DCS与现场总线课程设计(DOC)
Dcs
课程设计报告( 2007-- 2008年度第一学期)名称：分散控制系统与现场总线技术课程设计题目：DCS过热汽温控制系统组态院系：自动化动化系班级：测控0502班学号：200502030231学生姓名：郑皓指导教师：翟永杰何同祥设计周数：二周成绩：日期：2008 年 1 月16 日《分散控制系统与现场总线技术》课程设计任务书一、目的与要求１．了解DCS应用过程中的主要工作内容及应该注意的问题，并能根据应用目的，进行分散控制系统的设计组态、调试操作等工作。
２．以LN2000分散控制系统为平台，完成DCS的组态。
３．进行DCS的调试工作。
二、主要内容１．分为组态设计和系统调试两个部分：组态设计（1）系统配置组态主要是指DCS中工程师站、操作员站、控制站的主机系统配置信息及外设类型，I/O －卡件信息，电源布置，控制柜内安装接线等。
此部分内容作为了解内容，不进行具体组态。
（2）实时数据库组态数据库组态是系统组态中应尽早完成的工作，因为只有有了数据库，其他的组态工作（控制回路组态、画面组态等）才可以调试。
数据库组态一般通过专用软件进行，数据录入时一定要认真仔细，数据库中一个小的错误就会给运行带来极大的麻烦，如造成显示错误、操作不当甚至死机故障。
（3）控制算法组态控制算法组态指的是将系统设计时规定的模拟量控制、开关量控制等功能用DCS算法予以实现。
本设计以主汽温度串级控制策略为对象，并且模拟控制对象，构成闭环回路，完成这些控制算法的组态工作。
（4）操作员站显示画面组态运行人员主要通过操作员站画面来观察生产过程运行情况，并通过画面提供的软操作器来干预生产过程，因此画面设计是否合理、操作是否方便都会对运行产生重要影响。
本设计要求设计关于主汽温控制的简单流程图画面、趋势画面、参数显示画面、操作画面，并把有关的动态点同控制算法连接起来。
（5）报警显示在数据库中进行温度报警值设置，在运行界面中显示报警窗口。
（6）趋势组态。
DCS及现场总线技术第3章
3.2.1控制层软件的功能
控制层软件主要完成PID 回路控制、逻辑控制、顺序 控制和混合控制等多种类型的控制功能，而控制运算 数据必须首先经过现场设备连接的I/O通道处理。
DCS控制层软件还要完成一些辅助功能，如控制器和 重要I/O 模块的冗余功能、网络通信功能及自诊断功 能等。
其功能流程见教材图3-2所示。
3.2.3控制编程语言
IEC 61131-3国际标准编程语言包括图形化编程语言 和文本化编程语言。 图形化编程语言包括：
梯形图（Ladder Diagram，LD） 功能块图（Function Block Diagram，FBD） 顺序功能图（Sequential Function chart，SFC）
由于PC监控大大降低了系统成本，使得市场空间得到扩大， 从远程监视、数据采集与计量、数据分析到过程控制，几 乎无处不用。
各类智能仪表、调节器和PC设备可与组态软件构筑完整的 低成本自动化系统，具有广阔的市场空间。
各类嵌入式系统和现场总线的异军突起，把组态软件推到 了自动化系统主力军的位置，组态软件越来越成为工业自 动化系统中的灵魂。
执行代码分周期性和随机性两部分。 周期性代码：数据采集、转换处理、越限检查、控制算法、网
络通信和状态检测等，这部分是由硬件时钟定时激活的。 随机执行部分：系统故障信号处理、事件顺序信号处理和实时
网络数据的接收等，是由硬件中断激活的。 2、实时数据部分存放在RAM中，在系统复位或开机时，这
些数据的初始值从网络上装入。
3.4.2组态软件的功能
1．实时数据库组态 实时数据库的组态一般分为两部分：控制采集测点的配置
组态和中间计算点的组态。 2．控制组态 控制组态采用内部功能模块的软连接来实现。可以用图形
DCS与现场总线课程设计
课程设计说明书名称DCS与现场总线技术典型工程应用案例分析——DCS在锅炉系统中的应用2012年6月11日至2012年6月15日共1 周院系电子信息工程系班级10电气2姓名学号系主任张红兵教研室主任邓建平指导教师目录第一章绪论 (2)1.1 DCS与现场总线技术 (2)1.1.1 集散控制系统（DCS）及其应用 (2)1.1.2现场总线控制系统（FCS）及其应用 (5)1.2 典型工程应用案例介绍 (6)第二章 DCS在锅炉系统中的应用案例分析 (8)2.1方案的总体设计分析 (8)2.2案例的系统结构和硬件配置分析 (8)2.2.1 系统硬件配置 (8)2.2.2 现场控制站设备配置 (10)2.3案例的可靠性设计及组态分析 (12)2.3.1 DCS系统的可靠性原理 (12)2.3.2 锅炉系统中DCS组态 (13)2.4案例的抗干扰措施 (13)2.4.1电源系统的干扰及应采取的措施 (14)2.4.2电磁干扰及应采取的措施 (14)2.4.3信号线的传送干扰及应采取的措施 (14)2.4.4防止静电干扰的措施 (14)第三章总结 (16)3.1对上述系统分析 (16)3.2 心得体会 (16)参考文献 (17)附录 (18)第一章绪论1.1 DCS与现场总线技术DCS及现场总线技术是由计算机、信号处理、测量控制、网络通信和人机接口等技术综合产生的一门应用技术。
