《集散控制系统》PPT课件
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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
6 Your site here
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7
可编辑课件
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与plc的区别》课件
技术融合
未来DCS和PLC之间的界限可能会逐渐模糊，两者在技术上将更加 融合。
行业应用
在化工、电力、制药等传统行业，DCS和PLC都有广泛的应用前景， 但具体选择需根据实际需求而定。
PLC的硬件结构具有稳定性和可靠性，适用于工业自动化控制系统的应用。
DCS与PLC硬件结构的比较
DCS和PLC在硬件结构上存在显著差异，DCS 更注重分布式控制和灵活性，而PLC更注重稳 定性和可靠性。
DCS通常采用多控制器结构，可以实现更复杂 的控制逻辑和数据处理，而PLC通常采用单控 制器结构，具有较高的可靠性和稳定性。
PLC是一种工业自动化控制系统中的核心设备，用 于实现逻辑控制、顺序控制等功能。
PLC由输入输出模块、中央处理器、存储器等组成 ，通过编程语言实现控制逻辑。
PLC的主要特点是结构简单、可靠性高、易于编程 和维护。
DCS与PLC的相似之处
1
DCS和PLC都是工业自动化控制系统中的重要组 成部分，用于实现生产过程的控制和监测。
。
01
DCS与PLC的发展 趋势
DCS的发展趋势
01
集成化
DCS系统将进一步实现跨区域、 跨领域的集成，以提高整体生产 效率。
智能化
02
03
安全可靠
借助大数据、AI等技术，DCS将 实现更高级的智能监控、预测性 维护等功能。
随着工业安全需求的提升，DCS 将更加注重安全性能和可靠性设 计。
PLC的发展趋势
01
DCS是一种集散控制系统，通过分散控制、集中管理的方式， 对生产过程进行监测、控制和优化。
02
DCS由多个控制器、输入输出模块、人机界面等组成，通过通
信网络连接，实现各控制器之间的信息交互和协同工作。
未来DCS和PLC之间的界限可能会逐渐模糊，两者在技术上将更加 融合。
行业应用
在化工、电力、制药等传统行业，DCS和PLC都有广泛的应用前景， 但具体选择需根据实际需求而定。
PLC的硬件结构具有稳定性和可靠性，适用于工业自动化控制系统的应用。
DCS与PLC硬件结构的比较
DCS和PLC在硬件结构上存在显著差异，DCS 更注重分布式控制和灵活性，而PLC更注重稳 定性和可靠性。
DCS通常采用多控制器结构，可以实现更复杂 的控制逻辑和数据处理，而PLC通常采用单控 制器结构，具有较高的可靠性和稳定性。
PLC是一种工业自动化控制系统中的核心设备，用 于实现逻辑控制、顺序控制等功能。
PLC由输入输出模块、中央处理器、存储器等组成 ，通过编程语言实现控制逻辑。
PLC的主要特点是结构简单、可靠性高、易于编程 和维护。
DCS与PLC的相似之处
1
DCS和PLC都是工业自动化控制系统中的重要组 成部分，用于实现生产过程的控制和监测。
。
01
DCS与PLC的发展 趋势
DCS的发展趋势
01
集成化
DCS系统将进一步实现跨区域、 跨领域的集成，以提高整体生产 效率。
智能化
02
03
安全可靠
借助大数据、AI等技术，DCS将 实现更高级的智能监控、预测性 维护等功能。
随着工业安全需求的提升，DCS 将更加注重安全性能和可靠性设 计。
PLC的发展趋势
01
DCS是一种集散控制系统，通过分散控制、集中管理的方式， 对生产过程进行监测、控制和优化。
02
DCS由多个控制器、输入输出模块、人机界面等组成，通过通
信网络连接，实现各控制器之间的信息交互和协同工作。
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
中控DCS基础知识课件
电网调度管理
02
利用DCS系统实现电网的实时调度管理，提高电网运行效率和
