DCS简介分析
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。
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简介全解
每块模件最多8点
NETWORK-6000分散控制系统4000点以上容量配置
MIS Ethernet TCP/IP
#1 OS #2 OS #3 OS #4 OS #5 OS
接口 机
实时数据服务器 厂部监视终端
100 Mbps Switch
GPS Redundant
Engineer WS
AI-FR/TB5
过程控 制Байду номын сангаас元
过程控 制单元
过程控 制单元
工业现场
过程控制单元是以微处理器微基础的微机结构，具有几十种或上百种运算功能， 可以独立地对回路进行各种复杂控制。各控制单元通过通讯系统集中到中央操作站，
进行全系统地综合管理。
二、DCS的功能分层体系：
层次化已经成为目前DCS的体系特点。DCS充分体现了分散控制，集中管理的思
Engineer WS
100Mbps
2.5Mbps 分散处理单元 DPU
586/133
可联结1024点I/O 2000个Block Profibus
12Mbps/1200m
可进行算术、逻辑 和PID运算
32Bit CPU
2500 2500 2500 2500 2500 2500 2500 SOE
制方案。
5，在线性
通过通讯接口和I/O接口，可对过程对象进行实时采集、分析、记录、
监视和操作，以及对系统结构和组态回路的在线修改、局部故障的在线维
护等等，提高了系统的可用性。 6，可靠性 DCS广泛采用了冗余技术、容错技术。各单元都具备自诊断、自检查、
自修理功能，故障出现时还可自动报警。由于采用了种种有效措施，使得 DCS的可靠性和安全性大大提高。 7，可扩展性 DCS中的控制单元，既可独立工作、自成系统，独立地控制某些对象，
DCS简介
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。
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（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。
DCS子系统介绍解读
BS-A
BS-A
BS-A
BS-A
BS-A
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DCS系统从总体网络拓扑结构上充分考虑了交换机设备的冗余配置 以保证其可靠性。 A、B网交叉布放方式： 升仙湖站、天府广场站、火车南站组成一个RPR环网 A网 文殊院站站、省体育馆站、孵化园站组成一个RPR环网 B网 使用ONS 15454E多业务光传输平台，连接起来即可构成RPR的环网 。
升仙湖站
下行
（4）车载数据通信网络
车载网络系统分别由车头驾驶室网络部分及车尾驾驶室网络部分组 成。其中车头驾驶室网络部分由车载无线网络单元即WGB 1310、车载天 线、车载网络交换机和车载CBTC系统设备组成。车尾驾驶室网络部分也 同样由车载无线网络单元即WGB 1310、车载天线、车载网络交换机和车 载CBTC系统设备组成。具体车载网络系统拓扑由下图所示：
区域控制器 (ZC)
联锁控制器 (ILC)
接入交换机 接入交换机 联锁控制器 (ILC) 接入交换机
接入交换机
骨干交换机
骨干交换机
轨旁骨干网络
骨干交换机 骨干交换机
接入交换机
轨旁数据通信网络
车地双向通信网络
MR 车载控制器 (CC)
MR
车载数据 通信网络
车载控制器 (CC)
(1)骨干网的架构
轨旁骨干网采用业内关键应用组网的通用架构构建，由专用的光传输 平台产品和骨干交换机构成，此架构具有网络层次划分科学、高可扩 展性和可维护性等特点； 骨干光传输平台采用思科专业的ONS 15454E多业务传输产品以及先进 的RPR技术构建，骨干交换机采用Catalyst 6506E核心交换机产品。 运营控制中心和车辆段各部署两台骨干交换机以及两台光传输设备（ A、B网分别部署，两网独立并行运行），正线共7个设备集中站，其 骨干交换机采用A、B网交叉布放方式,世纪城站部署两台骨干交换机 以及两台光传输设备,其余6站各部署一台骨干交换机以及一台光传输 设备,骨干交换机上联本站光传输设备，光传输设备之间通过光纤互 联组成RPR环网； 在业务保护上, 采用RPR的保护, 实现业务的快速恢复和收敛 (<50ms), 而无须依赖于底层SDH传输层保护机制, 大大节约了带宽资 源.
