DCS集散控制系统

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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。

集散控制系统DCS介绍

I/O通道
在过程控制计算机中，种类最多，数量最大的是各种I/O接口模件(卡件)。来自过程对象的被测信号通过输入卡件，进入现场控制站，然后按一定的算法进行数据处理，并通过输出卡件向执行设备送出控制或报警等信息。
输入卡件
信号
现场控制站数据处理
输出卡件
执行设备
I/O通道
AI通道 AO通道 SI通道 SO通道
（1）操作员键盘通常采用防水、防尘能力，有明确图案（或名称）标志的薄膜键盘。操作键根据其功能可以分为：系统功能键、控制调节键、翻页控制键、光标控制键、报警控制键、字母数字键、可编程功能键、用户自定义键。（2）工程师键盘：在组态和编制程序时使用。键盘的键采用便于系统生成的打字机键排列，键盘只有在系统生成时才和主体连接。
开关量输入/输出通道（SI/SO）开关量输入/输出通道（SI/SO）
SI通道 SI通道
开关量输入通道。用来输入各种限位开关、继电器或电磁阀门连动触点的开、关状态；输入信号可能是交流电压信号，直流电压信号或干接点。
SO通道 SO通道
开关量输出通道，用于控制电磁阀门、继电器、指示灯、声报警器等只具有开、关两种状态的设备，它是由端子板、SO板及机柜内电缆构成。
过程管理级
特征
信息量大易操作性容错性好
构成装置
监控计算机工程师操作台操作员操作站 (配有技术手段齐备、功能强的计算机、CRT显示器、操作配有技术手段齐备、功能强的计算机、CRT显示器、操作键盘、及较大存储量的软、硬盘) 键盘、及较大存储量的软、硬盘)
生产管理级
指定区域生产计划；各单元间的协调控制；装置的故障诊断处理和记录；各类操作数据的显示和记录。

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。

集散控制系统(DCS)

• 友好性
DCS 的人机接口和软件面向工业控制技术人员、工艺技术人员和生产操作人员，操作方便，显示直观，了解生产状况直观。 DCS软件采用实用而简捷的人机会话系统,CRT高分辨率交互图形显示,复合窗口技术,画面丰富,纵观、控制、调整、趋势、流程图、回路一览、批量控制、计量报表、操作指导画面、菜单功能等均具有实时性。平面密封式薄膜操作键盘、触摸式屏幕、鼠标器、跟踪球等操作设备使其更便于操作。
• 适应性、灵活性和可扩充性
DCS 的硬件和软件采用开放式、标准化和模块化设计，系统为积木式结构，具有灵活的配置，Байду номын сангаас适应不同用户的需要。当工厂根据生产需要改变生产工艺和流程时，可改变系统的某些配置和控制方案，通过组态软件，进行一些填写表格式的操作即可实现。
• 在线性与实时性
通过人机接口和I/O 接口，DCS 对过程对象的数据进行实时采集、处理、记录、监视、操作控制，并包括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，提高了系统的可用性。
• 产品管理级（生产管理级）
在这一级上的管理计算机根据产品各部件的特点，协调各单元级的参数设定，是产品的总体协同员和控制器，负责厂级的生产调度和优化。要求根据用户的订货情况、库存情况、能源情况来规划各单元中的产品结构和规模，并可对产品重新计划，随时更改产品结构。对于综合全厂生产和产品监视，以及产品报告也都在这一层实现，并与上层交换传递数据。具体有：规划产品结构和规模；产品监视；产品报告；工厂生产监视。
DCS管控一体化时期：90年代初至今 • 代表产品： Honeywell，TPS系统（Total Plant System） PKS系统(Process knowledge System) FOXBORO，I/A’S 50/51系列控制系统 Invensys 横河，CENTUM－CS ABB，ADVANT系统OCS开放控制系统 • 当今的 DCS是生产过程控制系统与信息管理系统紧密结合的“管控一体化”的新一代集散型控制系统。由于工厂、企业的信息集成和管理已经提到一定的高度，DCS 系统的功能已不再只局限于生产过程的控制，在整个工厂、集团公司的管理中，DCS 也能发挥相应的作用。

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。

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。

(完整版)DCS系统介绍

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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

集散式控制系统(DCS)开发及应用方案(一)

