集散控制系统DCS介绍
DCS系统简介
百科名片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。
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。
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。
基本介绍首先，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 DCS，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。
其次，这是一种完全对现场I/O处理并实现直接数字控制（DDC）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。
DCS系统简介1
DCS系统简介目前，DCS系统在化工行业中得到广泛应用，为使广大论友对系统进行了解，以MACS 系统为例作简要介绍。
一、DCS含义DCS是Distributed Control System的英文缩写，简称分布式控制系统或集散型控制系统。
DCS系统是七十年代中期发展起来的，是集微型计算机检测技术、图形处理技术、数据处理技术和计算机网络技术为一体的新型现代化设备，是实现对过程分散控制、集中操作和管理的自动化装置。
二、系统组成DCS系统由网络、工程师站、操作员站、高级计算机、打印服务站、管理网关、系统服务器、现场控制站、控制通讯站所组成。
1、网络以MACS系统为例：系统网络由上至下分为三个层次：监控网络、系统网络和控制网络。
①监控网络（M—NET）由10M/100M高速冗余以太网构成，用于系统服务器与现场控制站、通信控制站等的连接。
完成现场控制站、通讯控制站的数据下装，服务器与现场控制站、通讯控制站之间的实时数据通讯。
②系统网络（S—NET）由10M ARCNET网构成，用于连接现场控制站和服务器之间的通信。
③控制网络（C—NET）由PROFIBUS-DP构成，可兼容CAN、FF、MODBUS等多种现场总线网络，用来与现场控制站主控单元和过程I/O（信号输入输出模板）单元的通信，完成实时输入、输出数据传送服务的专用网络系统。
2、工程师站它是由工业PC机和各种组态软件工具组成，主要用以完成以下功能：组态：完成数据库、图形、控制算法、报表的组态；参数配置：简化历史库、事故追忆、变量组定义等；设备组态：实现应用系统的操作员站、服务器、现场控制站及过程I/O模块的配置等；数据下装和增量下装：将组态后的数据下装到服务器、操作员站，在线运行时，还可通过增量下装的形式修改数据库和控制算法。
应用软件：MACS专用组态软件，可选装MACS专用操作员软件。
3、操作员站操作员站是操作人员使用的设备，操作员站的监控软件是最重要的人机交互界面，能使操作人员通过薄膜键盘、轨迹球灵活方便地监控过程。
DCS系统的介绍
第三章 DCS系统的介绍多级计算机分布控制系统又称集散控制系统（DCS,distributed control system），是网络技术和控制技术结合的产物。
它是根据分布设计的基本思想，实现功能上分离，位置上分散，达到以分散控制为主，集中管理为辅。
3.1 DCS系统的定义DCS是分布式控制系统的英文缩写（Distributed Control Systerm），在国内自控行业又称为集散控制系统。
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。
3.2 DCS的组成集散控制系统DCS（Distributed Control Systerm）是基于“4C”技术（Computer Control Communicatiao CRT）在20世纪70年代中期出现的新型工业控制系统。
采用分布式的计算机系统结构，目的是为了减少风险，提高系统可靠性。
它将整个控制系统按照区域、功能和回路作适当分解，再通过总线或通讯网络将它们连接为有机整体。
1975年Honey-well公司推出了第一套DCS控制系统，首先被应用于石油化工行业。
自1975年以来，DCS控制系统的硬件和软件功能不断完善和强化，已经经历了三代，但从基本结构来看特性相同，可分解为三大基本部分。
（1）过程控制站过程控制站是集散控制系统与生产过程之间的界面，生产过程的各种过程变量和状态信息通过过程控制站转化为操作监视的数据，而操作的各种信息业通过过程控制站送到执行机构。
在过程控制装置内，进行模拟量与数字量的相互转换，完成各种控制算法的运算，以及对输入和输出量的数据处理等运算。
（2）操作站操作站是操作人员与集散控制系统的界面，操作人员通过操作站了解生产过程的运行状况，并通过他发出操作指令。
DCS_控制系统简介
