分散控制系统

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分散控制系统介绍概要

分散控制系统介绍概要分散控制系统(Distributed Control System, DCS)是一种广泛应用于工业自动化领域的控制系统。

它是以计算机为核心，通过分布式的控制器和现场设备相互连接，实现对工业过程中各种参数和设备的监控和控制。

DCS的核心思想是将控制系统分布在不同的现场设备中，通过现场设备之间的通信，实现系统的协调和控制。

相比于传统的集中式控制系统，DCS具有以下优势：1.可扩展性：DCS的控制器分布在不同的设备中，可以根据需求添加或移除控制器，实现系统的扩展和升级。

2.高可靠性：由于控制器分布在多个设备中，即使一些设备故障，其他设备仍然可以正常工作，保证了系统的高可靠性。

3.高性能：DCS中的控制器使用先进的计算机技术，具有较高的计算性能和响应速度，能够快速进行复杂的控制计算。

4.分布式控制：DCS将控制功能分布在多个控制器中，实现了分布式控制，提高了系统的灵活性和适应性。

DCS主要由三个组成部分构成，分别是现场设备、控制器和操作工作站。

现场设备包括各种传感器、执行器等，用于获取和控制工业过程中的各种参数和信号。

控制器是DCS的核心部件，它负责接收和处理现场设备发送的信号，进行控制计算，并根据计算结果发送控制指令给现场设备。

操作工作站是DCS的人机界面，操作员通过工作站可以对系统进行监控和控制。

工作站提供了友好的图形界面，显示各种参数和设备状态，并提供操作界面，操作员可以对参数进行调整和设备进行控制。

DCS的工作原理是现场设备将传感器采集到的信号通过数据通信网络传输到控制器，控制器进行控制计算，并根据计算结果发送控制指令给现场设备，现场设备执行控制指令，实现对工业过程的控制。

除了基本的监测和控制功能，DCS还具有一些高级功能，如数据采集和处理、报警和故障诊断、远程监控和控制等。

通过这些功能，DCS可以实现对工业过程的全面监控和控制，并对系统故障进行及时诊断和修复，提高系统的稳定性和可靠性。

分散控制系统

分散控制系统第一章分散控制系统概述一.概述分散控制系统缩写为DCS,全称为DISTRIBUTED CONTROL SYSTEM ,起步于70年代,80年代以后进入优化阶段,从90年代开始,将生产调度、计划优化、经营管理决策方案引入计算机控制系统，使综合管理于优化控制相结合，产生了更大的经济效益和技术进步。

80、90年代国外DCS的代表产品有：TDS3000、WDPF、INFI90等，这些产品的共同特点是：（1）实现开放式的系统通信，向上通过网间连接器与其他网络联系，构成综合信息管理系统，向下支持现场总线，使过程控制各部分之间实现可靠的实时数据通讯。

（2）具有容错和自诊断能力，可靠性更高。

（3）操作员站具有很强的图形显示功能，操作简单，响应速度快。

国内近几年发展比较快的是上海新华控制工程有限公司，它最初是给国外的公司安装调试，后来随技术力量的壮大，逐渐把国外的技术消化吸收制造出XDPS，XDPS继承了国外技术的优点，同时在此基础上全部汉化，界面更友好，占领了国内不少的市场分额。

二．分散控制系统的特点相对分散控制而言是集中控制。

对于集中式计算机控制系统而言，中央计算机的处理速度以及计算机自身的可靠性是其两大应用目标。

计算机的处理速度越快，在一定时间范围内就可管理更多的设备，但处理速度受当时技术条件的限制，不可能要多快有多快。

另一方面就是所有的控制功能都集中到单台计算机上来完成，一旦计算机出了故障，就意味着所有功能都将失效。

基于这种情况，必须寻求一种更加可靠的计算机自动化控制系统，其方案不外乎两种：（1）使计算机本身更加可靠（2）引入功能上可替代的分散控制技术，以改善系统的可靠性对于第一种方案就意味着要求中央计算机更加可靠。

这已经受到技术条件的限制，后来的发展方向是分散型控制技术，原因归纳如下：60年代末70年代初，由于集成电路的发展，出现了功能完善、价格便宜的单板机、微型计算机，可以代替中央计算机的局部工作，以对其周围的装置进行过程检测和控制。

