分布式控制系统样本
分布式控制系统设计及应用
分布式控制系统设计及应用第一章：引言分布式控制系统是近年来快速发展的一项新技术，它将多个处理单元集成在一个系统中，实现了分布式处理和控制功能，大大提高了系统的性能和可靠性。
本文将讨论分布式控制系统的设计与应用，介绍其基本原理、实现方法和应用场景。
第二章：分布式控制系统基本原理分布式控制系统是基于分布式计算和通信技术实现的，其基本原理包括：1.分布式计算：系统将任务分解为多个子任务，每个子任务由一个或多个处理单元完成，各个处理单元之间相互协作完成任务。
2.分布式通信：系统中的处理单元通过网络进行通信，将结果传递给其他处理单元，实现分布式协作。
3.数据同步：各个处理单元之间需要共享数据，因此需要对数据进行同步，以保证各个处理单元的数据一致性。
第三章：分布式控制系统实现方法分布式控制系统实现方法包括：1.架构设计：分布式控制系统中包含多个处理单元，因此需要通过架构设计实现系统的整体性、可扩展性和可维护性。
2.通信协议：分布式控制系统中，各个处理单元之间需要进行通信，因此需要使用标准的通信协议，确保各个处理单元之间的数据可以正确传递。
3.数据同步算法：分布式控制系统中，各个处理单元之间需要保持数据同步，因此需要使用同步算法，保证各个处理单元的数据一致性。
第四章：分布式控制系统的应用场景分布式控制系统适用于需要高度可靠性和高效性的场景，包括：1.工业自动化：分布式控制系统可以实现对工业生产线的控制和管理，提高生产效率和质量。
2.智能交通系统：分布式控制系统可以实现对交通灯、车辆和行人等的控制和管理，提高交通安全和运行效率。
3.智能家居系统：分布式控制系统可以实现对家庭设备的控制和管理，提高家庭生活舒适度和便利性。
第五章：分布式控制系统设计与应用的挑战和解决方案分布式控制系统的设计和应用面临着以下挑战：1.系统性能：分布式控制系统需要处理大量的数据和任务，因此需要优化系统性能，提高系统的响应速度和处理能力。
chap8 计算机分布式控制系统
chap8 计算机分布式控制系统Chapter 8 计算机分布式控制系统主要内容8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 分布式控制系统概述分布式系统平台模型网络与通信网络协议网络控制系统网络一组互联的资源主机(Hosts)运行网络应用软件：客户/服务器对等节点网络基础设施由一组互联的设备构成：网络节点：接收/发送、转发、路由选择的主机及软硬件连接：传送信息的通道8.1.1 分布式系统定义一个分布式系统是一组由网络联接的具有独立功能的计算机，在一套特殊软件的管理下，整个系统在用户面前呈现为一个透明的整体。
(Tanenbaum et al. 2002)一个分布式系统是一组位于网络计算机上的并发构件，这些构件之间的通信以及任务协调都只能通过信件传递进行，其目的是实现资源共享。
(Coulouris et al. 2021)分布式控制网络结构分布式系统与单机系统的比较单机系统分布式系统用户共享一台计算机可以访问所有资源单一时钟单一系统控制单一地理位�Z 单一故障点一组由网络互联的、自治的计算机和资源资源为用户所共享可以集中控制，也可以分布控制计算机可以同构，也可以异构分散的地理位�Z 分布式故障点没有全局时钟没有共享内存(大多数情况)任何一台计算机都不可能掌握全局状态任何一台计算机都根据自己的局部信息做出决定一台计算机的故障不会导致全局崩溃不存在全局时钟调节对象：系统规模，系统功能，管理结构调节方法：隐蔽通信延迟，资源分布，资源复制等分布式系统的发展简史系统名称 CM* 组织机构卡内基.· 梅隆大学网络要求层次总线计算机 PDP 研制日期 1975Cambridge DCSLocus V System Mach CORBA Distributed COM JINI剑桥大学加州大学洛杉矶分校斯坦佛大学卡内基.· 梅隆大学 OMG 微软公司 Sun Microsystems剑桥环以太网以太网以太网互联网互联网互联网LSI-4PC Sun Sun, PC 任何机器 PC 任何机器19791980 1982 1985 1990 1996 2000经典分布式系统应用 rlogin or telnet (远程访问) 网络文件系统 ATM (银行自动取款机) 分布式数据库 WWW (万维网) 全球定位系统自动售货终端机航空管制系统网络拍卖系统8.1.2 典型的网络拓扑结构星形环形二叉树形全连通形正则形任意形星形路径算法连通性负载均匀易差否易差是环形二叉树形易较差否全连通形易好是正则形易较好是任意形不易不详不详主要内容8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 分布式控制系统概述分布式系统平台模型网络与通信网络协议网络控制系统8.2 分布式系统平台模型客户/服务器模型：把使用者看成客户 (client),把应用的具体实现者看成服务器 (server),可以帮助人们容易理解分布式系统，也便于人们管理一个复杂的分布式系统。
