分布式控制系统(DCS)1-概述-1.
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。
《DCS系统概述》课件
操作站
01
02
03
04
操作站是DCS系统中的人机交 互界面。
操作站通常配备大屏幕显示器 、键盘、鼠标等设备，供操作
员进行监控和操作。
操作站可以显示设备的运行状 态、报警信息、实时数据等， 方便操作员对设备进行监控和
管理。
操作站还支持历史数据查询、 报表生成等功能，方便操作员
进行数据分析和管理。
通信网络
输入输出模块还支持多种 信号接口和控制输出，可 以与各种设备进行连接和 控制。
ABCD
输入输出模块可以采集各 种设备的状态信号和控制 信号，并将其传输到控制 器进行处理。
输入输出模块具有高可靠 性和稳定性，可以在各种 复杂环境下正常工作。
03
DCS系统的功能
数据采集与处理
数据采集
DCS系统能够实时采集各种传感器、 变送器等设备产生的信号，并将其转 化为数字或模拟量数据。
01
通信网络是DCS系统中 的信息传输系统。
02
通信网络采用高速数据 传输协议，确保数据传 输的实时性和准确性。
03
通信网络支持多种通信 接口，可以与各种设备 进行通信和控制。
04
通信网络还具有故障冗 余设计，可以在网络故 障时保证系统的稳定性 和可靠性。
输入输出模块
输入输出模块是DCS系统 中的信号采集和控制系统 。
详细描述
智能化DCS系统具备自学习和自我优化的能力，能够根据历史数据和实时运行情况，自动调整控制策略，提高系 统的稳定性和效率。
网络化
总结词
网络技术的发展使得DCS系统逐渐实现 网络化，提高了系统的可扩展性和远程 控制能力。
VS
详细描述
通过网络化DCS系统，可以实现远程监控 和控制，方便对大规模、分散的工业设施 进行集中管理。同时，通过网络技术，可 以实现数据共享和信息交互，提高生产效 率。
DCS系统简介1
DCS系统简介目前，DCS系统在化工行业中得到广泛应用，为使广大论友对系统进行了解，以MACS 系统为例作简要介绍。
一、DCS含义DCS是Distributed Control System的英文缩写，简称分布式控制系统或集散型控制系统。
DCS系统是七十年代中期发展起来的，是集微型计算机检测技术、图形处理技术、数据处理技术和计算机网络技术为一体的新型现代化设备，是实现对过程分散控制、集中操作和管理的自动化装置。
二、系统组成DCS系统由网络、工程师站、操作员站、高级计算机、打印服务站、管理网关、系统服务器、现场控制站、控制通讯站所组成。
1、网络以MACS系统为例：系统网络由上至下分为三个层次：监控网络、系统网络和控制网络。
①监控网络（M—NET）由10M/100M高速冗余以太网构成，用于系统服务器与现场控制站、通信控制站等的连接。
完成现场控制站、通讯控制站的数据下装，服务器与现场控制站、通讯控制站之间的实时数据通讯。
②系统网络（S—NET）由10M ARCNET网构成，用于连接现场控制站和服务器之间的通信。
③控制网络（C—NET）由PROFIBUS-DP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（信号输入输出模板）单元的通信，完成实时输入、输出数据传送服务的专用网络系统。
2、工程师站它是由工业PC机和各种组态软件工具组成，主要用以完成以下功能：组态：完成数据库、图形、控制算法、报表的组态；参数配置：简化历史库、事故追忆、变量组定义等；设备组态：实现应用系统的操作员站、服务器、现场控制站及过程I/O模块的配置等；数据下装和增量下装：将组态后的数据下装到服务器、操作员站，在线运行时，还可通过增量下装的形式修改数据库和控制算法。
应用软件：MACS专用组态软件，可选装MACS专用操作员软件。
3、操作员站操作员站是操作人员使用的设备，操作员站的监控软件是最重要的人机交互界面，能使操作人员通过薄膜键盘、轨迹球灵活方便地监控过程。
过程控制系统(DCS系统原理)精选