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(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、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。
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。
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。
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。
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DCS4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。
与集中式控制系统不同，所有的DCS都要求有系统组态功能，DCS分散控制系统原理第一讲绪论DCS从1975年问世以来，大约有三次比较大的变革，七十年代操作站的硬件、操作系统、监视软件都是专用的，由各DCS厂家自己开发的，也没有动态流程图，通讯网络基本上都是轮询方式的；八十年代就不一样了，通讯网络较多使用令牌方式；九十年代操作站出现了通用系统，九十年代末通讯网络有部份遵守TCP/IP协议，有的开始采用以太网。
总的来看，变化主要体现在I/O板、操作站和通讯网络。
DCS控制系统介绍
DCS控制系统介绍
DCS控制系统（Distributed Control System，简称DCS）是一种基于现代技术的集散控制系统，它主要应用于工业生产和制造领域，用于控制和监控生产过程中各项参数和设备，以实现自动化生产。
DCS控制系统由多个分布在各个生产单元的控制器组成，这些控制器之间通过网络进行信息传输和数据交换，实现对整个生产过程的控制和监控。
每个控制器负责管理一定范围的生产设备和参数，通过与传感器、执行器等设备连接，实现对生产过程的监测和控制。
DCS控制系统的核心是集中管理系统，它由工程师对整个生产系统进行规划、设计和编程，定义各种控制策略和逻辑，以实现生产过程的自动化控制。
集中管理系统可以实时监测各个控制器的运行状态，收集和处理生产数据，为决策提供支持，确保生产过程的顺利进行。
DCS控制系统的分散控制器通常由工控机或PLC等硬件组成，它们负责执行集中管理系统下发的控制策略，控制各种生产设备的运行和参数调节。
分散控制器之间可以相互通信，实现对整个生产过程的协调与同步，提高生产效率和质量。
DCS控制系统具有高可靠性和稳定性，通过采用冗余设计和故障恢复机制，可以保证系统在出现故障时快速恢复，确保生产过程的连续性和稳定性。
同时，DCS系统可以对生产过程进行实时监测和报警，及时发现并解决问题，保证生产过程的安全性和可靠性。
总的来说，DCS控制系统是一种先进的生产自动化控制系统，具有集中管理、分散控制、多任务处理、模块化设计和高可靠性等特点，可以满
足各种工业生产领域的自动化控制需求，提高生产效率，节约成本，保证生产质量，是工业生产自动化的重要技术手段。
DCS系统
DCS系统目前，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）。
什么是DCSDCS集散控制系统(Distributed Control System)是20世纪70年代中期发展起来的以微处理器为基础的分散型计算机制系统。
它是控制技术（Control）、计算机技术（Computer）、通信技术（Communication）、图形显示(Display)相结合的产物．该装置是利用计算机技术对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散制的一种全新的分布式计算机控制系统。
DCS的特点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。
分级递阶控制系统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。
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。
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。
DCS控制系统介绍三篇
DCS控制系统介绍三篇篇一：DCS控制系统介绍集散控制系统的英文原名为:DistributedControlSystem，简称DCS，通常也称为集散控制系统。
集散控制系统的控制功能，主要由计算机技（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。
