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。这一种微机叫第一级计算机。中央计算

机只处理中心自动化问题和管理方面的问题，从而产生了二级自动化控制

系统的结构，也叫分散式计算机系统。当分散控制系统建立起来后，就与

过程计算机集成起来，一起完成控制功能。一级计算机主要完成实时处理、

前端处理功能，中央处理机只承当后继处理设备，这样中央计算机不用直

接跟现场设备打交道，从而把部分控制功能和危险都分散到前端计算机

上。如果中央计算机一旦失效，设备的控制功能依旧可得到保证。

在以上的二级分散控制的基础上后来又发展出了三级、四级控制，进

一步分散，有了多个中央计算机，形成了现在新华控制这样一种技术。

第二章新华分散控制系统

第一节系统概述

一、XDPS概述

XDPS（XINHUA DISTRIBUTED PROCESSING SYSTEM）是新华控制工程有限公司生产的一种分散控制系统，它可以完成实时数据采集、过

程控制、顺序控制、报警检测、监视和操作，可以对数据进行记录、统计、

显示、打印等处理，并提供组态和调试工具。

XDPS的应用相当灵活，可以构成小到一台计算机，大到几百台

计算机的控制和信息处理系统。

XDPS由高速数据网和连接在网上的工程师站、操作员站、历史数据站、过程分散控制单元等组成。DPU面向控制对象，进行快速的数据采集与处理和闭环控制，完成报警检测。通过高速数据网向MMI发送过程信息，同时接受来自MMI的操作指令和组态修改指令。

操作员站面向操作者，以流程图、棒形图、趋势曲线、表格等形式显示生产过程信息，并提供操作按钮、对话框等形式供操作员监控生产过程，通过高速数据网将操作指令发送到DPU。

工程师站可以实现对整个控制系统的组态和和控制算法的调整修改。

历史数据站主要完成历史数据的采集、SOE以及报表的生成。

其特点如下：

（1）采用现有通用硬件构成主计算机，CPU为PENTIUM以上芯片，具有高性能价格比。

（2）采用成熟的计算机网络通信技术，构成高速的冗余实时数据网。

（3）网络上接点数1~250任意配置。

（4）设计有分布实时数据库，对网上各接点透明。

（5）很高的实时性，在一秒内可更新所有全局点。

（6）系统集过程控制、顺序控制、数据监视和记录分析功能于一身。

（7）具有在线的诊断至通道级的自诊断能力。

（8）灵活的I/O支持，除可以接受新华公司的I/O模块外，还可以接受其他常用的I/O系统。

（9）具有图形显示、报表、控制、记录统计的生成工具软件。

（10）具有直观方便的符合IEC-1131-3DPU图形组态软件。

（11）汉化图形显示，分辨率可达1280*1024真彩色。

（12）与厂级MIS或其它控制系统的接口。

XDPS系统结构图：

A

B

I/O

卡件

二、高速数据网

高速数据网是XDPS的重要组成部分。它主要完成实时信息的共享和文件与打印的共享。实时信息是指实时点、时钟报警信息、系统通告信

息、操作指令和组态指令。

在DCS应用中，由于系统的实时性要求很高，所以XDPS的高速数据网通常分为两部分：一个实时数据网，一个信息数据网。实时数据网

通常为冗余的总线式网络，用于完成实时信息的传送。信息数据网一般采

用由操作系统直接支持文件与打印共享的通用网络。由于DPU没有打印

和文件共享功能，因此信息网只连接MMI。

整个XDPS系统可通过网卡与外部网络连接，形成厂级MIS网。

三、DPU的结构

DPU通常由电源、两台互为备用的工控机、I/O卡件和接线端子板组成。XDPS的DPU可接受两路电源，隔离后供冗余的直流电源，

再供给工控机、I/O卡件以及外部的触点采样电压和变送器供电。DPU

保证任一路电源或任一个直流电源故障都不会影响DPU的工作。