DCS集散控制系统

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集散控制系统原理及应用

集散控制系统原理及应用集散控制系统（Distribution Control System，简称DCS）是一种基于计算机网络的自动化控制系统，用于集中控制和监视复杂的工业过程。

它由许多分布在整个工厂或工艺中的控制单元组成，这些控制单元通过网络互连，在一起协同工作，以实现对整个过程的控制。

集散控制系统的原理是通过采集和传递数据，实现对过程的实时监测和控制。

它主要包括以下几个组成部分：1. 传感器和执行器：用于采集过程变量和控制信号。

传感器将过程中的物理量转换成电信号，例如温度、压力、流量等。

执行器根据控制信号执行一定的操作，例如开关、调节阀等。

2. 控制单元：集散控制系统中最核心的部分，由计算机硬件和软件组成。

控制单元负责采集、处理和分析传感器采集的数据，在此基础上生成控制信号，并通过执行器将其发送给控制对象。

3. 通信网络：用于连接不同的控制单元，实现数据的传输和共享。

通信网络可以是以太网、现场总线等。

通过网络连接，各个控制单元之间可以实现数据的共享和协同工作。

4. 人机界面：提供人机交互的界面，使操作人员能够直观地监视过程状态、进行操作和维护。

人机界面通常采用图形化显示，包括监视画面、报警提示、操作按钮等。

集散控制系统的应用非常广泛。

它可以用于石油化工、电力、水处理、冶金等工业领域的各种生产过程的控制和监测。

具体应用包括：1. 石油化工：集散控制系统可以用于炼油、化工生产等领域。

通过实时监测和控制温度、压力、流量等参数，可以保证工艺过程的稳定运行。

2. 电力系统：集散控制系统可以用于电力发电和配电系统的监控和控制。

通过集中管理各个发电单元、调度用电负荷，可以实现电力系统的高效运行。

3. 水处理：集散控制系统可以用于水处理过程中的污水处理、给水处理、制水等。

通过实时监测和控制水质、水流等参数，可以提高水处理的效率和质量。

4. 冶金：集散控制系统可以用于冶金工业中的钢铁生产、铸造等过程的控制。

通过实时监测和控制温度、压力、流量等参数，可以保证冶金过程的稳定性和产品质量。

什么是DCS控制系统_DCS控制系统如何应用

什么是DCS控制系统_DCS控制系统如何应用DCS控制系统听起来好像很复杂，其实它就是综合了计算机、通讯、显示和控制等4C技术的一个综合性控制系统。

但是说起来简单，真正想要实现DCS控制系统还是比较复杂的。

小编对DCS控制系统也不是特别精通，就给大家请来了这方面的专家，请专家来为大家解释什么是DCS控制系统，以及DCS控制系统如何应用等一系列问题。

【什么是DCS控制系统】DCS控制系统是分散控制系统（DistributedControlSystem）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、集中操作、分级管理、配置灵活、组态方便。

DCS控制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。

DCS控制系统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。

DCS控制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。

DCS控制系统的参数、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，DCS整个系统的可利用率至少为99.9％；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。

