dcs控制系统概述
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JX-100 BCU
JX-300
管理计算机
工作站
$
FDDI ES
Fra Baidu bibliotek
SCnet I
BCU OS
区域
控制器
CS SBUS
ACS
CS
IOU RIOU
OS
PCS LCS CIU
PLC
PLC
ES SCnet Ⅱ
MFS
信息管理网
DAS
OS：操作站；ES：工程师站；MFS：多功能计算站；BCU：总线变换单元；CIU：通讯接口
第三代DCS控制站的系统软件齐全，操作站或工程 师站可以完成离线组态及在线修改控制策略。
6
控制站是整个DCS的基础
控制站是整个DCS的基础，它的可靠性和安全性 最为重要，死机和控制失灵的现象是绝对不允许的， 而且冗余、掉电保护、抗干扰、防爆系统构成等方 面都应有很高的可靠性，才能满足用户要求。多年 的实践经验证明，绝大多数厂家的DCS控制站都能 够胜任用户要求。
3
集散控制系统的主要组成部分
----由若干台微处理器或微机分别承担部分任务， 并通过高速数据通道把各个分散点的信息集中起 来，进行集中的监视和操作，并实现复杂的控制 和优化 。Distributed control system 包括： DCS控制站、DCS操作站、数据通信及网络
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DCS控制站
1．DCS控制站
7
DCS操作站
2．DCS操作站
DCS操作站具有操作员功能、工程师功能、通信功能和高级 语言功能等，其中工程师功能中包括系统组态、系统维护、系 统通用（Utility）功能。
实际的DCS操作站是典型的计算机，它与控制站不同，有着 丰富的外围设备和人机界面。70年代中期，CRT显示器技术已 成熟，以外部存储器为特征，第二代DCS操作站还具有如下特 点：操作站和工程师站（或称工作站）分开，也有公司将操作 站的历史数据存储用硬盘（历史模件）和高级语言应用站（应 用模件）分别独立挂在通信网络上；操作系统除采用DOS系统 以外，有的产品采用Unix等操作系统；实时数据库储存性能逐 渐完善；在人机界面方面，逐渐过渡为以GUI图形用户界面为 平台并采用鼠标、组态时制作流程图和控制回路图等方法，采 用菜单、窗口、CAD等技术，使人机界面友好。
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7.1.3 JX-300X集散控制系统
系统结构 JX-300X集散控制系统是浙大中控开发的具有自主知识产权
的集散控制系统，其结构如图7.1所示。JX-300X的基本组成包 括工程师站（ES）、操作站（OS）、控制站（CS）和通讯网 络SCnet II 。通过在JX-300X的通讯网络上挂接总线变换单元 （BCU）可实现与JX-100、JX-200、JX-300系统的连接；在 通讯网络上挂接通信接口单元（CIU）可实现JX-300X与PLC 等数字设备的连接；通过多功能计算站（MFS）和相应的应用 软件AdvanTrol-PIMS可实现与企业管理计算机网的信息交换， 实现企业网络（Intranet）环境下的实时数据采集、实时流程 查看、实时趋势浏览、报警记录与查看、开关量变位记录与查 看、报表数据存贮、历史趋势存贮与查看、生产过程报表生成 与输出等功能，从而实现整个企业生产过程的管理、控制全集 成综合自动化。
单元；PCS：过程控制站；ACS：区域控制站；LCS：逻辑控制站；DAS：数据采集站；SBUS：
系统I/O总线；IOU：IO单元；RIOU：远程IO单元
图7.1 JX-300X集散控制系统结构示意图
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系统特点：
JX-300X控制站以先进的微控制器为核心，提高了系统的 实时性和控制品质，系统能完成各种先进的控制算法；过程管 理级采用高性能CPU的主机和WINDOWS9X/NT/2000的多 任务操作系统，以适合集散控制系统良好的操作环境和管理任 务的多元化；过程控制网络采用双重化的Ethernet技术，使 过程控制级能快速安全的协调工作，做到真正的分散控制和集 中管理。
在DCS中采用数字通信技术，还有在控制站内采用站内通信
总线及远程I/O总线，以及在第三代DCS的控制站内增加了连
接PLC、分析仪和现场智能仪表的接口卡，使DCS与现场仪表
之间的接线减少，并对现场仪表进行设备管理，这为DCS向下
兼容并与现场总线通信技术融合打下基础。
9
DCS面临的主要问题
4．DCS面临的主要问题 目前，DCS如何解决现场接线繁杂、DCS控制站控 制比较集中、FCS与DCS控制站的相互关系、智能控 制、先进控制与优化如何在DCS、FCS中实现等已成 为DCS发展中急需解决的问题。
