分布式控制系统(DSC)13-第五章(现场总线)-DCS课件-1
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《DCS系统概述》课件
操作站
01
02
03
04
操作站是DCS系统中的人机交 互界面。
操作站通常配备大屏幕显示器 、键盘、鼠标等设备，供操作
员进行监控和操作。
操作站可以显示设备的运行状 态、报警信息、实时数据等， 方便操作员对设备进行监控和
管理。
操作站还支持历史数据查询、 报表生成等功能，方便操作员
进行数据分析和管理。
通信网络
输入输出模块还支持多种 信号接口和控制输出，可 以与各种设备进行连接和 控制。
ABCD
输入输出模块可以采集各 种设备的状态信号和控制 信号，并将其传输到控制 器进行处理。
输入输出模块具有高可靠 性和稳定性，可以在各种 复杂环境下正常工作。
03
DCS系统的功能
数据采集与处理
数据采集
DCS系统能够实时采集各种传感器、 变送器等设备产生的信号，并将其转 化为数字或模拟量数据。
01
通信网络是DCS系统中 的信息传输系统。
02
通信网络采用高速数据 传输协议，确保数据传 输的实时性和准确性。
03
通信网络支持多种通信 接口，可以与各种设备 进行通信和控制。
04
通信网络还具有故障冗 余设计，可以在网络故 障时保证系统的稳定性 和可靠性。
输入输出模块
输入输出模块是DCS系统 中的信号采集和控制系统 。
详细描述
智能化DCS系统具备自学习和自我优化的能力，能够根据历史数据和实时运行情况，自动调整控制策略，提高系 统的稳定性和效率。
网络化
总结词
网络技术的发展使得DCS系统逐渐实现 网络化，提高了系统的可扩展性和远程 控制能力。
VS
详细描述
通过网络化DCS系统，可以实现远程监控 和控制，方便对大规模、分散的工业设施 进行集中管理。同时，通过网络技术，可 以实现数据共享和信息交互，提高生产效 率。
分布式控制系统概述PPT课件
DeviceNet
Foundation Fieldbus
可编辑课件
23
第二节 DCS组成
2.操作站： 完成人机界面功能、供操作员操作监视。
1. 画面种类：流程图、总貌、控制组、调整趋势、 报警归档等。
2. 宝钢高炉控制系统：800多幅流程图画面（操 作）、200多幅报警画面。
可编辑课件
24
第二节 DCS组成
10
5
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本章知识点
第一章 概述
1.分布式控制系统的概念 2.分布式控制系统的组成、结构 3.分布式控制系统的特点 4.分布式控制系统的体系结构
和技术特点 5.分布式控制系统的发展
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7
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8
第一节 DCS概念
一、概念
• 分布式计算机控制系统又称集散控制系统，简称 DCS（Distributed Control System)
工厂停工，重则导致设备的损坏甚至发生火灾、爆炸
等恶性事故，这就是所谓“危险集中”。
可编辑课件
13
☞而采用一台计算机工作、另一台计算机备用的双机双 工系统，或采用常规仪表备用方式，虽可提高控制系 统的可靠性，但成本太高，如果工厂的生产规模不大， 则经济性更差，用户难以接受。因此，有必要吸收常 规模拟仪表和计算机控制系统的优点，并且克服它们 的弱点，利用各种新技术和新理论，研制出新型的控 制系统。
可编辑课件
14
☞20 世纪 70 年代初，大规模集成电路的问世及微处理 器的诞生，为新型控制系统的研制创造了物质条件。 同时，CRT 图形显示技术和数字通信技术的发展，为 新型控制系统的研制提供了技术条件，现代控制理论 的发展为新型控制系统的研制和开发提供了理论依据 和技术指导。根据“危险分散”的设计思想，过去由 一台大型计算机完成的功能，现在可以由几十台甚至 几百台微处理机来完成。各微处理机之间可以用通信 网络连接起来，从而构成一个完整的系统。
DCS培训课件
DCS培训课件一、引言分布式控制系统（DistributedControlSystem，简称DCS）是一种广泛应用于工业生产过程的控制系统。