第一节集散控制系统的构成一集散控制系统的构成方式如图是集散控制系统典型结构。
功能分层是集散控制系统的体系特征反映了集散控制系统的“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。
图4.1DCS结构（一）集散控制系统的各层功能1、现场控制级的功能（1）微处理器进入现场变送器、传感器和执行器；现场总线的应用。
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。
2、过程装置控制级的功能过程装置控制级的结构采用过程控制设备+I/O卡件，其功能是：（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。
3、车间操作管理级的功能车间操作管理级设备有中央控制室操作站、打印机、拷贝机、工程师站、计算站，能完成功能是：（1）数据显示与记录（2）过程操作（含组态操作、维护操作）（3）数据存储和压缩归档（4）报警、事件的诊断和处理（5）系统组态、维护和优化处理（6）数据通信；（7）报表打印和画面硬拷贝。
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dcs是什么意思 dcs相关介绍中文名：分布式控制系统外文名：Distributed Control System别称：分布式控制系统概述：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。
系统的主要技术概述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。
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。
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。
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，整个系统的可利用率至少为%;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。
“域”的概念。
把大型控制系统用高速实时冗余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。
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;在控制层，采用冗余的100Mbps工业以太，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。
集散型控制系统介绍
集散型控制系统介绍什么是集散型控制系统？集散型控制系统（Distributed Control System，简称DCS）是一种用于监控和控制工业过程的自动化系统，它由多个分布在整个工厂或工业设施的控制单元组成。
每个控制单元负责特定的控制功能，并与其他单元进行通讯和协同工作。
DCS系统的主要目标是实现工业生产的高效率和高可靠性。
DCS系统的特点1.模块化设计：DCS系统由多个独立的模块组成，每个模块具有特定的功能，并可以根据需要进行添加或移除。
这种模块化设计使得DCS系统更加灵活和可扩展。
2.分布式架构：DCS系统的控制单元分布在整个工厂或设施的各个区域，通过网络进行通讯。
这种分布式架构使得系统更加稳定，并且可以更好地应对设备故障或通讯中断的情况。
3.实时监控：DCS系统可以实时监控工业过程中的各种参数和状态，包括温度、压力、流量等。
监控数据可以通过图形界面直观地展示给操作员，帮助他们进行决策和调整。
4.集中管理：DCS系统通过中央控制台进行集中管理，操作员可以通过该控制台对各个控制单元进行配置和控制。
集中管理使得系统维护和管理更加简便，并且可以提高工作效率。
5.数据记录与分析：DCS系统可以记录和存储工业过程中的各种数据，如生产数据、报警记录等。
这些数据可以用于后续的分析和决策，帮助工厂或设施提高生产效率和质量。
DCS系统的应用领域DCS系统广泛应用于各个工业领域，特别是对于那些需要高度自动化和精确控制的工艺过程来说，DCS系统是不可或缺的工具。
下面是一些常见的DCS系统应用领域：•电力行业：DCS系统被用于发电厂和电网的控制和监测，可以实现对电力设备的远程操作和维护。
•石油和化工：DCS系统在炼油、化工生产和储运过程中起到关键作用，可以提高生产效率和安全性。
•制造业：DCS系统可以应用于各种制造过程的控制和监控，如汽车制造、钢铁生产等。
•水处理：DCS系统可以用于水处理厂的运行和监测，实现对水质和水压的控制。
DCS简介
DCS简介
一、DCS的概念
DCS是英文（Distributed Control System）的缩写，在国内自动控制行业又称之为集散控制系统。