1.1.1 集散控制系统（DCS）及其应用集散型控制系统(DCS)的实质是利用计算机技术对生产过程进行集中监视、操作、管理和现场前端分散控制相统一的新型控制技术。
它的出现是工业控制的一个里程碑。
工业过程控制的发展逐步从单机监控、直接数字控制发展到集散控制，也必将由集散控制进展到拥有更广阔应用前景的计算机集成制造，近几年的计算机集成制造(CIMS)技术的成就足以证明这一点。
1、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。
DCS及现场总线技术 第7章
7.1 FROFIBUS总线
一、 FROFIBUS总线
PROFIBUS总线由三个兼容部分组成，即PROFIBUS-DP、PROFIBUS-FMS和 PROFIBUS-PA，三个系列分别用于不同的场合，如图7-1所示: DIN 19245、EN 50170-2、IEC 61158
（2）PROFIBUS-PA设备行规： 行规保证不同厂商生产的设备具有相同的通信功能。
3. PROFIBUS-FMS
（1）PROFIBUS-FMS通信对象与对象字典 （2）PROFIBUS-FMS行规
五、PROFIBUS总线的应用设计
1.PROFIBUS控制系统的构成 1) 一类主站：PC、PLC或可做一类主站的控制器，由它们完成总线通信控制与管理 2) 二类主站：操作员工作站、编程器、操作员接口等，完成各站点的数据读写、系 统配置、故障诊断等。 3) 从站 可作为从站的设备
（1）RS 485传输技术的基本特征
•传输速率：9.6Kbit /s~12Mbit/ s。
•通信介质：屏蔽双绞电缆，也可取消屏蔽，取决于环境条件。
•网络拓扑：线性总线，两端配备有源的总线终端电阻。 •站点数：每分段32个站（不带中继器），可扩展到126个站（带中继器）。 •插头连接：9针D型插头。
（2）RS 485传输设备安装要点
图7-11 FF模型内部结构
2. 协议数据的构成与层次
用户应用
用户数据
FMS 总线报文规范 FMS协议控制 FAS 总线访问字层
用户数据编码 0至251 FMS协议数据 4至255 FAS协议数据 5至256 DLL协议数据 1 8至273 1 帧校验
4
FAS协议控制
DLL 数据链路层
DCS及现场总线 课程设计报告
DCS及现场总线课程设计报告设计题目：可编程控制设计报告专业电气工程及其自动化班级 XXXXXXXX学号 XXXXXXXXXXX学生姓名 XXXX指导教师 XX XXX设计时间2015-2016学年上学期教师评分2015年 12月16日目录十字路口交通灯 (4)1.概述 (4)1.1目的 (4)1.2课程设计的组成部分 (4)2.十字路口交通灯设计的内容 (4)2.1 实训任务及要求 (4)2.2十字路口交通灯的原理及示意图 (4)2.3 I/O地址的分配 (5)2.4 十字路口交通灯的程序设计 (6).2.5十字路口交通灯的实物连接图 (6)3.总结 (7)3.1课程设计进行过程及步骤 (7)3.2所遇到的问题，你是怎样解决这些问题的 (7)3.3体会收获及建议 (7)3.4参考资料（书、论文、网络资料 (8)4.教师评语 (8)5.成绩 (8)混料搅拌机 (9)1.概述 (9)1.1目的 (9)1.2课程设计的组成部分 (9)2.搅拌机课程设计的内容 (9)2.1 工艺分析 (9)2.2 控制要求 (10)2.3 I/O地址分配 (10)2.4 PLC自动混合控制流程图 (11)2.5 程序设计图 (11)2.6实际接线图 (13)3.总结 (13)3.1课程设计进行过程及步骤 (13)3.2所遇到的问题，你是怎样解决这些问题的 (13)3.3体会收获及建议 (14)3.4参考资料（书、论文、网络资料） (14)4.教师评语 (14)5.成绩 (14)三相异步电动机正反转星三角控制实训 (15)1.概述 (15)1.1目的 (15)1.2课程设计的组成部分 (15)2.三相异步电动机正反转星三角控制实训设计的内容 (15)2.1实训任务 (15)2.2 符号表 (15)2.3系统流程图 (16)2.4程序控制图 (17)2.5实物连接操作图 (18)3.总结 (19)3.1课程设计进行过程及步骤 (19)3.2所遇到的问题，你是怎样解决这些问题的 (19)3.3体会收获及建议 (19)3.4参考资料（书、论文、网络资料） (19)4.教师评语 (20)5.成绩 (20)十字路口交通灯1.概述1.1目的通过十字路口交通灯PLC控制系统实训，使学生进一步熟悉有关PLC电气控制的原理知识，PLC的结构、组成、工作原理，掌握根据要求用PLC进行控制系统实训及控制程序实训方法和步骤，培养同学们工程意识和工程实践能力。