分布式集中控制系统
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，以提高计算机的可靠性。
2 DCS的特点
• DCS采用开放式、标准化、模块化和系列化设计。
开放 性
• 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。 • 注：此处系统是指DCS的系统本身，非Windows 操作系统。
是将蓄电池（多为铅酸免维护蓄电池）与主机相连接，通过主机逆变器等模块电路将直流
电转换成市电的系统设备。主要用于给单台计算机、计算机网络系统或其它电力电子设备 如电磁阀、压力变送器等提供稳定、不间断的电力供应。
• 当市电输入正常时，UPS 将市电稳压后供应给负载使用，此时的UPS就是一台交流市电稳压
器，同时它还向机内电池充电。 • 当市电中断（事故停电）时， UPS 立即将电池的直流电能，通过逆变零切换转换的方法向 负载继续供应220V交流电，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。 • UPS 设备通常对电压过高或电压过低都能提供保护。
7 机柜
• 机柜是冷轧钢板或合金制作的用来存放计算机和相关控制设备的物件，可以提供对存放设
备的保护，屏蔽电磁干扰，有序、整齐地排列设备，方便以后维护设备。
• 机柜同样有着和UPS电源重要的辅助作用，一个好的机柜意味着保证计算机可以在良好的环 境里运行。 • 机柜系统性地解决了计算机应用中的高密度散热、大量线缆附设和管理、大容量配电及全 面兼容不同厂商机架式设备的难题，从而使数据中心能够在高稳定性的环境下运行。
状态 栏
讯，消息，停机，服务器，操作站，安全级别
分布式控制系统概述PPT课件
DeviceNet
Foundation Fieldbus
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第二节 DCS组成
2.操作站： 完成人机界面功能、供操作员操作监视。
1. 画面种类：流程图、总貌、控制组、调整趋势、 报警归档等。
2. 宝钢高炉控制系统：800多幅流程图画面（操 作）、200多幅报警画面。
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第二节 DCS组成
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5
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本章知识点
第一章 概述
1.分布式控制系统的概念 2.分布式控制系统的组成、结构 3.分布式控制系统的特点 4.分布式控制系统的体系结构
和技术特点 5.分布式控制系统的发展
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7
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8
第一节 DCS概念
一、概念
• 分布式计算机控制系统又称集散控制系统，简称 DCS（Distributed Control System)
工厂停工，重则导致设备的损坏甚至发生火灾、爆炸
等恶性事故，这就是所谓“危险集中”。
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13
☞而采用一台计算机工作、另一台计算机备用的双机双 工系统，或采用常规仪表备用方式，虽可提高控制系 统的可靠性，但成本太高，如果工厂的生产规模不大， 则经济性更差，用户难以接受。因此，有必要吸收常 规模拟仪表和计算机控制系统的优点，并且克服它们 的弱点，利用各种新技术和新理论，研制出新型的控 制系统。
