集散控制系统DCS介绍

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。
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。
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 。
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
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。
过Leabharlann Baidu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
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。
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
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—64路模拟信号
操作站（OPERATER STATION, 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。
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
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
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。
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。