仪表DCS集散控制系统介绍样本
第十章 集散控制系统(DCS)
第十章集散控制系统（DCS）⏹本章提要1.集散控制系统概述2.集散控制系统的软、硬件结构3.集散控制系统的网络通信4.集散控制系统应用举例⏹授课内容第一节集散控制系统概述✧集散控制系统-----又称分散型综合控制系统（DCS）系统，是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。
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，通过CRT装置、通信总线、键盘、打印机等，进行集中操作、显示和报警。
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、人一机联系差，以及单台微型计算机控制系统危险性高度集中的缺点，既在管理、操作和显示三方面集中，又在功能、负荷和危险性三方面分散。
集散系统综合了计算机技术、通信技术和过程控制技术，在当今现代化生产过程控制中起着重要的作用。
➢集散控制系统的特点：●功能齐全●实现分散控制●实现集中监视、操作和管理，人—机联系好●采用局部网络通信技术●系统扩展灵活方便，安装调试方便●安全可靠性高●具有良好的性能价格比➢集散控制系统的发展概况：●初创期(1975一l980年)●成熟期(1980一1985年)●扩展期(1985年以后)➢集散控制系统的基本结构：●第一代集散控制系统的基本结构●第二代集散控制系统的基本结构●第三代集散控制系统的基本结构第二节集散控制系统的软、硬件结构1.硬件结构➢集散控制系统采用分层结构模式，自下而上一般分为过程控制级、控制管理级、生产管理级和经营管理级四级典型功能层次。
2.软件结构➢DCS软件采用模块化结构设计，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。
第三节集散控制系统的网络通信➢DCS的通信网络是一个局部网络LAN。
其网络通信的局部网络技术涉及的内容包括：网络结构、信道访问、通信协议、信号发送技术、传输介质、网络接口等。
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)简介
Distributed Control SystemTotal Distributed control system is based on multiple microprocessors based on the use of modern network technology, modern control technology, graphics technology and redundancy technology to achieve the object of the regulation ofdecentralized control, monitoring, management, control technology. Characterized by decentralized control based on decentralized control of the object to adapt in order to focus on surveillance and control operations to achieve overall objectives. System has high stability, reliability and scalability.Distributed control systems are generally composed of four parts: (1) process input and output devices; (2) process control device; (3) operation interface; (4) data communication systems.The drive toward openness in the 1980s gained momentum through the 1990s with the increased adoption of Commercial off-the-shelf (COTS) components and IT standards. Probably the biggest transit ion undertaken during this time was the move from the UNIX operat- ing system to the Windows environment. While the realm of the real time operating system (RTOS) for control applications remains dom- inated by real time commercial variants of UNIX or proprietary op- erating systems, everything above real-time control has made the transition to Windows.The introduction of Microsoft at the desktop and server layers resulted in the development of technologies such as OLE for Proce- ss Control (OPC), which is now a de facto industry connectivity standard. Internet technology also began to make its mark in auto- mation and the DCS