DCS与PROFIBUS—DP现场总线通信方案的设计和实现
（ ．浙 江 大学 工业 控制 技 术 国家重 点实 验 室 先 进控 制研 究所 ，杭州 ３ ０ ２ ； ．浙江 中控 技术 股份 有 １ １０７ ２
限公 司 ， 州 ３０５ ） 杭 １０ ３
摘要 ： 出 了一种 基 于接 口模 块 实现 将 标 准 Ｒ Ｆ Ｂ ＳＤ 提 Ｐ Ｏ Ｉ Ｕ — Ｐ从 站 设 备 连 入 Ｄ Ｓ系统 的 解决 方 案 ， 且给 Ｃ 并
（ ．Ｓａ ｅ ａ ．ｏ ｄ ｓ ｉ ｏｔ ｌ ｅｈ ｏ ｇ ， ｎｔｕｅｏ ｄａ ｃｄＰｏｅｓＣ ｎｒｌ Ｚ ｅｉ ｇ ｎｖｒ — １ ｔ ｅＫ ｙＬ ｂ ｆ ｎ ｕｔａ Ｃ ｎｒ ｃ ｎ ｌ ｙ Ｉｓｔｔ ｆ ｖｎ ｅ ｒｃ ｓ ｏｔ ， ｈｊ ｎ ｉｅ ｉ ｔ Ｉ ｒｌ ｏＴ ｏ ｉ Ａ ｏ ａ Ｕ ｓ
系统 与 Ｐ Ｏ Ｉ Ｕ — Ｐ现 场 总 线 之 间 的 通 信 。 另 外 通 过 链 接 器 和 耦 合 器 还 可 以 将 Ｐ Ｏ Ｉ Ｕ —Ａ 等 其 他 Ｒ ＦＢ Ｓ Ｄ Ｒ ＦＢ ＳＰ 设 备 接 入 Ｄ Ｓ 系统 ， 大 提 高 了 Ｄ Ｓ 系 统 的 兼 容 性 与 开 放 性 。 该 方 案 已 经 在 浙 江 中控 Ｓ Ｐ Ｏ Ｃ 一 Ｃ 大 Ｃ Ｕ Ｃ Ｎ Ｅ Ｓ
ｓ ｈ ａ ｕｃ ｓ ＰＲＯＦＩ Ｓ ＰＡ ａ ｌｏ ｂ ｏ ｎ ｃｅ ｏ Ｄ ＣＳ．Ｔｈｅ ｓ ｕ ｉｎ ｈ ｓ ｂｅ ｎ ｐｕ ｉｔ ｈｅ ｓ ｔｍ Ｕ Ｐ－ ＢＵ － ｃ ｎ ａｓ ｅ ｃ ｎ ｅ ｔ ｄ ｔ ｏｌｔｏ ａ ｅ ｔ ｎ ｏ ｔ ｙｓｅ ｏｆＳ ＣＯ Ｎ ＥＣＳ １ ０，ａ ｄ ｈ ｓ ｂｅ ｎ ｕ ｅ ｎｔ ａ ｕｆｃ ｕ ｉｇ ｉｄ ｓ ｒ － ０ ｎ ａ ｅ ｓ ｄ ｉ ｏ ｍ ｎ ａ ｔ ｒｎ ｕ ｔｙ． ｎ
1集散控制系统DCS与现场总线控制系统FCS的比较
1集散控制系统DCS与现场总线控制系统FCS的比较1．集散控制系统dcs与现场总线控制系统fcs的比较1．1概述fcs、dcsFCS是在DCS的基础上开发的。
FCS符合自动控制系统的发展趋势，将取代DCS。
这是业内人士的基本共识。
然而，任何新事物的发生和发展都是在旧事物的扬弃中进行的，FCS与DCS之间的关系也不例外。
FCS代表了趋势和发展方向，DCS代表了传统和成熟，这也是一个具有独特优势的事物。
特别是在现阶段，FCS还没有统一的国际标准，DCS由于其开发成熟、功能齐全、应用广泛，处于不可完全替代的地位。
我认为FCS应该与DCS兼容。
无论是FCS还是DCS，它们最终都是满足整个生产过程的系统控制（PCS）。
首先，从工程成本和效益的角度来看，现场总线的根本优势是良好的互操作性；结构简单，布线成本低；控制功能分散、灵活可靠，现场信息丰富。
然而，这些优势是基于FCS系统的初始安装。
如果NoO企业已经建立了完善的DCS，现在要向FCS过渡，他们必须仔细考虑现有投资对现有投资的回报率。
我们应该充分利用现有的DCS设施、现有的DCS布线和成熟的DCS控制和管理方法来实现FCS。
虽然现场总线对已有的数字现场协议有优势可言，但向其过渡的代价与风险是必须分析清楚的。
再者，从技术的继承及控制手段上，也要求fcs与dcs应相兼容。
fcs实现控制功能下移至现场层，使dcs的多层网络被扁平化，各个现场设备节点的独立功能得以加强，因此，在fcs中有必要增加和完善现场子层设备间的数据通讯功能。
由于历史原因，DCS通常有大型控制柜来协调各种设备，更强调层到层的数据传输。
由此可见，这两种控制策略各有优势。
DCS适用于较慢的数据传输速率；FCS更适合于更快的数据传输速率和更灵活的数据处理。
但是，当数据量超过一定值且过大时，如果同一层的设备过于独立，很容易导致数据网络堵塞。
为了解决这个问题，有必要建立一个合适的监控层来协调设备之间的相互通信。
DCS与现场总线技术课程设计
DCS与现场总线技术课程设计一、课程设计的基本要求：1．能够运用所学分散控制系统与现场总线技术的基本理论和设计方法，根据工程问题和实际应用的要求，进行方案的总体设计和分析。
2．能独立完成分散控制系统的结构设计和硬件配置；3．能独立完成分散控制系统的控制策略或控制逻辑设计；4．能独立完成分散控制行系统的组态设计。
二、分组情况：按照被控系统的不同，将学生分成若干个设计小组，每个小组的设计题目不能相同。
每个小组由三名学生组成，分别进行系统结构设计和硬件配置设计、控制策略或控制逻辑设计以及系统组态设计。
要求分工协作，相互配合，形成一个完整的设计方案。
三、考核方式：要求每个学生单独提供设计报告。