过程控制系统（DCS系统原理）精选过程控制系统，又称分布式控制系统（DCS），在现代工业生产中发挥着举足轻重的作用。
DCS系统原理以其高度集中、分散控制的特点，为生产过程提供了稳定、高效的保障。
下面，让我们一起来深入了解DCS系统的核心原理。
一、DCS系统概述DCS系统是一种以计算机技术、通信技术和控制技术为基础，实现对生产过程进行实时监控、操作和管理的控制系统。
它将整个生产过程划分为若干个子系统，通过分散控制、集中管理的方式，确保生产过程稳定、高效运行。
二、DCS系统原理1. 分散控制DCS系统采用分散控制原理，将复杂的工业生产过程分解为若干个相对简单的子过程。
每个子过程由相应的控制器进行实时监控和控制，降低了系统故障的风险，提高了生产过程的可靠性。
2. 集中管理虽然DCS系统采用分散控制，但整个生产过程仍需进行集中管理。
DCS系统通过高速通信网络将各子系统的数据实时传输至中央控制室，操作人员可以在中央控制室对整个生产过程进行监控、调整和优化。
3. 模块化设计4. 开放式通信协议DCS系统采用开放式通信协议，便于与其他系统进行集成。
这使得DCS系统可以轻松地与企业管理系统、数据库等实现数据交换，为企业生产提供全面的信息支持。
5. 故障诊断与处理DCS系统具备强大的故障诊断和处理能力，能够实时监测系统运行状态，发现异常情况及时报警，并采取相应措施进行处理，确保生产过程不受影响。
三、DCS系统在现代工业生产中的应用1. 石化行业：DCS系统在石化行业中应用广泛，用于对炼油、化工等生产过程进行控制，提高产品质量和产量。
2. 电力行业：DCS系统在发电厂、电网调度等领域发挥着重要作用，保障电力系统安全、稳定运行。
3. 冶金行业：DCS系统应用于冶金行业的烧结、炼铁、炼钢等工序，提高生产效率，降低能耗。
4. 环保行业：DCS系统在污水处理、烟气脱硫等环保领域具有显著效果，助力企业实现绿色生产。
DCS系统原理在现代工业生产中具有广泛的应用前景，为企业提高生产效率、降低成本、保障安全生产提供了有力支持。
分布式控制系统DCS简介演示
云计算与大数据应用
随着云计算和大数据技术的快速发展，DCS也开始与这些技术结合，实现数据存 储、分析和处理的云化。
通过云计算和大数据应用，可以实现数据挖掘、预测分析、优化控制等功能，为 企业的决策提供有力支持。
总结词提高发电效率，保障电力全详细描述在电力行业中，分布式控制系统（DCS）主要用于协调控制发电机组、输配电网络和负载，实现高效发电和电力 安全。通过DCS，电力公司能够实时监控和管理电力生产过程，优化资源配置，提高发电效率，同时确保电网的 稳定运行。
化工行业应用案例
总结词
实现生产自动化，提高产品质量
分布式控制系统DCS简介演 示
汇报人： 2024-01-10
目录
• DCS概述 • DCS的体系结构 • DCS的主要功能 • DCS的发展趋势 • DCS的案例分析
01
DCS概述
DCS的定义
01
DCS是分布式控制系统的简称， 是一种集中管理和分散控制相结 合的控制系统。
02
它由多个控制器、输入输出模块 、通信网络和人机界面等组成， 实现对工业过程的控制和管理。
软件体系结构
01
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04
实时操作系统
提供多任务调度、任务间通信 、内存管理等机制。
控制算法库
提供各种控制算法和策略，如 PID控制、模糊控制等。
人机界面软件
提供操作员界面，支持多种显 示和控制功能。
系统管理软件
负责系统配置、维护和管理。
网络体系结构
通讯协议
采用标准的通讯协议，如 EtherNet/IP、Modbus等。
(完整版)DCS系统介绍
3.2.2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。
3.2.3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、大容量储存器等。操作员通 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。操作人员通过操作站来监视和控制生产过程， 可以通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。