DCS分散控制系统的介绍

DCS分散控制系统的介绍
原理应用典型系统
介绍
• DCS分散控制系统指控制功能分散、风险分散、操作显示集中、采用分布式结构的智能网络控制系统. • DCS由四部份组成：I/O板、控制器、操作站、通讯网络.
DCS的选型
• 操作站区别较大。有以PC机为基础的，有以小型机为基础的，操作系统一般选用 UNIX类系统.。PC机操作系统采用NT，其稳定性没有UNIX好,以NT操作系统作为操作站的，点数要少一些，不然会频繁死机. • 控制器的电源系统，通常采用冗余供电，电源的引入和散热是价格贵的主要原因.
DCS的通讯网络堵塞和人机界面死机现象
• 在DCS的通讯网络上连接有几种不同的结点，它通常分为两大类。一类是直接与生产过程通过I/O板连接起来的结点，我们称之为控制器。控制器根据功能不同又可以分为数据采集控制器和回路控制器，两者可以合为一个结点。另一类结点是与人机相连的，称为人机界面。它们通过通讯网络采集控制器中的数据。根据功能又分为操作站，这是工厂运营的主要设备，它既要从控制器中读取数据，又要将运营人员的意图送给控制器，所以数据传输是双向的. 人机界面的另外几种结点分别是工程师工作站、历史趋势站和动态数据服务器。工程师工作站通常只在系统投运前，把存储在控制器中的各种算法按照生产要求连接起来，并填进参数最后下装给控制器，它是组态用的工具，系统投运以后可以离线。工程师站的工作区别于用算法语言编程，称之为组态.机界面的另一个重要结点是动态数据服务器，它是DCS和MIS系统的接口，是DCS和Web的隔离设备。它的特点是数据只能上行，不能下行，而且存储的数据量是海量的。历史趋势站和动态数据服务器类似，它的功能可以合并到动态数据服务器上，也可以单独成为一个结点. 操作站主要软件是操作系统、监控软件和控制器的驱动软件.DCS运行时间比较长的情况下,控制器的组态也不断变化，但有一个现象是：组态只加不减，有一部分组态实际上已没有与真正的I/O点相连,这时可以用逆向工程师站读取控制器中的组态，与正向工程师站的内容进行比较，删除无效点，就可以避免网络堵塞和死机现象。解决网络堵塞的第三种方法是：如果采用例外报告的方式，可将例外报告的区域加大一些，以减少网络的通讯量。例外报告的意思是现场的某点只在发生变化时把数据送到网络上，如果不发生变化就不会传送。但为了防止点已经坏而人机界面不知道的情况。所以，即使点不变化，超过一段时间也要报告。为了减少网络上的数量，把例外报告的二个参数都适当加大，也能达到减少数据量的目的。

《分散控制系统》课件

详细描述
该钢铁厂分散控制系统出现故障时，能够快速定位并采取有效措施进行处理，确保了生产的连续性和稳定性。
总结词
提高员工故障处理能力
总结词
建立完善的故障预防机制
详细描述
该钢铁厂注重员工故障处理能力的培训和提高，通过实际操作和模拟演练等方式，使员工能够熟练掌握故障诊断和处理技能。
THANKS
总结词
降低能耗和减少排放
详细描述
该化工厂分散控制系统通过优化控制策略，有效降低了能耗和减少排放，符合绿色环保要求，提高了企业的社会责任感。
某钢铁厂分散控制系统的故障诊断与处理
总结词
快速定位和解决故障
详细描述
该钢铁厂通过建立完善的故障预防机制，定期对分散控制系统进行维护和检查，有效预防了故障的发生。
06
分散控制系统的案例分析
某电厂分散控制系统的设计与实施
总结词
成功实现自动化控制
01
02
详细描述
该电厂采用分散控制系统，实现了对发电机组、锅炉、汽轮机等设备的自动化控制，提高了生产效率和安全性。
总结词
注重系统稳定性与可靠性
03
总结词
优化人机界面，提高操作便利性
05
06
04
详细描述
设计过程中，充分考虑了系统稳定性和可靠性，采用了冗余技术和故障诊断功能，确保了系统的高效稳定运行。
详细描述
该电厂分散控制系统的界面设计简洁明了，易于操作，大大提高了操作员的工作效率和准确性。
某化工厂分散控制系统的优化与改进
总结词
提升系统性能和安全性
详细描述
通过对原有分散控制系统的优化和改进，提高了系统的性能和安全性，满足了化工厂生产工艺的特殊要求。