world, with most DCS HMI supporting Internet connectivity. The '90s were also known for the "Fieldbus Wars", where rival organizations competed to define what would become the IEC fieldbus standard for digital communication with field instru- mentation instead of 4-20 milliamp analog communications. The first fieldbus installations occurred in the 1990s. Towards the end of the decade, the technology began to develop significant momentum, with the market consolidated around Foundation Fieldbus and Profibus PA for process automation applications. Some suppliers built new systems from the ground up to maximize functionality with fieldbus, such as ABB with System 800xA[6], Emerson Process Management[7] with the DeltaV control system, Siemens[8] with the Simatic PCS7[9] and azbil[10] from Yamatake with the Harmonas-DEO system.The impact of COTS, however, was most pronounced at the hardware layer. For years, the primary business of DCS suppliers had been the supply of large amounts of hardware, particularly I/O and controllers. The initial proliferation of DCSs required the installation of prodigious amounts of this hardware, most of it manufactured from the bottom upby DCS suppliers. Standard computer components from manufacturers such as Intel and Motorola, however, made it cost prohibitive for DCS suppliers to continue making their own components, workstations, and networking hardware.As the suppliers made the transition to COTS components,they also discovered that the hardware market was shrinking fast. COTS not only resulted in lower manufacturing costs for the supplier, but also steadily decreasing prices for the end users, who were also becoming increasingly vocal over what they perceived to be unduly high hardware costs. Some suppliers that were previously stronger in the PLC business, such as Rockwell Automation, Siemens, were able to leverage their expertise in manufacturing control hardware to enter the DCS marketplace with cost effective offerings, while the stability/scalability/reliability and functionality of these emerging systems are still improving. The traditional DCS suppliers introduced new generation DCS System based on the latest Communication and IEC Standards, which resulting in a trend of combining the traditional concepts/functionalities for PLC and DCS into a one for all solution -- named "Process Automation System". The gaps among the various systems remain at the areas such as: the database integrity, pre-engineering functionality, system maturity, communication transparency and