8 TCP/IP配置
• 1、IP地址 • 2、子网掩码 • 3、默认网关 • 4、DNS
8.1 IP地址
• IP地址是指互联网协议地址（英语：Internet Protocol Address， 又译为网际协议地址），是IP Address的缩写。IP地址是IP协议提供 的一种统一的地址格式，它为互联网上的每一个网络和每一台主机分 配一个逻辑地址，以此来屏蔽物理地址的差异。
• 1.DI信号：数字输入信号（Digital Input） • 2.DO信号：数字输出信号（Digital Output） • 3.AI信号：模拟量输入(Analog Input) • 4.AO信号：模拟量输出(Analog Output)
6.1.1 DI信号典型回路图
• 设备状态信号、阀门反馈、盘车开关、急停按钮……
8.4 DNS
• DNS(Domain Name Service)域名服务,我们都知道在网络 上传输信息用的地址是IP地址，但是因为IP没有规律难以 记忆，所以就有了域名，当我们访问drop160时，网络上 的路由器是不知道drop160怎么走的，所以我们需要把 drop160转化成drop160的IP地址，这就是DNS服务。
DCS系统介绍范文
DCS系统介绍范文DCS（Distributed Control System），即分布式控制系统，是一种用于监控和控制工业自动化过程的系统。
它由一组分布在整个生产设施的控制单元组成，这些控制单元通过网络进行通信，实现对工艺流程的实时监控和控制。
DCS系统的出现极大地提高了工业生产的自动化水平和生产效率，已经成为现代工业控制领域不可或缺的重要技术。
DCS系统主要由三个部分组成：控制器、人机界面和通信网络。
控制器是DCS系统的核心，它由一组具有实时控制功能的可编程逻辑控制器（PLC）组成，负责对生产设备和工艺参数进行监控和控制。
人机界面则提供了操作员与系统交互的界面，通常采用触摸屏或计算机软件的形式，使操作员可以轻松地监视和控制生产过程。
通信网络负责连接各个控制单元和人机界面，实现数据的传输和交换，确保系统的实时性和可靠性。
DCS系统的优势在于其分布式的结构和灵活的扩展性。
由于控制单元分布在整个生产设施，可以实现对各个工艺单元的独立控制，使得系统更具灵活性和可靠性。
同时，DCS系统的控制器可以根据生产需求进行灵活配置和扩展，以适应不同规模和复杂度的生产过程。
这使得DCS系统不仅适用于大型工业生产，也适用于中小型企业的生产控制。
DCS系统在工业生产中扮演着至关重要的角色。
首先，DCS系统可以实现对生产过程的实时监控和控制，保证生产过程的安全和稳定。
操作员可以通过人机界面监视工艺参数的变化，并根据需要进行调整和控制，及时发现和解决问题，确保生产过程的正常运行。
其次，DCS系统可以提高生产效率和质量。
通过优化控制策略和自动化控制过程，DCS系统可以提高生产效率，减少生产成本，提高产品质量和一致性。
最后，DCS系统可以实现远程监控和控制，使得操作员可以远程监控和控制生产过程，提高生产的灵活性和效率。
总的来说，DCS系统是现代工业生产中不可或缺的重要技术，其优势在于分布式的结构和灵活的扩展性，可以实现对生产过程的实时监控和控制，提高生产效率和质量，确保生产过程的安全和稳定。
分布式控制系统概述
分布式控制系统概述
一、什么是分布式控制系统
分布式控制系统（Distributed Control System，DCS）是一种用于
自动控制和自动管理的工业系统。
它通过使用一系列的模块化控制元件
（如传感器、执行器、软件控制单元、网络、工厂图像和图形显示器等）
来控制一个或多个实时过程。
分布式控制系统是一种传统的工业控制系统，其目的是通过一系列的设备和传感器来控制过程中的仪器，以保证整个过
程的安全运行和节能降耗。
二、分布式控制系统的组成
（1）传感器：这类设备用于检测工厂中的变量，如温度、压力、液
