分布式控制系统DCS研究
分布式控制系统DCS简介演示
云计算与大数据应用
随着云计算和大数据技术的快速发展，DCS也开始与这些技术结合，实现数据存 储、分析和处理的云化。
通过云计算和大数据应用，可以实现数据挖掘、预测分析、优化控制等功能，为 企业的决策提供有力支持。
总结词提高发电效率，保障电力全详细描述在电力行业中，分布式控制系统（DCS）主要用于协调控制发电机组、输配电网络和负载，实现高效发电和电力 安全。通过DCS，电力公司能够实时监控和管理电力生产过程，优化资源配置，提高发电效率，同时确保电网的 稳定运行。
化工行业应用案例
总结词
实现生产自动化，提高产品质量
分布式控制系统DCS简介演 示
汇报人： 2024-01-10
目录
• DCS概述 • DCS的体系结构 • DCS的主要功能 • DCS的发展趋势 • DCS的案例分析
01
DCS概述
DCS的定义
01
DCS是分布式控制系统的简称， 是一种集中管理和分散控制相结 合的控制系统。
02
它由多个控制器、输入输出模块 、通信网络和人机界面等组成， 实现对工业过程的控制和管理。
软件体系结构
01
02
03
04
实时操作系统
提供多任务调度、任务间通信 、内存管理等机制。
控制算法库
提供各种控制算法和策略，如 PID控制、模糊控制等。
人机界面软件
提供操作员界面，支持多种显 示和控制功能。
系统管理软件
负责系统配置、维护和管理。
网络体系结构
通讯协议
采用标准的通讯协议，如 EtherNet/IP、Modbus等。
安全关键DCS中控制网络调度的相关问题研究的开题报告
安全关键DCS中控制网络调度的相关问题研究的开题报告一、研究背景及意义控制网络是工厂自动化的重要组成部分之一，它负责将各个设备的信号传输到相应的控制器中，以实现工厂物流的自动化控制。
在工业过程中，控制网络的可靠性十分重要，一旦出现故障或攻击，将会对生产和安全产生重大影响。
因此，如何保证控制网络的可靠性和安全性已成为工业领域研究的重点之一。
DCS（Distributed Control System，分布式控制系统）是一种安全关键的控制网络，它广泛应用于能源、制药、化工等行业，在工业过程中拥有重要的作用。
DCS的系统结构和网络架构与普通的控制网络有所不同，其具有更高的安全要求。
控制网络调度是DCS中的一个关键环节，它涉及到对控制命令的调度和传输，对整个系统的稳定运行起着至关重要的作用。
因此，本文将从DCS控制网络调度的角度出发，探讨如何提高控制网络的可靠性和安全性，为工业生产的稳定运行提供技术支持。
二、研究目标和内容本文的研究目标是探讨安全关键DCS中控制网络调度的相关问题，以提高控制网络的可靠性和安全性。
具体研究内容包括：1.分析DCS控制网络调度的原理和模型，研究网络调度的具体实现方式。
2.探讨DCS控制网络调度中存在的安全问题及其风险评估方法，分析攻击者的攻击手段和网络防护措施。
3.研究现有的DCS控制网络调度算法，分析其优缺点，并提出优化方案，提高网络的稳定性和可靠性。
4.设计并实现DCS控制网络调度系统，测试系统的性能，并对其进行优化。
三、研究方法和技术路线本文的研究方法主要采用文献调研和实验研究相结合的方法。
具体的研究步骤如下：1.阅读相关文献，了解DCS控制网络调度的原理和模型，分析其存在的安全问题。
2.设计实验方案并搭建实验平台，测试网络调度的性能和安全性。
3.对实验数据进行分析和处理，提出优化方案，改进网络调度算法，提高网络的稳定性和可靠性。
4.设计并实现DCS控制网络调度系统，对系统进行测试和优化。
分布式控制系统(dcs)设计与应用实例
分布式控制系统(dcs)设计与应用实例1. 引言1.1 概述分布式控制系统（DCS）是一种应用于工业自动化领域的控制系统，其设计和应用对工业生产的高效性和可靠性起着重要的作用。
随着技术的不断发展和进步，DCS已经广泛应用于各个领域，如工厂生产线、建筑智能化控制和能源管理系统等。
1.2 文章结构本文将首先对分布式控制系统进行概述，包括其定义与特点以及架构。
然后探讨DCS设计的原则与方法，重点介绍系统模块划分、数据通信机制设计以及容错与安全性设计等方面。
接下来将通过实际案例，详细展示DCS在工业生产自动化、建筑智能化控制和能源管理系统方面的应用实例。
