集散控制系统3
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。
集散控制系统原理及应用第三版(黎冰著)课后答案下载
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本书讨论了集散控制系统的有关工程应用问题，介绍了五种典型集散控制系统产品及其在工业生产过程中的实际应用例子，主要涉及集散控制系统的现状和开展趋势、系统构成、采用的控制算法、系统选型和评估、系统操作和显示、数据通信以及集散控制系统的工程设计等，每章后附有思考题，以提示读者本章的重点。
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集散控制系统原理及应用一书讨论集散控制系统的有关工程应用问题，介绍了五种典型集散控制系统产品及其在工业生产过程中的实际应用实例，主要涉及集散控制系统的现状和开展趋势、系统
构成、控制算法、系统选型和评估、数据通信、人机界面的工程设计、组态、安装和维护等内容。
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集散控制系统第1章(1-3课时)课件
典型结构
特点：
Байду номын сангаас
1）增加上层网络，加入管理功能；
2）体系结构标准化； 3）采用标准化网络； 4）组态标准化； 5）大部分产品标准化。
4.新一代DCS系统
特点：
1)采用现场总线技术；
2)设备数字化；
1.4 几种计算机控制系统与DCS的比较
PLC控制系统 功能和应 用目标 离散控制为主、兼连续 控制、批量控制 SCADA 监督控制 PC based 可实现多种功能，多应 用于低成本场合
代表产品：Honeywell公司TDGC-3000,Fisher公司PROVOX系 统等
典型结构
特点：
1）引入局域网； 2）增加了控制功能； 3）产品仍然为专有产品。
3.第三代（扩展期） 代表产品：Foxboro公司I/A series；Honeywell公司TDC3000/UCN,Yokogawa公司Centum-XL等。
包括CRT、键盘、开关、指示灯等。实现人机对话； 5）接口电路
在主机与外设之间、主机与过程通道之间实现信号的转换与 匹配，使主机、外设、过程通道之间能通过总线实现信号联系。
软件组成
系统软件： 支持系统的开发、测试、运行和维护的工具软 件，一般是操作系统； 应用软件： 在系统软件的基础上，通过编程工具编写的可 执行程序，目的完成控制任务。
3.实时性强
定时事件的处理、随机事件的处理 4.通用性好 选用通用设备、技术指标留余量 5.经济效益高 性价比、投入产出比
1.2.2计算机控制系统的设计步骤
基本步骤：总体设计、硬件设计、软件 设计、系统调试 1.总体设计 1）确定系统任务与控制方案
2）确定系统的构成方式
3）选择现场设备
DCS等名词解释
仪表工基础知识－－DCS等名词解释一、DCS－－－－分布式控制系统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、什么是DCS 的开放性？DCS的开放性是指DCS能通过不同的接口方便地与第三方系统或设备连接，并获取其信息的性能。
这种连接主要是通过网络实现的，采用通用的、开放的网络协议和标准的软件接口是DCS开放性的保障。
7、什么是系统冗余？在一些对系统可靠性要求很高的应用中，DCS的设计需要考虑热备份也就是系统冗余，这是指系统中一些关键模块或网络在设计上有一个或多个备份，当现在工作的部分出现问题时，系统可以通过特殊的软件或硬件自动切换到备份上，从而保证了系统不间断工作。
通常设计的冗余方式包括：CPU冗余、网络冗余、电源冗余。
DCS控制系统详解
DCS控制系统详解（化工厂）提起DCS系统，化工人都不陌生，因为它是化工厂的大脑，会根据采集现场仪表（温度、压力、流量、液位等）信号作出判断，让输出的信号对管道的阀门进行控制由于DCS涉及的知识面很广，所以今天只介绍基本结构和原理部分，希望能为工厂中相关操作人员以及初学者提供参考。