DCS通过将控制功能分散到各个子系统中，实现集中管理、分散控制的目的。
为了提高员工对DCS的认识和应用能力，特制定本培训课件。
二、DCS基本原理1.系统架构DCS系统由多个子系统组成，每个子系统负责一部分生产过程的控制任务。
这些子系统通过网络连接，形成一个分布式控制系统。
DCS通常采用客户端/服务器（Client/Server，简称C/S）架构，其中服务器负责数据处理和存储，客户端负责数据显示和控制指令的发送。
2.通信协议DCS系统中，各个子系统之间的通信采用标准的通信协议，如Modbus、Profibus、Ethernet/IP等。
这些协议确保了数据传输的稳定性和可靠性。
3.控制策略DCS系统采用模块化设计，控制策略分为多个层次，包括过程控制层、过程监控层和管理层。
过程控制层负责实时采集现场数据，根据预设的控制算法进行计算，输出控制信号；过程监控层负责实时显示现场数据和控制参数，供操作人员监控；管理层负责对整个DCS系统进行管理和优化。
三、DCS硬件设备1.控制器控制器是DCS系统的核心设备，负责执行控制策略。
控制器通常采用高性能的微处理器，具备较强的数据处理能力和实时性。
2.I/O模块I/O（输入/输出）模块负责现场信号的采集和输出。
根据信号类型的不同，I/O模块可分为模拟量模块、数字量模块和特殊模块等。
3.通信设备通信设备包括交换机、路由器等，负责实现各个子系统之间的数据传输。
四、DCS软件1.组态软件（1）控制策略编辑：通过图形化界面，实现对控制算法的配置和修改。
（2）实时数据显示：显示现场数据和控制参数，便于操作人员监控。
（3）报警管理：对系统中的异常情况进行报警，提醒操作人员及时处理。
（4）历史数据查询：记录并存储历史数据，便于分析生产过程。
2.数据库软件数据库软件用于存储和管理DCS系统中的数据，包括实时数据、历史数据和控制参数等。
DCS系统介绍ppt课件
最新课件
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4.1.1 早期的DCS机柜
最新课件
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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
最新课件
现场总线接口模件
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4.1.3辅助柜
最新课件
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4.1.4 辅操台
最新课件
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4.2 操作站
最新课件
22
4.3 网络设备
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4.4 可编程控制器PLC
最新课件
8
2.5 霍尼韦尔DCS发展
最新课件
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三、DCS系统的组成
• 3.1硬件组成分类：控制器、I/O模块、操作站、通讯网络、 图形及编辑软件
• 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
最新课件
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3.1硬件组成
最新课件
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七、SIS系统
• 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。 SIS系统以分散控制系统为基础，采用先进、适用、有效的 专业计算方法，提高了机组运行的可靠性。
• TCP/IP,网络通讯协议，是Internet最基本的协议、 Internet国际互联网络的基础，由网络层的IP协议和传输 层的TCP协议组成。TCP/IP 定义了电子设备如何连入因特 网，以及数据如何在它们之间传输的标准。通俗而言： TCP负责发现传输的问题，一有问题就发出信号，要求重 新传输，直到所有数据安全正确地传输到目的地。而IP是 给因特网的每一台联网设备规定一个地址。