最后，在结论与展望部分对主要观点和发现进行总结，并展望分布式控制系统未来的发展趋势和挑战。
1.3 目的本文旨在深入介绍分布式控制系统的设计原则与方法，并通过实例展示其在不同领域中的广泛应用。
通过阅读本文，读者可以了解到DCS的基本概念、特点和架构，并了解到如何设计一个高效、可靠的分布式控制系统。
同时，对于工业生产自动化、建筑智能化控制和能源管理系统等领域感兴趣的读者，可以通过实例了解到DCS在这些领域中的应用及其所带来的好处和挑战。
最后，本文还将展望分布式控制系统未来的发展趋势，为相关研究者和从业人员提供参考思路。
2. 分布式控制系统概述2.1 定义与特点分布式控制系统（DCS）是一种将控制功能集中在中央处理器上，并通过网络将其连接到各个分散的现场设备的自动化系统。
它通过分布在整个工厂或建筑物内的现场设备，收集和传输数据以实现实时监测和远程操作。
DCS具有以下特点：- 灵活性：DCS可以根据需要进行可扩展和定制，适应不同规模和复杂度的应用。
- 实时性：DCS能够快速响应并传递准确的数据，以确保实时监测和控制。
- 通信能力：DCS利用网络技术实现设备之间的高效通信，使得信息可以即时传递。
- 可靠性：DCS采用冗余设计，确保系统出现故障时仍能正常工作，并提供数据备份和恢复机制。
dcs可行性研究报告
dcs可行性研究报告1. 项目背景分散控制系统（DCS）是一种在工业控制领域广泛使用的自动化系统，它使用计算机技术和先进的控制算法，对于工业过程进行实时监控和控制。
DCS系统通常由中央控制台和分布式控制单元组成，可以灵活地应用于各种工业场景，包括石油化工、电力、制造业等领域。
本报告将对引入DCS系统在特定工业领域的可行性进行深入研究和分析，以帮助决策者做出明智的决策。
2. 目标和目的本次研究的目标是评估引入DCS系统对于特定工业领域的可行性，包括技术可行性、经济可行性和实施可行性。
具体目的包括：- 了解DCS系统的基本原理和特点- 评估引入DCS系统对工业生产效率和质量的影响- 分析引入DCS系统的成本和投资回报- 研究DCS系统在具体工业场景中的应用案例- 提出引入DCS系统的建议和规划3. 研究方法本次研究将采用多种研究方法来全面评估DCS系统的可行性，包括文献综述、案例分析、专家访谈和实地调研等。
文献综述将用于了解DCS系统的基本原理和在不同工业领域的应用情况，为后续的研究提供理论支持。
案例分析将选择几个代表性的工业场景，深入研究其引入DCS系统的情况，包括投资情况、效果评估等。
专家访谈将邀请相关领域的专家和从业者进行深入交流，了解他们对DCS系统的看法和建议。
实地调研将前往具体的工业场景，观察和了解实际生产情况，为可行性评估提供实证数据。
4. 技术可行性分析DCS系统在工业自动化领域有着广泛的应用，其核心技术包括实时监测、数据采集、控制算法等。
通过对DCS系统的技术架构和实现原理的研究，可以得出引入DCS系统在特定工业领域的技术可行性，包括系统稳定性、灵活性、扩展性等方面的评估。
例如，在化工生产中，DCS系统可以实现对生产过程的实时监测和控制，保证产品的质量和生产的安全性。
在电力行业中，DCS系统可以实现对电网的实时监测和调度，提高电网的可靠性和稳定性。
总的来说，从技术角度看，DCS系统在工业领域的引入是可行的，可以提高工业生产的自动化程度和精度。
DCS系统的发展历程与趋势展望
DCS系统的发展历程与趋势展望DCS（Distributed Control System，分布式控制系统）是一种用于监控和控制工业过程的自动化系统。
它的发展历程经历了几个重要的阶段，从最初的分散控制到现代的集成化实时控制系统，不断推动着工业自动化领域的发展。
本文将探讨DCS系统的发展历程，并对未来的趋势进行展望。
1. 第一阶段：分散控制系统在上世纪60年代，工业控制系统主要采用分散控制的方式。
这种方式下，每个设备或生产单元都有独立的控制器进行控制，互相之间缺乏通信与协调。
虽然这种系统可以满足简单工艺的需求，但对于复杂的生产过程来说，协调与集成的能力显得十分有限。
2. 第二阶段：中央集中控制系统为了解决分散控制系统的不足，上世纪70年代开始出现了中央集中控制系统。