01 基本结构DCS是Distributed Control System的缩写，直译为“分布式控制系统”。
由于产品生产厂家众多，系统设计不尽相同，功能和特点也各不相同。
国内在翻译时，也有不同的称呼：分散控制系统（简称DCS）集散控制系统（简称TDCS或TDQ 分布式计算机控制系统（简称DCCS）02 系统组成三站一线：工程师站、操作员站、现场控制站、系统网络1、工程师站对DCS进行离线的配置、组态工作和在线的系统监督、控制、维护的网络接点。
主要功能：提供对DCS 进行组态，配置工作的工具软件，并在DCS 在线运行时实时监视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随时处在最佳工作状态之下。
2、操作员站处理一切与运行操作有关的人机界面（HIS，Human Interface Statio n,或01, Operator In terface，或MMI，Man Machi ne In terface）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。
3、场控制站现场控制站是DCS的核心，是对现场I/O处理并实现直接数字控制（DDC功能的网络节点。
系统主要的控制功能由它来完成，系统的性能、可靠性等重要指标也都要依靠现场控制站保证。
其设计、生产及安装都有很高的要求，是分散控制系统中的主要任务执行者。
DCS、SIS和MIS三大控制系统的区别
DCS、SIS和MIS三大控制系统的区别文章稍长，安帕尔科技技术部建议收藏慢慢研究，阅读大概需要3-4分钟1.DCS集散控制系统(Distribu te d 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 Informn ti on 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。
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。
集散控制与现场总线 刘国海第3版 习题答案
习题答案第1章1.集散控制系统的主要特点是什么？为什么集散控制系统要分散控制、集中管理？集散控制系统的主要特点是分散控制和集中管理。
分散控制可以将危险分散，避免故障对系统其他部分的影响，集中管理可以利用计算机技术对生产过程进行集中监视、操作，可以减少管理人员的数量和工作量。
2.开放系统的主要特点是什么？集散控制系统为什么是开放系统？开放系统的主要特点是：⑴可移植性(Portability), (2)可适宜性(Scalability), ⑶可得到性(Availability), (4)互操作性(Interconvertibility)因为集散控制系统符合这些特点。
3.集散控制系统的发展方向是什么？向集成化、综合化、智能化的方向发展。
4.为什么说现场总线控制系统是集散控制系统对控制的彻底分散？按照传统观点，现场设备不属于集散控制系统的范畴，但随着现场总线技术的飞速发展，网络技术已经延伸到现场，微处理机已经进入变送器和执行器，现场信息已经成为整个系统信息中不可缺少的一部分，实现了对控制的彻底分散。
5.集散控制系统的体系结构是什么？集散控制系统的体系结构自下而上分别是：现场级、控制级、监控级和管理级。
6.如何组成集散控制系统硬件结构？集散控制系统的硬件结构采用模块化的结构。
因为硬件模块的选择与系统的价格较为密切，加上硬件的配置与现场的要求联系较紧，因此硬件的基本配置在合同谈判阶段就已确定。
硬件配置包括下列几个方面的内容：工程师站的选择；操作员站的选择；现场控制站的配置。
7.过程控制站、数据采集站、运行员操作站、工程师站、计算站的主要功能是什么？过程控制站接收由现场设备，如传感器、变送器来的信号，按照一定的控制策略计算出所需的控制量，并送回到现场的执行器中去。
过程控制站可以同时完成连续控制、顺序控制或逻辑控制功能，也可能仅完成其中的一种控制功能。