DCS是计算机技术、控制技术和网络技术高度结合的产物，是目前最先进、最合理的过程控制系统，可以适应各种过程控制的要求。
系统具有很高的可靠性。
它通过集中的操作和监控，管理分散的受控点，所以DCS可理解为“分散控制，集中管理”。
二、DCS的应用状况
自1975 年Honeywell 公司推出第一套DCS 以后,全世界有60 余家公司生产了1500 余种产品,目前约有10 000套DCS 在运行。
我国DCS 发展较晚,大约在20 世纪80 年代末才开始逐渐使用。
目前还处在从大型工程逐步向中、小型工程,从主要应用领域(如石化、化工、电力、冶金等行业) 逐步向全工业范围扩展阶段,市场远没有饱和。
特别在最近一段时期,将会有大量的国内企业采用先进的DCS 来改造传统产业,不但大型、中型工程项目采用,不少小型项目也开始采用。
它们的技术改造为DCS 提供了十分巨大的市场空间。
三、 DCS系统结构。
DCS系统简介DCS系统
DCS系统简介DCS系统Distributed Control System分布式控制系统DCS系统也叫集散型控制系统，自1975年问世以来经历了二十余年的时间。
这二十余年间，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。
所以DCS系统由过去的只应用在少数大型企业的控制系统，发展到电力、石油、化工、制药、冶金等多行业的广泛应用。
特别是电力、石化这样的行业?DCS即集散型控制系统，又称分布式控制系统（Distributed Control System)。
它是基于计算机技术（Conputer)、控制技术(Control)、通讯技术(Communication)和图形显示技术(CRT)等４Ｃ技术，通过某种通信网络将分布在工业现场(附近)的现场控制站、检测站和操作控制中心的操作管理站、控制管理站及工程师站等连接起来,共同完成分散控制和集中操作、管理和综合控制的系统。
DCS之前的控制系统单元组合仪表：采用单元组合仪表的控制系统功能单一,配置也很不灵活,无法完成比较复杂的控制。
集中式的计算机控制系统：这种系统因采用了计算机,其运算速度、数据处理能力和控制功能大大提高。
但集中式计算机控制系统有着严重不足,由于系统的一个主机担负着现场数据采集、处理、控制运算、显示、打印和控制操作,这样它的控制或采集规模受限制,性能不宜提高,且危险集中,可靠性低。
早期的DCS系统采用以微处理器为基础的过程控制单元(PROCESS CONTROL UNIT),实现了分散控制 ,有各种控制功能要求的算法,通过组态独立完成回路控制;具有自诊断功能,采用可靠性技术,信号处理采取了抗干扰措施。
这些技术特点在现代的DCS 系统中仍存在,另外,还采用带屏幕显示器的操作站与过程控制单元分离,实现集中监视,集中操作,系统信息综合管理,与现场控制分离。
在通讯方面采用冗余通信系统,用同轴电缆作传输介质,将过程单元的信息送到操作站和上位计算机,实现了分散控制和集中管理。
(完整版)DCS系统介绍
5.2 监控画面组态
5.3 工作站组态
• 用于监视控制显示画面及部分组态功能。
5.4 通讯组态
• 用于组态工作站，打印机及第三方控制器。
六、DCS的基础知识
• I/O信号 • 系统冗余 • DCS系统的特点
6.1 IO信号
• I/O：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。
2.2 1940~1970年
• 第三次科技革命开始后，随着计算机技术的发展，人们开 始尝试将计算机用于过程控制。但当时采用的办法是用一 台计算机控制几十甚至上百个回路，这样做的危险性很高， 如果计算机出现故障，会导致很严重的后果，这造成了危 险集中。
2.3 1970~1990年
• 直到上世纪70年代，随着计算机技术的日渐成熟，人们才 开始将危险分散。就是原来靠一台大计算机完成的任务， 现在用几十台微处理器来完成，从而大大降低了危险系数。 至此DCS就诞生了。
• 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
3.1硬件组成
3.2.1现场控制级
• 又称数据采集装置，主要是将过程非控变量进行数据采集 和预处理，而且对实时数据进一步加工处理，供操作站显 示和打印，从而实现开环监视，并将采集到的数据传输到 监控计算机。输出装置在有上位机的情况下，能以开关量 或者模拟量信号的方式，向终端元件输出计算机控制命令。 这一个级别直接面对现场，跟现场过程相连。比如阀门、 电机、各类传感器、变送器、执行机构等等。
3.2.2过程控制级
DCS系统介绍
2.1 1930~1940年