供电质量。
新能源接入与控制
03
DCS系统可实现对风能、太阳能等新能源发电设备的接入与控
制，推动清洁能源的广泛应用。
其他行业应用前景展望
智能制造领域
随着工业4.0的发展，DCS系统将在智能制造领域发挥重要作用， 实现生产过程的自动化、智能化和网络化。
发展历程
DCS自1975年问世以来，已经经历了四十多年的发展历程。从 最初的模拟仪表控制系统到数字化控制系统，再到现在的智能 化控制系统，DCS系统的功能和性能都得到了极大的提升。
中控DCS特点及优势
技术特点
中控DCS系统采用了先进的控制算法、高 速数据处理技术和可靠的硬件设计，具有 高度的实时性、稳定性和可靠性。
在不同负载下进行压力测试，观察系统性能表现。
常见故障排查技巧
观察法
通过观察设备指示灯、显示屏等信息， 判断设备状态及故障原因。
替换法
将疑似故障的设备或部件替换为正常 设备或部件，观察系统是否恢复正常 运行。
逐步排查法
从系统输入端开始逐步排查，检查信 号传输路径中的每一个环节，直至找 到故障点。
利用专业工具
市场需求
随着工业自动化程度的不断提高和智能制造的深入推进，中控DCS系统的市场需求 不断增长。未来，中控DCS系统将继续向着智能化、网络化、集成化的方向发展， 满足工业领域对于高效、安全、环保等方面的需求。02硬件组来自与结构控制器类型及功能
DCS控制器类型
主要包括冗余控制器、单控制器等 类型。
控制器功能
智慧城市建设
DCS系统可应用于智慧交通、智慧水务、智慧能源等智慧城市建 设领域，提高城市运行效率和居民生活质量。
DCS控制系统 ppt课件
DCS控制系统
反馈控制功能
反馈控制功能的实现--由内部仪表完成，用功能自程序模块实现 单回路控制仪表的功能。
名词解释：内部仪表—能够完成不同标准功能的程序模块
顺序控制功能
用于断续处理，根据控制要求，对时间、状态等条件进行逻辑判 断，分步骤完成一系列操作控制。
注：复杂控制中可能在连续控制中含有断续控制，断续控制的某 一操作需要加入连续控制。
上上
PI D上 上 上 上
3上 1上 上 上 上
8上 8上 上 上 上 上上上
P124 RF- TAB 3- 2 CFCD2
上上上上上上上上
反馈控制功能应用实例
DCS控制系统
V001 V002
TA01 温度下限接点ON
PB01(启动按钮）
上限时开关ON LA01
下限时开关ON LA02
V003
去下一道工序
响所控制的回路。 集散控制可能涉及的问题 CPU控制回路的数量与实际要求的关系---生产装置中联系紧密的控制
回路数目约为8~40个，状态量约为100~500个，集中在一个站内可省 去通信过程，实时性好。
DCS控制系统
配有YEWCOM 7000小型机作为上 位机，包括现场控制站CFCD2、操 作站COPSV／COPCV、数据通讯 母线HF-BUS等构成。 上位机可以连接数个终端和其它外 设。现场控制站CFCD2用作直接控 制，操作站COPSV／COPCV完成 操作和现场监视，现场控制站和操 作站通过HF-BUS相连接。
DCS控制系统
（1）插件可包含多路输入输出，例：MAC2有8路 1~5V输入，8路4~20mA输出。
（2）必要时需加接隔离电路，例：光隔输入、磁隔输 出。
（3）插件实际运算工作在计算机（控制部分RF-FIG3-2）内完成，插件与计算机之间采用站内通信总线交 换数据。
DCS系统维护PPT课件
DCS的发展
1975 年 70年代 80年代
90年代
美国 Honeywell （第一台DCS系统） 分散控制系统TDC—2000
以模拟量反馈为主，开关量为次，
各大公司推出的几十种型号的系统，
采用的都是专利网络，通用性差
随着计算机的发展与网络开发使各控制厂商更多地 采用商业计算机的技术, 80年代末许多公司推出新一 代的集散系统, 其主要特征是新系统的局部网络采用 MA P 协议（制造自动化协议）; 引用智能变送器与 现场总线结构; 在控制软件上引入PLC 的顺序控制与 批量控制, 使DCS 也具有PLC 的功能。
DCS系统日常维护
二、软件ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ护