分布式控制系统DCS课件
数据采集
DCS能够实时采集各种传感器和测量 仪表的数据，如温度、压力、流量等， 并进行预处理，如数据滤波、去噪等。
数据处理
DCS对采集到的数据进行计算、分析 和处理，生成各种控制参数和运行状 态信息，如平均值、积分值、微分值 等。
监控与操作
监控功能
DCS能够实时监控生产设备的运行状 态和工艺流程，提供可视化的界面， 方便操作人员掌握系统运行情况。
优化控制与决策支持
优化控制
DCS采用先进的控制算法和优化技术，对生产过程进行优化控制，提高Biblioteka 产效率 和产品质量。决策支持
DCS能够根据生产数据和运行状态信息，提供决策支持功能，帮助企业做出科学 合理的决策。
04
DCS的关键技术
通信技 术
总结词
通信技术是分布式控制系统DCS中的关键技术之一，它负责各节点之间的数据传输和信 息共享。
实时数据库技术是分布式控制系统DCS中的重要技术之一，它负责存储和管理实时数据，支持系统的实时监控和 数据处理。
详细描述
实时数据库技术是分布式控制系统DCS的核心组成部分之一，它负责存储和管理系统的实时数据。实时数据库需 要具备高效的数据存储和检索能力，能够快速响应系统的实时监控和数据处理需求。此外，实时数据库还需要具 备数据备份和恢复功能，以确保数据的可靠性和安全性。
人机界面技 术
要点一
总结词
人机界面技术是分布式控制系统DCS中实现人机交互的关 键技术之一，它提供友好的用户界面和操作体验。
要点二
详细描述
人机界面技术是分布式控制系统DCS中不可或缺的一部分， 它提供了一个直观、易用的用户界面，使用户能够方便地 进行系统监控和操作。人机界面技术需要设计出符合用户 需求的界面风格和布局，提供丰富的图形、文字、声音等 多媒体信息，并支持多种交互方式，使用户能够快速获取 所需信息并进行操作。
《分布式控制系统》课件
安全性问题
分布式控制系统涉及到大量的数据传输和 处理，如何保证数据的安全性和隐私性是
一个重要的挑战。
实时性问题
在分布式控制系统中，如何保证数据的实 时传输和处理是一个关键的问题，也是衡
量分布式控制系统性能的重要指标。
互操作性
不同的分布式控制系统之间如何实现互操 作，如何保证不同系统之间的兼容性和协 同工作也是一个重要的问题。
控制器的性能和稳定性对整个分布式控制系统的性能和稳定性有着至关重要的影响 。
控制器的设计需要考虑到控制算法的精度、响应速度、稳定性以及可扩展性等因素 。
执行器
01
执行器是分布式控制系统的执行机构，负责接收控制器的控制 指令，并将指令转化为具体的物理动作。
02
执行器的性能和稳定性直接影响到分布式控制系统的控制效果
优缺点
智能家居控制系统具有便捷性、舒适性等 优点，但也存在隐私保护、安全防护等方 面的挑战和问题。
案例三：无人机集群控制系统
总结词
无人机集群控制系统的应用领域、系统结构、关键技术 、实现方式以及应用效果和前景。
应用领域
无人机集群控制系统在军事侦察、环境监测、物流配送 等领域具有广泛的应用前景。
系统结构
Profinet协议
基于以太网的通讯协议，适用于实时性要求较高 的分布式控制系统。
3
EtherNet/IP协议
开放的工业以太网通讯协议，支持多种通讯速率 和传输介质。
04
分布式控制系统的实现
系统集成与测试
集成开发环境
选择合适的集成开发环境， 如Eclipse或Visual Studio， 以支持分布式控制系统的开 发。
调试过程
按照调试计划逐步执行，记录调试过 程中的问题和解决方案，以便优化系 统。
分布式控制系统涉及到大量的数据传输和 处理，如何保证数据的安全性和隐私性是
一个重要的挑战。
实时性问题
在分布式控制系统中，如何保证数据的实 时传输和处理是一个关键的问题，也是衡
量分布式控制系统性能的重要指标。
互操作性
不同的分布式控制系统之间如何实现互操 作，如何保证不同系统之间的兼容性和协 同工作也是一个重要的问题。
控制器的性能和稳定性对整个分布式控制系统的性能和稳定性有着至关重要的影响 。
控制器的设计需要考虑到控制算法的精度、响应速度、稳定性以及可扩展性等因素 。
执行器
01