reliability. While it is expected the cost ratio is relatively the same (the more powerful the systems are, the more expensive they will be), the reality of the automation business is often operating strategically case by case. The current next evolution step is called Collaborative Process Automation Systems.To compound the issue, suppliers were also realizing that the hardware market was becoming saturated. The lifecycle of hardware components such as I/O and wiring is also typically in the range of 15 to over 20 years, making for a challenging replacement market. Many of the older systems that were installed in the 1970s and 1980s are still in use today, and there is a considerable installed base of systems in the market that are approaching the end of their useful life. Developed industrial economies in North America, Europe, and Japan already had many thousands of DCSs installed, and with few if any new plants being built, the market for new hardware was shifting rapidly to smaller, albeit faster growing regions such as China, Latin America, and Eastern Europe.Distributed Control System, also known as distributed control system, as opposed to centralized control system for the purposes of a new computer control system, which is a centralized control system based on the development of evolved. Function in the system, DCS, and centralized control system is little different, but in the realization of system function method is entirely different.First of all, DCS skeleton - system network, which is the foundation and core of DCS. As the network for the DCS system-wide real-time, reliability and scalability, play a decisive role, so that the manufacturers have carried out carefully in this design. For the DCS's system network, it must meet the requirements of real-time, that is completed within defined time limits transmission of information. By "OK" time limit, that means no matter the circumstances, the information transmission can be completed within this time limit, and this time limit is to be controlled according to the process of real-time requirements determined. Therefore, indicators of network performance measurement system is not the network speed,known as bits per second (bps), but the system network of real-time, that is able to multi-long period of time to ensure that the transmission of the information needed to complete . System network is also to be very reliable in any case, the network communication can not be interrupted, so most manufacturers have adopted DCS dual-bus, ring, or