采用设计报告审查与答辩相结合的考核方式。
要求以小组为单位，每个学生单独进行答辩。
课程设计成绩以优秀、良好、中等、及格、不及格五级评分制评定。
四、课程设计参考题目：1．基于FF总线的温度测控控制系统设计2．基于DCS的造纸自动化系统的设计3．Profibus在污水处理控制系统中的应用4．Profibus在煤矿胶带监控系统中的应用5．Profibus智能通信接口设计6．Lonworks技术在智能家居系统中的应用7．基于Lonworks的楼宇自控系统设计8．基于Lonworks技术的车库控制系统设计与实现9．基于Lonworks的温度监控系统设计10．基于FF总线的锅炉汽包水位控制系统的设计11．FF现场总线控制系统的研究与应用12．FF总线在循环流化床锅炉控制中的应用13．CAN总线智能节点的设计与实现14．基于CAN总线智能建筑监控系统的通信协议设计15．基于CAN总线的楼宇自动化系统设计16．Profibus现场总线及其在轧钢厂的应用17．FF现场总线通信技术的研究与实现18．基于CAN总线数据采集系统的设计19．基于CAN总线的车流检测系统设计20．锅炉集散控制系统设计21．基于Profibus总线的PLC集散控制系统的应用22．现场总线控制技术在电厂中的应用研究23．基于Lonworks的智能防盗控制系统设计关于现场总线设计的题目很多，上述题目仅供参考，同学们也可自主选题，前提是不得有两组重复的情况。
dcsfcs课程设计
dcsfcs课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够掌握数据通信与网络基础知识，理解DCS与FCS的基本概念及其区别。
2. 学生能够描述分布式控制系统的结构、工作原理及其在工业中的应用。
3. 学生能够阐述现场总线控制系统的特点、分类及其在自动化领域的应用。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，分析和解决实际DCS与FCS系统中的简单问题。
2. 学生通过案例学习，掌握DCS与FCS的配置、调试与优化方法。
3. 学生能够运用相关软件工具，设计简单的DCS与FCS系统，提高实际操作能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对自动化技术及DCS与FCS的兴趣，激发学生主动学习和探究精神。
2. 增强学生的团队合作意识，培养学生在实际工程问题中沟通、协作解决问题的能力。
3. 提高学生的信息安全意识，培养学生对自动化系统安全、可靠性的重视。
本课程针对高年级学生，结合课程性质、学生特点和教学要求，将目标分解为具体的学习成果。
课程内容与教材紧密关联，注重实用性，旨在帮助学生掌握数据通信与网络、分布式控制系统和现场总线控制系统的基本知识，提高解决实际问题的能力，同时培养积极的学习态度和价值观。
二、教学内容1. 数据通信与网络基础：包括数据通信原理、网络拓扑结构、协议标准等，对应教材第1章内容。
2. 分布式控制系统（DCS）：介绍DCS的基本概念、结构组成、工作原理及其在工业中的应用案例，对应教材第2章内容。
3. 现场总线控制系统（FCS）：阐述FCS的基本概念、分类、特点以及在自动化领域的应用，对应教材第3章内容。
4. DCS与FCS的对比：分析DCS与FCS的区别与联系，探讨在不同场景下的应用选择，对应教材第4章内容。
5. 系统设计与实践：结合实际案例，讲解DCS与FCS的配置、调试与优化方法，以及相关软件工具的使用，对应教材第5章内容。
教学内容安排和进度：第1周：数据通信与网络基础第2周：分布式控制系统（DCS）概念及结构第3周：DCS在工业中的应用案例第4周：现场总线控制系统（FCS）概念及分类第5周：FCS在自动化领域的应用第6周：DCS与FCS的对比分析第7周：系统设计与实践（上）第8周：系统设计与实践（下）教学内容注重科学性和系统性，结合教材章节和实际案例，使学生能够循序渐进地掌握DCS与FCS相关知识，提高实际应用能力。
现场总线在DCS系统中的应用
现场总线在DCS项目中的应用•作者：镇江宏顺热电有限公司/总经理/邵明扬；科远股份/系统设计部/谢占峰•供稿：南京科远•阅读人次：198•发布时间：2009-12-10引言随着科学技术的发展，工业控制过程对现场信号的采集、传输和数据转换提出了更高的要求。
而数字通信技术、网络技术和微处理技术的迅速发展，把传统的数字信号和模拟信号混合的系统变成全数字信号系统成为可能。
基于现场总线技术的控制系统FCS（Fieldbus Control System）就是在这种背景下产生的，并成为当前过程控制领域的热点。
在传统的自动化控制工程项目中，如何将现场总线技术与DCS控制系统紧密结合并发挥出巨大的优势，引起了各用户和系统集成商的高度重视，并将此作为系统竞争力的一个具体体现。