执行器是分布式控制系统的执行机构，负责接收控制器的控制 指令，并将指令转化为具体的物理动作。
02
执行器的性能和稳定性直接影响到分布式控制系统的控制效果
优缺点
智能家居控制系统具有便捷性、舒适性等 优点，但也存在隐私保护、安全防护等方 面的挑战和问题。
案例三：无人机集群控制系统
总结词
无人机集群控制系统的应用领域、系统结构、关键技术 、实现方式以及应用效果和前景。
应用领域
无人机集群控制系统在军事侦察、环境监测、物流配送 等领域具有广泛的应用前景。
系统结构
Profinet协议
基于以太网的通讯协议，适用于实时性要求较高 的分布式控制系统。
3
EtherNet/IP协议
开放的工业以太网通讯协议，支持多种通讯速率 和传输介质。
04
分布式控制系统的实现
系统集成与测试
集成开发环境
选择合适的集成开发环境， 如Eclipse或Visual Studio， 以支持分布式控制系统的开 发。
调试过程
按照调试计划逐步执行，记录调试过 程中的问题和解决方案，以便优化系 统。
dcs培训ppt课件
协议特点与适用场景
02
分析不同通信协议的特点和适用场景，帮助用户选择合适的通
信协议。
协议配置与调试
03
详细讲解通信协议的配置方法和调试技巧，确保DCS系统与其
他设备或系统之间的通信顺畅。
03
软件编程与组态设计
编程语言介绍及选型建议
常见编程语言
C/C、Python、Java等，以及专为工业自动化设计的语言如Ladder Logic、 Structured Text等。
结果展示
展示实现后的控制效果和数据曲线，与预期目标进行对比分析，总结实 现过程中的经验教训和改进措施。
04
系统调试与运行维护管 理
调试过程注意事项和技巧分享
01
02
03
调试前准备
熟悉系统架构、了解设备 性能参数、准备必要的测 试工具和软件。
调试步骤
按照设计文档和接线图逐 步检查硬件连接、配置软 件参数、进行功能测试。
网络安全防护手段介绍
01
02
03
04
防火墙配置
在DCS系统网络边界部署防火 墙，过滤非法访问和恶意攻击。
入侵检测与防御
采用入侵检测系统（IDS）和 入侵防御系统（IPS），实时监
测和防御网络攻击。
加密传输
对DCS系统与外部网络之间的 数据传输进行加密处理，防止
数据泄露。
安全审计
对DCS系统的网络访问和操作 进行记录和审计，以便追踪和
调试技巧
利用仿真软件进行前期验 证、采用分块调试策略、 善于利用日志信息进行问 题定位。
常见故障排查方法总结
故障现象识别
通过观察指示灯、听取报 警声、查看日志信息等方 式识别故障现象。
DCS控制系统基础知识ppt课件
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
第四节 比值控制系统
比值控制系统----使两种或多种物料流量自动维持一定比值关系的过程控制系统。 常用的比值控制系统主要有以下几种结构形式： 1 单闭环比值控制系统 在开环比值控制的基础上，设计了一个副物料流量闭环控制回路。
第四节 比值控制系统
第四节 比值控制系统
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。
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。
第四节 比值控制系统
比值控制系统----使两种或多种物料流量自动维持一定比值关系的过程控制系统。 常用的比值控制系统主要有以下几种结构形式： 1 单闭环比值控制系统 在开环比值控制的基础上，设计了一个副物料流量闭环控制回路。
第四节 比值控制系统
第四节 比值控制系统
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。
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。
DCS系统PPT课件
DCS系统PPT课件•DCS系统概述•DCS系统硬件组成•DCS系统软件设计•DCS系统安装调试与运行维护目•DCS系统在工业领域应用案例分析•DCS系统发展趋势及挑战录01CATALOGUE DCS系统概述定义与发展历程定义DCS系统，全称为分布式控制系统，是一种基于微处理器技术的控制系统，具有分散控制、集中管理、配置灵活等特点。