分散控制系统

分散控制系统(DCS)详细介绍一、系统概况：1.DCS系统的特点DCS系统也称分布式控制系统，其实质是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捉新型控制技术。

其功能特点是：通用性强、系统组态灵活、控制功能完善、数据处理方便、显示操作集中、人机界面友好、安装简单规范化、调试方便、运行安全可靠等。

2.分散控制系统的构成作为一种纵向分层和横向分散的大型综合控制系统，它以多层计算机网络为依托，将分布在全厂范围内的各种控制设备的数据处理设备连接在一起，实现各部分信息的共享的协调工作，共同完成控制、管理及决策功能。

1)其硬件设备由管理操作应用工作站、现场控制站和通信网络组成。

管理操作应用工作站包括工程师站、操作员站、历史数据站等各种功能服务站。

A.工程师站提供技术人员生成控制系统的人机接口，主要用于系统组态和维护，技术人员也可以通过工程师站对应用系统进行监视。

B.操作员总理提供技术人员与系统数据库的人机交互界面，用于监视可以完成数据的状态值显示和操作员对数据点的操作。

C.历史站保存整个系统的历史数据，供组态软件实现历史趋势显示、报表打印和事故追忆等功能。

现场控制站用于现场信号的采集处理，控制策略的实现，并具有可靠的冗余保证、网络通信功能。

通信网络连接分散控制系统的各个分布部分，完成数据、指令及其它信息的传递。

为保证DCS 可靠性，电源、通信网络、过程控制站都采用冗余配置。

2)分散控制系统的软件是由实时多任务操作系统、数据库管理系统、数据通信软件、组态软件和各种应用软件组成。

3)分散控制系统在结构上采用模块化设计方法，通过灵活组态，合理的配置，可以实现火电机组的模似量控制系统（MCS）、数据采集系统（DAS）、锅炉燃烧控制和炉膛安全系统（FSSS）、顺序控制系统（SCS）等功能。

3.名词术语解释DCS分散控制系统指控制功能分散、风险分散、操作显示集中、采用分布式结构的智能网络控制系统。

DAS数据采集系统指采用数字计算机控制系统对工艺系统和设备的运行参数、状态进行检测，对检测结果进行处理、记录、显示和报警，对机组的运行情况进行运算分析，并提出运行指导的监视系统。

分散式控制系统

采用9600Kb/s。
二、串行通讯及接口
（2）EIA485 （Electronic Industries Association 485）
属半双工通讯形式，仅需2个双绞线即可通讯，也可采用DB9接口、
水晶头等形式。
485总线式现场总线的鼻祖！
三、现场总线
现场总线（Fieldbus）起源于 20世纪80年代末、90年代初用于现场总线技术、过程自动
二、串行通讯及接口
（3）模拟数据编码：ASK、FSK、PSK
ASK（amplitude-sheft keying ）：幅值键控编码
FSK（frequency-sheft keying）：频率键控编码
PSK（phase-sheft keying）：相位键控
二、串行通讯及接口
（4）单字节数据的报文帧
一、概述
（4）管理级由：若干个管理计算机组成
功能：监测企业各部门的运行情况，利用历史数据和实
时数据预测可能发生的各种情况，从企业全局利
益出发，帮助企业管理人员进行决策，帮助企业实现其计划目标。配置要求：能够对控制系统做出高速反应的实时操作系统。能够连续运行可冗余的高可靠性系统。优良的、高性能的、方便的人机接口，丰富的
相应的外部设备：显示器、大屏幕显示装置、打印机、键盘、鼠标等开放型DCS采用个人计算机作为人机接口站。
一、概述
操作站
一、概述
（3）监控级工程师站工程师站功能及其配置
功能：
控制工程师对DCS进行配置、组态、调试、维护所设置。
对各种设计文件进行归类和管理，形成各种设计、组态文件，如各种图样、表格等。
三、现场总线
（2）数据链路层是建立在物理传输能力的基础上，以帧为单位传输数据。它的主要任务就是进行数据封装和数据链接的建立。封装的数据信息中，地址段含有发送节点和接收节点的地址，控制段用来表示数据连接帧的类型，数据段包含实际要传输的数据，差错控制段用来检测传输中帧出现的错误。常见的集线器和低档的交换机网络设备都是工作在这个层次上。