• 上世纪三四十年代，工业自动化装置采用的是分散性控制 系统。也就是所有设备都是独立运行，不联网控制。操作 员根据生产需求进行计算后，将独立设备的特性调节到适 合的程度，然后就开始工作。之后采用了气动、电动模拟 仪表组成过程控制系统，实现了一定程度上的集中监视、 操作和分散控制。
4.1.1 早期的DCS机柜
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
现场总线接口模件
4.1.3辅助柜
4.1.4 辅操台
4.2 操作站
4.3 网络设备
4.4 可编程控制器PLC
• 可编程逻辑控制器是种专门为在工业环境下应用而设计的 数字运算操作电子系统。它采用一种可编程的存储器，在 其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术 运算等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入输出来控 制各种类型的机械设备或生产过程。
3.2.4经营管理级
• 又称上位机，功能强、速度快、容量大。通过专门的通信 接口与高速数据通路相连，综合监视系统各单元，管理全 系统的所有信息。这是全厂自动化系统的最高一层。只有 大规模的集散控制系统才具备这一级。
3.3网络结构
四、DCS系统的硬件结构
• 现场控制单元：系统柜、辅助柜、辅操台…… • 操作站：服务器、工程师站、操作站……
• 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
3.1硬件组成
3.2.1现场控制级
• 又称数据采集装置，主要是将过程非控变量进行数据采集 和预处理，而且对实时数据进一步加工处理，供操作站显 示和打印，从而实现开环监视，并将采集到的数据传输到 监控计算机。输出装置在有上位机的情况下，能以开关量 或者模拟量信号的方式，向终端元件输出计算机控制命令。 这一个级别直接面对现场，跟现场过程相连。比如阀门、 电机、各类传感器、变送器、执行机构等等。
DCS简介
DCS(集散控制系统)简介集散控制系统简称DCS，也可直译为“分散控制系统”或“分布式计算机控制系统”。
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。
目前DCS在电力、冶金、石化等各行各业都获得了极其广泛的应用。
DCS通常采用分级递阶结构，每一级由若干子系统组成，每一个子系统实现若干特定的有限目标，形成金字塔结构。
可靠性是DCS发展的生命，要保证DCS的高可靠性主要有三种措施：一是广泛应用高可靠性的硬件设备和生产工艺；二是广泛采用冗余技术；三是在软件设计上广泛实现系统的容错技术、故障自诊断和自动处理技术等。
当今大多数集散控制系统的MTBF可达几万甚至几十万小时。
1.集散控制系统的发展趋势近年来，在DCS关联领域有许多新进展，主要表现在如下一些方面。
(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PLC、FCS及各种控制设备和软件资源的广义集成。
(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、使用和维护工作更为方便。
(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、智能化和开放性发展方向。
(4)系统架构向FCS方向发展单纯从技术而言，现阶段现场总线集成于DCS可以有三种方式：①现场总线于DCS系统I/O总线上的集成――通过一个现场总线接口卡挂在DCS的I/O总线上，使得在DCS控制器所看到的现场总线来的信息就如同来自一个传统的DCS设备卡一样。
集散控制系统
集散控制系统（Distributed control system）是以微处理器为基础的对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的集中分散控制系统，简称DCS系统。
是相对于集中式控制系统而言的一种新型的计算机控制系统，它是在集中式控制系统的基础上发展、演变而来的。
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）、通信（communication）、显示（CRT）和控制（Control）等4C技术，其设计原则是分散控制、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调，大大提高了系统的可靠性。
DCS由上而下形成多级控制结构，即过程控制级、集中监控级和生产管理级，采用网络方式实现各级间的信息传递。
DCS既不同于分散的常规仪表控制系统，又不同于集中式计算机控制系统，而是吸收了两者的优点，在它们的基础上发展起来的一门系统工程技术，具有很强的生命力和显著地优越性。
1975年12月，美国霍尼韦尔（HoneyWell）公司推出TDC-2000集散控制系统，成为最早提出集散控制系统设计思想的开发商。