把大型控制系统用高速实时冗余网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。

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集散控制系统

☞按照功能，集散控制系统设备分为四级 ●现场控制级 ●过程控制级 ●过程管理级 ●经营管理级
☞与四级设备对应的四层网络 ●现场网络 ●控制网络 ●监控网络 ●管理网络
图2.1 集散控制系统的体系结构
现场网络
控制网络
监控网络
管理网络
1.现场控制级
➢典型的现场控制级设备 ●各类传感器 ●各类变送器 ●各类执行器 ➢现场控制级设备的主要任务 ●完成过程数据采集与处理。 ●直接输出操作命令、实现分散控制。 ●完成与上级设备的数据通信，实现网络数据库共享。
●常规 PID ●微分先行PID ●积分分离 ●开关控制 ●时间比例式开关控制 ●信号选择 ●比率设定
常用算法
●时间程序设定 ● Smith 预估控制 ●多变量解耦控制 ●一阶滞后运算 ●超前-滞后运算 ●其他运算等
(4) 控制回路组态
➢根据控制策略的需要，将一些功能模块通过软件连接起来，构成检测回路或控制回路。
（2）控制层软件：特指运行于现场控制站的控制器中的软件，针对控制对象，完成控制功能。其基本功能：I/O数据的采集、数据预处理、数据组织管理、控制运算及I/O数据的输出。
（3）监控软件指操作员站或工程师站上的软件，主要完成操作人员所发出的各个命令的执行、图形与画面的显示、报警信息的显示处理、对现场各类检测数据的集中处理。
➢待机运转方式 ●同时配备两台设备，使一台设备处于待机备用状态。 ●当工作设备发生故障时，启动待机设备来保证系统正常运行。这种方式称为1:1 的备用方式。 ●对于N台同样设备，采用一台待机设备的备用方式就称为 N:1 备用。 ●待机运行方式是 DCS 中主要采用的冗余技术。
➢后退运转方式 ●使用多台设备，在正常运行时，各自分担各种功能运行。 ●当其中之一发生故障时，其他设备放弃其中一些不重要的功能，进行互相备用。

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。

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、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。

该系统将若干台微机分散应用于过程控制，全部信息通过通信网络由上位管理计算机监控，实现最优化控制，整个装置继承了常规仪表分散控制和计算机集中控制的优点，克服了常规仪表功能单一，人-机联系差以及单台微型计算机控制系统危险性高度集中的缺点，既实现了在管理、操作和显示三方面集中，又实现了在功能、负荷和危险性三方面的分散。

DCS系统在现代化生产过程控制中起着重要的作用。

集散控制系统一般有以下四部分组成：1）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CRT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。

它们都是工业现场的基础设备、同样也是DCS的基础。

在DCS系统中，这一级别的功能就是服从上位机发来的命令，同时向上位机反馈执行的情况。

拿军队来举例的话，可以形容为最底层的士兵。

它们只要能准确地服从命令，并且准确地向上级汇报情况即完成使命。

至于它与上位机交流，就是通过模拟信号或者现场总线的数字信号。

由于模拟信号在传递的过程或多或少存在一些失真或者受到干扰，所以目前流行的是通过现场总线来进行DCS信号的传递。

2）过程控制级又称现场控制单元或基本控制器，是DCS系统中的核心部分。

生产工艺的调节都是靠它来实现。

比如阀门的开闭调节、顺序控制、连续控制等等。

上面说到现场控制级是“士兵”，那么给它发号施令的就是过程控制级了。

它接受现场控制级传来的信号，按照工艺要求进行控制规律运算，然后将结果作为控制信号发给现场控制级的设备。

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。

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系统概述

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调整画面
集散控制系统分层结构
DCS基本结构
操作员站
工程师站
数据传输通道（高速数据公路）
过程控制单元
…...
过程控制单元
1．小型系统
2．中型系统
MFCD-
3.大型系统
集散控制系统结构
生产管理级过程管理级
管理计算机
中央操作台 LAN局域网
网间连接器
工程师操作站
操作员站
监控计算机
网间连接器
高速数据公路过程控制级
组态软件
I/O组态标准画面组态常规控制方案组态流程图登录组态
报表登录组态
语言报警组态
图形化控制方案组态
DCS系统的发展趋势及特点
第四代DCS 的最主要标志是两个 “I”开头的单词：Information (信息)和Integration（集成)。
数字直接控制
传统DCS
传统DCS和现场总线的结合
DCS系统概述
刘杰
2013年7月17日星期三
集散控制系统
• DCS（Distributed Control System）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控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、通信技术和CRT显示技术(4C)。 “分散”指： 1、工艺上各种设备地理位置的分散。 2、功能分散。 “集”：集中监视、集中管理。