double star-shaped network topology. In order to meet the requirements of the system scalability, the system on the network can access the maximum number of nodes should be compared with the large number of nodes actually used several times. In this way, on the one hand can always add new nodes, it can also make the system run on less communication network load conditions, in order to ensure that the system of real-time and reliability. In the system during the actual operation, each node in the Internet and the next network is always possible, especially in the operator station, so that network reconfiguration will be conducted regularly, and this operation is absolutely not affect the normal operation of the system, therefore, the system the network should have a strong online network reconfiguration functions.Secondly, it is a completely on-site I / O processing and realization of direct digital control (DOS) function of network nodes. To set up a general set of DCS in the field I / O controllers, to share the whole system I / O and control functions. This will not only avoid the site because of a failure caused by failure of the entire system, improve system reliability, you can also enable the site to share data acquisition and control functions, helping improve overall system performance. DCS operator station is run operations to deal with all the relevant human-machine interface (HMI-Human Machine Interface, or operator interface) function of network nodes.System network is a DCS engineer station, which is off-line DCS configuration, the configuration of the system of work and on-line, control, maintenance of network nodes, its main function is to provide for the configuration of the DCS, configuration tools to work (ie,configuration software), and DCS-line real-time monitor run time on the network each node DCS operation, allowing the system engineers by engineers to stop in time to adjust the system configuration and some system parameters set, so that at any time in the DCS under good working condition. With centralized control systems, all of the DCS are required to have system configuration functions, can be said that there is nosystemconfigurationfunction of the system can not be called DCS.集散控制系统(DCS)集散控制系统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。
集散型控制系统介绍
集散型控制系统介绍Whut 2011年12月所谓集散型控制系统（DCS）也就是所说的分布式控制系统，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。
DCS是在集中式控制系统的基础上发展、演变而来的，我们根据现有的，应用比较广泛的若干种DCS的结构的总结，来说明、分析和比较DCS的结构。