数据采集站与过程控制站类似，也接收由现场设备送来的信号，并对其进行一些必要的转换和处理之后送到集散型控制系统中的其他部分，主要是监控主设备。
DCS简介
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。
发展历史 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。
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(Computer)、通讯(Communication)、显示(CRT)和控制(Control)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。
）它的发展大体分为三个阶段。
第一阶段：1975-1980年，在这个时期集散控制系统的技术特点表现为：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第二阶段：1980—1985.，在这个时期集散控制系统的技术特点表现为： 1）微处理器的位数提高，CRT显示器的分辨率提高 2）强化的模块化系统3）强化了系统信息管理，加强通信功能第三阶段，1985年以后，集散系统进入第三代，其技术特点表现为： 1）采用开放系统管理 2）操作站采用32位微处理器 3）采用实时多用户多任务的操作系统进入九十年代以后，计算机技术突飞猛进，更多新的技术被应用到了DCS之中。
PLC是一种针对顺序逻辑控制发展起来的电子设备，它主要用于代替不灵活而且笨重的继电器逻辑。
第四讲_DCS体系结构分析
Snet：监控网络（连接Fnet、Cnet及操作站、监控站等）
Mnet：管理网络（连接Snet及管理上位机）（中、大型DCS 具有、超大型DCS还能有更高级网络）
（参见：教材P.24. 图2.1 集散控制系统的体系结构）
Snet Cnet
Fnet
过程控制级的任务主要有： 一是采集过程数据，进行数据转换与处理（DAS、PLC）
二是对生产过程进行监测和控制，实现控制规律（DDC、PLC）
三是现场设备及I/O卡件的自诊断（现场总级接口）
四是与过程监控级进行数据通信（Cnet/Fnet－Snet通信接口） 过程控制站接收现场设备级送来的信号，按照预定的控制规律 进行运算，并将运算结果作为控制信号，送回到现场执行器中 去，从而实现控制功能。 数据采集站接收现场信号，进行转换处理，送到Snet网络上的 其他站，它不直接完成控制功能。
直流电源系统稳定性
电气隔离 冗余双电源 主要采用电源1：1冗余；子 电源采用1：N冗余
现场控制站设备
控制计算机
现场控制站设备
工控机特点： CPU：
现场控制站大都采用Motorola公司M68000 系列和Intel公司80X86系列产品。
存储器：
ROM占有较大的比例。
总线：
PC总线应用进入
I/O通道：（丰富的I/O）
DI/DO（SI/SO） AI/AO PI/PO
操作站设备
平面操作台
双层操作台
斜面操作台
琴式操作台
操作站设备
操作站计算机： CPU：
32位或64位
存储器：
大容量外储（甚或有记录仪）。
操作键盘和鼠标：
横河电机CENTUM CS 3000 R3 系统概述
系统概述1、系统结构横河电机CENTUM CS 3000 R3 集散控制系统(DCS)是一个结构真正开放的系统，它是由以下元件所组成的系统结构图Human Interface Station (HIS) 操作站用于运行操作和监视。
采用了微软公司的Windows 2000 或 Windows XP作为操作系统和横河公司指定的工业用高性能计算机。
因此系统工作站具有很强的安全性和可靠性。
Field Control Station (FCS) 现场控制器用于过程Ｉ／Ｏ信号处理，完成模拟量调节、顺序控制、逻辑运算、批量控制等实时控制运算功能。
Engineering Station ( EWS) 工程师站用于设计组态、仿真调试及操作监视。
采用Ｗｉｎｄｏｗｓ２０００或最新的Windows XP作为操作系统的横河指定的高性能计算机。