本文结合具体项目，初步阐述了Profibus现场总线和DCS相结合的方案，方案的灵活性、经济性和技术稳定性已在工程运用中得到很好的诠释。
1、现场总线概述1．1 概念现场总线是安装在生产过程区域的现场设备\仪表与控制室内的自动控制装置\系统之间的一种串行、数字式、多点通信的数据总线。
其中，“生产过程”包括断续生产过程和连续生产过程两类。
或者，现场总线是以单个分散的、数字化、智能化的测量和控制设备作为网络节点，用总线相连接，实现相互交换信息，共同完成自动控制功能的网络系统与控制系统。
1．2 现场总线的主要特征在FCS中，现场总线的主要特征是把数字通讯技术、网络技术、微处理技术集合在一起，充分体现了当今科学技术发展中的数字化、模块化、网络化及互换性、兼容性、开放性的特点，是实现现场级控制设备数字化通信的一种工业现场层网络通信技术，是一次工业现场级设备通信的数字化革命。
可以从4个层面来表述现场总线的含义。
（1）现场通讯网络：传统的DCS项目中，通讯网络的终点是控制站或者IO站，现场仪表仍是采用4-20mA.DC模拟信号送进控制系统。
而现场总线技术可使用一条通信电缆将现场设备（智能化、带有通信接口）连接，用数字化通信代替4-20mA\24VDC信号，完成现场设备控制、监测、远程参数化等功能，实现了真正意义上的现场通讯网络，把数字化通讯线一直延伸到了生产现场或者生产设备。
分散控制系统与现场总线技术
《分散控制系统与现场总线技术》课程设计任务书一、目的与要求1．本课程设计目的是使学生掌握DCS 和FCS 的设计思想，知道如何安装和使用DCS 和FCS，如何评价和选择DCS 和FCS，以及如何在工程设计中合理地应用DCS 和FCS。
2．按照被控系统的不同，将学生分成若干个设计小组，原则上每个小组的设计题目不能相同。
每个小组由四名学生组成，分别进行系统结构设计和硬件配置设计、控制策略或控制逻辑设计、系统组态设计、以及系统人机界面设计。
要求分工协作，相互配合，形成一个完整的设计方案。
二、主要内容1．本课程设计共分为32 个设计课题，我们小组选择的是凝汽器水位自动调节系统2．上述每个设计课题分成以下四个组成部分，分别由四名学生完成(不足四人的优先选择位于前面的设计内容)：2．1 系统结构与硬件配置设计2．2 控制策略或控制逻辑设计2．3 系统组态设计2．4 系统人机界面设计三、进度计划序号设计(实验)内容完成时间负责人1 系统结构与硬件配置设计2010.12.8 周密 2 控制策略或控制逻辑设计2010.12.9 方佳茜 3 系统组态设计2010.12.11 顾海燕4 系统人机界面设计2010.12.12 陈跃燕四、设计（实验）成果要求1．要求每人独立撰写课程设计报告。
设计报告至少应包含以下内容：1．1 系统结构与硬件配置设计者的设计报告中应包含设计说明书、系统配置图和设备清单；1．2 控制策略或控制逻辑设计者的设计报告中应包含设计说明书、控制系统SAMA 图或控制系统逻辑图；1．3 系统组态设计者的设计报告中应包含设计说明书、控制系统组态图；1．4 系统人机界面设计者的设计报告中应包含设计说明书、人机界面图；2．同一设计组的设计者应注意各部分设计的衔接性与一致性，使各部分设计形成一个完整的体系。
五、考核方式1．设计文件审查1．1 检查系统结构设计是否合理，硬件选型是否恰当，硬件种类与数量是否正确，是否与控制策略或控制逻辑的设计方案一致。
DCS课程设计
1.硬件介绍1.1 DCS系统的简单介绍DCS集散控制系统（Distributed Control System）是一位微处理器技术为基础的集中分散性控制系统。
自20世纪七十年代中期第一代集散控制系统问世以来，集散控制系统已近在工业领域得到广泛的应用。
集散控制系统的主要特点是集中管理、分散控制。
随着计算机技术的发展。
网络技术已近使集散控制系统不仅用于分散控制，而且向集中管理发展。
除了系统向上扩展，组成系统MES 系统和ERP系统外，系统也向下分散，组成FCS现场总线控制系统。
因此集散系统的定义为：是一类分散控制，集中管理的共用控制。
共用显示的开放的仪表计算机控制系统。
1.1.1学校DCS系统的简单介绍学校DCS实验室的现场图1，如下图1-1学校DCS现场图2，如下图1-2介绍学校DCS实验室学校为了能在2011年升本，借鉴了其他学校升本经验，以及结合教学联系实际，建立实验室。
下面我只针对DCS实验室做一个简单的介绍。
DCS是为了方便学生了解工厂生产系统，以及模拟真实环境下工厂原料的加工。
以后，在进入工厂，不会在不了解工厂，不知道工厂是干什么的?集散控制系统的硬件基本组成1)硬件基本组成一个最基本的DCS应包括四个大的组成部分：至少一台现场控制站，至少一台操作员站，一台工程师站(也可利用一台操作员站兼做工程师站)，一条系统网络。
除了上述四个基本的组成部分之外，DCS还可包括完成某些专门功能的站、扩充生产管理和信息处理功能的信息网络。