一、“三点一线”式结构DCS自70年代问世以来，很多公司推出了多种不同设计、风格各异的DCS，即是同一厂家，早期的产品与近期的产品也有不少的差异，但是仅管种种DCS千差万别，其核心结构却基本上一致，可将其归纳为“三点一线”式结构。
“一线”是指DCS的骨架计算机网络；“三点”是指联接在网络上的三种不同的类型的节点，分别是：面向被控过程现场的现场I/O控制站；面向操作人员的操作站；面向DCS监督管理人员的工程师站。
一般情况下，一个DCS只需配备一个工程师站，而现场I/O控制站和操作员站的数目则需根据实际需要配置，这三种节点通过系统网络进行联接并互相交换信息，协调各方面的工作，共同完成DCS 的整体功能。
DCS的计算机网络在很多方面的要求实时性网络。
网络需要根据现场通讯实时性的要求，在确定的时限内完成信息的传送。
“确定的时限”是指无论在何种情况下，信息传送度能在这个时限内完成，而这个时限则是根据被空过程的实时性要求确定的。
系统的拓扑结构。
大致可分为星型，总线型和环型三种。
目前应用最广泛的是环网和总线网。
二、DCS的系统网络SNET各种网络解决碰撞的技术:一种是TOKEN RING（对于环型网）或TOKEN PASSING（对于总线型网）方式;另一种解决碰撞的技术是载波侦听与碰撞检测技术，即CSMA/CD 方式.DCS的基础硬件:DCS由三种节点组成：现场I/O控制站、操作员站、和工程师站，通过局域网络互联在一起形成一个系统。
对于局域网来说，所有的节点都没有什么本质的和原则的区别，它们都是具有自己特定的网络地址，都可以通过局域网接收和发送数据。
石油化工仪表DCS系统概述分析
石油化工仪表DCS系统概述分析集散控制系统（DCS）可借助微型计算机控制与管理石油化工生产过程，具备集中管理与分散控制双重作用。
硬件系统作为DCS系统的重要组成，各卡件均可满足智能化要求，关键元器件经筛选，并通过一周期常低温的老化测试，若可满足自控系统的具体要求，经耐腐蚀处理后，抗腐蚀性能可大大提升，从根本上保证石油化工生产控制系统的可靠性。
主控制卡作为DCS的重要部件，经输入、输出等一系列的处理操作，有助于石油化工生产过程自动化控制的实现。
同时，DCS系统中的三微处理器体系结构，能够同时控制多个回路，提供冗余管理；在系统中配备后备电池，可为系统稳定运行提供强大的动力支持，为石油化工生产提供更加优质的服务。
1、DCS系统功能DCS系统的突出特点是具备多层次管理功能，既可对石油化工生产过程进行多通道管理，提高石油化工生产的自动化程度，也可降低安全风险，防止意外事故与生产事故的发生，保证石油化工企业安全、有序地展开各项生产活动。
ECS-100属于一种基于网络化的生产现场控制系统，运用于DCS系统中，可实现石油化工生产管控一体化，协调石油化工生产管理与控制。
对石油化工企业的生产自控系统进行远程控制，便于区域化处理活动的实施及石油化工生产管理工作的开展。
DCS系统的实时监测功能，可全面采集石油化工生产过程中的各项数据，实施高效的分析与处理，有助于优化石油化工生产程序，大大提升产品效率。
现阶段，DCS系统主要由控制站、操作站及过程控制网络等组件构成，各控制区域均支持多个操作站与操作站，通过高速的以太网层，可控制更多区域。
在具体实践中，可根据石油化工生产现场的具体状况，有效控制石油化工生产装置的稳定运行，加强石油化工生产过程的实时监管。
2、DCS系统设计要求2.1性能设计DCS系统性能设计需满足如下几点要求：（1）兼备数据采集、监控报警、顺序控制、模拟量控制及联锁控制等功能，符合不同种运行状态的具体要求，保证设备运行的高效性与安全性；（2）配备人机接口、分散处理单元、数据通信系统；（3）采用模块式结构，设有中英文操作界面，以便组态、使用及后续拓展；（4）运行稳定性强，要求系统中任一组件出现故障时，系统整体运行状态不会受到太大影响；（5）兼具自动诊断、实时监视及自动报警功能；（6）各网关本身应配备或后期安装防病毒软件，防止系统遭受病毒攻击；（7）保证DCS系统的利用率高达99.7%，自动调节率趋近于100%。
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。
浅谈DCS集散控制系统
浅谈DCS集散控制系统随着信息技术的飞速发展，当前，DCS系统在煤、电、化工等工业领域应用广泛，逐渐从原来的配角角色转变为决定各工业企业安全经济运行的主角地位。
通过各项实践证明，集散控制系统的应用，在大大减轻了工作人员的工作强度的同时，也提高了工作效率。
本文对热电厂集散控制系统基本概况及其安全性、可靠性等各方面进行了分析和讨论。
1 DCS集散控制系统简介DCS集散控制系统（Distributed control system）是随着计算机技术、网络技术及各大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成的综合控制系统。
它是在计算机技术、网络技术、自控技术和显示技术的基础上建立起来的，其主要特点是控制分散，集中管理。
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。
DCS集散控制系统一般由五部份组成：1）控制器；2）/O板；3）操作站；4）通讯网络；5）图形及编程软件。
以下分别进行介绍：1）控制器。
DCS集散控制系统的控制器主要由CPU、ROM、RAM、E2PROM、地址设定开关等部件组成。
Cpu既中央处理器，主要功能有：程序控制、操作控制、时序控制、数据加工，是DCS控制器的大脑；ROM、RAM、E2PROM三者都是内存，区别在功能上不同。
ROM是只读内存，RAM可随机读写，而串行E2PROM是可擦除可写入的存储器，三者视功能选择；地址设定开关有很多种，比如像光地址设定开关、无线遥控地址设定开关、流量设定开关等，视功能选择不同的地址开关。
此外还有其他组件，在此就不介绍了。
2）I/O板。
I/O是input/output的缩写，即输入输出端口。
I/O板有很多通信端口，像我们常用的RS485、RS232、RJ45、USB等通信端口。