这种系统将所有控制器集中在一个中央控制室，通过数据通信技术实现设备之间的信息交互。
这样一方面提高了控制系统的协调能力，另一方面也降低了系统的运行成本。
中央集中控制系统在许多工业领域获得了广泛应用，成为了当时工业自动化的代表性技术。
3. 第三阶段：分布式控制系统随着计算机和通信技术的发展，上世纪80年代起，DCS系统逐渐取代了中央集中控制系统。
分布式控制系统通过将控制器分布在各个生产单元中，实现了更强大的控制能力和更高效的信息交互。
此外，DCS系统还具备可靠性高、可扩展性强、维护方便等优点。
这使得它成为了工业自动化领域的主流技术，并广泛应用于石化、电力、制药等行业。
4. 当前阶段：集成化实时控制系统随着信息技术的不断发展，DCS系统正在向集成化实时控制系统的方向迈进。
这种系统不仅要求实时性高、可靠性好，还需要具备更强大的数据处理和分析能力。
同时，物联网、云计算、大数据等新技术的出现，为DCS系统的升级提供了更多可能性。
未来的DCS系统将更加注重信息的共享与互联，实现设备之间的智能协同和智能优化控制。
展望未来，随着工业自动化的智能化和数字化发展，DCS系统将继续朝着更高水平迈进。
dcs可行性研究报告
DCS可行性研究报告1. 引言本报告旨在对DCS（分布式控制系统）的可行性进行研究和评估。
DCS是一种利用计算机网络连接和控制多个分布式设备的系统，被广泛应用于工业自动化领域。
本报告将从技术、经济以及可行性的角度对DCS进行分析，以确定其在不同应用场景中的可行性。
2. 技术可行性分析2.1 系统结构DCS系统由中央控制器、工作站和分布式设备组成。
中央控制器负责协调和管理整个系统，工作站提供操作界面，分布式设备执行具体控制任务。
这种分布式的结构使得DCS系统具有较好的灵活性和可扩展性。
2.2 网络通信DCS系统通过计算机网络实现设备之间的通信。
常见的通信协议包括Modbus、Ethernet/IP等。
这些协议具有高效可靠的特性，能够满足DCS系统的实时控制需求。
2.3 数据采集与处理DCS系统能够实时采集和处理设备工作状态数据。
通过传感器采集的数据能够实时上传到中央控制器和工作站，进行实时监控和数据分析。
这种数据采集和处理的能力使得DCS系统能够实现精细化的控制和优化。
2.4 可靠性与安全性DCS系统需要具备较高的可靠性和安全性。
在系统设计中应考虑设备故障和网络中断等情况的处理机制。
此外，需要采取措施保护系统免受未经授权访问和攻击。
3. 经济可行性分析3.1 投资成本DCS系统的实施需要一定的投资成本，包括硬件设备、软件开发、系统部署和培训等方面。
根据具体项目规模和需求不同，投资成本会有所差异。
3.2 运维成本DCS系统的运维成本包括人员培训、设备维护和系统升级等方面的开支。
合理的运维管理可以降低系统故障率和人为操作错误，减少运维成本。
3.3 投资回报率DCS系统的投资回报率是评估其经济可行性的重要指标。
投资回报率的计算应基于系统预期的效益和成本，并结合项目实际情况做出合理的预测和分析。
4. 可行性评估与决策综合考虑技术和经济因素，对DCS的可行性进行评估和决策是关键。
在可行性评估中，需要考虑系统的性能和稳定性、投资成本和回报率、行业需求和竞争对手等因素，做出科学合理的决策。
2024年DCS控制系统市场调查报告
2024年DCS控制系统市场调查报告DCS（分布式控制系统）控制系统是一种用于工业过程控制的自动化系统，广泛应用于石油化工、电力、冶金、水处理等行业。
DCS控制系统具有分散、模块化、高可靠性等特点，能够实现对生产过程的监控、调节和优化，提高生产效率和产品质量。
近年来，随着工业智能化的快速发展，DCS控制系统市场也迎来了良好的发展机遇。
根据市场研究机构的数据显示，2019年全球DCS控制系统市场规模约为120亿美元。
预计到2025年，市场规模将有望达到180亿美元，年复合增长率约为5%。
DCS控制系统市场主要受益于以下几个方面的因素：首先，工业数字化转型的推动成为市场增长的重要驱动力。
随着物联网、云计算、大数据等技术的进一步普及和应用，越来越多的工厂开始实施数字化转型，需要采用先进的自动化控制系统来支持生产过程的智能化和网络化。
其次，能源和环保问题的紧迫性推动了DCS控制系统的需求。