第七章 网络控制系统概述 7.1 集散控制系统简介 7.2 现场总线技术简介 7.3 中国国家标准《用于测量与控制系统的
EPA系统结构与通信标准》简介
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7.1 集散控制系统简介
7.1.1 集散控制系统的发展历程 共出现了3代DCS产品。1975年至80年代前期为第 一代产品，80年代中期至90年代前期为第二代产品， 90年代中期至21世纪初为第三代产品。目前发展成 为DCS与FCS的集成。
DCS系统中，控制站继承了DDC技术，它是一 个完整的计算机，实际运行中可以在不与操作站及 网络相连的情况下，完成过程控制策略，保证生产 装置正常运行。
控制站作为一个完整的计算机，它的主要I/O设 备为现场的输入、输出处理设备，以及过程输入/输 出（P I/O）量，包括信号变换与信号调理，A/D、 D/A转换等。它在第二代和第三代产品中已陆续采 用了嵌入式技术，并采用单片机等完成量程调整、 远程I/O数据传输、小型化及减少P I/O卡硬件规格 等功能，直至连接智能化的现场变送器或接受采用 现场总线提供的数字信号。
8
数据通信及网络
3．数据通信及网络
在DCS系统诞生时，主要解决一个生产装置中几个控制站和 一个或几个操作站之间的数据通信问题；第二代DCS则解决多 个装置的DCS互联问题；第三代DCS则解决一个工厂的多个车 间互联及与全厂计算机管理网络互联的问题，这是总的设计思 想。
在实际应用中，如石化行业，DCS一直多用在一个生产装置 范围内的多机通信系统中，而且控制站和操作站均集中放置在 控制室内。
5
DCS控制站的系统软件
关于DCS控制站的系统软件，原则上也有实时操作 系统、编程语言及编译系统、数据库系统、自诊断系 统等，只是完善程度不同而己。
第一代DCS控制站的功能更近似于多回路调节器， 而且每个控制站都可以配置人机界面和备用操作器；
第二代DCS控制站的实时操作系统及程序编译系统 比较完整，编程语言有面向过程语言和高级语言，控 制策略的组态由操作站或工作站在与控制站联机的情 况下，完成编译和下载；
JX-100 BCU
JX-300
管理计算机
工作站
$
FDDI ES
Fra Baidu bibliotek
SCnet I
BCU OS
区域
控制器
CS SBUS
ACS
CS
IOU RIOU
OS
PCS LCS CIU
PLC
PLC
ES SCnet Ⅱ
MFS
信息管理网
DAS
OS：操作站；ES：工程师站；MFS：多功能计算站；BCU：总线变换单元；CIU：通讯接口
第三代DCS控制站的系统软件齐全，操作站或工程 师站可以完成离线组态及在线修改控制策略。
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控制站是整个DCS的基础
控制站是整个DCS的基础，它的可靠性和安全性 最为重要，死机和控制失灵的现象是绝对不允许的， 而且冗余、掉电保护、抗干扰、防爆系统构成等方 面都应有很高的可靠性，才能满足用户要求。多年 的实践经验证明，绝大多数厂家的DCS控制站都能 够胜任用户要求。
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集散控制系统的主要组成部分
----由若干台微处理器或微机分别承担部分任务， 并通过高速数据通道把各个分散点的信息集中起 来，进行集中的监视和操作，并实现复杂的控制 和优化 。Distributed control system 包括： DCS控制站、DCS操作站、数据通信及网络
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DCS控制站
1．DCS控制站
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DCS操作站
2．DCS操作站
DCS操作站具有操作员功能、工程师功能、通信功能和高级 语言功能等，其中工程师功能中包括系统组态、系统维护、系 统通用（Utility）功能。
实际的DCS操作站是典型的计算机，它与控制站不同，有着 丰富的外围设备和人机界面。70年代中期，CRT显示器技术已 成熟，以外部存储器为特征，第二代DCS操作站还具有如下特 点：操作站和工程师站（或称工作站）分开，也有公司将操作 站的历史数据存储用硬盘（历史模件）和高级语言应用站（应 用模件）分别独立挂在通信网络上；操作系统除采用DOS系统 以外，有的产品采用Unix等操作系统；实时数据库储存性能逐 渐完善；在人机界面方面，逐渐过渡为以GUI图形用户界面为 平台并采用鼠标、组态时制作流程图和控制回路图等方法，采 用菜单、窗口、CAD等技术，使人机界面友好。