以及实现现场仪表、执行机构数字化的现场总线网络。
（一）工程师站(Engineer Station ,ES): 主要给仪表工程师使用，作为系统设计和维护的主要工具。
仪表工程师可在工程师站上进行系统配置、I/O 数据设定、报警和打印报表设计、操作画面设计和控制算法设计等工作。
一般每套系统配置一台工程师站即可。
工程师站可以通过网络连人系统，在线(On Line) 使用, 比如在线进行算法仿真调试, 也可以不连人系统，离线(Off-Line) 运行。
现场总线模块与DCS软件集成
现场总线模块与DCS软件的集成1引言新建的硫磺回收装置是一个规模较小的装置，出于建设成本方面的考虑，我们设计将mtl公司的基于过程i/o的现场总线模块与foxboro公司的dcs控制系统结合，达到了较高的费效比。
现将系统的设计思路简述如下:mtl公司的i/o模块是符合profibus标准的过程i/o模块，它的特点是在现场安装，从而节省电缆、降低成本，而且防爆、耐腐蚀。
foxboro公司的i/a｀s是功能强大的dcs系统，其micro-i/a工作站提供了与其它厂商协议的通讯接口。
将两家的产品集成，实现优势互补，组成一个造价低、功能强的集中分散控制系统是我们的目标。
2profibus总线技术2.1profibus的主要特点<1）profibus是一种国际化、开放式、不依赖于设备生产商的现场总线标准。
广泛适用于制造业自动化、流程工业自动化和楼宇、交通电力等其他领域自动化。
<2）profibus由三个兼容部分组成，即profibus-dp<decentralizedperiphery）、profibus-pa<processautomation）和profibus-fms<fieldbusmessagespecification）。
<3）profibus-dp:是一种高速低成本通信，用于设备级控制系统与分散式i/o的通信。
使用profibus-dp可取代办24vdc或4-20ma信号传输。
<4）profibus是一种用于工厂自动化车间级监控和现场设备层数据通信与控制的现场总线技术。
可实现现场设备层到车间级监控的分散式数字控制和现场通信网络，从而为实现工厂综合自动化和现场设备智能化提供了可行的解决方案。
<5）与其它现场总线系统相比，profibus的最大优点在于具有稳定的国际标准en50170作保证，并经实际应用验证具有普遍性。
目前已应用的领域包括加工制造、过程控制和自动化等。
课程设计任务书-分散控制系统与现场总线技术
《分散控制系统与现场总线技术》课程设计任务书一、目的与要求分散控制系统与现场总线技术是测控专业本科层次的一门选修课程，本课程设计是配合该课程的学习而设置的，旨在引导学生对在课堂上掌握的分散控制系统与现场总线技术的相关知识进行灵活、综合的运用，培养学生的独立思考和工程设计能力，引导学生将理论和实践相结合，增强解决实际问题的能力，巩固在测控自动化、DCS、FCS领域所必须具备的基础知识、基础理论，培养学生分析、解决测控领域和工程中实际问题的能力。
要求在深入理解、消化课堂所学知识和教师指导设计的前提下，通过一定程度的调研和搜资，通过实际设计，深入了解和掌握电厂中多种典型自控系统的工作原理、特点，使用FCS控制策略组态软件构建基于FCS的控制方案，巩固课堂所学知识，理论密切联系实际。
二、主要内容1．本课程设计共分为如下设计课题，其具体名称如下：1．1 电厂给水全程控制系统1．2过热蒸汽温度控制系统1．3电厂主蒸汽压力自动调节系统1．4送风调节系统1．5炉膛负压调节系统1．6一次风压力调节系统1．7钢球磨煤机控制系统1．8再热汽温自动调节系统1．9风扇磨直吹式锅炉汽压调节系统1．10中速磨直吹式锅炉汽压调节系统1．11燃油燃气锅炉的燃烧控制系统1．12 低过燃油锅炉的燃烧调节系统1．13除氧器压力自动调节系统1．14除氧器水位自动调节系统1．15汽轮机轴封压力控制系统1．16 加热器水位自动调节系统1．17 凝汽器水位自动调节系统1．18 汽包锅炉给水控制系统1．19 电厂给水自动调节系统1．20减压减温器温度压力自动调节系统1．21 汽包水位保护1．22直流锅炉断水保护控制1．23锅炉主蒸汽压力高保护1．24炉膛灭火保护1．25 紧急停炉保护1．26 紧急停机保护1．27 甩负荷保护1．28 低负荷保护1．29 加热器水位保护1．30 发电机冷却系统保护1．31单元机组旁路系统保护1．32 给水泵保护1. 33 直流锅炉燃烧控制系统2．上述每个设计课题分成以下四个组成部分，由2-4名学生组成一个小组，完成某个题目。