随着全球能源消耗的增加和环境污染的日益严重，各国纷纷提出减排和节能的目标。
DCS控制系统能够实时监测和调控生产过程的能源消耗和排放情况，帮助企业实现节能减排的目标，因此在能源和环保领域有着广阔的市场空间。
再次，工业自动化水平的提升推动了DCS控制系统市场的增长。
随着自动化技术的不断进步，DCS控制系统的功能和性能得到了大幅提升，能够支持更复杂、更高效的生产过程控制。
这不仅能够提高企业的生产效率和产品质量，还能够减少人为操作错误和事故的发生，提高工作安全性，因此受到了广大企业的青睐。
最后，新兴市场的崛起为DCS控制系统市场的发展带来了新机遇。
发展中国家加快工业化进程，推动了工业自动化的快速发展，对DCS控制系统的需求不断增加。
此外，一些新兴行业如新能源、智能制造等也对DCS控制系统有着较高的需求，为市场增长创造了新的动力。
综上所述，DCS控制系统市场前景广阔，具有良好的发展潜力。
然而，市场竞争激烈，国内外企业都在积极投入研发和创新，提高产品品质和技术水平。
分布式控制系统DCS研究
分布式控制系统DCS研究摘要:分布式控制系统DCS是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。
本文主要阐述了DCS的发展史,结构,特点,优缺点,以及DCS的维护管理与故障处理原则。
关键词:DCS 结构特点维护管理故障处理DCS是分布式控制系统的英文缩写(Distributed Control System),在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,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、显示和控制等技术,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。
1 DCS的发展历史DCS从1975年问世以来,经历三次变革,20世纪70年代是专用的,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;80年代为通讯网络较多使用令牌方式;90年代操作站出现了通用系统,90年代末通讯网络有部分遵守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。
控制器相对来讲变化要小一些。
操作站主要表现在由专用机变化到通用机,如PC机和小型机的应用。
目前它的操作系统一般采用UNIX,也有小系统采用NT,相比较来看UNIX的稳定性要好一些,NT 则有死机现象。
I/O板主要体现在现场总线的引入DCS系统。
2 DCS的结构2.1 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。
操作站是局域网上的一个节点,具有两个处理器的高性能操作站。
是DCS 系统的主要人机接口,具有独立的电子单元,并且可互为备用,能满足操作人员,管理人员,系统工程师及维护人员的各种工作。
对分布式控制系统(DCS)应用的探讨
对分布式控制系统(DCS)应用的探讨作者：姚天阳来源：《中国化工贸易·下旬刊》2018年第11期摘要：分布式控制系统简称DCS，经由通信网络将信号传输至控制中心进行设备的监控，借助分布式数据采集系统获取工艺数据，具有集中管理、分散控制的特点，在当前石化、电力、冶金等行业都具有较为广阔的发展前景。
关键词：煤化工企业;分布式控制系统;接地系统;通讯接口;安全性分布式控制系统主要由现场控制单元、监控管理系统以及通信网络等三部分组成，具有较强的自主性、可靠性、适应性、协调性与实时性等优势，综合性价比较高，其在石化、电力等企业当中的应用使得企业生产的自动化水平得到了有效提高，为工业生产领域带来了良好的发展前景。
1 分布式控制系统的主要作用分析一方面，分布式控制系统能够优化煤化工企业生产的工艺流程，分散控制与集中管理实现生产效率与管理效率的双重提高，还有助于降低生产操作难度;另一方面，可以将前馈控制与反馈控制进行有机结合，强化煤化工企业生产过程中的自动化控制管理，进一步提高生产实效[1]。