发展历程DCS系统起源于20世纪70年代，随着计算机技术、通信技术和控制技术的不断发展，DCS系统逐渐从集中式控制系统发展而来，成为工业自动化领域的重要组成部分。
结构与工作原理结构DCS系统通常由过程控制级、控制管理级和生产管理级三级结构组成。
其中，过程控制级负责直接控制生产过程，控制管理级负责监控和优化控制策略，生产管理级负责整个生产过程的调度和管理。
工作原理DCS系统通过分散在各个控制站上的控制器对生产过程进行实时控制，同时通过通信网络将各个控制站连接起来，实现数据的共享和交换。
控制站之间可以相互独立工作，也可以协同完成复杂的控制任务。
应用领域集中管理配置灵活高可靠性分散控制优势DCS 系统广泛应用于石油、化工、电力、冶金等工业领域，以及航空航天、交通运输等高端制造领域。
在这些领域中，DCS 系统发挥着重要的作用，提高了生产过程的自动化水平和生产效率。
DCS 系统具有以下优势DCS 系统将控制功能分散到各个控制站上，降低了单个控制器的负担，提高了系统的可靠性和稳定性。
DCS 系统通过通信网络将各个控制站连接起来，实现了数据的集中管理和监控，方便了生产过程的调度和管理。
DCS 系统可以根据生产过程的实际需求进行灵活配置和扩展，满足了不同规模和复杂度的生产需求。
DCS 系统采用了冗余设计和故障自诊断技术，提高了系统的可靠性和可用性。
应用领域及优势02CATALOGUE DCS系统硬件组成控制器与执行器控制器接收传感器信号，进行计算处理，输出控制信号。
执行器接收控制信号，驱动被控对象实现控制目标。
分布式计算机控制系统 ppt课件
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。
3.工程师站组态软件 （2）主要功能 实现实时数据库组态 系统硬件组态 历史记录组态 报警组态 在线下装
控制算法组态 画面组态 报表组态 在线组态 安全性组态等功能。
（二）DCS的网络结构 1、DCS的控制网络CNET 控制站内部使用的冗余实时网络，实现在控制站内部各个智 能I/O模板和控制板之间信息传递。 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
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系统的层次结构 1、 现场控制级（直接控制层） （1）微处理器进入现场变送器、传感器和执行器；部分或 完全完成过程控制级的功能； （2）采集过程数据，对数据进行数据转换； （3）输出过程操作命令； （4）进行直接数字控制； （5）完成与过程装置控制级的数据通信； （6）对现场控制级的设备进行检测和诊断。 主要设备：控制站（包含输入输出单元（IOU）、控制单元 （CU）、电源单元（PU））
（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。 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。
DCS控制系统基础知识PPT课件
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。
第二节 DCS控制系统发展史
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
CENTUM-CS系统的字母代号
类型
仪表 调整 面板 常用 参数
字母代号 MODE PV SV MV DV SUM HH PH PL
意义 仪表块方式 测量值 设定值 阀位输出值 偏差值 累计值 上上限报警值 上限报警值 下限报警值
第二节 DCS控制系统发展史
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
CENTUM-CS系统的字母代号
类型
仪表 调整 面板 常用 参数
字母代号 MODE PV SV MV DV SUM HH PH PL
意义 仪表块方式 测量值 设定值 阀位输出值 偏差值 累计值 上上限报警值 上限报警值 下限报警值
《dcs系统入门培训》ppt课件完整版
调试控制逻辑
按照设计要求，逐步调试控制 逻辑，确保系统按照预期运行。
检查硬件连接
确认所有硬件连接正确无误， 包括控制器、I/O模块、通信 网络等。