分散控制系统概述

分散控制系统概述分散控制系统（DCS）是指由多个独立的控制器组成的系统，每个控制器负责一个或多个设备或过程的控制。

它通常由一个控制中心和多个可编程逻辑控制器（PLC）组成。

DCS广泛应用于工业自动化领域，例如化工、电力、制造业等。

DCS系统的结构通常包括以下几个方面：1.控制器：DCS系统通常由多个控制器组成，每个控制器负责一个或多个设备/过程的控制。

控制器根据传感器和执行器提供的数据，采取相应的控制策略和算法，控制设备/过程的运行状态。

2.传感器和执行器：传感器是用于测量设备或过程参数的装置，例如温度传感器、压力传感器等。

执行器则用于控制设备或过程的运行状态，例如阀门、电机等。

传感器和执行器的数据通过信号传输到控制器，为控制器提供必要的信息。

3.控制中心：控制中心是DCS系统的核心，负责监控和管理整个系统。

控制中心通常配备有人机界面（HMI），用于人机交互和显示系统状态。

通过控制中心，操作员可以实时监控设备/过程的运行状态，进行参数调节和故障诊断。

4. 通信网络：DCS系统中的各个组件通过通信网络相互连接和交换数据。

通信网络可以是有线的或无线的，可以采用各种通信协议，例如以太网、Modbus等。

通信网络的稳定性和可靠性对于系统的正常运行非常重要。

DCS系统具有以下几个优势：1.高度灵活性：DCS系统的控制器可以独立运行，相互之间无需时钟同步。

这使得系统可以轻松地扩展和修改，适应不同的工艺需求和设备变化。

2.高可靠性：DCS系统中的多个控制器可以相互备份，以实现冗余，提高系统的可靠性和容错性。

当一个控制器发生故障时，其他控制器可以接管工作，确保系统的连续运行。

3.实时监控和反馈：DCS系统通过控制中心实时监控设备/过程的状态，并通过传感器提供的实时数据进行控制。

操作员可以根据实时数据进行参数调节和故障诊断，及时采取措施，避免设备/过程出现问题。

4.高级优化和控制算法：DCS系统可以配备先进的优化和控制算法，通过实时调节参数和控制策略，实现设备/过程的最佳性能。

DCS控制系统的优点与缺点(优缺点)

DCS控制系统的优点与缺点（优缺点）一、概述：1、DCS控制系统（分散控制系统）的工作原理主要基于分散控制的思想，即将控制任务分配给多个控制器进行处理。

这些控制器分布在生产现场的各个设备和单元，可以独立运行并实时采集、处理各种数据。

通过这些控制器与上级控制系统通过网络进行通信，实现联动控制和数据传输。

2、DCS控制系统的基本功能包括实时监测、实时控制和实时管理。

实时监测通过连接各种传感器和执行器，采集并监测生产现场的各种参数和状态，如温度、压力、流量等。

实时控制则是根据预设的控制策略，通过与各种执行器的联动操作，调整和控制设备的工作状态，如通过控制阀门的开度来调节液位，或通过调整变频器的频率来控制电机的转速。

实时管理则通过与上级管理系统进行数据交互和通信，实现对生产过程的实时管理和监控，使管理人员能够远程调整和优化生产过程，提高生产效率。

3、DCS控制系统的主要特点包括数据采集、控制、监测和报警。

数据采集通过传感器和输入/输出模块完成，控制是系统的核心功能，监测实时跟踪工业自动化过程的各项参数，并根据设定的控制策略进行调整和优化。

报警功能则在系统出现异常或故障时及时发出警报，提醒工作人员进行处理。

4、DCS控制系统的核心技术包括控制器技术、网络通信技术、数据处理技术和安全保障技术。

这些技术共同作用，使得DCS控制系统能够广泛应用于工业自动化生产线、大型设备控制和环保监测与治理等领域。

二、DCS控制系统的优点：1、高可靠性：由于DCS将系统控制功能分散在每台计算机上，系统结构采用容错设计，计算机故障不会导致系统其他功能的丧失。

此外，由于系统中的每台计算机都承担一项任务，因此可以使用具有特定结构和软件的专用计算机来实现所要实现的功能，从而提高系统中每台计算机的可靠性。

2、开放性：DCS采用开放、标准化、模块化、系列化设计。

系统中各计算机采用局域网通信，实现信息传输。

当系统功能需要更改或扩展时，新添加的计算机可以方便地连接到系统通信网络或从系统通信网络中移除，几乎不会影响系统中其他计算机的工作。

分散控制系统概述

第二章分散控制系统概述第一节分散控制系统的基本概念一、计算机控制系统的基本结构及组成典型的常规过程控制系统由被控对象、自动化仪表（测量仪表，变送器和执行器）和控制器组成（图 2-1）。