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☞20 世纪 70 年代初，大规模集成电路的问世及微处理 器的诞生，为新型控制系统的研制创造了物质条件。 同时，CRT 图形显示技术和数字通信技术的发展，为 新型控制系统的研制提供了技术条件，现代控制理论 的发展为新型控制系统的研制和开发提供了理论依据 和技术指导。根据“危险分散”的设计思想，过去由 一台大型计算机完成的功能，现在可以由几十台甚至 几百台微处理机来完成。各微处理机之间可以用通信 网络连接起来，从而构成一个完整的系统。
分布式控制系统(DSC)12-第三章、第四章-DCS课件-2
第三章 DCS过程控制站
数字滤波 • 常用经典滤波方法
• • • • • 中位值滤波法 算术平均滤波法 滑动平均滤波法 中位值平均滤波法：相当“中位值滤波法”+“算术平均滤波法” 低通、高通、带通、带阻和全通等类型
• 现代滤波
• • • •
Kalman滤波 Wenner滤波 自适应滤波 小波变换（wavelet）等
第三章 DCS过程控制站
热电阻测温信号的线性化：对热电阻的阻值变化 信号与温度之间的非线性进行补偿处理 在电力、冶金等行业广泛使用铂电阻作为测温 元件，铂电阻和温度t的关系，一般表示为： Rf=R0(1+a1t+a2t2+...+antn)
第三章 DCS过程控制站
脉冲量计算
• 积算方式：累计脉冲总数，流量或电量积算 • 频率方式：测量频率 fx=N/T • 周期方式：测量周期Tx=NT0
第三章 DCS过程控制站
电站锅炉恒温控制
第三章 DCS过程控制站
信号器 顺控 报警画面 1-5V 直流 4-20mA 直流 热电偶 mV 热电阻 分析仪 脉冲 信号 4-20mA 直流 开关 信号 A/D A/D A/D A/D A/D 线性 开方 热偶 线性化 热阻 线性化 折线 函数 脉冲序 列输入 处理 指示器 比率设 定器 控制器 信号选 择器 补偿运 算积算 数字 滤波 报警 检验 手动操 作器 开关控 制器 时间比 例开关 控制器 定量设 定器 开关 单元 各种演 算单元 信号输 出器 设定器
当串调回路在PID算法插有“定位型输出”算法，那么此算法必须具有 反算功能，即除了将次级回路的设定值(LSP)送主回路外(次级回路处于串 级断开状态)，“定位型输出”算法块(比如是加法功能块)必须反算出(逆 运算)一个值作为主回路输出。
ABB Freelance 800F分布式控制系统 说明书
Freelance 800F分布式控制系统系统描述术语表过程站：这个术语用于描述AC800F控制器（现场控制器）和机架式控制器。
一个过程站可以设计成冗余配置和非冗余配置。
AC800F：这个术语用于描述AC800F现场控制器这种类型的过程站。
一个冗余的过程站包含了2个AC800F控制器。
机架式过程站：这个术语用于描述机架式类型的过程站。
一个冗余的过程站包含2个机架式CPU。
控制器：这个术语用于描述一个单独的，非冗余的过程站。
目录Freelance 800F：灵活的的过程控制系统页 4系统结构页 6过程级自动化：控制器页 8过程级自动化：远程I/O 页 12过程级自动化：现场设备页 13过程级自动化：Freelance机架式I/O 页 14系统通信页 16操作员级DigiVis软件页 18 Control Builder F组态和调试软件页 28工程与服务页 40 Freelance 800F系统数据页 42ABB4在现代自动化系统投资中，由于硬件设备部分只占用整个系统中较少的成本，则编写工程应用软件的成本就变得越来越重要。
通常来讲，一个自动化项目的工程应用软件费用约占到了整个项目的50%左右，这不难看出，成本结构的迁移给用户创造了优化项目投资的机会，所以，必须从工程编程一开始就要考虑降低费用！这就是我们开发Freelance 800F 系统的目的：保持硬件价格与那些可编程逻辑控制器一致的情况下，通过减少用户工程费用来提高成本效率。
Freelance 800F 过程控制系统如何帮助用户减少工程费用？通过使用一个完整的工程工具（Control Builder F ）来配置组态整个控制系统，包括自动化功能、操作员界面显示和记录，以及组态现场总线设备（PROFIBUS ，FOUNDATION Fieldbus ，HART 等等）和设备参数设定。
在过程控制站和操作员站之间自动生成全局的数据通信。
对于现场设备、过程控制站和操作员站，整个控•••制系统采用了一个统一的全局数据库，从而降低了建立数据通信及交互访问的成本和时间投资，并保证整个系统范围内数据的一致性。