位和流量等，这些变量将被发送到控制器或计算机中，用于控制和监控变量。
（2）执行器：这类设备用于受传感器的控制，控制不同的过程参数，如温度调节器、流量调节器、压力调节器等，以实现指定的工厂控制功能。
（3）控制器：主要用于将传感器读取的信息和控制信号进行处理和
输出，以控制执行器的运行。
（4）网络：用于将控制系统中的各个元件连接起来，使系统中的模
块能够实现远程通讯。
（5）软件控制单元：用于控制传感器、执行器和控制器的运行，以
实现过程控制和计算功能。
DCS等名词解释
仪表工基础知识－－DCS等名词解释一、DCS－－－－分布式控制系统1、什么是DCS？ 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。
2、 DCS有什么特点？ 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。
3、 DCS的结构是怎样的？上图是一个较为全面的DCS系统结构图，从结构上划分，DCS包括过程级、操作级和管理级。
过程级主要由过程控制站、I/O单元和现场仪表组成，是系统控制功能的主要实施部分。
操作级包括：操作员站和工程师站，完成系统的操作和组态。
管理级主要是指工厂管理信息系统（MIS系统），作为DCS更高层次的应用，目前国内纸行业应用到这一层的系统较少。
4、 DCS的控制程序是由谁执行的？DCS的控制决策是由过程控制站完成的，所以控制程序是由过程控制站执行的。
5、过程控制站的组成如何?DCS的过程控制站是一个完整的计算机系统，主要由电源、CPU（中央处理器）、网络接口和I/O组成6、什么是DCS 的开放性？DCS的开放性是指DCS能通过不同的接口方便地与第三方系统或设备连接，并获取其信息的性能。
这种连接主要是通过网络实现的，采用通用的、开放的网络协议和标准的软件接口是DCS开放性的保障。
7、什么是系统冗余？在一些对系统可靠性要求很高的应用中，DCS的设计需要考虑热备份也就是系统冗余，这是指系统中一些关键模块或网络在设计上有一个或多个备份，当现在工作的部分出现问题时，系统可以通过特殊的软件或硬件自动切换到备份上，从而保证了系统不间断工作。
通常设计的冗余方式包括：CPU冗余、网络冗余、电源冗余。
DCS是分布式控制系统的英文缩写
DCS是分布式控制系统的英文缩写DCS是分布式控制系统的英文缩写(Distributed Control System),也叫集散控制系统。
它的特点是集中管理、分散控制。
集中管理是指这个系统他可以把你所有的控制点都集中在中央控制室来管理。
分散控制呢就是说控制点是可以分散在任何地方的。
其实和PLC在这点上相差不多。
也就是在现场控制点上拉根线到中控室的一个机柜上，机柜里面有很多控制卡件（卡件是一般是智能的）。
这个机柜叫做现场控制站，然后现场控制站通过工业以太网（目前使用的、以后发展方向为现场总线）和计算机连接在一起。
DCS是一个包含硬件和软件的系统。
硬件包括计算机的所有组成部分，它的CPU和电脑CPU一样可以高速处理数据，I/O单元就是刚才说到的卡件了。
卡件有很多类型（有4—20MA电流输入/输出卡件、1-5V电压输入/输出卡件、热电偶/电阻输入卡件、开关量输入卡件等等等），用的时候只需要选择相应卡件往机柜里面的机箱中一插就好了，一般DCS都支持热拔插。
由于DCS使用的特殊性，一般在化工也中，所以数据需要保存，都是保存在和它连在一起的电脑中的。
软件就是组态软件和监控软件了，组态软件就是给控制卡件和控制点一个IP地址，让它们对应上。
还有就是控制方案的设计。
监控软件主要是用于监控各个控制点的运行情况的。
关键词:可编程序控制器(PLC),分散控制系统(DCS),现场总线控制系统（FCS）1.前言上世纪九十年代走向实用化的现场总线控制系统，正以迅猛的势头快速发展，是目前世界上最新型的控制系统。
现场总线控制系统是目前自动化技术中的一个热点，正受到国内外自动化设备制造商与用户越来越强烈的关注。
现场总线控制系统的出现，将给自动化领域带来又一次革命，其深度和广度将超过历史的任何一次，从而开创自动化的新纪元。