对象的被控参数经测量仪表检测，并由变送器转换成相应的标准电信号输入控制器。

在控制器中，测量值与预先设定的给定值比较，两者图 2-1 典型的常规过程控制系统结构的偏差送入控制电路，按照预定的控制规律，产生出相应的控制量。

控制器产生的控制量输出到现场的执行机构，控制被控对象中的阀门、挡板等设备，以改变被控参数，使之向给定值靠近。

在计算机控制系统中，采用过程控制计算机（简称工控机）取代典型常规过程控制系统中的控制器（如图 2-2 所示）。

由于计算机内接收、处理、存储和输出的是数字量，而被控对象的参数大多是模拟量和开关量，过程控制计算机的主机和被控对象之间，增加了相应的信号转换装置（如 A/D 、D/A 等）。

图 2-2 计算机控制系统结构在计算机控制系统中，常规控制器的控制功能由过程控制计算机中的控制软件来完成，具有灵活、稳定、精确、功能强大的特点。

二、过程控制计算机的组成过程控制计算机与其他计算机系统一样，由硬件和软件组成。

一、过程控制计算机的硬件组成过程控制计算机由主机、外部设备、过程通道、人机接口设备和通信设备组成。

1、主机：由CPU 和存储器（ROM 、RAM 、E 2PROM 或NVRAM 等）及I/O 接口电路组成。

控制系统的控制策略及系统的监控功能在主机内实现。

2、外部设备：外部设备是用户与计算机系统之间交换信息的设备，包括输入设备（键盘、鼠标等），输出设备（显示器、打印机等）和外部存储器（硬盘驱动器、软盘驱动器、光11盘驱动器和磁带机等）。

3、过程通道：过程通道是过程控制计算机与生产过程的接口设备，包括：模拟量输入通道（AI ）、模拟量输出通道（AO ）、数字量输入通道（DI ）、数字量输出通道（DO ）等，它们实现计算机内与外界不同类型的信号间的转换和隔离。

1 分散控制系统概述

•
随着火电机组单机容量的增大，随着火电机组单机容量的增大，热力系统更加复杂，统更加复杂，运行中需监视的信息量和操作指令不断增加，常规仪表、指令不断增加，常规仪表、独立工作的控制装置和控制开关很难满足热力过程自动控制需要。国外从20世纪世纪60年代开始将电子计需要。国外从世纪年代开始将电子计算机技术用于火电厂的监视和控制，年算机技术用于火电厂的监视和控制，70年代初开发了可
•
DCS具有通用性强、系统组态灵活、控制功能具有通用性强、系统组态灵活、具有通用性强完善、数据处理方便、显示操作集中、完善、数据处理方便、显示操作集中、人机界面友好、安装简单规范化、调试方便、友好、安装简单规范化、调试方便、运行安全可靠的特点，在国内外火电机组中得到广泛应用。靠的特点，在国内外火电机组中得到广泛应用。我国在80年代后期由华能国际电力开发公司整套我国在年代后期由华能国际电力开发公司整套引进的南通电厂、上安电厂350MW机组，采用了机组，引进的南通电厂、上安电厂机组美国贝利公司的NETWORK-90微机分散控制系统；微机分散控制系统；美国贝利公司的微机分散控制系统大连电厂、福州电厂350MW机组采用日本大连电厂、福州电厂机组采用日本 MIDAS-8000微机分散控制系统。山东省自1994 微机分散控制系统。山东省自微机分散控制系统年青岛电厂采用了美国西屋公司WDPF、型分散年青岛电厂采用了美国西屋公司、控制系统以来，新建300MW及以上火力发电机组控制系统以来，新建及以上火力发电机组控制系统基本上都采用DCS方案，以前没有应用方案，控制系统基本上都采用方案 DCS的老机组近几年也开始采用的老机组近几年也开始采用DCS控制系统实的老机组近几年也开始采用控制系统实施热控系统改造。施热控，早期的的应用功能也越来越丰富，的应用功能也越来越丰富 DCS主要实现数据采集与监测主要实现数据采集与监测(DAS)、模拟主要实现数据采集与监测、量控制(MCS)功能，在300MW以上机组部量控制功能，以上机组部功能分实现FSSS、CCS、SCS等功能；现在不等功能；分实现、、等功能及以上机组实现了上述全部功能，仅300MW及以上机组实现了上述全部功能，及以上机组实现了上述全部功能并且部分机组DEH、MEH、旁路、ETS等并且部分机组、、旁路、等其他功能也纳入到DCS中；一些其他功能也纳入到中一些200、、 125MW等改造机组也要求实现全部功能，等改造机组也要求实现全部功能，等改造机组也要求实现全部功能这都为DCS在火电厂控制中的应用提供了这都为在火电厂控制中的应用提供了更广阔的市场和领域。更广阔的市场和领域。