每个设备都有一个专用的I/O地址，用来处理输入输出信息。
I/O板时是不可或缺的用来处理输入输出信息的功能模块。
3）操作站。
DCS集散控制系统的操作站位于控制站的上层，通过数据通信与下位机各站点交换信息。
集散型控制系统介绍
集散型控制系统介绍什么是集散型控制系统？集散型控制系统（Distributed Control System，简称DCS）是一种用于监控和控制工业过程的自动化系统，它由多个分布在整个工厂或工业设施的控制单元组成。
每个控制单元负责特定的控制功能，并与其他单元进行通讯和协同工作。
DCS系统的主要目标是实现工业生产的高效率和高可靠性。
DCS系统的特点1.模块化设计：DCS系统由多个独立的模块组成，每个模块具有特定的功能，并可以根据需要进行添加或移除。
这种模块化设计使得DCS系统更加灵活和可扩展。
2.分布式架构：DCS系统的控制单元分布在整个工厂或设施的各个区域，通过网络进行通讯。
这种分布式架构使得系统更加稳定，并且可以更好地应对设备故障或通讯中断的情况。
3.实时监控：DCS系统可以实时监控工业过程中的各种参数和状态，包括温度、压力、流量等。
监控数据可以通过图形界面直观地展示给操作员，帮助他们进行决策和调整。
4.集中管理：DCS系统通过中央控制台进行集中管理，操作员可以通过该控制台对各个控制单元进行配置和控制。
集中管理使得系统维护和管理更加简便，并且可以提高工作效率。
5.数据记录与分析：DCS系统可以记录和存储工业过程中的各种数据，如生产数据、报警记录等。
这些数据可以用于后续的分析和决策，帮助工厂或设施提高生产效率和质量。
DCS系统的应用领域DCS系统广泛应用于各个工业领域，特别是对于那些需要高度自动化和精确控制的工艺过程来说，DCS系统是不可或缺的工具。
下面是一些常见的DCS系统应用领域：•电力行业：DCS系统被用于发电厂和电网的控制和监测，可以实现对电力设备的远程操作和维护。
•石油和化工：DCS系统在炼油、化工生产和储运过程中起到关键作用，可以提高生产效率和安全性。
•制造业：DCS系统可以应用于各种制造过程的控制和监控，如汽车制造、钢铁生产等。
•水处理：DCS系统可以用于水处理厂的运行和监测，实现对水质和水压的控制。
集散控制系统ppt DCS
▪ 1.3.2 控制功能完善
▪ 常规控制系统功能 改变硬件配置
硬件实现 改变或升级功能即
▪ DCS 软件实现 具有高度灵活性和完善的控制能力
▪
改变或升级功能只需改变软件设计
▪ 现代DCS控制单元具有连续、离散、批量控制功能，实现 高级控制。
▪ 3、控制级
▪ 设备：过程控制站，数据采集站
▪
安装在主控室后的电子设备室中
▪ 过程控制站：
▪ 接收由现场设备，如传感器，变送器来的信号，按照一定 的控制策略计算出所需的控制量，并送回现场的执行器中 去。可以同时完成连续控制顺序控制或逻辑控制，也可能 仅完成其中的一种 。
▪ 数据采集站：
▪ 接收有现场设备送来的信号，并对其进行一些必要的转换 和处理之后送到DCS的其它部分去。主要是监控级设备，
系统简介
▪ EDPF－NT系统是一个融计算机、网络、数据库和自动控 制技术为一体的工业自动化产品，完全实现控制与信息一 体化设计，具有开放式结构和良好的硬件兼容性和软件的 可扩展性。可应用于火电站、水电站、冶金、化工、造纸 等行业的分散控制和过程自动化控制和信息监视与管理。
▪ EDPF-NT系统是在1989年开始研发的EDPF系列分散控 制系统基础上发展而来，于1999年投入使用，并经不断 升级完善，已经成功应用在大连庄河超临界、河北龙山亚 临界直接空冷、河南伊川、福建南埔、太原第一热电厂、 丰镇、漳泽、河南新安等电厂的600MW、300MW、 200MW、450T/H循环流化床等大型机组上。
所有I/O采用光电隔离技术实现与外部的电气隔离和各通道 的电气隔离。
模拟量输入模件经过精心设计容许信号类型混排，电压信 号，热电偶信号、变送器信号可接入同一模件，模件还可 为变送器提供电源，为设计和施工带来了方便。各级供电 电源均采用冗余配置。
分散控制系统(DCS)介绍概要
分散控制系统(DCS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。
DCS集散控制系统 课件
模糊PID控制
工作原理
把由各种传感器测出的精确量转换成为适 于模糊运算的模糊量,然后将这些量在模糊 控制器中加以运算, 最后再将运算结果中的 模糊量转换为精确量, 以便对各执行器进行 具体的操作控制。
在模糊控制中, 存在着一个模糊量和精确量 之间相互转化的问题
模糊PID控制
模糊控制原理图
x1
(e(k-1)
e(k
2))]
u0
模糊PID控制
其中：两式相减，得出控制量的增量算法：
u(k) q0e(k) q1e(k 1) q2e(k 2) 其中:
q0
K
P
[1
TS TI
TD ] TS
q1
K P [1
2
TD TS
]
q2
KP
TD TS
模糊PID控制 下面给出增量算法流程图。为编写程序做好准备。
模糊PID控制
模糊PID控制器的建模
建立模糊自整定PID 控制器的模型，根据系统在 受控过程中的原则对应不同的E和EC,将PID 参 数整定的原则归纳如下：
1.当︱E︱较大时，说明误差的绝对值较大， △Kp 取较大值，以提高相应的快速性；为防止 ︱EC︱瞬时值过大，△Kd应取较小的值；为了 避免出现较大的超调，应对积分加以限制，通常 取△Ki=0。
3.1 连续状态方程的离散化 3.2 基于状态空间模型的极点配置设计方法 3.3 基于传递函数模型的极点配置设计方法 3.4 基于状态空间模型的最优化设计方法
第4章 神经网络
4.1 人工神经网络的工作原理 4.2 基于神经网络的PID控制器的参数整定 4.3 BP神经网络 4.4 人工神经网络的系统设计
j0
式中 u0——控制量的基值，即k=0时的控制；
(完整版)集散控制系统DCS简介