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课程设计说明书名称DCS与现场总线技术典型工程应用案例分析——DCS在锅炉系统中的应用2012年6月11日至2012年6月15日共1 周院系电子信息工程系班级10电气2姓名学号系主任张红兵教研室主任邓建平指导教师目录第一章绪论 (2)1.1 DCS与现场总线技术 (2)1.1.1 集散控制系统（DCS）及其应用 (2)1.1.2现场总线控制系统（FCS）及其应用 (5)1.2 典型工程应用案例介绍 (6)第二章 DCS在锅炉系统中的应用案例分析 (8)2.1方案的总体设计分析 (8)2.2案例的系统结构和硬件配置分析 (8)2.2.1 系统硬件配置 (8)2.2.2 现场控制站设备配置 (10)2.3案例的可靠性设计及组态分析 (12)2.3.1 DCS系统的可靠性原理 (12)2.3.2 锅炉系统中DCS组态 (13)2.4案例的抗干扰措施 (13)2.4.1电源系统的干扰及应采取的措施 (14)2.4.2电磁干扰及应采取的措施 (14)2.4.3信号线的传送干扰及应采取的措施 (14)2.4.4防止静电干扰的措施 (14)第三章总结 (16)3.1对上述系统分析 (16)3.2 心得体会 (16)参考文献 (17)附录 (18)第一章绪论1.1 DCS与现场总线技术DCS及现场总线技术是由计算机、信号处理、测量控制、网络通信和人机接口等技术综合产生的一门应用技术。
1.1.1 集散控制系统（DCS）及其应用集散型控制系统(DCS)的实质是利用计算机技术对生产过程进行集中监视、操作、管理和现场前端分散控制相统一的新型控制技术。
它的出现是工业控制的一个里程碑。
工业过程控制的发展逐步从单机监控、直接数字控制发展到集散控制，也必将由集散控制进展到拥有更广阔应用前景的计算机集成制造，近几年的计算机集成制造(CIMS)技术的成就足以证明这一点。
1、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：一、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。
二、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。
三、过程管理级DCS的人机接口装置，普遍配有高分辨率、大屏幕的色彩CRT、操作者键盘、打印机、大容量存储器等。
操作员通过操作站选择各种操作和监视生产情况。
四、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。
集散控制系统的特点DCS控制系统与常规模拟仪表及集中型计算机控制系统相比，具有很显著的特点：1、系统构成灵活。
从总体上看，DCS就是由各个工作站通过网络通信系统组网而成的。
你可以把他现象成“因特网”。
根据生产需求，你可以随时加入或者撤去工作站，系统组态很灵活。
2、操作管理便捷。
DCS的人机反馈都是通过CRT跟键盘、鼠标等实现的。
你可以想象成在因特网冲浪一样，你可以监视生产装置乃至整个工厂的运行情况。
3、控制功能丰富。
原先用模拟控制回路实现的复杂运算，通过高精度的微处理器来实现。
4、信息资源共享。
你可以把工作站想象成因特网上的各个网站，只要你在DCS系统中，并且权限够大，你就能了解到你要的任何参数。
5、安装与调试方便。
相比原先的模拟控制系统，那么多的飞线头，一大堆类似头发丝的电线。
DCS系统算是很方便了。
6、安全可靠性高。
难道现在还有什么东西的可靠性比电脑更高吗！DCS系统的硬件结构DCS的硬件系统主要由集中操作管理装置、分散过程控制装置和通信接口设备等组成。
通过通信网络将这些硬件设备连接起来，共同实现数据采集、分散控制和集中监视、操作及管理等功能。
现场控制站现场控制站中的主要设备是现场控制单元。
现场控制单元式DCS直接与生产过程进行信息交互的IO处理系统，它的主要任务是进行数据采集及处理，对被控对象实施闭环反馈控制、顺序控制和批量控制。
用户可以根据不同的应用需求，选择配置不同的现场控制单元构成现场控制站。
它可以是以面向连续生产的过程控制为主，辅以顺序逻辑控制，构成的一个可以实现多种复杂控制方案的现场控制站；也可以是以顺序控制、连锁控制功能为主的现场控制站；还可以是一个对大批量过程信号进行总体信息采集的现场控制站。
现场控制站是一个可以独立运行的计算机检测控制系统。
由于它是专为过程检测、控制而设计的通用型设备，所以其机柜、电源、输入输出通道和控制计算机等，与一般的计算机系统有所不同。
操作站运行在PC硬件平台、NT操作系统下的通用操作站的出现，给DCS用户带来了许多方便。
由于通用操作站的适用面广，相对生产量大，成本下降，因而可以节省用户的经费，维护费用也比较少。
为了实现监视和管理等功能，操作站必须配置以下设备：1、操作台，也就是高档电脑桌；2、微处理机系统，就是高档电脑；3、外部存储设备，简单说就是大容量硬盘；4、图形显示设备，就是电脑显示器；5、操作键盘跟鼠标；6打印输出设备。