在有些行业，FCS是由PLC发展而来的；而在另一些行业，FCS又是由DCS发展而来的，所以FCS与PLC及DCS之间有着千丝万缕的联系，又存在着本质的差异。
《分布式控制系统》课件
分布式控制系统涉及到大量的数据传输和 处理，如何保证数据的安全性和隐私性是
一个重要的挑战。
实时性问题
在分布式控制系统中，如何保证数据的实 时传输和处理是一个关键的问题，也是衡
量分布式控制系统性能的重要指标。
互操作性
不同的分布式控制系统之间如何实现互操 作，如何保证不同系统之间的兼容性和协 同工作也是一个重要的问题。
控制器的性能和稳定性对整个分布式控制系统的性能和稳定性有着至关重要的影响 。
控制器的设计需要考虑到控制算法的精度、响应速度、稳定性以及可扩展性等因素 。
执行器
01
执行器是分布式控制系统的执行机构，负责接收控制器的控制 指令，并将指令转化为具体的物理动作。
02
执行器的性能和稳定性直接影响到分布式控制系统的控制效果
优缺点
智能家居控制系统具有便捷性、舒适性等 优点，但也存在隐私保护、安全防护等方 面的挑战和问题。
案例三：无人机集群控制系统
总结词
无人机集群控制系统的应用领域、系统结构、关键技术 、实现方式以及应用效果和前景。
应用领域
无人机集群控制系统在军事侦察、环境监测、物流配送 等领域具有广泛的应用前景。
系统结构
Profinet协议
基于以太网的通讯协议，适用于实时性要求较高 的分布式控制系统。
3
EtherNet/IP协议
开放的工业以太网通讯协议，支持多种通讯速率 和传输介质。
04
分布式控制系统的实现
系统集成与测试
集成开发环境
选择合适的集成开发环境， 如Eclipse或Visual Studio， 以支持分布式控制系统的开 发。
调试过程
按照调试计划逐步执行，记录调试过 程中的问题和解决方案，以便优化系 统。
(完整版)DCS系统介绍
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
(信息与通信)DCS系统概述
故障诊断与处理
故障诊断
通过分析数据异常和报警信息，快速 定位故障原因。
故障处理
提供应急预案和处理措施，确保故障 得到及时处理和恢复。
优化与调度
优化功能
根据历史数据和实时数据，优化设备运行参数和工艺流程，提高生产效率和产 品质量。
调度功能
根据市场需求和生产计划，合理安排生产任务和资源，确保生产线的连续和高 效运行。
DCS系统通过中央控制器或主站，将各个现场设备连接起来，形成一个完整的控 制系统。系统中的各个设备之间通过网络进行数据交换，实现信息共享和控制协 同。
DCS系统的特点
分布式结构
实时性
DCS系统采用分布式结构，各个设备独立 运行，互不影响，提高了系统的可靠性和 稳定性。
DCS系统具有实时性，能够快速地采集和 处理数据，及时响应设备的状态变化和控 制需求。
应用软件
根据特定行业和工艺需求开发的控制算法、监控 程序等。
工具软件
用于开发、测试和维护系统软件的工具。
网络构成
控制网络
连接控制器、输入/输出模块等硬件设备，传输实时数据和控制指 令。
通讯网络
实现系统内部和外部的数据传输和通讯，包括以太网、工业以太网 等。
监控网络
连接人机界面设备，传输操作员监控数据和指令。
全性。
05 DCS系统案例分析
案例一：某化工厂的DCS系统应用
总结词
提高生产效率
详细描述
DCS系统在化工厂的应用，通过集中控制和分散操作的方式，提高了生产效率，降低了人工干预，确保了生产过 程的稳定性和安全性。
案例二：某电力企业的DCS系统应用
总结词
优化能源管理
详细描述
在电力企业中，DCS系统用于优化能源管理，实时监控和调整发电厂的运行状态，提高了能源利用效 率，降低了排放，为企业的可持续发展做出了贡献。
DCS第一章
人机接口软件以及生产管理生成等工具软件，能够实现 整个工厂的网络化和计算机的集成化。