ESB总线（ＥｘｔｅｎｄｅｄＳｅｒｉａｌＢａｃｋｂｏａｒｄＢｕｓ）用于控制站内，中央主控制器ＦＣＵ同本地Ｉ／Ｏ节点之间进行数据传输的双重化实时通讯总线，网络拓扑构成：总线型，通讯速率：１２８Ｍｂｐｓ，每台控制站可连接１4个Ｉ／Ｏ节点，最大通讯距离2０ｍ。
ＥＲ总线（ＥｎｈｅｎｃｅｄＲｅｍｏｔｅＢｕｓ）用于控制站内本地Ｉ／Ｏ节点与远程Ｉ／Ｏ节点之间进行数据传输的双重化实时通讯总线，网络拓扑构成：总线型，通讯速率：１０Ｍｂｐｓ，每台控制站可从本地节点连接８个远程Ｉ／Ｏ节点，最大通讯距离２0ｋｍ。
Communication Gateway（ACG）通讯网关作为用于将系统的控制总线和 DCS上位机的以太网相连接的网关。
System Integration OPC Station（SIOS）OPC系统集成网关用于将系统控制总线V net/IP 与用于与子系统以太网相连接的网关。
V net/IP 控制总线用于进行操作监视及信息交换的双重化实时控制网络。
整个网络采用心型结构，兼容V-net和TCP/IP协议。
集散控制
计算机集散控制系统随着生产规模的扩大，信息量的增多，控制和管理的关系日趋密切。
对于大型企业生产的控制和管理，不可能只用一台计算机来完成。
于是，人们研制出以多台微型计算机为基础的集散控制系统(DCS)。
它采用分散控制、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调的设计原则，自下而上可以分为若干级，如过程控制级、控制管理级、生产管理级和经营管理级等。
DCS 又称分布或集散式控制系统。
第一章第一节集散控制系统基本概念集散控制系统(DCS)是以微处理器为基础的集中分散型控制系统集散控制系统主要特性集中管理、分散控制DCS 作一个比较完整的定义(1) 以回路控制为主要功能的系统。
(2) 除变送和执行单元外，各种控制功能及通信、人机界面均采用数字技术。
(3) 以计算机的CRT、键盘、鼠标，轨迹球代替仪表盘形成系统人机界面。
(4) 回路控制功能由现场控制站完成，系统可有多台现场控制站，每台控制一部分回路。
(5) 人机界面由操作员站实现，系统可有多台操作员站。
(6) 系统中所有的现场控制站、操作员站均通过数字通信网络实现连接。
二、基本结构集散控制系统是采用标准化、模块化和系列化设计，由过程控制单元、过程接口单元、管理计算机以及高速数据通道等五个主要部分组成。
基本结构如图所示。
(1) 过程控制单元(Process Control Unit，PCU)，又叫现场控制站。
它是DCS 的核心部分，对生产过程进行闭环控制，可控制数个至数十个回路，还可进行顺序、逻辑和批量控制。
(2) 过程接口单元(Process Interface Unit，PIU)，又叫数据采集站。
它是为生产过程中的非控制变量设置的采集装置，不但可完成数据采集和预期处理，还可以对实时数据作进一步加工处理，供CRT 操作站显示和打印，实现开环监视。
(3) 操作员站(Operating Station，OS)是集散系统的人机接口装置。
除监视操作、打印报表外，系统的组态、编程也在操作站上进行。
DCS、PLC、FCS三大系统比较
2．1 PLC
（1）从开关量控制发展到顺序控制、运送处理，是从下往上的。
（2）连续PID控制等多功能，PID在中断站中。
（3）可用一台PC机为主站，多台同型PLC为从站。
（4）也可一台PLC为主站，多台同型PLC为从站，构成PLC网络。这比用PC机作主站方便之处是：有用户编程时，不必知道通信协议，只要按说明书格式写就行。
（5）PLC网格既可作为独立DCS/TDCS，也可作为DCS/TDCS的子系统。
（6）大系统同DCS/TDCS，如TDC3000、CENTUMCS、WDPFI、MOD300。
（7）PLC网络如Siemens公司的SINEC—L1、SINEC—H1、S4、S5、S6、S7等，GE公司的GENET、三菱公司的MELSEC—NET、MELSEC—NET/MINI。