发电厂分散控制系统DCS软件管理规定

发电厂分散控制系统DCS软件管理规定一、概述：1、分散控制系统是以微处理器为基础，采用控制功能分散、显示操作集中、兼顾分而自治和综合协调的设计原则的新一代仪表控制系统。

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”。

2、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。

DCS在电力、冶金、石化等各行各业都获得了极其广泛的应用。

二、软件管理要求：1、对软件没有相应的管理办法或管理办法不完善。

如现场任何人都可修改组态，软件不能及时复制、备份并统一管理，这对运行中的机组非常危险。

因此软、硬件要同时进行管理，规范DCS系统软件和应用软件管理，软件的修改、更新、升级必须履行审批授权及负责人制度。

2、在修改、更新、升级软件前，应对软件进行备份；DPU程序在修改完逻辑后要进行备份一次。

3、对操作员站专用键盘，要严格规定其使用权限，以免造成误操作。

4、各工作站的软件版本一定要检查清楚，各站务必要保持一致。

未经测试确认的各种软件严禁下载到已运行的DCS系统中使用，必须建立有针对性的DCS系统防病毒措施。

三、软件的备份管理：1、DCS系统的软件包括系统软件和组态数据库。

系统软件是组态系统、重装工作站的工具。

组态数据库是过程监控的应用软件。

任何修改软件工作必须按照规定进行。

同时，修改工作应有完善的备份手段。

一旦发生软件或数据库丢失，可用备份及时进行恢复。

另外，具有和MIS（管理信息系统）或其他系统联网功能的DCS系统，其通信软件的功能也和DCS系统的安全有直接的联系。

由MIS系统通信带来的故障也会影响DCS系统的运行。

所以，软件和数据库是DCS系统管理的一件大事，直接关系到系统的安全运行。

2、根据不同DCS系统的要求，软件及数据库的备份管理方式也不相同。

一般系统软件要求具备能完全重装系统的整套功能，除设备投产时随机提供的重装软件外，应具备系统正常运行后的不少于两次的系统备份软件。

分散型控制系统

第一章概述分散型控制系统（DCS：Distributed Control System)，简称分散系统。

自第一套DCS面世以来，一场波及全球的DCS生产和应用竞赛从此拉开了序幕。

其发展主要来源于二方面的激励：一是时代的要求，即来自环境的刺激，以信息管理和自动化为中心展开的技术和经济市场的激烈竞争；二是支撑DCS发展的内部因素，即计算机技术，通讯技术和自动控制技术等发展所创造的先决条件。

在短短的近二十年时间里，世界上已有几十家公司推出50多种DCS产品，实际应用回路数达百万个之多，应用面几乎覆盖了所有的过程控制领域。

可以说，DCS给工业控制及其装置带来了又一次具有划时代意义的飞跃。

1.1 分散型控制系统综述1.1.1分散型控制系统的基本概念和特点为了搞清什么是DCS，首先在概念上作一个划分。

一、集中型控制系统和分散型控制系统1．集中型控制系统（CCS：Central Control System）CCS指过程控制器、指示仪、记录仪或者控制计算机集中安装在中央控制室中，通过管路或线路与现场传感器、现场执行器相连所构成的过程控制系统。