测试I/O信号
对输入/输出信号进行测试， 确保信号传输正常且准确。
记录调试结果
详细记录调试过程中的各项参 数和结果，以便后续分析和优 化。
运行维护策略制定和实施
01
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03
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模拟量输入模块
将现场传感器采集的模拟信号 转换为数字信号，供控制器处
理。
模拟量输出模块
将控制器的数字输出信号转换 为模拟信号，驱动执行器动作。
开关量输入模块
接收现场开关量信号，如按钮、 开关等，转换为数字信号供控
制器识别。
开关量输出模块
将控制器的数字输出信号转换 为开关量信号，控制现场设备
实施升级改造
按照实施计划，逐步推进升级改造工作， 确保改造过程的顺利进行。
制定实施计划
根据升级改造方案，制定详细的实施计划， 包括时间安排、资源准备、风险评估等。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
造纸印刷
DCS系统在造纸印刷领域 应用于造纸机、印刷机等 设备的控制。
食品加工
DCS系统在食品加工领域 应用于生产线自动化控制， 如饮料灌装线、食品包装 线等。
DCS系统应用领域
医药行业
DCS系统在医药行业应用于药品生 产线自动化控制，如发酵罐、反应 釜等设备的控制。
其他行业
DCS系统还可应用于环保、水处理、 轨道交通等领域。
按照一定顺序逐个检查 可能引发故障的部件或
参数设置。
专用工具法
使用厂家提供的专用故 障诊断工具进行故障定
DCS基础完整ppt课件
软件功能介绍与操作指南
监控界面设计与实现方法
界面布局设计
合理规划监控界面布局， 提供直观、易用的操作体 验。
图形化展示
采用图表、曲线等图形化 元素，直观展示监控数据 。
交互设计
支持鼠标、键盘等交互方 式，方便用户进行实时监 控和操作。
数据采集、处理及存储策略
数据采集
通过多种方式获取监控数据，如 传感器、数据库等。
本次课程重点内容回顾总结
DCS基本概念及原理
DCS硬件构成
深入讲解了集散控制系统（DCS）的定义 、发展历程、基本原理和核心组成部分。
详细介绍了DCS的硬件组成，包括控制器 、I/O模块、通信网络、人机界面等关键部 件的功能和作用。
DCS软件功能及应用
DCS维护与故障诊断
系统阐述了DCS软件的功能模块、组态方 法、控制策略和实现过程，以及DCS在工 业自动化领域的应用案例。
02 第一代
1975年前，以模拟仪表为主， 带有少量的数字式控制器和执 行器。
03
第二代
04
1975-1980年，以数字式控制器 和执行器为主，实现了模拟仪表 与数字计算机的混合控制。
第三代
1980年以后，以微处理器为基础 ，实现了全数字化的集散控制系 统。
DCS应用领域及市场需求
应用领域
DCS广泛应用于电力、冶金、石 化、造纸、水处理等行业的过程 控制中，实现对生产过程的自动 化监控和管理。
设备测试
在完成连接和配置后，对硬件 设备进行测试，确保设备能够
正常工作。
软件安装、配置及调试过程指导
软件准备
获取所需的DCS系统软 件和相关补丁，确保软
件版本与硬件兼容。
软件安装
监控界面设计与实现方法
界面布局设计
合理规划监控界面布局， 提供直观、易用的操作体 验。
图形化展示
采用图表、曲线等图形化 元素，直观展示监控数据 。
交互设计
支持鼠标、键盘等交互方 式，方便用户进行实时监 控和操作。
数据采集、处理及存储策略
数据采集
通过多种方式获取监控数据，如 传感器、数据库等。
本次课程重点内容回顾总结
DCS基本概念及原理
DCS硬件构成
深入讲解了集散控制系统（DCS）的定义 、发展历程、基本原理和核心组成部分。
详细介绍了DCS的硬件组成，包括控制器 、I/O模块、通信网络、人机界面等关键部 件的功能和作用。
DCS软件功能及应用
DCS维护与故障诊断
系统阐述了DCS软件的功能模块、组态方 法、控制策略和实现过程，以及DCS在工 业自动化领域的应用案例。
02 第一代
1975年前，以模拟仪表为主， 带有少量的数字式控制器和执 行器。
03
第二代
04
1975-1980年，以数字式控制器 和执行器为主，实现了模拟仪表 与数字计算机的混合控制。