为了使现场总线满足可互操作性要求，使其成为真正的开放系统，在IEC国际标准，现场总线通讯协议模型的用户层中，就明确规定用户层具有装置描述功能。为了实现互操作，每个现场总线装置都用装置描述DD来描述。DD能够认为是装置的一个驱动器，它包括所有必要的参数描述和主站所需的操作步骤。由于DD包括描述装置通信所需的所有信息，并且与主站无关，所以可以使现场装置实现真正的互操作性。
3．2 典型系统比较
通过使用现场总线，用户可以大量减少现场接线，用单个现场仪表可实现多变量通信，不同制造厂生产的装置间可以完全互操作，增加现场一级的控制功能，系统集成大大简化，并且维护十分简便。
3.3 设计、投资及使用
比较的前题是DCS系统与典型的、理想的FCS系统进行比较。为什么要做如此的假设。做为DCS系统发展到今天，开发初期提出的技术要求却已满足并得到了完善，目前的状况是进一步提高，因此也就不存在典型、理想的说法。而作为FCS系统，90年代刚进入实用化，作为开发初期的技术要求：兼容开放，双向数字通信、数字智能现场装置、高速总线等，目前还不理想有待完善。这种状态与现场总线国际标准的制定不能说没有关系。过去的十多年，各总线组织都忙于制定标准，开发产品，占领更多的市场，目的就是要挤身于国际标准，合法的占领更大的市场。现在有关国际标准的争战已告一段落，各大公司组织都已意识到，要真正占领市场，就得完善系统及相关产品。我们可以做这样的预测，不久的将来，完善的现场总线系统及相关产品必须成为世界现场总线技术的主流。
集散式控制系统(DCS)开发及应用方案(一)
集散式控制系统（DCS）开发及应用方案一、实施背景随着工业4.0的到来，产业结构逐渐向智能化、自动化、信息化方向发展。
在此背景下，企业越发重视生产过程的优化与控制。
传统的手动控制和集中式控制系统已无法满足现代工业生产的需求，因此开发集散式控制系统（DCS）成为产业发展的必然趋势。
二、工作原理集散式控制系统（DCS）是一种分布式控制系统，它将控制功能分散到多个智能节点，实现多点控制。
每个智能节点都具备独立的处理能力，可以自主完成局部控制任务，同时又通过通信网络相互连接，实现信息共享和全局控制。
这种系统结构提高了控制效率，降低了控制风险，并可以根据实际生产需求进行灵活的配置和扩展。
三、实施计划步骤1.需求分析：明确控制对象和控制要求，分析现有设备和工艺流程，为系统设计提供依据。
2.系统设计：根据需求分析结果，设计系统的硬件架构、软件功能和网络拓扑结构。
3.硬件选型与配置：选择合适的处理器、传感器、执行器等硬件设备，并配置到相应的智能节点上。
4.软件开发：编写控制算法、数据处理和通信协议等软件程序，实现系统的各项功能。
5.系统集成与调试：将各个智能节点连接起来，进行系统集成和调试，确保系统的稳定性和可靠性。
6.用户培训与文档编写：对用户进行操作培训，编写用户手册和维修手册等文档资料。
7.项目验收与推广：完成项目验收，收集用户反馈，对系统进行持续优化和推广。
四、适用范围集散式控制系统（DCS）适用于各种工业生产领域，如石油化工、电力、制药、食品加工等。
它适用于大型生产线和复杂工艺流程的控制，同时也可以用于小型工厂和实验室的自动化控制。
五、创新要点1.分布式架构：采用分布式控制系统结构，将控制功能分散到多个智能节点上，提高了系统的可靠性和灵活性。
2.智能节点自治：每个智能节点具有独立的处理能力，可以自主完成局部控制任务，降低了对中心控制器的依赖。
3.信息共享与全局控制：通过通信网络实现信息共享和全局控制，提高了生产过程的协调性和一致性。
DCS、PLC、FCS三大系统比较
1.前言在有些行业，FCS是由PLC发展而来的；而在另一些行业，FCS又是由DCS发展而来的，所以FCS与PLC及DCS之间有着千丝万缕的联系，又存在着本质的差异。
2．PLC、DCS、FCS三大控制系统的基本特点目前，在连续型流程生产自动控制（PA）或习惯称之谓工业过程控制中，有三大控制系统，即PLC、DCS和FCS。
它们各自的基本特点如下：2．1 PLC（1）从开关量控制发展到顺序控制、运送处理，是从下往上的。
（2）连续PID控制等多功能，PID在中断站中。
