动化等等；既包括生产自动化， 又包括经营管理自动化；既包括各类“人造” 系统的控制问题，又包括社会、经济、生态 环境等非“人造”系统的控制问题。 ? “自动化系统”所包含的技术与方法，能够 广泛吸取其它学科的先进技术，同时又为其 它学科的发展和各
九十年代系统功能进一步增强，采用符合国际标准组织的OSI 开放系统互联的参考模型，第三方软件得以应用。
总的来看，变化主要体现在Ｉ／Ｏ板、操作站和通讯网络。
DCS的发展
一、自动化与自动化系统 1．“自动化”概念
所谓“自动化”， 是指用机器设备或系统 代替人来完成某种生产任务, 或者代替人实现 某种过程，或者代替人进行事物管理的一类 工程技术。
DCS的基础知识介绍
浙江浙大中自集成控制股份有限公司
三大控制系统介绍
目前，在连续型流程生产自动控制（PA） 或习惯称之为工业过程控制中，有三大 控制系统，即DCS（分散控制系统）、 PLC（可编程逻辑控制器）和FCS（现场 总线控制系统） 。
DCS的概念
DCS：（Distributed Control System，分布式控
DCS主要概念
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。
DCS的发展
2．“自动化系统”概念 “自动化系统”是“自动化”概念的具体化，可将其定义
为：在人的参与下，机器、设备或系统，通过仪表自动检测、 各种参数信息处理、自动分析判断等，实现人们所预期的自动 操作过程而构成的一个系统。
随着科学的进步和高新技术的发展，计算机、网络，以及 现代通信技术突飞猛进的发展，加速了“自动化”概念外延的 进程，“人”作为一个重要因素，加入到“自动化”进程中来， 成为系统中一个不可缺少的重要组成部分，形成了人、机有机 组合的“人－机系统”，通常把这样的系统称之为“自动化系 统”。所谓“自动化系统”是指，以自动化科学与技术为基础， 融入计算机技术、网络技术和现代通信技术，在人的参与下， 实现各类系统工程的自动化。因此，“自动化系统”首先是一 个“人－机系统”，是包含了控制技术、计算机技术、网络技 术和现代通信技术的一种综合系统。
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。
DCS主要概念
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。通过现场总线，各种智能设备（智能 变送器、调节法、分析仪和分布式I/O单元）可以方 便地进行数据交换，过程控制策略可以完全在现场设 备层次上实现。目前，使用较多的现场总线主要是 FUNDATION fieldbus基金会现场总线（FF总线）和 PROFIBUS现场总线。应用现场总线技术可以将各种 分布在控制现场的相关智能设备和I/O单元方便的连 接在一起，构成控制系统，这种结构已经成为DCS发 展的趋势。
DCS的发展
行各业提供了有力的技术支持。尤其是当今微电子、 计算机、现代通信技术的发展，不仅使自动化系统 “如虎添翼”，为建设各类自动化工程提供强有力手 段，而且对自动化系统自身研究的内容、理论和方法 产生重大影响。
“自动化系统”的性质和任务，已超越原有的“把 人类从笨重、重复性的劳动中解放出来，用自动机代 替人类劳动”的传统概念。它的思想、原理和技术手 段适用于更为广泛的范围；自动化系统已从“人类手 脚的延伸”扩展到“人类大脑的延伸”，进一步扩展 人的创新功能，增强了人的认识和改造世界能力。
DCS主要概念
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。是以微处理机 为基础，按系统概念设计，具有控制功能分 散，监视操作集中的新型数字控制系统。其 中心思想是把大量的信息处理和功能控制等 任务，分散给各个微处理机来完成，即把一 个庞大的监控任务分配任务配给各个承担不 同控制要求的微处理机来执行，通过数据通 信网来实现监控任务及信息管理。
DCS的基本结构
操作管理装置
是操作人员与集散控制系统间的界面，操作人员 通过操作管理装置了解生产过程的运行状况，并 通过它发出操作指令给生产系统。生产过程的各 种参数在操作管理装置上显示，以便于操作人员 监视和操作。
DCS的基本结构
操作管理装置
包括操作员站和工程师站，完成系统的操作和组 态。以及工厂管理信息系统（MIS系统），这是 DCS更高层次的应用。 操作员站和工程师站，完成系统的操作和组态。操 作站和人相联系，是DCS的重要组成部分，工程师 站给控制器和操作站组态。
计算机监控系统的好处
随着工业企业的发展，在运行中需 要监视和操作的项目增多，再沿着过去 的控制方式，将使控制攀的常规仪表和 操作开关剧增，造成操作和监视困难。 另外，用模拟仪表来实现一些特殊的调 节规律也有较大的困难。
计算机监控系统是以计算机为核心 组成的监视和控制系统。计算机有很强 的信息处理能力，运算速度快，实时性
DCS的特点
分散控制
分散是DCS的一个重要特点。 分散的含义不单是分散控制，还包含了其他意义。 如：地域分散，功能分散，设备分散，危险分散等。 分散的目的是为了使危险分散，提高设备的可利用 率。
DCS的特点
自治与协调性
DCS的各个组成部分是各自为政的自治系统，各自 完成各自的功能，相互之间又有联系，数据信息相 互交换，各种条件相互制约，在系统的协调下工作。 分散过程控制装置完成数据的采集、信号的处理、 计算以及数据输出等功能。操作管理装置完成数据 的显示、操作监视和操纵信号的发送等功能。通信 系统则完成操作管理装置与分散过程控制装置间的 通信。 分散的基础是被分散的系统是自治的系统；递阶分 级的基础是被分级的系统是协调的。
在垂直和水平方向都是分级的。 最简单的DCS系统至少在垂直方向分两级，即：操 作管理级和过程控制级。在水平方向上各个过程控 制级之间是相互协调的分级，它们把数据向上送达 操作管理级，同时接收操作管理级的指令，各个水 平分级间相互也进行数据交换。DCS系统越大，其 垂直方向和水平方向分级的范围也越广。 分级递阶控制系统的优点是各个分级有各自的分工 范围，相互之间有协调，通常，这种协调由上一级 来完成。
DCS主要概念
12、什么是组态？ 通过专用的软件定义系统的过程就是组态 定义过程站各模块的排列位置和类型的过程 叫过程站硬件组态；定义过程站控制策略和 控制程序的过程叫控制策略组态；定义操作 员站监控程序的过程叫操作员站组态；定义 系统网络连接方式和各站地址的过程叫网络 组态。 14、什么是PLC? PLC就是可编程逻辑控制器。