2 分布式控制系統在煤化工企业的具体应用2.1 防雷装置和接地系统通常情况下为强化控制系统的防雷电能力，应当在控制系统上安装防雷装置或安装屏蔽装置，如此便可以有效发挥防雷电功效。
而将分布式控制系统应用于煤化工企业中时，既要确保系统接地，又要严格坚持“一点接地”的高要求，在确保系统发挥控制功能的同时也应当强化系统的抗干扰能力，确保通信信号能够得到顺畅有效的传输。
同时，还应当严格依据煤化工企业的生产要求进行系统与参数的设置，以便规避不安全因素，更好的发挥系统的控制功能。
2.2 通讯接口当前有许多煤化工企业将分布式控制系统应用于报警系统的设计上，然而其实际的功能发挥仍然有待调节，例如紧急情况的发生诱发报警系统启动后，系统只能够传递出一定的报警信号，却无法输出完整的报警条目。
同时，通讯问题成为分布式控制系统在应用过程中存在的最主要问题，倘若未能将通讯接口问题进行有效处理，将导致分布式控制系统内部的各个子系统难以实现安全通讯，当紧急情况发生时难以最短时间内传递出报警信号，对煤化工企业的安全造成了严重的威胁。
分布式控制系统dcs简介介绍
汇报人： 20点 • DCS的组成与架构 • DCS的主要功能 • DCS的应用领域 • DCS的发展趋势与未来展望 • DCS的选型与实施
01
DCS的定义与特点
定义
分布式控制系统（DCS）是一种集散 控制系统，通过分散控制、集中管理 的方式实现对工业生产过程的监控与 控制。
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安全性与可靠性
安全性
随着工业安全意识的提高，DCS将更加注重安全性设计，采用多层次的安全防护措施，确保系统的稳定性和可靠 性。
可靠性
可靠性是DCS的核心要求之一，未来DCS将采用更加可靠的硬件和软件技术，提高系统的稳定性和可靠性。
云技术与大数据应用
云技术
随着云计算技术的发展，DCS将逐步实现云化，通过云平台进行数据存储、分析和远程控制等功能， 提高系统的灵活性和可扩展性。
DCS采用多级计算机系统，将控制功 能分散到多个计算机进行处理，同时 通过网络实现信息共享和协调控制。
特点
高可靠性
DCS采用冗余技术和容错技术 ，确保系统的可靠性和稳定性
。
灵活性
DCS具有模块化结构，可以根 据实际需求进行灵活配置，适 应不同的工业生产过程。
开放性
DCS采用开放式标准和网络协 议，方便与其他系统进行集成 和互操作。
03
DCS的主要功能
DCS的主要功能
• 分布式控制系统（DCS）是一种先进的工 业自动化系统，用于监视、控制和优化制 造过程。它采用计算机、网络和自动控制 技术，将分散的控制系统设备与集中管理 软件相结合，实现对整个生产过程的自动 化控制。
04
DCS的应用领域
DCS的应用领域
• 分布式控制系统（DCS，Distributed Control System）是一种集散控制系统，广泛应用于工业自动化领域。 DCS通过分散控制和集中管理的设计理念，实现了对生产过程的实时监控、数据采集、数据处理、控制和优化 等功能。
浅谈分散控制系统(DCS)与可编程控制系统(PLC)在火力发电厂中的应用与区别
浅谈分散控制系统(DCS)与可编程控制系统(PLC)在火力发电厂中的应用与区别【摘要】本文主要讨论了分散控制系统(DCS)与可编程控制系统(PLC)在火力发电厂中的应用与区别。
在DCS的应用方面，它主要用于对整个电厂的生产过程进行集中监控与控制；而PLC则更适用于对局部设备的单独控制。
两者在火力发电厂中的区别主要体现在控制范围、控制方式以及系统扩展性上。
本文分析了DCS和PLC的优缺点，提出了它们结合应用的必要性。
总结了两种系统在火力发电厂中的应用优势，并展望了未来它们在控制系统领域的发展方向。
【关键词】浅谈、分散控制系统、DCS、可编程控制系统、PLC、火力发电厂、应用、区别、优缺点、结合应用、总结分析、展望未来1. 引言1.1 背景介绍火力发电厂是我国能源领域中一个重要的组成部分，其在能源生产中扮演着至关重要的角色。
随着科技的不断发展和进步，火力发电厂的控制系统也在不断更新和完善。
分散控制系统（DCS）和可编程控制系统（PLC）作为现代控制系统中的两种主要形式，在火力发电厂中得到了广泛的应用。