（3）可用一台PC机为主站，多台同型PLC为从站。
（4）也可一台PLC为主站，多台同型PLC为从站，构成PLC网络。
这比用PC机作主站方便之处是：有用户编程时，不必知道通信协议，只要按说明书格式写就行。
（5）PLC网格既可作为独立DCS/TDCS，也可作为DCS/TDCS的子系统。
（6）大系统同DCS/TDCS，如TDC3000、CENTUMCS、WDPFI、MOD300。
（7）PLC网络如Siemens公司的SINEC—L1、SINEC—H1、S4、S5、S6、S7等，GE公司的GENET、三菱公司的MELSEC—NET、MELSEC—NET/MINI。
（8）主要用于工业过程中的顺序控制，新型PLC也兼有闭环控制功能。
（9）制造商：GOULD（美）、AB（美）、GE（美）、OMRON（日）、MITSUBISHI（日）、Siemens（德）等。
2．2 DCS或TDCS（1）分散控制系统DCS与集散控制系统TDCS是集4C（Communication，Computer，Control、CRT）技术于一身的监控技术。
（2）从上到下的树状拓扑大系统，其中通信（Communication）是关键。
（3）PID在中断站中，中断站联接计算机与现场仪器仪表与控制装置。
（4）是树状拓扑和并行连续的链路结构，也有大量电缆从中继站并行到现场仪器仪表。
（5）模拟信号，A/D—D/A、带微处理器的混合。
集散型控制系统介绍
集散型控制系统介绍12020年4月19日本答案仅供参考。
第1章绪论1.1 什么是过程计算机控制系统?它由哪几部分组成?经过具体示例说明。
答:它是指由被控对象、测量变送装置、计算机和执行装置构成,以实现生产过程闭环控制的系统,它综合了计算机过程控制和生产工艺过程。
例如温度控制系统。
1.2 计算机控制工业生产过程有哪些种类型?答:计算机控制工业生产过程一般有五种类型:操作指导控制系统;直接数字控制系统;监督控制系统;集散控制系统;现场总线控制系统。
1.3 计算机控制系统的硬件一般有哪几大主要组成部分?各部分是怎样互相联系的?其中过程通道有几种基本22020年4月19日类型?它们在系统中起什么作用?答:计算机控制系统的硬件一般包括:主机、外部设备、过程输入输出设备。
两个过程通道,一个是输入通道,另一个为输出过程通道。
输入过程通道包括:A/D通道----把模拟信号转换成数字信号后再输入;DI通道-----直接输入开关量信号或数字量信号。
输出过程通道包括:D/A通道----把数字信号转换成模拟信号后再输出;DO通道-----直接输出开关量信号或数字量信号。
1.4 直接数字控制系统的硬件由哪几部分组成?答:直接数字控制系统的硬件主要有计算机(主机)、过程输入输出通道、操作台和计算机辅助设备组成。
如下图所示。
32020年4月19日42020年4月19日1.5 数字PID 控制算法有几种形式?各有什么特点?答:数字PID 控制算法有位置式、增量式、速度式三种形式。
PID 位置式根据偏差计算阀门的位置,PID 增量式根据偏差计算阀门的变化;PID 速度式根据偏差变化程度计算阀门的变化。
1.6 试推导计算机控制系统PI 控制算法的位置式、增量式和速度式。
答:模拟PI 控制算法为])(1)([)(0⎰+=tI p dt t e T t e k t u 其中,p k ----比例增益I T ----积分时间常数在采样周期相当短暂时,用矩形法近似代替积分项∑⎰=≈ki t i Te dt t e 00)()(,其中T 为采样周期,k 为采样序号。
智能楼宇管理员四级模拟考试B卷
智能楼宇管理员四级模拟考试B卷1．建筑设备监控系统中第三代集散控制系统的典型结构是()＋与MAP兼容的局域网＋信息综合管理系统。
[单选题]A、递阶控制结构B、分散控制结构C、模块化控制站(正确答案)D、冗余化控制结构答案解析：模块化控制站2．热辐射在火灾处于()时，成为热传播的主要形式。
[单选题]A、初起阶段B、发展阶段(正确答案)C、猛烈燃烧阶段D、熄灭阶段答案解析：发展阶段3．公共广播系统组成部分不包括()。