集散控制系统DCS简介DCS是以微型计算机为基础，将分散型控制装置，通信系统，集中操作与信息管理系统综合在一起的新型过程控制系统。
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，综合了计算机(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。
采用了多层分级的结构，适用现代化生产的控制与管理需求，目前已成为工业过程控制的主流系统。
集散控制系统把计算机、仪表和电控技术融合在一起，结合相应的软件，可以实现数据自动采集、处理、工艺画面显示、参数超限报警、设备故障报警和报表打印等功能，并对主要工艺参数形成了历史趋势记录，随时查看，并设置了安全操作级别，既方便了管理，又使系统运行更加安全可靠。
其特点有：1、基于现场总线思想的I/O总线技术2、先进的冗余技术、带电插拔技术po3、完备的I/O信号处理4、基于客户/服务器应用结构5、WindowsNT平台,以太网,TCP/IP协议6、OPC服务器提供互连7、Web浏览器风格,ActiveX控件支持8、ODBC,OLE技术,实现信息,资源共享9、高性能的过程控制单元。
10、支持标准现场总线11、Internet/Intranet应用支持(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它功能的丧失。
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。
《DCS集散控制系统》课件
其他领域的应用
电力系统：发电、输电、变电、配电等 环节
石油化工：炼油、化工、天然气等环节
冶金行业：钢铁、有色金属等环节
交通领域：铁路、公路、航空、港口等 环节
环保领域：污水处理、大气污染控制等 环节
建筑领域：楼宇自动化、智能建筑等环 节
Part Six
DCS集散控制系统 的设计与实施
系统设计原则与方法
特点：人机界面友 好，操作简便
应用：广泛应用于 工业自动化、电力 、石化等领域
系统网络
网络拓扑结构：星型、环型、总线型等 网络协议：TCP/IP、Modbus等 网络设备：交换机、路由器、防火墙等 网络管理：监控、配置、故障诊断等
硬件设备选型与配置
控制器：选择合适的控制器类型和型号，如PLC、DCS等 输入输出设备：选择合适的输入输出设备，如传感器、执行器等 通信设备：选择合适的通信设备，如网络交换机、路由器等 电源设备：选择合适的电源设备，如UPS、电源模块等 安全设备：选择合适的安全设备，如防火墙、安全网关等 辅助设备：选择合适的辅助设备，如显示器、键盘等
Part Four
DCS集散控制系统 的软件功能
控制算法与策略
控制算法：PID控制、模糊控制、神经网络控制等 控制策略：集中控制、分散控制、混合控制等 控制目标：提高系统稳定性、准确性、实时性等 控制效果：降低能耗、提高生产效率、减少故障率等
数据采集与处理
数据采集：从现场设备中 获取实时数据，如温度、 压力、流量等
报警功能：当系统 出现异常时，自动 报警并提示操作人 员
操作功能：提供手 动、自动等多种操 作方式，方便操作 人员控制设备
数据记录与分析： 记录系统运行数据 ，便于分析设备运 行情况，优化控制 策略。
DCS设计说明范文
DCS设计说明范文一、项目背景随着信息化时代的到来，自动化控制系统在工业生产中的应用越来越广泛。
随之而来的是，要求自动控制系统具备更高的可靠性、稳定性和灵活性。
为了满足企业对自动化控制系统的需求，我们设计了一套基于DCS （分散控制系统）的自动化控制系统。
该系统旨在提高生产效率、降低生产成本、提升产品质量。
二、系统架构本系统采用分层模块化设计，主要包括监控层、控制层和执行层。
监控层负责实时监视生产过程，控制层负责处理监控层反馈的数据，执行层负责执行具体的控制操作。
其中，监控层包括监控界面和数据库，控制层包括控制器和算法，执行层包括执行器和传感器。
监控层：监控界面采用人机界面设计，实时显示生产过程的各项参数和数据，帮助操作员快速了解生产状况。
数据库负责数据的存储和备份，在系统故障时提供数据恢复功能。
控制层：控制器根据监控界面反馈的数据，通过算法计算出相应的控制指令，传送给执行层。
算法采用PID算法和模糊控制算法相结合，以保证系统在各种情况下的稳定性和精准性。
执行层：执行器根据控制层发送的指令，执行具体的操作，如启动、停止、调整参数等。
传感器用于实时监测生产过程中的各项参数，反馈给控制层。
三、系统功能1.实时监控：监控层实时显示各项生产参数和数据，帮助操作员及时掌握生产状况。
2.远程控制：系统支持远程控制功能，操作员可通过互联网远程操控系统，提高操作灵活性。
3.报警处理：系统支持报警功能，当项参数超出设定范围时，系统会自动发出警报，并提供相应的处理建议。
4.数据存储与分析：系统能够将生产过程中的数据存储在数据库中，并提供数据分析功能，帮助企业管理层做出有效的决策。
5.自动调节：系统自带PID算法和模糊控制算法，能够根据实时监测的数据，自动调节参数，提高生产效率和产品质量。
四、系统优势1.稳定性高：系统采用分层模块化设计，各模块之间相互独立，故障不会影响整个系统的运行。
2.灵活性强：系统支持远程控制，操作员可以随时随地监控和操控生产过程。
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仪表DCS集散控制系统介绍
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, 全部信息经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:
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。
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。