分布式控制系统(DCS)7-第一章-DCS课件
第一章DCS概述
• 数据按域独立组态，域间数据可以由域间引用或 域间通信组态进行定义，并通过监控网络相互引 用。 • 如果只配置一个域，体系结构可简化为图3-32 模式。单域系统中，SNET与MNET可共用100M 高速冗余以太网传输介质。另外，中央服务器也 可同时兼作操作员站使用。 • MACSTM系统具有的功能：数据采集、控制运算 、闭环控制输出、设备和状态监视、报警监视、 远程通信、实时数据处理和显示、历史数据管理 、日志记录、事件顺序记录、事故追忆、图形显 示、控制调节、报表打印、高级计算组态、调试 、打印、下装、诊断。
第一章DCS概述
1.7.2 HS2000CAS系统的网络结构 • HS2000CAS系统的节点从功能上分为现场控制 站、操作员站、打印控制站、服务器、通讯控制 站和工程师站六种类型。其中现场控制站、通讯 控制站与操作员站、打印控制站之间通过服务器 连接，所有节点通过网络连接起来，服务器和现 场控制站、通讯控制站通过系统网络连接，服务 器和操作员站、打印控制站、工程师站通过管理 网络连接在一起，整个系统通过管理网络和系统 网络完成各节点间数据和信息的传递。如图3-30 所示。
第一章DCS概述
• 系统网络(S—NET) 由10M／100M高速实时以太网络或ARCNET 网络构成。用于连接现场控制站和服务器。 • 控制网络（C-NET） 由PROFIBUS构成，可兼容CAN、FF、 MODBUS等多种现场总线网络，用来与现场控 制站主控单元和过程I/O单元通信，完成实时输 入、输出数据传送服务的专用网络系统。
第一章DCS概述
（2）MACSTM系统网络及特性 • MACSTM系统网络采用可靠性高的双冗余结构，应用时 可以保证在任何一条网络失效的情况下都不影响系统通信 。系统网络的拓扑结构为星型，中央节点为服务器。一个 域系统网络（冗余）的连接示意图如图3-33所示。 • MACSTM系统网络的网络特性如下： • • 传输速率100Mbps； • • 通信介质采用双绞线或光纤； • • 最大距离：与选用的介质有关，光纤每段最大距离为 2000m，双绞线每段最大距离为100m。 • • 允许的最大HUB（集线器）数为4，每个HUB有16个 端口。
分布式控制系统共59页文档
END
分布式控制系统
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。
39、没有不老的誓言，没有不变的承 诺，踏 上旅途 ，义无 反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认识 越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
自动化仪表与dcs课件(分布式控制系统)资料
第六章 分布式控制系统
•DCS的发展 •DCS的硬件构成 •DCS的软件组成 •浙大中控SUPCON JX-300X
6.4 浙大中控SUPCON JX-300X
一、系统整体结构
6.4 浙大中控SUPCON JX-300X
二、控制站硬件结构
6.4 浙大中控SUPCON JX-300X
三、系统软件 1、AdvanTro-Pro软件包：系统组态、数据服务和实时监控功能
6.1 DCS的发展
二、第二代集散控制系统（成熟期）
1980-1985：X Taylor公司MOD300 等
特点： （1）引入局域网（LAN）作为系统骨干，按照网络节点的概念
组织。 （2）系统开始摆脱仪表控制系统的影响，逐步靠近计算机系统。
6.2 DCS的硬件构成
三、工程师站 对DCS进行离线的配置、组态工作和 在线的系统监督、控制、维护的网络节点。
1、组态功能 （1）硬件配置组态 （2）控制回路组态 （3）操作员站显示画面的生成 （4）数据库组态 （5）报表生成组态
2、对系统的监控功能
6.2 DCS的硬件构成
四、系统网络 以太网作为系统网络。
DI：数字量输入；
AO：模拟量输出；
DO：数字量输出；
ES：工程师站；
IOBUS：输入输出总线；
CNET：控制网络；
MNET：生产管理网络； CG：计算机网关；
MMC：生产管理计算机；SCS：监控计算机站； OS：操作员站；
6.1 DCS的发展