管理级是属厂级的，也可分成实时监控和日常 管理两部分.实时监控是全厂各机组和公共辅助 工艺系统的运行管理层，承担全厂性能的监视， 运行优化，全场负荷分配和日常运行管理等任务。 日常管理承担着全厂的管理决策，计划管理，行 政管理等任务，主要是为厂长和个管理部门服务。
管理计算机
管理计算机
管 理 网 络
工程师工作站 工程师工作站 运行员操作站 运行员操作站
控 制 网 络
现场控制站 现 场 总 线 现场智能仪表 基本控制单元 监控站
现 场 生 产 过 程
图1.1 集散控制系统的典型结构
全场优化和调度管理级。信息自下而上集中，自上 而下分散，构成系统的基本结构。
1.1.2 集散控制系统的历史
集散控制系统由集中管理部分，分散管理控制检测 部分和通信部分组成。集中管理部分可分为运行员 操作站，工程师工作站和管理计算机；分散控制检 测部分可以按功能可以分为控制站，监测站；通信 部分用于完成控制指令及各种信息的传递和数据源 的共享。图1-1所示为一个集散控制系统的典型结构。 集散控制系统最基本的特征就是实现了系统的分 散控制和集中管理 。由于开放式计算机模式的提出， 以及集成技术，现场总线技术的影响，促进目前的 集散控制系统技术向集成化，综合化，智能化的方 向发展。 集散控制系统在体系上是分层的，按照自下而上的 功能一般分为四层：现场控制级，车间操作管理级
它应用于大规模的生产过程中。同样，一个按照 大规模生产过程设计的集中式计算机控制系统， 如果将其应用于下规模的生产过程，则会造成巨 大的浪费 模块式设计方法带来的另一个优点是系统的扩 展性 。集散控制系统可以随着生产过程的不断 发展，逐渐扩充系统的硬件和软件，以期达到更 大的控制范围和更高的控制水平。集散控制想的 可扩展性具有两个明显的特点：一个是它的传递 性，即扩充新的控制范围或控制功能时，并不需 要兵器已有的硬件和软件；另一个是它的整体性， 也就是说，集散控制系统在扩展时，并不是让新 的扩充部分形成一个与原有部分毫无联系的
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。
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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。
DCS系统
A/D －
D/A
传感器
被控对象
执行机构
模糊控制
对离散过程的控制
程序控制或逻辑控制
以状态控制为主， 非连续对象、非连续过程
按照一定的方式改变被控对象的状态或位置。
有很明显的起点和终点。 要素： 动作时间、动作顺序、逻辑关系
组合仪表、电动单元组合仪表、分布式控制 系统DCS 分为仪表控制系统和计算机控制系统
1.3.2 仪表控制系统的基本概念
指模拟式仪表组成的控制系统
最主要的功能是进行回路控制，对那种最小
过程单元进行的闭环控制或调节。
仪表控制系统的基本概念
输入两个：设定值和测量值 输出一个：对被控过程的控制量 闭环、反馈。
基本功能：
根据控制算法处理测量值和设定值的偏差，并控制
过程减少此偏差。 实例： 水位控制系统
液位控制
飞锤调速器
1.3.3 早期的仪表控制系统 – 基地式仪表
指控制系统（即仪表）与被控对象在机械结
构上是结合在一起的，而且仪表的各个部分， 包括检测、计算、执行及简单的人机界面都 做成了一个整体，就地安装在被控对象之上。 单回路控制
直流电信号（电流或电压）传递现场信号的值。 信号规范： 0-10mA：DDZII 4-20mA：DDZIII 真正的控制系统是从单元式组合仪表出现后才逐步 形成。不仅单回路，还可以串级、复合、几个回路 互动。
电动单元组合仪表（60～70年代）
缺点：构成复杂控制系统困难，故障率高 无法进行数字通信
组装式电子综合控制仪表 （70年代末）
DCS概述
1 DCS概述1.1分散型计算机控制系统分散型控制系统（Distributed Control System简称DCS）又称集散型控制系统或分布式控制系统。