2、DCS在工业过程控制中的应用集散型控制系统（DCS）作为新一代的工业自动化过程控制和管理设备，至今虽然只有二十多年的历史，但已在石化、冶金、电力等工业领域得到了广泛的应用。
我国在八十年代初期开始引进集散控制设备，从此开始了集散型控制系统在我国工业控制领域的应用。
石油化工行业新建的大中型石化设备均采用集散控制系统（DCS），石化企业的第一套DCS是1982年上海高桥石化公司炼油厂引进的美国Foxboro公司的Spectrum系统，用于常减压装置生产控制。
在冶金行业，集散控制系统（DCS）的应用集中在宝钢这样的新建企业和首钢、鞍钢、武钢、重钢、马钢等扩建的分厂。
冶金系统的第一套集散控制系统是首钢公司购进的美国Bailey公司的Network-90系统，用于其烧结厂自动控制系统。
电力系统的第一套集散控制系统（DCS）是1985年辽宁朝阳电厂采用的瑞士BBC公司的Procontrol－P系统，用于改造200MW机组的顺序控制系统和燃烧器管理系统。
目前集散系统（DCS）在火电厂的应用泛围主要包括：模拟量控制、数据采集和处理、锅炉炉膛安全监控、顺序控制、汽轮机数字电液控制等五方面。
与此同时，在八十年代末期至九十年代初期，国家组织了精悍的科研力量联合攻关，相继研制出我国自己的集散型控制系统。
这一时期涌现出的代表产品有DJK－7500（重庆自动化所），HS-DCS-1000（电子部六所）、STAR－2000（阿继电器股份有限公司）、DCS-100（清华大学自动化系）、DJK－2000（上海自动化所）、友力－2000（石化总公司、航天部二院）等。
阿继电器股份有限公司研制的STAR-2000集散控制系统，1989年自第一套应用系统（电站锅炉灭火保护MHB－Ⅲ/B）在河南新乡电厂投运以来，相继在哈尔滨第三发电厂200MW机组的模拟调节系统、石家庄阳逻300MW机组的灭火保护系统等数十个电厂的生产过程控制中得到应用。
在此基础上，其第二代产品Star－3000近年来在工业领域得到了更广泛的应用，在技术上更是得到了长足发展。
集散型控制系统今后的发展方向：集散型控制系统的发展方向是基本调节器向少回路或单回路方向发展；基本调节器除了PID和其他算法外，还将逐步采用更为有效的新的算法，使之具有新的功能（如增益自适应功能）；采用光导纤维代替高速数据通道，并统一通讯规程；力求灵活地运用现代控制理论，以得到更为通用的控制算法。
1.1.2现场总线控制系统（FCS）及其应用1、现场总线控制系统现场总线控制系统是目前最新型的控制系统，它是一种全计算机、全数字、双向通信的新型控制系统。
现场总线技术给自动化领域带来了一场革命，代表了自动化的发展方向。
数字通信是一种趋势，也是技术发发展的必然。
从理论上讲，双向数字通信现场总线信号制技术必将会给火电厂安全经济运行及提高管理水平带来实实在在的效益。
这是过去在电站中使用过的任何控制系统所无法与之相比拟的。
作为现场总线控制系统的核心部分——总线协议，已经在火电厂控制系统的通信网络中成功运行，这不仅消除了人们以前存有的许多疑团，也为现场总线控制系统在火电厂推广应用打下了良好的基础。
2、FCS在工业过程控制中的应用现场总线控制系统，在以顺序控制为主，以PLC（可编程逻辑控制器）为硬件的火电厂辅助车间控制系统联网控制中，可以发挥最大效益。
PLC作为一个站挂在高速总线上，充分发挥PLC在处理开关量方向的优势。
现场总线在该领域的应用已经取得成功，这将是今后一段时间内火电厂辅助车间适度集中控制方针得以实现的一种优选方案。
由于目前能满足火电厂控制要求的数字式智能现场装置的品种还很少，理论上的现场总线效益还不能充分发挥。
因此，在大型机组上全面采用典型的现场总线控制系统的时机尚未成熟。
目前，某些控制系统不失是一种向FCS过渡性的控制系统，它既保留了DCS系统中功能很强的控制器及I/O模件，同时在通信网络又遵循现场总线协议。
我们将该系统称之为在通信和数据传输方向遵循现场总线协议的数字式分散控制系统，暂称该系统为FDCS。
1.2 典型工程应用案例介绍DCS在锅炉系统中的应用在社会经济高速发展的今天，企业对产品的质量要求越来越高，对安全性的重视程度也越来越高。
这就要求必须进一步提高自动控制系统的准确性和安全性，以便满足市场需要。
锅炉系统作为经济发展的重要保障，其正常的工作运转有其重要意义。
1、系统规模和要求以6～20t/h的小型锅炉为例，其特点是蒸发量小，大多为低压饱和蒸汽，压力为0.4～106 Mpa，燃烧方式为链条炉排，往往几台锅炉共用一根母管供应水，用一根母管向外汽，或供热水取暖用。
整个锅炉微机控制系统的结构可归结为“三点一线”式的结构。
“三点”系指连接在网络上的三种不同的类型节点。
这三种不同的类型节点是：(1)面向被控过程现场的I/O 控制站；(2)面向操作员的操作站；(3)面向监督管理人员的工程师站。