从而开始了DCS的初创阶段（1975-1980）这个时期的系统的特点是：比较注重控制功能的实现，系统的设计重点是现场控制站；系统的人机界面功能则相对较弱，在实际中只用CRT操作站进行现场工况的监视，使得提供的信息也有一定的局限；在功能上更接近仪表控制系统；各个厂家的系统均由专有产品构成，包括高速数据通道、现场控制站、人机界面工作站及各类功能性的工作站等，不仅系统的购买价格高，系统的维护运行成本也高。
可以说，DCS的这个时期是超利润时期，其应用范围也受到一定的限制。
第二阶段（1980-1985）是DCS的成熟期。
这一时期的DCS系统最大的特点是引入了局域网作为系统骨干，按照网络节点的概念组织过程控制站、中央操作站、系统管理站及网关，使得系统的规模、容量进一步增加，系统的扩充有更大的余地，也更加方便在功能上，这个时期的DCS逐步走向完善，除回路控制外，还增加了顺序控制、逻辑控制等功能，加强了系统管理站的功能，可实现一些优化控制和生产管理。
DCS系统介绍
DCS 发展历史
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
DCS 发展历史
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
DCS 发展历史
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
DeltaV I/O Card Types
Outputs
- AO, 8 Channel, 4 to 20 mA, HART – AO, 8 Channel, 4 to 20 mA – I.S. AO, 8 Channel, 4 to 20 mA – DO, 8 Channel, 120/230 VAC, Isolated – DO, 8 Channel, 120/230 VAC, High Side – DO, 8 Channel, 24 VDC, Isolated – DO, 8 Channel, 24 VDC, High Side – High Density DO, 32 Channel, 24 VDC, High Side – I.S. DO, 4 Channel, 12 VDC I.S. Power
DCS 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。
集散控制系统(DCS)
集散控制系统(DCS)集散控制系统(DCS)，是以多个微处理机为基础利用现代网络技术、现代控制技术、图形显示技术和冗余技术等实现对分散控制对象的调节、监视管理的控制技术。
其特点是以分散的控制适应分散的控制对象，以集中的监视和操作达到掌握全局的目的。
系统具有较高的稳定性、可靠性和可扩展性。
集散控制系统一般有四部分组成：（1）过程输入输出装置；（2）过程控制装置；（3）操作接口；（4）数据通讯系统。
集散控制系统也叫分布式控制系统，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。
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（b ps），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。
集散控制系统(DCS)导论
制药行业
用于监控和调节制药生产过程 中的各种参数，确保药品质量 和生产的稳定性。
食品行业
用于监控和调节食品加工过程 中的各种参数，确保食品质量
和生产的卫生安全性。
02
DCS的体系结构
硬件体系结构
操作站
提供人机界面，方便操作员监 控和操作整个系统。
服务器
提供数据存储、备份、恢复等 功能。
现场控制站
负责采集和处理现场数据，执 行控制算法，输出控制信号。
工程师站
用于开发和维护系统，配置系 统参数，组态软件等。
输入输出设备
如传感器、执行器等，用于与 现场设备进行通信。
软件体系结构
系统软件
包括操作系统、数据库管理系统等，是整个 系统的支撑软件。
应用软件
根据具体控制需求开发的专用软件，实现特 定的控制功能。
人机界面技术
总结词
人机界面技术提供操作员与系统之间的交互界面，使操作员能够监控和控制系统的运行。
详细描述
人机界面技术包括图形界面设计、动态数据展示、操作控制、报警处理等功能。它使用计算机显示技 术，以图形、文本、动画等形式展示系统状态和数据，并提供操作工具，如鼠标、键盘等输入设备。
控制算法与策略
起源
20世纪70年代，随着计算机技术和自动化技术的发展，DCS开始 出现。
初期应用
初期主要应用于石油、化工等连续性生产行业。
发展趋势
随着技术的发展，DCS逐渐向智能化、网络化、集成化方向发展。
DCS的应用领域
石油、化工行业