DCS是一种以分布式控制器为核心的控制系统，其在火力发电厂中主要用于实时监测和控制各个子系统，如锅炉系统、汽轮机系统、发电系统等。
通过集中管理和监控各个子系统，DCS可以实现火力发电厂的高效运行和优化控制。
相比之下，PLC是一种基于可编程逻辑控制器的控制系统，其主要用于对火力发电厂的各种设备和机器进行逻辑控制。
PLC可以根据预先设定的逻辑程序，实现对设备的自动控制和运行。
在火力发电厂中，DCS和PLC各有其应用优势和特点。
DCS在全局控制和监控方面具有优势，而PLC在局部设备控制和逻辑控制方面表现更为突出。
DCS和PLC的结合应用也可以进一步提高火力发电厂的运行效率和安全性。
DCS和PLC在火力发电厂中的应用是相辅相成的，它们的不同特点和优势可以为火力发电厂的控制系统提供更加全面和完善的解决方案。
随着技术的不断发展和更新，我们可以期待DCS和PLC在火力发电厂中的应用会更加普及和深入，为我国能源生产作出更大的贡献。
分布式控制系统(DCS)行业市场分析
• 特点 • 应用领域
特点
• 网络化：DCS通过网络连接各个子系统，具有很强的通信能力，可以实现实时数 据交换和远程监控。
• 分布式：各个子系统相对独立，可以根据实际需求进行扩展和布局。 • 高可靠性：DCS具备容错性和冗余设计，一旦某个子系统出现故障，其他部分可
以自动接管工作。 • 高灵活性：DCS支持模块化设计和可编程控制，可以根据需求进行快速调整和改
变。
应用领域
• DCS广泛应用于各个行业的自动化 控制系统中，特别是以下领域： 石油化工 电力 钢铁冶金 污水处理 制药生产 食品饮料 汽车制造
分布式控制系统(DCS)行业市场 分析
2023-09-12
• 1. 概述 • 2. DCS市场现状 • 3. DCS的发展机遇与挑战
01
1. 概述
1. 概述
• 在当今信息技术高速发展的背景下，分布式控制系统(DCS)成为了工业自动化领 域的重要组成部分。本章将介绍DCS的定义、特点以及应用领域。
• 2. 新兴行业的崛起：新兴行业如新能源、生物医药等对DCS的需求逐渐增加，这 将为DCS的发展提供新的机遇。
挑战
• 1. 技术创新的压力：随着技术的不断 进步，DCS供应商需要不断进行技术 创新，以满足市场需求。
• 2. 市场竞争的加剧：DCS市场竞争激 烈，供应商需要提供更高性价比的产 品和服务，以占据竞争优势。
• 3. 安全性和可靠性的提升：随着网络攻击和数据泄露的日益增多，DCS的安全性 和可靠性成为行业的关注重点，未来DCS将更加注重安全性的设计和保护机制的 建立。
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分布式控制系统DCS研究
摘要:分布式控制系统DCS是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。
本文主要阐述了DCS的发展史,结构,特点,优缺点,以及DCS的维护管理与故障处理原则。
关键词:DCS 结构特点维护管理故障处理
DCS是分布式控制系统的英文缩写(Distributed Control System),在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,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、显示和控制等技术,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。
1 DCS的发展历史
DCS从1975年问世以来,经历三次变革,20世纪70年代是专用的,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;80年代为通讯网络较多使用令牌方式;90年代操作站出现了通用系统,90年代末通讯网络有部分遵守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。
控制器相对来讲变化要小一些。
操作站主要表现在由专用机变化到通用机,如PC机和小型机的应用。
目前它的操作系统一般采用
UNIX,也有小系统采用NT,相比较来看UNIX的稳定性要好一些,NT 则有死机现象。