第三代
1980年以后，以微处理器为基础 ，实现了全数字化的集散控制系 统。
DCS应用领域及市场需求
应用领域
DCS广泛应用于电力、冶金、石 化、造纸、水处理等行业的过程 控制中，实现对生产过程的自动 化监控和管理。
设备测试
在完成连接和配置后，对硬件 设备进行测试，确保设备能够
正常工作。
软件安装、配置及调试过程指导
软件准备
获取所需的DCS系统软 件和相关补丁，确保软
件版本与硬件兼容。
软件安装
分布式控制系统(DSC)13-第五章(现场总线)-DCS课件-1
第五章 现场总线技术
基金会现场总线分低速H1和高速H2两种通信速率 • H1 的传输速率为 31.25kbps ，通信距离可达 1900m( 可加 中继器延长 ) ，可支持总线供电，支持本质安全防爆环 境。 • H2 的传输速率可为 1Mbps 和 2 ． 5Mbps 两种，其通信距离 分别为750m和500m。物理传输介质可支持双绞线、光缆 和无线发射，协议符合IECll58—2标准。 • 其物理媒介的传输信号采用曼彻斯特编码。
总线故障管理
图5-1 CAN的分层结构和功能
第五章 现场总线技术
第五章 现场总线技术
• 数据帧由7个不同的位场组成，即帧起始、仲裁场、 控制场、数据场、CRC场、应答场和帧结束。数据 场长度可为0。CAN2.0A数据帧的组成如图所示。
帧间空间 数据帧 帧间空间
或超载帧
仲裁场
控制场
数据场
CRC场
帧结束
• 它采用了ISO／OSI模型的全部七层通讯协议，采用了面向 对象的设计方法，通过网络变量把网络通信设计简化为参数 设臵，其通信速率从300bps至1．5Mbps不等，直接通信距 离可达2700m(78kbps，双绞线)。 • 支持双绞线、同轴电缆、光纤、射频、红外线、电力线等多 种通信介质，并开发了相应的本质安全防爆产品，被誉为通 用控制网络。
• 第三个是应用处理器，执行操作系统服务与用户代码。芯 片中还具有存储信息缓冲区，以实现 CPU 之间的信息传递 ，并作为网络缓冲区和应用缓冲区。
第五章 现场总线技术
(3) PROFIBUS
• PROFIBUS 是德国国家标准 DINl9245 和欧洲标准 EN50170 的现场总线标准。 • 由 PROFIBUS-FMS ， PROFIBUS-DP ， PROFIBUS-PA 组 成 了 PROFIBUS系列。
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第五章 现场总线技术
(1)基金会现场总线
• 基金会现场总线(FF，Foundation Fieldbus)是在过程自 动化领域得到广泛支持和具有良好发展前景的技术。
• 其 前 身 是 以 美 国 Fisher—Rosemount 公 司 为 首 ， 联 合 Foxboro、横河、ABB、西门子等80家公司制订的ISP协议 和以Honeywell公司为首，联合欧洲等地的150家公司制 订的WorldFIP协议。
• FMS意为现场信息规范，PROFIBUS-FMS适用于纺织、楼 宇自动化、可编程控制器、低压开关等。
• 而 PA 型 则 是 用 于 过 程 自 动 化 的 总 线 类 型 ， 它 遵 从 IECll58—2标准。
系统平台 传输方式 开放性 设备信息与管理 连接电缆 安装工作量 系统 设备费
原方案 PLC 点对点传统模式 差 无 多 大 计划／165 万
现方案 SIEMES PCS7 PROFIBUS 好 有 少 小 实际／188 万
电缆桥架费 安装费用
计划／95 万 计划／68 万
实际 ／18 万 实际／21 万
(2) LonWorks
• LonWorks是又一具有强劲实力的现场总线技术。它是由美 国Echelon公司推出并由它与摩托罗拉、东芝公司共同倡导 ，于1990年正式公布而形成的。
• 它采用了ISO／OSI模型的全部七层通讯协议，采用了面向 对象的设计方法，通过网络变量把网络通信设计简化为参数 设置，其通信速率从300bps至1．5Mbps不等，直接通信距 离可达2700m(78kbps，双绞线)。
节省投资
３１ ％
备注
分析仪表未列 入 不包括分析仪 表安装
第五章 现场总线技术
5.2 几种有影响的现场总线技术