DCS系统介绍范文
DCS系统介绍范文DCS（Distributed Control System），即分布式控制系统，是一种用于监控和控制工业自动化过程的系统。
它由一组分布在整个生产设施的控制单元组成，这些控制单元通过网络进行通信，实现对工艺流程的实时监控和控制。
DCS系统的出现极大地提高了工业生产的自动化水平和生产效率，已经成为现代工业控制领域不可或缺的重要技术。
DCS系统主要由三个部分组成：控制器、人机界面和通信网络。
控制器是DCS系统的核心，它由一组具有实时控制功能的可编程逻辑控制器（PLC）组成，负责对生产设备和工艺参数进行监控和控制。
人机界面则提供了操作员与系统交互的界面，通常采用触摸屏或计算机软件的形式，使操作员可以轻松地监视和控制生产过程。
通信网络负责连接各个控制单元和人机界面，实现数据的传输和交换，确保系统的实时性和可靠性。
DCS系统的优势在于其分布式的结构和灵活的扩展性。
由于控制单元分布在整个生产设施，可以实现对各个工艺单元的独立控制，使得系统更具灵活性和可靠性。
同时，DCS系统的控制器可以根据生产需求进行灵活配置和扩展，以适应不同规模和复杂度的生产过程。
这使得DCS系统不仅适用于大型工业生产，也适用于中小型企业的生产控制。
DCS系统在工业生产中扮演着至关重要的角色。
首先，DCS系统可以实现对生产过程的实时监控和控制，保证生产过程的安全和稳定。
操作员可以通过人机界面监视工艺参数的变化，并根据需要进行调整和控制，及时发现和解决问题，确保生产过程的正常运行。
其次，DCS系统可以提高生产效率和质量。
通过优化控制策略和自动化控制过程，DCS系统可以提高生产效率，减少生产成本，提高产品质量和一致性。
最后，DCS系统可以实现远程监控和控制，使得操作员可以远程监控和控制生产过程，提高生产的灵活性和效率。
总的来说，DCS系统是现代工业生产中不可或缺的重要技术，其优势在于分布式的结构和灵活的扩展性，可以实现对生产过程的实时监控和控制，提高生产效率和质量，确保生产过程的安全和稳定。
DCS系统简介及应用
DCS应用情况
高桥石化公司炼油厂1#常减压装置采用SPECTRUM 系 统与FOX-300 上位机，除对全装置实现常规控制外，开 发了常压塔计算机集成优化系统，实现了基于动态内回 流的常压塔测线产品质量的在线计算、多测线产品质量 及收率的智能化协调控制与最佳回流取热分配控制，并 利用人工智能方法构造上级协调系统，开发了常压塔整 体智能决策与优化专家系统。该项目突破传统思维模式， 代之以信息流、物料流和能量流为主干分解方法，充分 发挥了DCS信息采集功能、通信功能和运算功能强的优 势，并以此为依托，开发和实施了高质量的数学模型和 优化控制软件。该系统在现场长时间投用以来，性能可 靠，提高轻油收率。
二、我国石油化工工业DCS应用情况
截止到1990年，中国石油化工总公司范围内 用于过程控制的大小不同规模的DCS共122套， 其中已投用的90 套，在建的32套。除4套为国产 外，其余均为国外引进产品。 石化总公司的122套DCS，用于炼油专业的27 套，化工专业的47套，化纤专业的18套，化肥专 业的13套，公用工程、三剂生产等系统14套，另 有3套用于中试装置。除此3套外，其余119套 DCS分别用在25个企业的71个生产厂。
缺点（与FCS比较）
• • • • • 浪费一次性投资 浪费安装费用 浪费维护费用 控制准确度与可靠性不高 用户的选择性不多
dcs自动控制系统
典型的dcs系统架构
DCS系统简介及应用
一、DCS控制系统应用概况
集散控制系统（Total Distributed Control System，DSC）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控制系 统。它是控制技术（Control）、计算机技术 （Computer）、通信技术（Communication）、 阴极射线管（CRT）图形显示技术和网络技术 相结合的产物。该装置时利用计算机技术对 生产过程进行集中监视、操作、管理和分散 控制的一种全新的分布式计算机控制系统。