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

概述
计算机控制系统的分类： 3. 直接数字控制系统(DDC) 直接数字控制(Direct Digital Control，DDC)系统是用一台计算机不仅完成对多个被控参数的数据采集，而且能按一定的控制规律进行实时决策，并通过过程输出通道发出控制信号，实现对生产过程的闭环控制。为了操作方便，DDC系统还配置一个包括给定、显示、报警等功能的操作控制台。 DDC系统中的一台计算机不仅完全取代了多个模拟调节器，而且在各个回路的控制方案上，不改变硬件只通过改变程序就能有效地实现各种各样的复杂控制。因此，DDC系统是计算机在工业生产过程中最普遍的一种应用方式。
概述
计算机控制系统的分类： 1. 数据采集系统(DAS) 数据采集系统(Data Acquisition System，DAS)是计算机应用于生产过程控制最早、也是最基本的一种类型。生产过程中的大量参数经仪表发送和A/D通道或DI通道巡回采集后送入计算机，由计算机对这些数据进行分析和处理，并按操作要求进行屏幕显示、制表打印和越限报警。该系统可以代替大量的常规显示、记录和报警仪表，对整个生产过程进行集中监视。因此，该系统对于指导生产以及建立或改善生产过程的数学模型，是有重要作用的。 2. 操作指导控制系统(OGC) 操作指导控制(Operation Guide Control，OGC)系统是基于数据采集系统的一种开环系统。计算机根据采集到的数据以及工艺要求进行最优化计算，计算出的最优操作条件，并不直接输出控制生产过程，而是显示或打印出来，操作人员据此去改变各个控制器的给定值或操作执行器，如此达到操作指导的作用。显然，这属于计算机离线最优控制的一种形式。
集散控制系统
董超天津理工大学 2008.12
概述

DCS集散控制系统设计组态及应用

DCS集散控制系统设计组态及应用
基本内容
概述 DCS集散控制系统是一种广泛应用于工业生产过程的控制系统，它通过将过程控制功能分散到多个独立的控制器节点，实现对生产过程的集中监控和分散控制。DCS集散控制系统具有高可靠性、灵活性和扩展性，它已经成为现代工业自动化领域的重要支柱。
设计组态 DCS集散控制系统的设计组态是整个系统的基础，它主要包括以下几个步骤：
6、系统测试与调试：完成设计后，需要对DCS集散控制系统进行测试和调试，确保系统功能的正确性和可靠性。
3、扩展性：DCS集散控制系统采用模块化设计
1、石油化工行业：在石油化工行业中，DCS集散控制系统广泛应用于炼油、乙烯、化肥等生产过程中，实现对工艺流程的精确控制和优化，提高生产效率和产品质量。
背景分析： DCS集散型控制系统的发展历程可以追溯到20世纪70年代，当时由于单台计算机可靠性的限制，为了提高控制系统的可靠性，人们开始采用多台计算机共同完成控制任务的方式。随着计算机技术、通信技术和控制技术的不断发展，DCS集散型控制系统逐渐形成了成熟的技术体系。目前，DCS集散型控制系统已经发展成为一种高可靠性、高灵活性、高可扩展性和易维护性的自动化控制系统，成为工业生产过程中的重要支撑技术。
参考内容二
引言
分布式控制系统（DCS）是一种广泛应用于工业生产领域的计算机控制系统。它通过将传感器、执行器和控制单元等设备集成在一个系统中，实现对生产过程的实时监控和优化控制。本次演示将探讨DCS系统的设计原则以及先进控制在DCS系统中的应用。
系统设计
1、确定系统结构
DCS系统的结构包括控制器选择、网络通信和人机界面设计等。控制器是系统的核心，负责执行控制算法和协调各个设备的工作。根据生产过程的复杂程度和实际需求，选择合适的控制器，如PLC、DCS等。网络通信系统负责数据传输和设备之间的信息交互，通常采用工业以太网或现场总线等技术。人机界面设计需考虑操作人员的需求，提供友好、直观的控制界面，方便操作人员监控和控制生产过程。