四、第四代DCS的出现 Honeywell 公司Experion PKS（过程知识系统）、 Emerson 公司PlantWeb (Emerson Process Management)、 Foxboro公司A2、 横河公司R3（PRM-工厂资源管理系统） ABB公司 Industrial IT 系统
分布式计算机控制系统 ppt课件
3.工程师站组态软件 （1）组态 “组态(Configure)”的含义是“配置”、“设定”、“设 置”等意思，是指用户通过类似“搭积木”的简单方式来完 成自己所需要的软件功能，而不需要编写计算机程序。就是 用应用软件中提供的工具、方法，完成工程中某一具体任务 的过程。 一种组态软件只能适合某种领域的应用。组态形成的数据只 有其制造工具或其他专用工具才能识别。
3.工程师站组态软件 （2）主要功能 实现实时数据库组态 系统硬件组态 历史记录组态 报警组态 在线下装
控制算法组态 画面组态 报表组态 在线组态 安全性组态等功能。
（二）DCS的网络结构 1、DCS的控制网络CNET 控制站内部使用的冗余实时网络，实现在控制站内部各个智 能I/O模板和控制板之间信息传递。 2、DCS的系统网络SNET DCS的中枢，应具有良好的实时性、快速的响应性、极高的 安全性和网络的开放性等特点，选用局域网。 传输介质：同轴电缆或光缆
DCS功能的构成反映了DCS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。
（一） DCS系统的层次结构 1、 现场控制级（直接控制层） （1）微处理器进入现场变送器、传感器和执行器；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。 主要设备：控制站（包含输入输出单元（IOU）、控制单元 （CU）、电源单元（PU））
（3）实时数据库 实时数据库的存取形式： 1）输入输出模块取得通道信息和转换信息后，经运算后将 运算结果存回数据库。 2）控制算法从数据库中取得运算所需要的各种变量值，并 把控制结果写回数据库。 3）网络通信模块周期性的从数据库取得各记录的实时值并 广播到网络上，以刷新其他站的数据库，同时不断接受网络 上的控制信息包，并将该信息写回该点的记录中。
分布式控制系统(课程设计)2012
-5.html课题一、三相异步电动机Y/Δ换接启动及正反转控制一、实验目的在电机进行正反向的转、换接时，有可能因为电动机容量较大或操作不当等原因使接触器主触头产生较为严重的起弧现象，如果在电弧还未完全熄灭时，反转的接触器就闭合，则会造成电源相间短路。
用PLC来控制电机起停则可避免这一问题。
For personal use only in study and research; not for commercial use二、实验要求1、掌握自锁、互锁、定时等常用电路的编程2、利用基本顺序指令编写电机正反转和Y/△启动控制程序。
3、掌握电机星/三角换接启动主回路的接线。
学会用可编程控制器实现电机星/三角换接降压启动过程的编程方法。
课题二、十字路口交通灯控制一、实验目的本实验作为综合性设计实验，要求学生观察某十字路口的交通灯运行状态，自行设计十字路口交通灯控制的实际动作，并根据动作要求设计I/O接口，可连接指示灯模拟交通灯动作。
也可以在实验箱的十字路口交通灯控制实验区完成本实验。
以下给出参考方案。
二、实验要求熟练使用各基本指令，根据控制要求，掌握PLC的编程方法和程序调试方法，使学生了解用PLC解决一个实际问题的全过程。
课题三、电梯控制系统说明：本实验作为综合性实验，要求学生自行设计电梯运行的实际动作，并根据动作要求设计I/O 接口，可连接指示灯模拟电梯动作。
也可以在实验箱的电梯控制系统实验区完成本实验。
以下给出参考方案。
一、实验目的1、通过对工程实例的模拟，熟练的掌握PLC 的编程和程序测试方法。
2、进一步熟悉PLC 的I/O 连接。
3、熟悉三层楼电梯自动控制的编程方法。
二、控制要求实验内容完成对三层楼电梯的自动控制，电梯上、下由一台电动机驱动：电机正转则电梯上升；电机反转则电梯下降。
每层楼设有呼叫按钮SB1、SB2、SB3，呼叫指示灯HL1、HL2、HL3和到位行程开关LS1,LS2和LS3。
分布式控制系统dcs简介介绍
汇报人： 20点 • DCS的组成与架构 • DCS的主要功能 • DCS的应用领域 • DCS的发展趋势与未来展望 • DCS的选型与实施
01
DCS的定义与特点
定义
分布式控制系统（DCS）是一种集散 控制系统，通过分散控制、集中管理 的方式实现对工业生产过程的监控与 控制。