例如：50年代，自动化仪表以气动仪表为主流，出现了集中型模拟式气动仪表控制系统。

60年代，自动化仪表以模拟式电动仪表（DDZ－Ⅱ，DDZ一Ⅲ型）为主流，产生了集中型模拟式电动仪表控制系统。

计算机在过程控制领域的应用可追溯到50年代，到了60年代至70年代初，形成了集中型计算机控制系统发展时期。

经历了直接数字控制系统（DDC），集中型计算机控制系统和监督计算机控制系统等阶段。

（1）直接数字控制系统（DDC：Direct Digital Control）直接数字控制是计算机控制技术的基础，主要是由一台数字计算机替代一组模拟调节器。

DDC比起模拟仪表控制的主要优点在于，所有PID和其它运算均在计算机中进行，保持了数字化的精度。

但由于当时的计算机运算速度十分有限，不能对快速过程很好地控制。

分散控制系统

分散控制系统及其应用分散控制系统（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，采用控制功能分散，显示操作集中，兼顾分而自治和综合协调原则设计的分散型控制系统。

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。

一、分散控制系统的发展与构成DCS自20世纪70年代问世以来，发展异常迅速。

目前，它作为新一代工业自动化过程控制设备，在世界范围内被广泛应用于石油、化工、冶金、纺织、电力、食品等工业，我国在石油、冶金、化工与电力等行业也已普遍推广应用。

在生产控制领域，常规模拟仪表控制系统经历了基地式，单元组合式，组件组装式等几个发展阶段。

应当说仪表控制系统不同阶段的发展，一方面整个科学技术发展水平密切相关；另一方面，生产过程的规模对控制水平的要求也处于不断和发展进步中。

直至今天，也并不是任何一个简单的生产过程都需要采用分散控制系统，然而，以现代化大型发电机组为例，设备与生产过程十分复杂，需要采用复杂控制方案，而常规模拟仪表存在难以克服的弊病：首先是控制功能过于单一，难以实现某些复杂控制功能；其次是难于集中操作和监视，长达几十米的高密集排列仪表屏，操作和调整都十分困难，因此难以采用。

20世纪50年代末期人们开始将电子计算机用于过程控制，但是它本身存在严重的弱点：首先是危险高度集中，在一个大型工厂中，一台计算机要控制几十个，甚至几百个回路，当计算机的公共部分发生故障时，轻则造成装置或整个工厂停车，重则导致设备的损坏甚至发生火灾、爆炸等恶性事故；其次是成本高，为了提高计算机的可靠性，一般都采用双机、双工运行或常规仪表备用，这样不仅维修工作量大，而且成本将成倍增加。

什么叫分散控制系统？它有什么特点？

什么叫分散控制系统？它有什么特点？分散控制系统又称总体分散型控制系统，它是以微处理机为核心的分散型直接控制装置。

它的控制功能分散（以微处理机为中心构成子系统），管理集中（用计算机管理）。

它与集中控制系统比较有以下特点：1、可靠性高（即危险分散）。

以微处理机为核心的微型机比中小型计算机的可靠性高，即使一部分系统故障也不会影响全局，当管理计算机故障时，各子系统仍能进行独立的控制。

2、系统结构合理（即结构分散）。

系统的输入、输出数据预先通过子系统处理或选择，数据传输量减小，减轻了微型机的负荷，提高了控制速度。

3、由于信息量减小，使编程简单，修改、变动都很方便。

4、由于控制功能分散，子系统可靠性提高，对管理计算机的要求可以降低，对微型机的要求也可以降低。

试述单元机组自动调节有什么特点？单元机组，即锅炉生产的蒸汽不通过母管，直接送到汽轮机，锅炉和汽轮机已经成为一个整体，需要有一个共同的控制点，需要锅炉和汽轮机紧密配合，协调一致，以适应外部负荷的需要。