[单选题]A、节目设备音源B、音源选择分配C、信号放大处理D、显示器(正确答案)答案解析：显示器4．电涌保护器是通过抑制瞬态过电压以及分泄()来保护设备的装置。
[单选题]A、接地线B、接地引下线C、接地汇集排D、电涌电流(正确答案)答案解析：电涌电流5．对于一个智能楼宇管理员而言，要勤奋好学，不耻下问，不断提高自己的()。
[单选题]A、职称B、职务C、学历D、业务水平(正确答案)答案解析：业务水平6．不是程控交换机中继线的是()。
[单选题]A、普通中继(正确答案)B、IP 中继C、数字中继D、模拟中继线答案解析：普通中继7．关于防盗报警系统安装工艺标准说法错误的是()。
[单选题]A、本系统所敷设的线缆两端必须做标记B、报警控制器通常安装在楼内竖井处或靠近干扰源且易取电处(正确答案)C、接线前，将已布放的线缆再次进行对地与线间绝缘摇测D、应分别对各报警控制器进行地址编码存储于系统主机内，并进行记录答案解析：报警控制器通常安装在楼内竖井处或靠近干扰源且易取电处8．规范规定，一、二类公共建筑的高位水箱的储水量分别不应小于()立方米。
[单选题]A、12; 8;B、18；10C、18；12D、36；18(正确答案)答案解析：36；189．下列选项中，哪一个既是一种职业精神，又是职业活动的灵魂，还是从业人员的安身立命之本()。
[单选题]A、节约B、纪律C、敬业(正确答案)D、公道答案解析：敬业10．下列关于有线电视系统室外线路敷设方式说法正确的是()。
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DCS（集散控制系统）模拟题
第一部分：
1、DCS产生于那个年代？是从哪两大控制系统发展而来？
答:DCS产生于二十世纪70年代中期，由美国霍尼韦尔公司提出的。
它是由直接数字控制DDC(Direct Digital Control)或监督计算机控制SCC(Supervisory Computer Control)发展来的。
2、DCS的概念如何描述？
答: DCS(Distributed Control System)分散控制系统的简称,国内一般习惯称之为集散控制系统DCS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、通信、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、配置灵活以及组态方便。
3、DCS的系统结构是什么？可图示。
4、何为全集成自动化（TIA）？
答: TIA 是高度自动化的工业系统产品简称。
TIA 的中文含义是，完全集成自动化。
TIA 是一个由西门子公司从１９９６年开发和完善的策略构造和策略理念。
这套策略定义了所有涉及到的个体部件，工具和相应的服务（替换部件服务，等）是如何构成一个整体的。
这个整体承担着四个自动化层面的一致性。
管理层面、策划层面、控制层面、工作层面。
TIA 的这个一致性提供给相应企业在创造价值环节（OEM，系统策划和客户终端）一个简便并且经济的过程。
子定义：一个自动化系统必须要由拖动系统（变频器+ 马达）和可编程控制器来实现。
5、PROFIBUS-DP网络最多可连接多少个站点？其通讯率是多少？
答: PROFIBUS-DP总线上最多站点（主-从设备）数为126。
通讯波特率从9.6Kbit/s到12Mbit/s。
第二部分：综合应用题
制作方案书
某企业年产20万吨/年三元硫基复合肥的生产主要有以下4个工段完成：磷酸工段、氢钾工段、制氨工段、复合工段，各工段的I/O点如下表：
置1台ES、4台OS，报表、报警打印机各1台，每个工段配置1套AS，I/O可集中配置也可分布式配置，按15%余量。
并选用合适的通讯网络。
请写出较合理的方案配置书（包含以下内容：1、配置方案说明2、系统配置图3、I/O 模板数量计算说明4、软硬件配置清单）。
附：可供选择的主要硬件
1、工控机
SIMATIC箱式PC
2、电源：
3、底板9槽底板
18槽底板
4、CPU 400系列：
5、I/O模板
400系列：
6、通讯模板
7、扩展模板：400系列：
8。