分散型计算机控制系统是以计算机技术为核心，与信号处理技术、测量控制技术、通讯网络技术、人机接口和CRT显示技术密切结合，在不断以新技术成果充实的条件下，针对大型工业生产和日益复杂的过程控制要求，从综合自动化的角度出发，在吸收分散式仪表控制系统和集中型计算机控制系统的优点的基础上，按照控制功能分散、操作管理集中、兼顾复杂生产过程的局部自治和整体协调的设计思想，研制开发的一种处于新技术前沿的新型控制系统。
分散控制系统是由以微处理器为核心的基本控制单元、数据采集站、高速数据通道、上位监控和管理计算机以及CRT显示操作站等组成。
系统的基本组成如图1所示。
基本控制单元是直接控制生产过程的硬件和软件的有机结合体，是DCS的基础。
基本控制单元用来实现单回路或多回路数字控制和顺序控制、梯形逻辑控制等，完成常规模拟仪表所能完成的一切控制功能。
高速数据通道是信息交换的物理媒介，它把分散在不同物理位置上执行不同任务的各基本控制单元、数据采集站、上位计算机、CRT显示操作站等连接起来，形成一个信息高速公路，完成上述单元间的联系，以实现资源共享。
CRT显示操作站是用户与系统进行信息交换的设备，它以屏幕窗口形式或文件表格形式提供人与过程、人与系统的界面，可以实现操作指令输入、各种画面显示、控制系统组态、系统工况重演等功能。
上位计算机用于对生产过程的管理和监督控制，协调各基本控制单元的工作，实现生产过程的最优化控制，并在大容量存储器中建立数据库。
我厂二期DCS并没有设置上位计算机，而是把上位计算机的功能分散到系统的其它一些工作站中，建立分散的数据库，并为整个系统所共用，各个工作站可以透明地访问它。
这种系统可以避免大量数据集中所造成的数据通讯阻塞和计算机潜能饱和，使得系统的功能更加分散，可靠性更高。
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我国大陆煤炭分布和来源通道
沿海某地气温和降水分布曲线
负荷多变
煤价多变
调度日负荷曲线
2、DCS火电厂应用
DCS基本控制范围主要包括：DAS、 MCS、SCS、FSSS等，以及DEH/MEH、 ECS（发电机控制系统）、ETS（汽轮
机紧急跳闸系统）等。
硬件配置和稳定性
软件组态
2、DCS火电厂应用
应的操作步骤。火力发电厂中典型的顺控系统有燃煤输送 系统、化学水处理系统、锅炉吹灰系统、锅炉定期排污系 统等。
1、火电厂概述
4．自动保护
在早期的火力发电厂，锅炉灭火、“放炮”、炉膛爆炸是比较常见
的恶性事故。在系统的机、炉、电三大件中，锅炉是比较在锅炉复杂 环节，为防止起停过程、低负荷燃烧不稳定等工况发生恶性事故，均
1、火电厂概述
1、火电厂概述
燃烧系统生产流程
1、火电厂概述
汽水系统生产流程
1、火电厂概述
火电厂热工自动化范围
• • • • • 1．自动检测（仪器仪表） 2．自动调节（过程控制） 3. 程序控制 （顺序控制） 4．自动保护 5. 综合自动化技术
1、火电厂概述
1、火电厂需要连续进行检测的信号有： 温度、压力、流量、液位、电流、电压、转速、 频率、 振动、位置、火焰、成份、汽水品质等。
设置锅炉炉膛安全监控系统。
主要是：炉膛安全监视系统(FSSS)，主要功能是
炉膛点火前的吹扫 燃油投入许可及控制 煤粉投入许可及控制 持续运行监视 特殊工况监控 主燃料跳闸 跳闸后炉膛吹扫
高压旁路阀
低压旁路阀
1、火电厂概述
火电厂控制现状分析
火电厂控制以DCS为主控系统
1、火电厂概述
存在问题
高能耗-节能、降耗（煤、检测准确性、优化）
高污染-烟、灰、污水（脱硫、脱硝、除尘、
水质检测）
高投入-设备、维护（仪表质量、国产化）
目
1
火电厂概述
DCS火电厂应用
录
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3
发展趋势
2、DCS火电厂应用
现代火电厂控制发展的三个阶段
03 智能化
02 数字化 01 自动化
3、发展趋势
5）特殊参数检测技术-煤、烟、余
热利用、效率等
6）新技术应用-检测、通信、系统 优化等
1、火电厂概述
2、火电厂模拟量控制（MCS） MCS 的策略是把锅炉 - 汽轮发电机 组作为一个整体进行控制，通过控制回 路，协调锅炉与汽轮机组的工作状态， 以适应负荷变化的需要。根据这种策略， 设计、组态的机组模拟量控制系统常被 称为机组协调控制系统(CCS)。