用于监控和调节各种工艺参数 ，提高生产效率和产品质量。
电力行业
用于监控和调节电站运行过程 中的各种参数，确保电力生产 的安全和稳定。
集散控制系统DCS简介
集散控制系统DCS简介DCS是以微型计算机为基础，将分散型控制装置，通信系统，集中操作与信息管理系统综合在一起的新型过程控制系统。
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。
采用了多层分级的结构，适用现代化生产的控制与管理需求，目前已成为工业过程控制的主流系统。
集散控制系统把计算机、仪表和电控技术融合在一起，结合相应的软件，可以实现数据自动采集、处理、工艺画面显示、参数超限报警、设备故障报警和报表打印等功能，并对主要工艺参数形成了历史趋势记录，随时查看，并设置了安全操作级别，既方便了管理，又使系统运行更加安全可靠。
其特点有：1、基于现场总线思想的I/O总线技术2、先进的冗余技术、带电插拔技术po3、完备的I/O信号处理4、基于客户/服务器应用结构5、WindowsNT平台,以太网,TCP/IP协议6、OPC服务器提供互连7、Web浏览器风格,ActiveX控件支持8、ODBC,OLE技术,实现信息,资源共享9、高性能的过程控制单元。
10、支持标准现场总线11、Internet/Intranet应用支持(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它功能的丧失。
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。
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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
I/O通道
AI通道 AO通道 SI通道 SO通道
（1）操作员键盘 通常采用防水、防尘能力，有明确图案（或名称） 标志的薄膜键盘。操作键根据其功能可以分为 ：系统功 能键、控制调节键、翻页控制键、光标控制键、报警控 制键、字母数字键、可编程功能键、用户自定义键。 （2）工程师键盘： 在组态和编制程序时使用。键盘的键采用便于系 统生成的打字机键排列，键盘只有在系统生成时才和 主体连接。
开关量输入/输出通道（SI/SO） 开关量输入/输出通道（SI/SO）
SI通道 SI通道
开关量输入通道。用来输入各种限位开关、继电器 或电磁阀门连动触点的开、关状态；输入信号可能是交 流电压信号，直流电压信号或干接点。
SO通道 SO通道
开关量输出通道，用于控制电磁阀门、继电器、 指示灯、声报警器等只具有开、关两种状态的设备， 它是由端子板、SO板及机柜内电缆构成。
过程管理级
特征
信息量大 易操作性 容错性好
构成装置
监控计算机 工程师操作台 操作员操作站 (配有技术手段齐备、功能强的计算机、CRT显示器、操作 配有技术手段齐备、功能强的计算机、CRT显示器、操作 键盘、及较大存储量的软、硬盘) 键盘、及较大存储量的软、硬盘)
生产管理级
指定区域生产计划； 各单元间的协调控制； 装置的故障诊断处理和记录； 各类操作数据的显示和记录。
处理机-处理机--高性能的工业控制机 --高性能的工业控制机
当今的DCS操作站的功能强，速度快，记录数据大， 当今的DCS操作站的功能强，速度快，记录数据大，所 DCS操作站的功能强 以对操作员站内的处理机系统提出了更高的要求。 以对操作员站内的处理机系统提出了更高的要求。
操作员键盘和工程师键盘
集散控制系统的定义
DCS系统是一个为满足大型工业生产日益复杂的过程控 DCS系统是一个为满足大型工业生产日益复杂的过程控 制的要求，从综合自动化角度出发，按功能分散、 制的要求，从综合自动化角度出发，按功能分散、管理集中 的原则构成。它具有高可靠性指标， 的原则构成。它具有高可靠性指标，不断以新的技术成果充 实和研制，以微处理器、微型计算机技术为核心, 实和研制，以微处理器、微型计算机技术为核心, 与数据通 信技术、CRT显示 人机接口、输入输出技术相结合的， 显示、 信技术、CRT显示、人机接口、输入输出技术相结合的，用 于生产管理、 于生产管理、数据采集和各种过程控制的处于新技术前沿的 新型计算机控制系统。 新型计算机控制系统。
电源
柜内直流稳压电源： 柜内直流稳压电源： 统一的主电源单元将交流电整流成直流电（一 般为24V）供给柜内直流母线。各层机架内设 有子电源单元，将母线上送来的单一直流电压 转变成机架所需的各种电压（+5V、± 12V、 ± 15V等）。 主控电源采用1：1冗余配置。 子电源单元采用1：1或N：1冗余配置
概貌显示画面
仪表面板显示画面
趋势曲线显示画面
时间范围 前翻半页 当前显示在 数据库中位置 后翻半页 本页时间 本页描述 时 间 轴 指示时间
时间轴