（1）键锁开关的钥匙有相关人员保管，密码要分级并注意 保密。
（2）严格按照操作权限执行操作。 （3）严禁在DCS、ESD等操作系统中私自安装软件。 （4）系统盘和组态备份盘要妥善保管，要有清晰的标记，
备份至少保证两套，异地存放，组态有变动时必须及 时备份。同时建立系统应用软件备份清单。 （5）系统软件升级修改必须经主管部门批准，开好相应的 作业票后方可进行。 （6）组态软件修改，必须有安全防范措施，有作业票，软件 变更要写入巡检记录并入档，组态下装完成通知操作人员。
DCS系统日常维护
一、硬件维护
（1）检查环境条件（温度、湿度等）使其满足 系统正 常运行的要求。中控：0-60度、5%-95% 横河：0-50度、 10%-90%
（2）检查系统报警，查看控制器及其卡件、通信总线、 操作站及网卡是否正常工作。
（3）检查系统风扇运行情况，并定期清洗过滤网。 （4）检查、更换防鼠板。 （5）检查24V稳压电源工作情况。 （6）系统电池定期更换（一般为三年）。 （7）严禁在DCS、ESD系统中使用个人存储设备。
《集中控制系统介绍》课件
远程操作与管理
通过集中控制系统，您可以远 程操作和管理设备，无需亲临 现场，节省时间和人力资源。
集中控制系统的组成
传感器 执行器 通信网络 集成管理软件
用于监测生产设备和环境的状态和参数，如温度、 压力、湿度等。
用于实际控制和操作设备，如电动阀门、电机等。
用于设备之间的数据传输和信息交换，如以太网、 无线网络等。
《集中控制系统介绍》 PPT课件
欢迎来到《集中控制系统介绍》PPT课件！本课程将为您详细介绍集中控制系 统的定义、功能、组成、分类以及在工业领域的应用。让我们一起开始探索 这个令人兴奋的领域吧！
集中控制系统的定义
1 提供集成管理
集中控制系统是指通过集成管理软件和硬件设备，对各种设备和机器进行远程、集中控 制和管理的系统。
制造业
集中控制系统在制造业中应用广 泛，可以实现生产自动化、质量 管理和设备维护。
能源行业
它被用于能源行业，可以实现对 发电、输电和配电设备的远程监 测和控制。
石油化工业
集中控制系统可以控制石油化工 设备，提高生产效率 • 降低能耗和成本 • 减少人工干预和错误
2 提高生产效率
它可以自动化处理实时数据、优化工艺流程，提高生产效率和产品质量，并减少成本和 人力资源的浪费。
集中控制系统的功能
监测与采集数据
集中控制系统可以监测和采集 各种设备和机器的数据，实时 了解生产过程的状态和参数。
自动化控制
它能够根据预设的条件和算法， 自动化地控制设备和机器的运 行，从而实现自动化生产。
用于监测、控制和管理设备和机器，提供用户界 面和数据分析功能。
集中控制系统的分类
家庭自动化系统
用于控制家庭设备和家电，实现智能化生活。
DCS基础完整ppt课件
• 特点：具有可靠性高、稳定性好、抗干扰能力强、通信速率 快，系统安全，造价低廉，维护成本低等特点。
现场总线设备的连接方式
控制系统
现场总线与4-20mA系统的区别？
4-20mA
现场总线
P.S.
P.S.
– 现场总线设备在总线上并联连接 ，所有设备通过总线 接收、发送数字信号
– 现场总线设备可以向网络上其它设备提供任意多信息 – 总线具有循环冗余检错的(CRC)功能 ，可以保证接收设
输入信号 采集单元
DCS系统
现场
仪表/
变送器
过程对象
控制指令 输出单元
阀门/执 行机构
操作员站
以太网连接 主控单元
现场总 线连接
IO输入模块
IO输出模块
DCS系统
现场
仪表/ 变送器
过程对象
阀门/执 行机构
DCS控制器
海南逸盛石化控制室布置图
11
二、DCS控制系统的历史和发展
▪ 第一代（初创期）：1975-1980年。 典型结构：由5大部分组成：数据采集器、过程控制器、监控计算机、
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。
现场总线
传统 4-20 mA 单变量 单向
现场总线设备的连接方式
控制系统
现场总线与4-20mA系统的区别？
4-20mA
现场总线
P.S.
P.S.