集散式控制系统（DCS）开发及应用方案一、实施背景随着工业4.0的到来，产业结构逐渐向智能化、自动化、信息化方向发展。

在此背景下，企业越发重视生产过程的优化与控制。

传统的手动控制和集中式控制系统已无法满足现代工业生产的需求，因此开发集散式控制系统（DCS）成为产业发展的必然趋势。

二、工作原理集散式控制系统（DCS）是一种分布式控制系统，它将控制功能分散到多个智能节点，实现多点控制。

每个智能节点都具备独立的处理能力，可以自主完成局部控制任务，同时又通过通信网络相互连接，实现信息共享和全局控制。

这种系统结构提高了控制效率，降低了控制风险，并可以根据实际生产需求进行灵活的配置和扩展。

三、实施计划步骤1.需求分析：明确控制对象和控制要求，分析现有设备和工艺流程，为系统设计提供依据。

2.系统设计：根据需求分析结果，设计系统的硬件架构、软件功能和网络拓扑结构。

3.硬件选型与配置：选择合适的处理器、传感器、执行器等硬件设备，并配置到相应的智能节点上。

4.软件开发：编写控制算法、数据处理和通信协议等软件程序，实现系统的各项功能。

5.系统集成与调试：将各个智能节点连接起来，进行系统集成和调试，确保系统的稳定性和可靠性。

6.用户培训与文档编写：对用户进行操作培训，编写用户手册和维修手册等文档资料。

7.项目验收与推广：完成项目验收，收集用户反馈，对系统进行持续优化和推广。

四、适用范围集散式控制系统（DCS）适用于各种工业生产领域，如石油化工、电力、制药、食品加工等。

它适用于大型生产线和复杂工艺流程的控制，同时也可以用于小型工厂和实验室的自动化控制。

五、创新要点1.分布式架构：采用分布式控制系统结构，将控制功能分散到多个智能节点上，提高了系统的可靠性和灵活性。

2.智能节点自治：每个智能节点具有独立的处理能力，可以自主完成局部控制任务，降低了对中心控制器的依赖。

3.信息共享与全局控制：通过通信网络实现信息共享和全局控制，提高了生产过程的协调性和一致性。

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

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。

集散控制系统原理及应用

该工业自动化生产线采用集散控制系统实现了生产流程的自动化控制和智能化管理。
系统还能够根据实际生产需求调整设备参数和生产计划，提高了生产效率和产品质量，降低了人工干预和生产成本。
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发展历程
经历了模拟仪表、工业控制计算机、集中式数字控制系统、集散控制系统等多个阶段。
发展趋势
随着物联网、云计算、大数据等技术的发展，集散控制系统将向智能化、网络化、集成化方向发展。
集散控制系统的基本组成
中央计算机系统
包括主控计算机、操作员站、工程师站等，负责系统的监控、操作和优化。
通信网络
连接中央计算机系统和分散控制单元，实现数据传输和共享。
通过中央计算机系统实现生产过程的监控、操作和优化。
采用多台微处理器分散控制，提高系统的可靠性和灵活性。
建立高速通信网络，实现各节点之间的信息传输和数据共享。
支持多种通信协议和软件接口，便于系统集成和升级。
集散控制系统的历史与发展
起源
20世纪70年代初期，随着计算机和通信技术的发展，集散控制系统开始出现。
该化工厂采用集散控制系统对生产过程进行集中监控和分散控制，实现了生产流程的自动化和智能化。
案例二：某电力企业的集散控制系统应用
详细描述
该电力企业采用集散控制系统对电网进行实时监测和调控，确保了电网的稳定运行和安全供电。
通过集散控制系统的数据采集和传输功能，实现了对电网设备的远程监控和维护，降低了运维成本和人力投入。
兼容性问题
不同品牌的集散控制系统之间可能存在兼容性问题，导致信息互通和数据
共享方面存在障碍。
成本较高
集散控制系统的建设和维护成本较高，对企业来说是一笔不小的投入。

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

1．CIMS的概念及由来
CIMS即计算机集成制造系统，是基于 1973年美国Joseph Harrington博士在其博士论文《Computer Integrated Manufacturing》中首次提出的CIM（Computer Integrated Manufacturing——计算机集成制造）的概念
集散控制系统
教师：李琦
控制科学与工程学院
第一章概述
绪论
第一节集散控制系统的概念
第二节集散控制系统的特点
第三节集散控制系统的展望
一、DCS的产生
1. 1930年初期-分散控制
直接作用式气动执行器；控制装置安装在被控过程附近，每个回路有单独控制器；运行人员分布在全厂各处；适用于规模不太大、工艺过程不太复杂的企业。
一、信息化和扁平化一个方向是向下发展：向CIMS计算机集成制造系统、 CIPS计算机集成生产系统发展。系统包括ERP （Enterprise resource planning)和MES （Manufacturing Execution System）。
另一个方向是向下发展：向FCS（Fieldbus Control System）现场总线控制系统发展。
集中控制系统的概念:单机系统，用一台计算机对
多个对象或设备进行集中管理和集中控制。
控制计算机
基本控制过程 1
基本控制过程 2
基本控制过程 3
基本控制过程 4
基本控制过程 5
2、分散控制系统
多机系统，多台计算机分别控制不同的对象或设备，各自构成子系统，各子系统间有通信或网络互联的关系。
采样周期
1/3s 1/3s 1/3s 1s 1S 0.2S

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。

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。

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