自80年代末以来，有几种现场总 线技术已逐渐形成其影响并在一些特 定的应用领域显示了自己的优势。它 们具有各自的特点，也显示了较强的 生命力。对现场总线技术的发展已经 发挥并将会继续发挥较大作用。
• 每一代更新都带来能力指数的跃变，同时随着工具与功能开发的不断完善，每一代系统的测控能 力指数会按各自的增长速率不断升高，为生产过程的控制与管理提供更为完善的服务，带来更大 的经济效益。这里，图4-1中对能力指数的描述在数值上并不精确，不过是一种示意性的表达而 已。
第五章 现场总线技术
使用现场总线PROFIBUS PA的经济优势： 与使用传统的4-20mA模拟信号系统比较
第五章 现场总线技术 自动控制系统网络结构
第五章 现场总线技术
第五章 现场总线技术
第五章 现场总线技术
• 它表明，测量控制系统从早期基地式模拟仪表只能实现单点、单控制回路的测控功能开始，逐渐 发展到按装置或过程的多回路、多变量集中监控，整个装置或车间的优化控制，以致实现生产过 程的控制与管理一体化。
• 支持双绞线、同轴电缆、光纤、射频、红外线、电力线等多 种通信介质，并开发了相应的本质安全防爆产品，被誉为通 用控制网络。
第五章 现场总线技术
LonWorks技术所采用的LonTalk协议被封装在称之为的神经元芯片中 而得以实现。
• 集成芯片中有3个8位CPU，一个用于完成开放互连模型中 第1和第2层的功能，称为媒体访问控制处理器，实现介质 访问的控制与处理。
• H2的传输速率可为1Mbps和2．5Mbps两种，其通信距离 分别为750m和500m。物理传输介质可支持双绞线、光缆 和无线发射，协议符合IECll58—2标准。
• 其物理媒介的传输信号采用曼彻斯特编码。
第五章 现场总线技术
本质安全型电气设备的原理：
通过选择电气设备电路的各种参数或采取保护措施来限 制电路的火花放电能量和热能，使其在正常工作和规定 的故障状态下，产生的电火花的热效应均不能点燃周围 环境的爆炸性混合物，从而实现了电气防爆。
语言、设备描述字典； • 用于实现测量、控制、工程量转换等应用功能的功能块、
实现系统组态、调度、管理等功能的系统软件技术； • 以及构筑集成自动化系统、网络系统的系统集成技术。
第五章 现场总线技术
• 基金会现场总线的构成： •
第五章 现场总线技术
• 基金会现场总线的通信模型： •
第五章 现场总线技术
(3) PROFIBUS
• PROFIBUS是德国国家标准DINl9245和欧洲标准EN50170 的现场总线标准。
• 由 PROFIBUS-FMS ， PROFIBUS-DP ， PROFIBUS-PA 组 成 了 PROFIBUS系列。
• DP型用于分散外设间的高速数据传输，适合于加工自动 化领域的应用。
• 屈于用户的压力，这两大集团于1994年9月合并，成立了 现场总线基金会，致力于开发出国际上统一的现场总线 协议。
第五章 现场总线技术
基金会现场总线分低速H1和高速H2两种通信速率
• H1的传输速率为31.25kbps，通信距离可达1900m(可加 中继器延长)，可支持总线供电，支持本质安全防爆环 境。
这种电气设备的电路本身就具有防爆性能，也就是从“ 本质”上就是安全的，故称为本质安全型（本安型）。
第五章 现场总线技术
基金会现场总线的主要技术内容，包括：
• FF通信协议； • 用于完成开放互连模型中第2～7层通信协议的通信栈
(Communication Stack)； • 用于描述设备特征、参数、属性及操作接口的DDL设备描述
• 第二个用于完成第3～6层的功能，称为网络处理器，进行 网络变量的寻址、处理、背景诊断、路径选择、软件计时 、网络管理，并负责网络通信控制，收发数据包等。
• 第三个是应用处理器，执行操作系统服务与用户代码。芯 片中还具有存储信息缓冲区，以实现CPU之间的信息传递 ，并作为网络缓冲区和应用缓冲区。
第五章 现场总线技术
第五章 现场总线技术
第五章 现场总线技术
5.1什么是现场总线
• 现场总线是应用在生产现场、在微机化测量控制 设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统， 也被称为开放式、数字化、多点通信的底层控制 网络。
• 现场总线的核心是总线协议（实现开发和互操作 ），基础是智能现场设备（硬件支持）
第五章 现场总线技术