单元机组，特别是有中间再热器的机组，当外部负荷时，由于中间再热器的容积滞后，使中低压缸的功率变化出现惯性，对电力系统调频不利，需要在调节系统上采取措施。

单元机组的动态特性与母管制差异较大。

一般来讲，单元机组汽包压力、汽轮机进汽压力在燃烧侧扰动时变化较大，而蒸汽流量变化较小；母管制锅炉汽包压力变化小，而蒸汽流量变化较大。

因此，单元机组汽压调节系统宜选用汽包压力或汽轮机进汽压力作为被调量，这同母管制锅炉差别较大（母管制的汽压力调节系统一般采用蒸汽流量加汽包压力微分信号）。

至于送风和引风调节系统，单元制同母管制差异不大。

什么是可编程调节器？它有什么特点？可编程调节器又称数字调节器或单回路调节器。

它是以微处理器为核心部件的一种新型调节器。

它的各种功能可以通过改变程序（编程）的方法来实现，故称为可编程调节器。

特点：1、具有常规模拟仪表的安装的操作方式，可与模拟仪表兼容。

分散控制系统

4．开关量输入模件(DI)
(1)开关量输入模件的作用
开关量输入模件用来输入各种限位(限值)开关、继电器联动触点的开关状态；
(2)开关量输入模件的关键技术
开关量输入模件需要解决电平转换和隔离抗干扰的问题。
开关量输入模件结构原理图
5．开关量输出模件(DO)
(1)开关量输出模件的作用
开关量输出通道用于控制电机、阀门、继电器、指示灯、报警器等等只具有开、关两种状态的设备。
二.DCS的发展
(一)第一阶段(20世纪70年代中期)
(二)第二阶段(20世纪80年代初、中期) (三)第三阶段(20世纪80年代中期以后)
三.
DCS的未来
FCS是DCS的继承和发展
四. 分散控制系统的应用
分散控制系统的功能结构
第二节
分散控制系统的体系结构
一. 分散控制系统的分层体系结构
从整个逻辑结构上讲，是一个分支树结构，可按纵向进行垂直分解为多层结构，也可按横向进行水平分解为若干子系统。从功能分散着．纵向分散意味着不同级的设备有不同的功能。横向分散则意味在同级上的设备有类似的功能
3类UTP电缆 4类UTP电缆 5类/超5类UTP电缆 6类UTP电缆 7类线铝箔屏蔽的双绞线FTP 独立屏蔽双绞线STP 屏蔽双绞线电缆STP（IBM1A型）
(2)同轴电缆
它是由内导体、中间支撑绝缘体、外屏蔽导体和外绝缘层构成。其传输速率可达50Mbit／s。
粗缆同轴电缆细缆同轴电缆
2．通信介质
通信介质是连接系统各个站点进行信号传输的物理通道。（1）双绞线。双绞线是由两个绝缘导体扭制在一起而形成的线对。其中
一根为信号线，另一根为地线，导线通常由高纯度的铜制成，每根导线外包有绝缘层。双绞线是最普通的通信介质，5类双绞线的最大传输速率可达lOOMbit／s。 L/O/G/O

dcs控制系统方案

DCS控制系统方案1. 引言DCS（分散式控制系统）是一种用于工业自动化的控制系统，它将工厂的控制设备、传感器和执行器连接在一起，通过分布式控制器和监视器来实现对工厂过程的控制和监控。

本文将介绍一个DCS控制系统方案，包括系统架构、硬件设备、软件平台和功能模块等内容。

2. 系统架构DCS控制系统采用分布式架构，由多个子系统组成。

每个子系统包含一个分布式控制器和若干I/O模块，用于实现对特定过程的控制和监测。

所有子系统通过网络连接在一起，与中央控制室的监视器进行通信。

下图展示了DCS控制系统的架构。

+-------------------+| || 中央控制室 || |+-------------------+|+-------------------+| || 子系统1 || |+-------------------+...+-------------------+| || 子系统n || |+-------------------+3. 硬件设备3.1 分布式控制器每个子系统都配备一个分布式控制器，它负责对本地过程进行控制和监测。

分布式控制器通常采用工业级计算机，具有高可靠性和实时性能。

它与本地的I/O模块进行通信，并通过网络与其他子系统和中央控制室连接。

3.2 I/O模块每个子系统都连接了若干I/O模块，用于采集传感器数据和控制执行器。

I/O 模块负责将模拟量和数字量信号转换成数字信号，供分布式控制器进行处理。

常见的I/O模块包括模拟输入模块、模拟输出模块、数字输入模块和数字输出模块。

3.3 其他设备除了分布式控制器和I/O模块，DCS控制系统还包括其他设备，例如传感器、执行器和通信设备等。

这些设备与分布式控制器和I/O模块一起工作，用于实现对工厂过程的控制和监测。

4. 软件平台DCS控制系统的软件平台是实现系统功能的关键。

软件平台通常由以下几个部分组成：4.1 系统监视器系统监视器是中央控制室的核心组件，负责接收和显示来自各个子系统的数据和状态信息。

什么是DCS

什么是DCS名称：DCS，全称：DistributedControlSystem，定义：DCS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（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。

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，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。

“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，以便更好的满足用户的使用。

网络结构可靠性、开放性及先进性。

在系统操作层，采用冗余的100Mbps以太网；在控制层，采用冗余的100Mbps工业以太网，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。