MCS主要包括：1）锅炉控制子系统（给水自动调节
CPS+智能控制
超越
现场总线+SIS
并肩
DCS系统应用
追赶
2、DCS火电厂应用
目前火电厂运行面临的问题：“四变”
煤质多变
35℃ 30℃ 25℃ 300mm 250mm 200mm 150mm 100mm 50mm
降水量
气候多变
最低温
最高温
20℃
15℃ 10℃ 5℃
0mm 十二月 一月二月三月 四月五月 六月 七月八月九月 十月十一月
仪表检测面广-机、炉、电、水、煤、烟 仪表使用量大-2×350WM： AI-1105 AO-150 3704
II-1407 IO-1042 -2×600WM： AI-1455 AO-137 II-3047 IO-1166
5805
仪表种类增多-温度、压力、液位、流量、
震动、偏心、转速、水参数、 煤参数、烟参数等
目
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火电厂概述 DCS火电厂应用 发展趋势
录
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1、火电厂概述
1、火电厂概述
1、火电厂概述
1、火电厂概述
1、火电厂概述
1、火电厂概述
火电厂的主要生产过程
• 在我国及世界范围内，火电厂主要以燃 煤电厂为主，以采用煤粉炉的燃煤凝汽 式电厂为例，介绍其生产过程。 • 火电厂的工作过程主要是以燃烧系统、 烟风系统和汽水系统这三条线展开的。 以图示说明。
（目标负荷指令）
负荷指令处理部分
汽压给定值p0 主汽压pT 实际负荷指令N0
机炉主控制器
输出电功率NE
汽机主控指令
锅炉主控指令
锅炉控制子系统
燃 料 空 气 给 水
汽轮机控制子系统
调 门
锅炉
汽机
单元机控制 （顺序控制SCS ）
为保证安全和经济，工艺上要求系统按一定的顺序执行相
循环冷却水水质智能在线监控系统
目
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火电厂概述 DCS火电厂应用 发展趋势
录
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3、发展趋势
（1）数字化电厂
（2）火电厂将进入信息网络化时代
3、发展趋势
3、发展趋势
1）现场总线技术的DCS 2）面向测-控-管一体化设计方向发展
3）重视软件开发，精心组态-投入大量人
力和财力开发高级应用软件，编制小型应用软件以及用组态 工具精心实现先进控制技术和信息智能化，例如，预估控制 技术、模糊控制、神经网络技术、自适应控制等先进控制策 略；智能报警、异常和故障检测、原因判断、生成智能画面，
曹生现
2016年10月10日
课程主要内容及要求
主要内容：
• • • • • • 1．DCS概述、发展中主要系统结构特征 2．DCS功能及典型结构 3. DCS通信网络 4．PCU结构及功能 5. DCS人机接口、ＳＩＳ和ＭＩＳ系统 6 现场总线技术
课程要求：
• 课堂纪律 • 笔记、作业 • 考试及成绩
等等
3、发展趋势
4）推广应用先进控制和管理软件
A、实现对集分布参数、非线性、多变量耦合为一体的 超/超超临界机组、流化床锅炉等复杂对象的自动控制， B、提高机组运行管理水平，降低运行和维护费用，有 效提高机组可用率和经济性， C、普遍采用基于模型预测的MPC（模型预测控制）控制 策略或DMC（动态矩阵控制）算法， D、也可采用模糊控制、神经元网络控制、 智能专家理 论等人工智能算法。
系统、燃烧自动调节系统、过热器和再热器蒸汽温度调节系 统；2）汽轮机控制子系统（汽轮机功率及频率调节功 能；汽机自启停系统（TAS）；旁路自动控制系统（BPC）； 汽轮机超速保护；汽动给水泵的控制系统等）
离 心 调 速 器
1、火电厂概述
外部负荷要求指令（就地、ADS、调频） 协 调 控 制 级 基 础 控 制 级 单 元 机 组