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。

《DCS集散控制系统》课件

其他领域的应用
电力系统：发电、输电、变电、配电等环节
石油化工：炼油、化工、天然气等环节
冶金行业：钢铁、有色金属等环节
交通领域：铁路、公路、航空、港口等环节
环保领域：污水处理、大气污染控制等环节
建筑领域：楼宇自动化、智能建筑等环节
Part Six
DCS集散控制系统的设计与实施
系统设计原则与方法
特点：人机界面友好，操作简便
应用：广泛应用于工业自动化、电力、石化等领域
系统网络
网络拓扑结构：星型、环型、总线型等网络协议：TCP/IP、Modbus等网络设备：交换机、路由器、防火墙等网络管理：监控、配置、故障诊断等
硬件设备选型与配置
控制器：选择合适的控制器类型和型号，如PLC、DCS等输入输出设备：选择合适的输入输出设备，如传感器、执行器等通信设备：选择合适的通信设备，如网络交换机、路由器等电源设备：选择合适的电源设备，如UPS、电源模块等安全设备：选择合适的安全设备，如防火墙、安全网关等辅助设备：选择合适的辅助设备，如显示器、键盘等
Part Four
DCS集散控制系统的软件功能
控制算法与策略
控制算法：PID控制、模糊控制、神经网络控制等控制策略：集中控制、分散控制、混合控制等控制目标：提高系统稳定性、准确性、实时性等控制效果：降低能耗、提高生产效率、减少故障率等
数据采集与处理
数据采集：从现场设备中获取实时数据，如温度、压力、流量等
报警功能：当系统出现异常时，自动报警并提示操作人员
操作功能：提供手动、自动等多种操作方式，方便操作人员控制设备
数据记录与分析：记录系统运行数据，便于分析设备运行情况，优化控制策略。

集散控制系统

1）机柜
现场控制单元的机柜一般是用金属材料制成的立式柜。柜内装有多层机架，供安装电源和各种模件之用，电源
通常放在最上层或最下层，柜内的其它层可用来横向排列所配置的各种模件。随系统而异，柜内纵向一般分6～8层，横向可插4～12 个模件。现场控制单元的标准机柜式结构。
2）机笼
采用金属框架和母板组成，被安装在机柜内，最多安装1个电源机笼和6个模件机笼。
I/O卡常用类型
1）模拟量输入（AI）模件基本功能：多路输入的各种模拟电信号进行采样、滤波、放大、
隔离、输入开路检测、误差补偿及必要修正（如热电偶冷端补偿、电路性能漂移校正等）、向工程单位转化、模拟量/数字量转换，以提供准确可靠的数字量。 2）模拟量输出（AO）模件。主要功能：将输出的数字量信号转换成外部过程控制仪表或装置可接受的模拟量信号，用来驱动各种执行机构控制生产过程，或为模拟式控制器提供给定值，或为记录仪表和显示仪表提供模拟信号。
5）脉冲量输入（PI）模件将输入的脉冲量转换成与之对应的且计算机可识别的数字量。
操作站——人机接口设备
——人与系统互通信息、交互作用的设备，属于DCS的监控级。生产过程高度自动化仍需要操作人员对生产过程、设备状态进行监视、判断、分析、决策和某些干预，特别是生产过程发生故障时更是如此。
其功能流程见下图所示。
控制层软件的组成
1．现场I/O驱动软件主要完成I/O 模件驱动，完成过程量输入/输出，采集现场数据，输出处理后的控制信号数据。
2．输入数据预处理软件主要完成如滤波处理、除去不良数据、工程量转换、统一计量单位等工作，以便用真实地数字值还原现场值，为下步计算做准备。
3.报表打印
4.人机接口
DCS控制层软件