DCS与PLC区分与比较
DCS与PLC区分与比较自动化控制系统在现代工业中起着至关重要的作用。
DCS（分散式控制系统）和PLC（可编程逻辑控制器）是两种常见的控制系统，本文将对它们进行区分和比较。
一、DCS简介分散式控制系统（DCS）是一种多功能、高性能的控制系统，通过把过程控制系统分散在各个区域，来实现对设备、过程和系统进行控制。
在DCS系统中，分布式控制器位于现场设备附近，而控制台用于监视和操作整个系统。
二、PLC简介可编程逻辑控制器（PLC）是一种数字计算机，通过程序来控制工业过程中的自动化机械和电器设备。
它具有高可靠性、可编程性和灵活性，是自动化控制中的重要工具。
三、DCS与PLC的区别1. 控制范围DCS系统适用于大规模、复杂的控制过程，通常用于化工、电力、石油等领域。
而PLC主要用于离散制造工业，如自动化机械、流水线等。
2. 系统结构DCS系统通常由多个分布式控制器、控制台和网络组成，可以同时控制多个设备和过程。
而PLC通常是一个独立的控制器，通过输入输出模块和各种传感器连接外部设备。
3. 网络通信DCS系统采用高速、可靠的网络通信方式，支持数据的传输和共享。
而PLC系统通常使用简单的串口或以太网连接，通信速度较慢。
4. 编程能力DCS系统具有强大的编程能力，可以使用高级语言（如C++和Java）进行开发和编程。
而PLC系统通常使用Ladder图这种图形化编程语言，虽然灵活性较差，但上手较容易。
四、DCS与PLC的比较1. 可靠性DCS系统的分布式结构使其具有高可靠性和冗余性，一旦某个控制器故障，其他控制器可以接管工作。
而PLC系统的单一控制器结构，故障时可能会导致整个系统停止工作。
2. 系统大小DCS系统适用于大规模复杂的过程控制领域，可以同时控制多个设备和过程。
而PLC系统适用于中小规模离散制造领域，控制范围相对较窄。
3. 灵活性与可扩展性DCS系统可以根据具体需求进行定制和扩展，适应不同工艺过程的要求。
火电厂DCS系统介绍
DCS系统通过计算机网络技术将各个控制 器连接起来，实现集中管理和监控，方便 了操作和管理。
开放性
DCS系统采用开放式设计和标准化的通信 协议，方便与其他系统和设备的连接和集 成。
实时性
DCS系统具有快速的数据处理能力和实时 响应能力，能够及时处理生产过程中的各 种信号和数据。
DCS系统的应用范围
工程师可以使用工程师站进行系统配置、控制逻辑设 计、图形界面制作等任务，以满足生产工艺的需求。
操作站是DCS系统中用于监控现场设备运行状 况的人机界面。
工程师站是用于组态和维护DCS系统的计算机。
通讯设备
01
通讯设备是DCS系统中用于实现各硬件设备之间信 息传输的设备。
02
它包括通讯卡、交换机、中继器等设备，以确保系 统各部分之间的可靠通讯。
蒸汽。
蒸汽驱动涡轮机
蒸汽进入涡轮机，驱动 涡轮机旋转，从而产生
电力。
蒸汽冷凝和回收
蒸汽在涡轮机中释放完 能量后，被冷凝成水， 经过处理后再次循环利
用。
DCS系统在火电厂的配置方案
控制单元
DCS系统通过控制单元实现对火电厂设备的 远程控制和监测。
数据采集
DCS系统实时采集火电厂设备的运行数据， 如温度、压力、流量等。
智能运维
DCS系统将实现智能运维管理，通过实时监测和数据分析， 自动预测设备维护需求和故障风险，提高运维效率和安全 性。
DCS系统的安全性提升
安全防护
DCS系统将加强安全防护措施，采用更加先进的安全技术和加密算 法，保护系统免受网络攻击和恶意软件的侵害。
容错与冗余设计
DCS系统将采用容错与冗余设计，确保系统在发生故障时能够快速 恢复运行，降低对火电厂生产的影响。
DCS系统在石油化工中的应用
DCS系统在石油化工中的应用在石油化工领域，自动化控制系统起到了至关重要的作用。