它们都是工业现场的基础设备、同样也是DCS的基础。
在DCS系统中, 这一级别的功能就是服从上位机发来的命令, 同时向上位机反馈执行的情况。
拿军队来举例的话, 能够形容为最底层的士兵。
它
们只要能准确地服从命令, 而且准确地向上级汇报情况即完成使命。
至于它与上位机交流, 就是经过模拟信号或者现场总线的数字信号。
由于模拟信号在传递的过程或多或少存在一些失真或者受到干扰, 因此当前流行的是经过现场总线来进行DCS 信号的传递。
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。
上面说到现场控制级是”士兵”, 那么给它发号施令的就是过程控制级了。
它接受现场控制级传来的信号, 按照工艺要求进行控制规律运算, 然后将结果作为控制信号发给现场控制级的设备。
因此, 过程控制级要具备聪明的大脑, 能将”士兵”反馈的军情进行分析, 然后做出命令, 以使”士兵”能打赢”战争”。
这个级别不是最高的, 相当于军队里的”中尉”。
它也一样必须将现场的情况反馈给更高级别的”上校”也就是下面讲的过程管理级。
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。
操作员经过操作站选择各种操作和监视生产情况、这个级别是操作人员跟DCS交换信息的平台。
是DCS的核心显示、操作跟管理装置。
操作人员经过操作站来监视和控制生产过程, 能够
经过屏幕了解到生产运行情况, 了解每个过程变量的数字跟状态。
这一级别在军队中算是很高的”上校”了。
它所掌握的”
大权”能够根据需要随时进行手动自动切换、修改设定值, 调整控制信号、操纵现场设备, 以实现对生产过程的控制。
经营管理级:又称上位机, 功能强、速度快、容量大。
经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。
这是全厂自动化系统的最高一层。
只有大规模的集散控制系统才具备这一级。
相当于军队中的”元帅”, 她们所面向的使用者是厂长、经理、总工程师等行政
管理或运行管理人员。
它的权限很大, 能够监视各部门的运行情况, 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。
DCS系统的产生背景
上世纪三四十年代, 工业自动化装置采用的是分散性控制
系统。
也就是所有设备都是独立运行, 不联网控制。
操作员根
据生产需求进行计算后, 将独立设备的特性调节到适合的程度, 然后就开始工作。
之后采用了气动、电动模拟仪表组成过程控制系统, 实现了一定程度上的集中监视、操作和分散控制。
较好的适应了工业生产的需求。
可是, 随着生产规模和复杂程度
的不断提高, 原有的控制系统显得滞后、笨重、繁冗, 因为
一台仪表只有一种控制规律, 要实现某些复杂的控制就很困难。
另外, 控制仪表数量越来越多, 用原来落后的仪表盘控制的话, 控制盘越来越长, 看得人眼睛都会花掉。
最致命的就是老系统之间不便于实现通信, 很难分级控制和综合管理。
再一个就是它的系统变更比较麻烦, 只有经过更换仪表和变更仪表连线才能实现。
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。
试图利用计算机所具有的功能特点, 来克服常规模拟仪表的局限性。
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, 这就是所谓的”危险集中”。
若采用双机双工系统, 虽能够提高系统的可靠性, 但成本太高, 如果工厂的生产规模不大, 则经济性很差, 用户难以接受。
直到上世纪70年代开始, 随着计算机技术的日渐成熟,
大规模集成电路及微处理器的诞生后, 人们开始思考是否能将”危险分散”。
就是原来靠一台大计算机完成的”艰巨”任务, 能否用几十台微处理来完成? 这样的话, 即使某一处理器坏了, 也不至于会”牵一发而动全身”, 从而使危险系数大大降低。
答案是肯定的。
至此DCS就诞生了。
进入九十年代以后, 计算机技术突飞猛进, 更多新的技术被应用到了DCS之中。
PLC是一种针对顺序逻辑控制发展起来
的电子设备, 它主要用于代替不灵活而且笨重的继电器逻辑。
现场总线技术在进入九十年代中期以后发展十分迅猛, 以至于有些人已做出预测: 基于现场总线的FCS将取代DCS成为控制系统的主角。
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就是由各个工作站经过网络通信系统组网而成的。
你能够把她现象成”因特网”。
根据生产需求, 你能够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的人机反馈都是经过CRT跟键盘、鼠标等实现的。
你能够想象成在因特网冲浪一样, 你能够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, 经过高精度的微处理器来实现。
难道还有什么算法CPU实现不了的吗? !
4、信息资源共享。
你能够把工作站想象成因特网上的各个网站, 只要你在DCS系统中, 而且权限够大, 你就能了解到你要的任何参数。
5、安装、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。
经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。
用户能够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。
它能够是以面向连续生产的过程控制为主, 辅以顺序逻辑控制, 构成的一个能够实现多种复杂控制方案的现场控制站; 也能够是以顺序控制、连锁控制功能为主的现场控制站; 还能够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。