显示全 部曲线
消隐全 部曲线
报警显示画面
故障诊断画面
调整画面
系统软件
操作站监控软件
系统简介 系统总貌 报警一览 控制分组 趋势图 流程图 数据一览 故障诊断 SCX语言组态 网络交换数据组态 图形化控制方案组态 调整画面
集散控制系统结构
生产管理级 过程管理级 工程师操作站 过 程 控 制 级
直接数 字控制站 数据 采集站
管理计算机
中央操作台 LAN局域网 LAN局域网
网间连接器
操 作 员 站
监控计算机
网间连接器
高速数据公路
程 路
过程控制级（ 过程控制级（Process Control Unit ）
直接面向生产过程，是系统与过程之间的接口
集散控制系统的基本概念
集散控制系统是随着现代大型工业生产自动化的不断 兴起和过程制要求的日益复杂应运而生的综合控制系统， 兴起和过程制要求的日益复杂应运而生的综合控制系统， 它紧密依赖于自动控制技术、计算机技术、 它紧密依赖于自动控制技术、计算机技术、通信技术和 CRT显示技术(4C)。 CRT显示技术(4C)。 显示技术(4C) 集散控制系统又称分散型控制系统 DCS------Distributed DCS------Distributed Control System -----“分散”指： 分散” 1、工艺上各种设备地理位置的分散。 工艺上各种设备地理位置的分散。 2、功能分散。 功能分散。 “集”：集中监视、集中管理。 集中监视、集中管理。
过程管理级
控制系统工程师、操作员与DCS的界面—人机界面。
MMI—Man Machine Interface； OI—Operator Interface
操作人员
操作管理装置
了解生产过程的运行指令 给生产过程发出操作指令 显示各种参数
功能： 功能：
以操作、监视为主要任务、兼有部分管理功能，可对 系统进行组织、监视和操作，对生产过程控制管理、故障 诊断等。
模拟量输入通道(AI)
一般由端子板、信号调节器、A/D插板、及柜内连接电缆组成。
端子板：用于连接现场信号电缆，对每一路信号线路提供正负极 端子板 两个接线端子及屏蔽层的接地端子。 柜内电缆：端子板、信号调节器与A/D板之间的信号连接。 柜内电缆 信号调节器：将各种范围的模拟量输入信号统一转换成0—5V或 信号调节器 0—10V的电压信号送入A/D板。 采用差动放大器，并且每一路 都串接了滤波器。 A/D插板 A/D插板：信号调节器输入的多路模拟信号，按CPU的指令逐一 插板 转变为数字量送给CPU。DCS多用12位A/D转换器。时间在100微 秒左右。每块A/D插板输入8—64TION, 简称OS） 操作站 以工业PC机为基础的人及接口设备，实现工艺 过程监视、操作、记录等功能。可以一机配多 CRT， 并配有薄膜键盘、触摸屏幕等输入方式。 具有丰富、使用、友好的实时监控界面。具有 分组显示、趋势图、动态流程、报警管理、报表及 记录、存档等监控功能。
过程控制级
机柜结构
机柜内部装有多层机架，安装电源及多种模件 外壳采用金属材料以提供电磁屏蔽。 为保证散热降温，柜内装有风扇。 柜内大多设有温度自动控制装置
机柜示例
控制站插件箱
浙大中控JX-300系统 柜顶风扇
接线端子 I/O插件箱 I/O插件箱
卡件实例图
电源
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。 对控制连续性要求特别高的场合，应装设不间断 供电电源UPS 。
过程变量(参数) 操作的各种信息
过程控制装置
操作监视的数据 执行机构
特征：
能适应恶劣的工业生产过程环境 分散控制 实时性好 独立性强
过程控制级
过程控制级功能 生产过程的数据采集、反馈控制、顺序 控制、批量控制等。在其内部完成：A/D转换， 各种控制算法的运算，对模拟量进行滤波及工 程单位转换，将采集到的实时数据通过网络送 到操作员(工程师)站或其他I/O站。
组态软件
I/O组态 标准画面组态 报表登录组态 常规控制方案组态 流程图登录组态 语言报警组态
工程师站（ENGINEERING STATION 简称ES)
用于控制应用软件组态、系统监视、系统维护的工程设备
组态软件
综合（经营） 综合（经营）管理级
管理范围：工程技术、经济、商业实务、人事活动 管理范围 主要任务：① 收集各种信息(经济情报、市场预测、 主要任务 销售合同、原材料库存状况、生产进 度、工艺流程及工艺参数). ② 产生综合性报表 ③ 进行长期性的趋势分析 ④ 审查最优化 ⑤ 协调和调度各车间生产计划和各部门的关系
模拟量输出通道（AO） 模拟量输出通道（AO）
输出4—20mA 0—10mA 4 20mA或0 10mA mA的直流电流信号。 mA 组成： D/A插板 输出端子板 柜内电缆 D/A插板
D/A插板 D/A插板 每板可提供4—8路模拟输出，精度有8位、12位几种。 输出负载能力一般要求小于500欧。