而DCS （Distributed Control System）系统作为一种高级的自动化控制系统，具备分布式、高可靠性和高灵活性等特点，被广泛应用于石油化工工程中。
一、DCS系统简介DCS系统，即分散控制系统，是一种用于实时过程控制的集中计算机控制系统。
它由多个分散的控制器组成，这些控制器通过网络进行通信，完成对整个工艺流程的控制与管理。
DCS系统一般包括人机界面（HMI）、过程控制器（PC）以及输入/输出（I/O）模块等组成部分。
二、DCS系统在石油化工中的应用1. 生产流程控制DCS系统可以实现对石油化工生产流程的全面控制和监测。
通过连接各个关键设备和传感器，DCS系统可以实时监测温度、压力、液位等重要参数，并根据设定的工艺要求进行自动控制。
这有助于提高生产效率、减少能源消耗、优化产品质量。
2. 故障诊断和报警DCS系统具备智能故障诊断和报警功能。
一旦感知到异常情况，DCS系统将快速反应并发出警报，通知操作人员及时采取措施，避免设备故障或生产事故发生。
这种自动化监测和报警功能可以保障工厂的安全运行。
3. 数据采集与处理DCS系统可以对石油化工生产中产生的大量数据进行采集和处理。
通过数据的历史存储和实时监测，DCS系统可以为运营和管理层提供有价值的信息，帮助制定更好的生产策略和决策，提高管理水平和生产效益。
4. 远程监控与操作DCS系统还支持远程监控与操作。
操作人员可以通过远程终端与DCS系统进行连接，随时随地实时监测生产数据、追踪工艺变化，并进行远程控制和调整。
这种功能可以提高工作灵活性和生产效率，减少操作人员的工作强度。
5. 系统集成与扩展DCS系统可以与其他相关软硬件进行集成，实现更高级别的自动化控制和管理。
例如，可以集成与ERP（Enterprise Resource Planning）系统，实现产销一体化的全面管理；可以集成与MES（Manufacturing Execution System）系统，实现生产过程的跟踪与优化。
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及ESD简介
DCS及ESD简介一、DCS----分布式控制系统1、什么是DCS？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。
2、DCS有什么特点？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。
3、DCS的结构是怎样的？上图是一个较为全面的DCS系统结构图，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。
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，目前国内纸行业应用到这一层的系统较少。
4、DCS的控制程序是由谁执行的？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。
5、过程控制站的组成如何?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6、什么是DCS的开放性？DCS的开放性是指DCS能通过不同的接口方便地与第三方系统或设备连接，并获取其信息的性能。
这种连接主要是通过网络实现的，采用通用的、开放的网络协议和标准的软件接口是DCS开放性的保障。
7、什么是系统冗余？在一些对系统可靠性要求很高的应用中，DCS的设计需要考虑热备份也就是系统冗余，这是指系统中一些关键模块或网络在设计上有一个或多个备份，当现在工作的部分出现问题时，系统可以通过特殊的软件或硬件自动切换到备份上，从而保证了系统不间断工作。
通常设计的冗余方式包括：CPU冗余、网络冗余、电源冗余。
在极端情况下，一些系统会考虑全系统冗余，即还包括I/O冗余。