THANKS
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安全性与可靠性
安全性
随着工业安全意识的提高，DCS将更加注重安全性设计，采用多层次的安全防护措施，确保系统的稳定性和可靠 性。
可靠性
可靠性是DCS的核心要求之一，未来DCS将采用更加可靠的硬件和软件技术，提高系统的稳定性和可靠性。
云技术与大数据应用
云技术
随着云计算技术的发展，DCS将逐步实现云化，通过云平台进行数据存储、分析和远程控制等功能， 提高系统的灵活性和可扩展性。
DCS采用多级计算机系统，将控制功 能分散到多个计算机进行处理，同时 通过网络实现信息共享和协调控制。
特点
高可靠性
DCS采用冗余技术和容错技术 ，确保系统的可靠性和稳定性
。
灵活性
DCS具有模块化结构，可以根 据实际需求进行灵活配置，适 应不同的工业生产过程。
开放性
DCS采用开放式标准和网络协 议，方便与其他系统进行集成 和互操作。
03
DCS的主要功能
DCS的主要功能
• 分布式控制系统（DCS）是一种先进的工 业自动化系统，用于监视、控制和优化制 造过程。它采用计算机、网络和自动控制 技术，将分散的控制系统设备与集中管理 软件相结合，实现对整个生产过程的自动 化控制。
04
DCS的应用领域
DCS的应用领域
• 分布式控制系统（DCS，Distributed Control System）是一种集散控制系统，广泛应用于工业自动化领域。 DCS通过分散控制和集中管理的设计理念，实现了对生产过程的实时监控、数据采集、数据处理、控制和优化 等功能。
分布式控制系统(DCS)
分布 式控制系统 （ＤＡＳ）、模 拟量 控 制 （ＭＣＳ）、顺 序控 制 （ＳＣＳ）、锅 炉 炉 膛 安 全 监 控 （ＦＳＳＳ），相 应 地 构 成 了 四
◇陕 西华 电蒲城 发 电有 限 责任公 司 薛湘萍
大 系统 。 （１）ＤＡＳ系 统 。该 系 统 连 续 采 集 和
各种现场发生的过程量流量压力液位温度电流电压功率以及各种状态量等进行数字化并将这一量存在存储器中形成一个与现场过程量一致的能一一对应的并按实际运行情况实时地改变和更新的现场过程量的实时映象
技 术创 新 ｌ ３１
据 的 处理 功 能 ，这 主要 是 为 了形 成运 行报
表 和 历史 趋 势 曲线 。
功能做到覆盖全厂发 电过程“ 。 １ ＤＣＳ的体 系架构 ＤＣＳ的基 本 结 构可 简 单 归纳 为 “一 个
网络 ，三个 站 ” 。即 数据 通 信 网络 、现 场 Ｉ／Ｏ控制 站 、操 作 员 站 、工程 师 站 。
（１）Ｉ数 据 通信 网络 。用 于ＤＣＳ的 数 据通信 网络是一个实时网络 ，即网络需要 根 据现 场 通 信实 时 性 的要 求 。在 确 定 的时 限 内 完成 信 息 的 传 送 。现 场 Ｉ／Ｏ控 制 站 、 操 作 员站 ，工程 师 站通 过 数据 通 信 网络 互 相 连 接 并 互 相 交 换 信 息 ，掷 凋 各 方 面 工 作 ，共 同完 成ＤＣＳ的整 体 功能 。根据 网络 的拓扑结构 ，主要有星型 、总线型和环型 三 种 。任 意 两个 节 点之 间 的 通信 可 以直 接 通 过 网络 进 行 ，即各个 节 点 共用 同一传 输 介质。为了实现传输介质共享，对于 多个 节 点 传 输 信 息 的 请 求 必 须 采 用 分 时 的 方 法 ，避 免 信 息在 网络 上 的 碰撞 。
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分布式控制系统
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, 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。
在特殊控制领域, 如核电站控制系统, DCS的含义被误叫做数
字化控制系统( Digital control system) , 其实质仍为分布式操作系
统。
概 述
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
, 即一般所说的每秒比特数( 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