I/O板主要体现在现场总线的引入DCS系统。
2 DCS的结构
2.1 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。
操作站是局域网上的一个节点,具有两个处理器的高性能操作站。
是DCS 系统的主要人机接口,具有独立的电子单元,并且可互为备用,能满足操作人员,管理人员,系统工程师及维护人员的各种工作。
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。
2.2 DCS的控制程序
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。
2.3 过程控制站的组成
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。
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(调节阀)。
I/O单元:一个过程控制站是有几个机架组成,每个机架可以摆放一定数量的模块。
CPU所在的机架被称为CPU单元,同一个过程站中只能有一个CPU单元,其他只用来摆放I/O模块的机架就是I/O单元。
3 DCS的特点
3.1 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。
3.2 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。
3.3 灵活性
通过组态软件根据不同的流程应用对象进行软硬件组态,即确定测量与控制信号及相互间连接关系、从控制算法库选择适用的控制规律以及从图形库调用基本图形组成所需的各种监控和报警画面,从而方便地构成所需的控制系统。
4 DCS的优点与缺点
4.1 优点
DCS与常规仪表相比具有功能丰富、系统可靠性高、集中监视、操作和管理、性价比高、安装工作量小、硬件结构采用积木式、控制方案易于修改等优点。
4.2 缺点
作为一项比较成熟的工程技术,DCS在全世界范围内取得了巨大成功,但随着时代的进步,各种新技术的推陈出新,人们对DCS 的要求也日益苛刻,所以DCS 逐渐呈现出一些不足,如系统接线工作特别繁重,因为每台现场设备都需要用线缆连接至控制室,因而为以后的查线、维护带来许多不便。
5 DCS系统的维护与管理
加强对系统的维护是防范系统故障发生提高系统安全可靠的重要保障。
5.1 日常维护
日常维护是DCS系统稳定高效运行的基础,主要的维护工作有完善DCS系统管理制度,注意室温变化,避免由于温度、湿度急剧变化导致在系统设备上的凝露。
加强防静电措施和良好的屏蔽,避免电磁场对系统的干扰。
5.2 系统维护
每年对冗余电源、服务器、控制器、通讯网络进行冗余测试。
5.3 故障维护
对DCS系统故障维护的关键是快速、准确地判断出故障点的位置,利用DCS系统的自诊断功能和硬件故障指示灯来确认故障原因和故障所在,分清是仪表故障还是DCS系统故障。
6 DCS系统的故障处理原则
对DCS系统故障处理的关键是快速、准确地判断出故障点的位置,注意以下故障处理原则:
(1)出现故障时,首先要排除是否为操作人员、维修人员操作不当引起的故障。
如:使用方法不对,输入数据错误等。
(2)检查是否确实是DCS故障。
DCS系统具有自诊断测试功能,根据故障指示灯来确认故障原因和故障所在。
分清是仪表故障还是DCS系统故障,若是DCS系统故障,进一步判断出是硬件故障还是软件故障。
(3)进行DCS卡件更换时一定要确认能否在线更换,冗余卡件切换对工作是否有影响。
因为在更换冗余电源卡时容易出现控制器不工作现象,存在由于主电源卡输出电压低,冗余电源卡拔掉后,控制器因主电源卡电压低而不工作。
7 结语
从功能上看,生产自动化系统、动态监控系统和在线质量控制都可以由DCS实现。
从层次结构看,DCS主要担负过程控制和过程优化任务,完成生产调度和生产管理工作。
通过对DCS的研究,并不断发展创新,完善DCS的功能,使之更好地为企业生产自动化服务。
参考文献
[1]凌志浩主编.DCS与现场总线控制系统.华东理工大学出版社,2008.
[2]王锦标编著.计算机控制系统.清华大学出版社,2008.。