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7.1.3 JX-300X集散控制系统
系统结构 JX-300X集散控制系统是浙大中控开发的具有自主知识产权
的集散控制系统，其结构如图7.1所示。JX-300X的基本组成包 括工程师站（ES）、操作站（OS）、控制站（CS）和通讯网 络SCnet II 。通过在JX-300X的通讯网络上挂接总线变换单元 （BCU）可实现与JX-100、JX-200、JX-300系统的连接；在 通讯网络上挂接通信接口单元（CIU）可实现JX-300X与PLC 等数字设备的连接；通过多功能计算站（MFS）和相应的应用 软件AdvanTrol-PIMS可实现与企业管理计算机网的信息交换， 实现企业网络（Intranet）环境下的实时数据采集、实时流程 查看、实时趋势浏览、报警记录与查看、开关量变位记录与查 看、报表数据存贮、历史趋势存贮与查看、生产过程报表生成 与输出等功能，从而实现整个企业生产过程的管理、控制全集 成综合自动化。
单元；PCS：过程控制站；ACS：区域控制站；LCS：逻辑控制站；DAS：数据采集站；SBUS：
系统I/O总线；IOU：IO单元；RIOU：远程IO单元
图7.1 JX-300X集散控制系统结构示意图
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系统特点：
JX-300X控制站以先进的微控制器为核心，提高了系统的 实时性和控制品质，系统能完成各种先进的控制算法；过程管 理级采用高性能CPU的主机和WINDOWS9X/NT/2000的多 任务操作系统，以适合集散控制系统良好的操作环境和管理任 务的多元化；过程控制网络采用双重化的Ethernet技术，使 过程控制级能快速安全的协调工作，做到真正的分散控制和集 中管理。
在DCS中采用数字通信技术，还有在控制站内采用站内通信
总线及远程I/O总线，以及在第三代DCS的控制站内增加了连
接PLC、分析仪和现场智能仪表的接口卡，使DCS与现场仪表
之间的接线减少，并对现场仪表进行设备管理，这为DCS向下
兼容并与现场总线通信技术融合打下基础。
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DCS面临的主要问题
4．DCS面临的主要问题 目前，DCS如何解决现场接线繁杂、DCS控制站控 制比较集中、FCS与DCS控制站的相互关系、智能控 制、先进控制与优化如何在DCS、FCS中实现等已成 为DCS发展中急需解决的问题。
第七章 网络控制系统概述 7.1 集散控制系统简介 7.2 现场总线技术简介 7.3 中国国家标准《用于测量与控制系统的
EPA系统结构与通信标准》简介
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7.1 集散控制系统简介
7.1.1 集散控制系统的发展历程 共出现了3代DCS产品。1975年至80年代前期为第 一代产品，80年代中期至90年代前期为第二代产品， 90年代中期至21世纪初为第三代产品。目前发展成 为DCS与FCS的集成。
DCS系统中，控制站继承了DDC技术，它是一 个完整的计算机，实际运行中可以在不与操作站及 网络相连的情况下，完成过程控制策略，保证生产 装置正常运行。
控制站作为一个完整的计算机，它的主要I/O设 备为现场的输入、输出处理设备，以及过程输入/输 出（P I/O）量，包括信号变换与信号调理，A/D、 D/A转换等。它在第二代和第三代产品中已陆续采 用了嵌入式技术，并采用单片机等完成量程调整、 远程I/O数据传输、小型化及减少P I/O卡硬件规格 等功能，直至连接智能化的现场变送器或接受采用 现场总线提供的数字信号。
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数据通信及网络
3．数据通信及网络
在DCS系统诞生时，主要解决一个生产装置中几个控制站和 一个或几个操作站之间的数据通信问题；第二代DCS则解决多 个装置的DCS互联问题；第三代DCS则解决一个工厂的多个车 间互联及与全厂计算机管理网络互联的问题，这是总的设计思 想。
在实际应用中，如石化行业，DCS一直多用在一个生产装置 范围内的多机通信系统中，而且控制站和操作站均集中放置在 控制室内。
5
DCS控制站的系统软件
关于DCS控制站的系统软件，原则上也有实时操作 系统、编程语言及编译系统、数据库系统、自诊断系 统等，只是完善程度不同而己。
第一代DCS控制站的功能更近似于多回路调节器， 而且每个控制站都可以配置人机界面和备用操作器；
第二代DCS控制站的实时操作系统及程序编译系统 比较完整，编程语言有面向过程语言和高级语言，控 制策略的组态由操作站或工作站在与控制站联机的情 况下，完成编译和下载；