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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, 一方面能够随时增加新的节点,
另一方面也能够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。这样既能够避免由于一个站点失效
造成整个系统的失效, 提高系统可靠性, 也能够使各站点分担数据
采集和控制功能, 有利于提高整个系统的性能。DCS的操作员站是
处理一切与运行操作有关的人机界面( HMI-Human Machine
Interface或operator interface) 功能的网络节点。
工程师站是对DCS进行离线的配置、 组态工作和在线的系统
监督、 控制、 维护的网络节点, 其主要功能是提供对DCS进行组
态, 配置工作的工具软件( 即组态软件) , 并在DCS在线运行时实
时地监视DCS网络上各个节点的运行情况, 使系统工程师能够经
过工程师站及时调整系统配置及一些系统参数的设定, 使DCS随
时处在最佳的工作状态之下。与集中式控制系统不同, 所有的DCS
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都要求有系统组态功能, 能够说, 没有系统组态功能的系统就不能
称其为DCS。
DCS自1975年问世以来, 已经经历了三十多年的发展历程。在
这三十多年中, DCS虽然在系统的体系结构上没有发生重大改变,
可是经过不断的发展和完善, 其功能和性能都得到了巨大的提高。
总的来说, DCS正在向着更加开放, 更加标准化, 更加产品化的方
向发展。
作为生产过程自动化领域的计算机控制系统, 传统的DCS仅仅
是一个狭义的概念。如果以为DCS只是生产过程的自动化系统, 那
就会引出错误的结论, 因为现在的计算机控制系统的含义已被大
大扩展了, 它不但包括过去DCS中所包含的各种内容, 还向下深入
到了现场的每台测量设备、 执行机构, 向上发展到了生产管理, 企
业经营的方方面面。传统意义上的DCS现在仅仅是指生产过程控
制这一部分的自动化, 而工业自动化系统的概念, 则应定位到企业
全面解决方案, 即total solution的层次。只有从这个角度上提出问
题并解决问题, 才能使计算机自动化真正起到其应有的作用。
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DCS
DCS具有以下特点:
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
导致系统其它功能的丧失。另外, 由于系统中各台计算机所承担的
任务比较单一, 能够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, 几乎不影响系统其它计算机的工作。
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形态组成
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。
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。)
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:
DCS
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, 经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
第二阶段
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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
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
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。
特点介绍
DCS是分散控制系统(Distributed Control System)的简称, 国内
一般习惯称为集散控制系统。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, DCS特点如下。