DCS控制系统简介
一 什么是DCS控制系统
• 顺序控制系统DCS是将机组的部分操作按热力系统或辅助机械设备划
分成若干个局部控制系统，按照事先规定的顺序进行操作，以达到顺
序控制的目的。炉侧顺序控制的范围包括：送风机、引风机、一次风
机、空气预热器、炉膛吹灰系统等。机侧顺序控制系统的范围包括：
汽机润滑油系统、凝泵、高加、除氧器、递加、真空泵、轴封系统、
DCS控制系统简介
一 什么是DCS么是DCS控制系统？
• DCS控制系统（DIstributed Control System，
分散控制系统）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。它是计算 机技术、系统控制技术、网络通讯技术和 多媒体技术相结合的产物，可提供窗口友 好的人机界面和强大的通讯功能，是完成 过程控制、过程管理的现代化设备，具有 广阔的应用前景。
严格按照一定的逻辑顺序进行操作或处理未遂事故，以保证锅炉的安
全。同时炉膛安全监控系统还具有燃烧管理功能，它通过对锅炉的各
层燃烧器进行投切控制，满足机组启停和增减负荷的需要，对锅炉的
运行参数和状态进行连续监视，并自动完成各种操作和保护动作，如 紧急切断燃料供应和紧急停炉，以防事故扩大.
二 系统的主要技术概述
•
※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。
•
※“域”的概念。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
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。
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DCS的全名是Distributed Control System,它的中文名字叫分散控制系统，它还
有一个名字，叫集散控制系统(Total Distributed Control System )。它主要应用于工 程控制。
过程控制对象的特点是控制回路较多，若采用集中型计算机控制，则主要有
过程管理级
·过程数据采集及检查 ·开环和闭环控制 ·设备监测和统测试及诊断 ·实施安全性、冗余化措施
直接控制级
现场设备
1，直接控制级：
这一级是DCS的基础。在这一级里，过程控制计算机直接与现场各类装置，如变
送器、执行器、电动机等相连，对所连接的装置实施检测、控制，同时它还与上一级 的计算机相连，接收上层的管理信息，转化为命令发给现场装置，并向上一级传递装 置的特性数据和采集到的实时数据。这一级的计算机是过程控制单元，简称DPU。 DPU的工作是独立的，即当上层计算机与之失去通讯时也能维持对现场装置的控制。 2，过程管理级： 这一级的计算机主要有操作员站、工程师站、服务器等。它综合监视各DPU传递 的所有信息，集中显示操作，控制回路组态和参数修改，优化过程处理等等。操作员 一般使用操作员站来监控现场参数和设备，工程师站由维护人员使用来对组态进行修 改。这一级计算机与DPU进行通讯，操作人员对现场设备的操作命令是发给DPU的， 只有DPU才能直接控制现场的设备。
Engineer WS
100Mbps
2.5Mbps 分散处理单元 DPU
586/133
可联结1024点I/O 2000个Block Profibus
12Mbps/1200m
智能变送器
智能仪表
四、DCS的特点：
与其它计算机控制系统，特别是集中型计算机控制系统相比，集散控制系统有以下 特点： 1，自主性 系统中各工作站独立自主地完成分配给自己的规定任务，并通过网络
接口涟接起来。系统地控制功能分散，负荷分散，从而危险分散。
2，协调性
各工作站通过通信网络传递各种信息，协调工作，以完成控制系统的