– 现场总线设备在总线上并联连接 ，所有设备通过总线 接收、发送数字信号
– 现场总线设备可以向网络上其它设备提供任意多信息 – 总线具有循环冗余检错的(CRC)功能 ，可以保证接收设
输入信号 采集单元
DCS系统
现场
仪表/
变送器
过程对象
控制指令 输出单元
阀门/执 行机构
操作员站
以太网连接 主控单元
现场总 线连接
IO输入模块
IO输出模块
DCS系统
现场
仪表/ 变送器
过程对象
阀门/执 行机构
DCS控制器
海南逸盛石化控制室布置图
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二、DCS控制系统的历史和发展
▪ 第一代（初创期）：1975-1980年。 典型结构：由5大部分组成：数据采集器、过程控制器、监控计算机、
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。
现场总线
传统 4-20 mA 单变量 单向
《集散控制系统》PPT课件
测 量 元 件
机 显示终端
打印机
图 1- 5 数 据 采 集 系 统
图1-5数据编采辑版集ppt 系统
工 业 对 象
10
工
计
算❖
A/D
转
采
换
样
器
器
测 量 元 件
业
对
机
显示终端
控
象
制
仪
打印机
表ห้องสมุดไป่ตู้
图1-6 操作指导控制系统
图1-6操作指导控制系统
编辑版ppt
11
显示
过程输入
计
（A/D ，DI）
生
❖打印机
7-1-3 DCS的发展及典型产品
第一阶段（1975年—1980年） DCS的开创期
DCS的组成
现场控制站， 8位微机4-8回路1-2S
CRT操作站
监控计算机 ……
现场监测站， 8位 CRT操作站，16 位
数 据 高 速 公 路 HW
数据高速公路， 几十kbps,几十米,
现场控制站
现场监测站 ……
编辑版ppt
5
5
第十章 计算机集散控制系统
f 干扰
r+ e 给定值 _ 偏差
控制器
z 测量值
❖
u
控制作用
执行器
q
操纵变量
被控对象
测量变送器 (a) 闭环控制系统
y
被控量
r
给定值
控制器
u
控制作用
执行器
q
操纵变量
(b) 开环控制系统
被控对象
图1-2 常规仪表控制系统原理框图
图1-1常规仪表控制系统框图
集散控制系统的构成PPT教案
53
第52页/共125页
I/O通道
在过程控制计算机中，种类最多，数量最大的 是各种I/O接口模件(卡件)。
来自过程对象的被测信号通过输入卡件，进
入现场控制站，然后按一定的算法进行数据处理，
并通过输出卡件向执行设备送出控制或报警等信
息。
输入卡件
信号
现场控制站 数据处理
输出卡件
执行 设备
54
第53页/共125页
30
• 多层结构：复杂控制第规29页律/共125页
（4）DCS递阶控制结构的优点 • 系统结构灵活，容易改变，系统的容量可以扩大或缩 小； • ❖ 控制功能增强，除了直接控制外，还有优化控制、自 学习、自适应和自组织等功能； • 降低了信息存储量、计算量，减少了计算时间； • 可以设置备用自系统，降低成本，提高可靠性； • 各级的智能化将进一步提高系统的性能。
10
第9页/共125页
工作站
通信网络
11
第10页/共125页
(集散控制系统 DCS）集中操作监控级
12
第11页/共125页
第四层
四个层次
13
第12页/共125页
4、全厂优化和调度管理级的功能
从系统的观点：原料销售；优化协调 功能：
• 优化控制； • ❖协调和调度各车间生产计划和各部门的联系； • 主要数据的显示、存储和打印； • 数据通信。
接线端子
50
51
第50页/共125页
交流电源：
交流电源经过集散系统的电盘的断路器给系统 供电，保证现场控制站供电系统高效、稳定、无 干扰。
• 每一现场控制站场均用双相交流电源供电， 两相互为冗余。
• 如果附近有经常开关的大功率用电设备， 应采用超级隔离变压器，将其初级、次级 线圈间的屏蔽层可靠接地。这样能很好的 隔离共模干扰。
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I/O通道
在过程控制计算机中，种类最多，数量最大的 是各种I/O接口模件(卡件)。
来自过程对象的被测信号通过输入卡件，进
入现场控制站，然后按一定的算法进行数据处理，
并通过输出卡件向执行设备送出控制或报警等信
息。
输入卡件
信号
现场控制站 数据处理
输出卡件
执行 设备
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• 多层结构：复杂控制第规29页律/共125页
（4）DCS递阶控制结构的优点 • 系统结构灵活，容易改变，系统的容量可以扩大或缩 小； • ❖ 控制功能增强，除了直接控制外，还有优化控制、自 学习、自适应和自组织等功能； • 降低了信息存储量、计算量，减少了计算时间； • 可以设置备用自系统，降低成本，提高可靠性； • 各级的智能化将进一步提高系统的性能。
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工作站
通信网络
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(集散控制系统 DCS）集中操作监控级
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第四层
四个层次
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4、全厂优化和调度管理级的功能
从系统的观点：原料销售；优化协调 功能：
• 优化控制； • ❖协调和调度各车间生产计划和各部门的联系； • 主要数据的显示、存储和打印； • 数据通信。
接线端子
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交流电源：
交流电源经过集散系统的电盘的断路器给系统 供电，保证现场控制站供电系统高效、稳定、无 干扰。
• 每一现场控制站场均用双相交流电源供电， 两相互为冗余。
• 如果附近有经常开关的大功率用电设备， 应采用超级隔离变压器，将其初级、次级 线圈间的屏蔽层可靠接地。这样能很好的 隔离共模干扰。