又可在需要的时候方便地连入通信子网，这是第一重可扩展性； 当许多设备通过通信子网连成集散系统后，若需要可方便地删除其 中的设备，也可增加设备，这是第二重可扩展性； 通信子网本身也可以扩展延伸，这是第三重可扩展性。
五、DCS实例：
科远控制工程有限公司采用英国欧陆公司的NW-6000，以及世界排名第一的工控
想。DCS的功能一般可以分为以下的4级：
·市场和用户分析 ·销售计划 ·合同事宜 · 定货和销售统计 · 产品制造协调 · 期限监测等
工厂经营管理级
·规划产品结构和规模 ·产品报告
· 产品监视 · 工厂生产监视
生产管理级
·过程操作测试 ·优化过程控制 ·错误检测
·装置间协调 ·自适应控制 ·数据存档
操作员站 工程师站
DPU
DPU
网桥
其它工业网络
3，第三代DCS：
随着网络技术的进步，特别是局域网络技术的飞速发展，DCS进入了第三代。它
的主要变化是局部网络采用了MAP等工厂系统通用的总线型通讯协议，可直接与智能 仪表进行通讯，软硬件的变化很大，但总体结构变化不大。
主计算机 操作站
节点站
节点站
网桥
1，第一代DCS： 20世纪70年代中期至后期推出的DCS称为第一代DCS。
监控计算机
CRT操作中心
高 速 数 据 通 道
过程控制单元
数据采集装置
第一代DCS的结构简图
2，第二代DCS：
进入20世纪80年代，由于微机技术的成熟和局部网络技术的进入，使DCS进入
的第二代。第二代DCS是以局域网（LAN）为主干来领导全系统进行工作。系统中各单 元都可以看作网络接点。不同的局域网可通过网桥进行通讯。
软件Intellution™的FIX,在火电厂的自动控制方面取得了良好的业绩。
NETWORK-6000分散控制系统不冗余小容量配置
OS 1
OS 2
NETWORK-6000分散控制系统2000点配置整体性能指标
#1 OS
#2 OS
#4 OS
#5 OS
Pentium Ⅲ/633 /128M/10G/CDROM
3，生产管理级：
该级计算机协调各单元的参数设定，是生产的总协调员。
4，工厂经营管理级： 这一级居于中央计算机，并与办公自动化连接起来，担任全厂的总体协调管理， 包括各类经营活动、人事管理等等。
三、DCS的发展：
DCS出现于20世纪70年代中期，发展至今已有近30年。，经历了两代历程，现正向
更新的第三代发展。
总体功能。 3，友好性 DCS采用实用而简洁的人机会话系统，丰富的画面显示，具有实时的菜
单功能，方便的操作器，如键盘、鼠标等。 4，适应性 DCS的硬件和软件均采用开放式、标准化和模块化设计，系统为积木式
结构，配置灵活，可以适应不同用户的需要。可以根据生产的要求，改变 系统的大小。在工厂改变生产工艺和生产流程时，只需改变某些配置和控
3个问题：1，危险过于集中； 2，单台计算机很难完成所有的控制； 3，开发周期过长。 而DCS的出现解决了集中型计算机控制所存在的问题。 目前的DCS是指出现于20世纪70年代中期，是以微处理器为基础的分散型计 算机控制系统。
下图目前DCS的组成简图：
中央控制室 CRT操作中心
高 速 数 据 通 道
过程控 制单元
过程控 制单元
过程控 制单元
工业现场
过程控制单元是以微处理器微基础的微机结构，具有几十种或上百种运算功能， 可以独立地对回路进行各种复杂控制。各控制单元通过通讯系统集中到中央操作站，
进行全系统地综合管理。
二、DCS的功能分层体系：
层次化已经成为目前DCS的体系特点。DCS充分体现了分散控制，集中管理的思
制方案。
5，在线性
通过通讯接口和I/O接口，可对过程对象进行实时采集、分析、记录、
监视和操作，以及对系统结构和组态回路的在线修改、局部故障的在线维
护等等，提高了系统的可用性。 6，可靠性 DCS广泛采用了冗余技术、容错技术。各单元都具备自诊断、自检查、
自修理功能，故障出现时还可自动报警。由于采用了种种有效措施，使得 DCS的可靠性和安全性大大提高。 7，可扩展性 DCS中的控制单元，既可独立工作、自成系统，独立地控制某些对象，