分布式控制系统方案

分布式控制系统
才能使计算机自动化真正起到其应有的作用。

1975-1980年，在这个时期集散控制系统的技术特点表现为：
DCS
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，目前国纸行业应用到这一层的系统较少。

DCS的控制程序：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。

过程控制站的组成：
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
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（调节阀）。

I/O单元：通常，一个过程控制站是有几个机架组成，每个机架可以摆放一定数量的模块。

CPU所在的机架被称为CPU单元，同一个过程站中只能有一个CPU单元，其他只用来摆放I/O模块的机架就是I/O单元。

国外应用
分散控制系统
1975 年美国最大的仪表控制公司Honeyw ell 首次向世界推出了它的综合分散控制系统TDC—2000 ( Toal Distributed Control-2000),这一系统的发表,立即引起美国工业控制界高度评价，称之为“最鼓舞人心的事件”。

世界各国的各大公司也纷纷仿效，推出了一个又一个集散系统，从此过程控制进入了集散系统的新时期。

在此期间有日本横河公司推出的CEN TUM,美国泰勒仪表公司的MO SË,费雪尔公司的DCÉ —400,贝利公司的N —90,福克斯波罗公司的Cpect rum 和德国西门子公司的Telepermm。

随着计算机特别是微型计算机与网络技术的飞速发展，加上各制造商的激烈竞争，使DCS 很快从70 年代的第一代发展到90 年代初的第三代DCS。

尽管在这之前的集散系统的技术水平已经很高，但其中存在着一个最主要的弊病是：各大公司推出的几十种型号的系统，几乎都是该公司的专利产品，每个公司为了保护自身的利益，采用的都是专利网络，这就为全厂、全企业的管理带来问题。

随着计算机的发展与网络开发使各控制厂商更多地采用商业计算机的技术，80年代末许多公司推出新一代的集散系统，其主要特征是新系统的局部网络采用MA P 协议；引用智能变送器与现场总线结构；在控制软件上引入PLC 的顺序控制与批量控制，使DCS 也具有PLC 的功能。

至90 年代初各国知名的DCS 有：3000,Bailey 的IN F I—90,Ro semoun t 的RS—3,W est Hoo se 的WDPF,L eeds &Non th rup 的MAX—1000,Foxbo ro 的IöA S,日本横河的CEN TUM。

这里所提到的均为大型的DCS,为了适应市场的需要各厂商也开发了不少中小型的DCS 系统如S—9000,MAX—2,LXL,A 2 PACS 等等。

流程工业CIMS
流程工业CIMS是一个复杂的综合自动化系统，处理的对象是整个企业的全部生产活动，DCS作为一种有效的工具和实现手段，在流程工业CIMS中完成重要的基础控制和实时生产数据采集、动态监控等功能。

与管理类计算机相比，DCS能够提供更加可靠的生产过程数据，使CIMS系统所作出的优化决策也更加可靠。

从功能上看，流程工业CIMS中的生产自动化系统、动态监控系统和在线质量控制都可以由DCS实现。

从流程工业CIMS的层次结构看，DCS主要担负过程控制和过程优化任务，有些生产调度和生产管理工作也可在DCS上完成。

主要厂家
国DCS主要厂家有：新华，科远自动化集团股份,优稳，中控，和利时，威盛，自仪股份、鲁能控制，国电智深，华文，乐华，正泰中自等。

国外的有：西屋公司、艾默生、FOXBORO、ABB、西门子、霍尼韦尔、横河、罗克韦尔、山武－霍尼韦尔公司、FISHER-ROSEMOUNT公司等。

相关问答
1．什么是DCS？
DCS是分布式控制系统的英文缩写（Distributed Control System），在国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？
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。

日常维护
1 过程通道故障：过程通道故障出现最多的是I/O卡故障。

I/O卡故障一般的判断与处理：通过系统诊断，更换通道或通过更换备用件处理，至于其部元件老化或是其他原因造成的损坏，一般控制人员不好判断。

I/O卡的检修一般是由厂家处理，目前的热控检修人员的手段还不能达到像检修常规仪表那样检修。

而且生产厂家的I/O卡件已制造成一体化的趋势，这样只能购买备件。

好在这类故障只是在调试阶段出现较多，正常运行中出现几率很低。

一次元件或控制设备出现故障有时不能直接被操作员发现，只有异常或报警后才通知热控人员处理。

这样对检修人员和运行人员的素质要求就要提高，运行人员要详细介绍故障前后的状态便于热控检修人员能够快速、准确地处理缺陷，减少故障的扩大化，另外许多DCS厂家在产品宣传上都支持卡件热拨，做为控制人员，在运行中更换卡件时一定要做好安全防护措施否则会引起系统变化或负荷变化，尤其数字量卡件。

2 对于操作员站死机无论国产与进口设备都有相关的报道，那么究其原因比较多，硬
盘或卡件故障，冷却风扇负荷过重等等，有时会发生人为操作现象，一般在修改控制逻辑下装软件重启设备或强制设备保护信号时，最易发生操作事件，轻则设备异常，重则易造成设备停运后果非常严重；对死机后重启，不同厂家的启动时间不同，少则几十秒，多则几分钟，人为该操作发生的故障在热工专业中的不安全事件中占有很大比例，在操作中尤为引起高度重视，减少人为故障。

3球标操作不正常，一般是由于机械装置长期工作、老化、污染、点通断不可靠、电
缆插件不牢等这样的就需要换检查即可。

4控制操作失灵：是由于球标的操作信号没有正常改变过程通道的状态，造成操作失效，这是2个方面造成的，一个方面是软件缺陷，另一方面是硬件本身故障的状态针对这
样的缺陷通常做法检查过程通道功能正常后，再检查操作远必要时进行重起初始操作。

5 对于薄膜键盘主要是键盘接触不良信号电缆松动或主机误动键盘或启动不完整都可
以导致其功能不正常应用针对不同情况处理。

6打印机不工作一般是由于配置的原因，这样的故障应检查打印机的设置及其硬件是
否正常进行处理。

报表软件功能不强主要表现在由于打印机打印报表和SOE等造成死机，或者打印机的SOE记录时问与实际情况不符；SOE打印浏览后不能返回历史曲线；SOE
时间顺序不一致有时偏差很大，这会延误事故分析的进展时，有时还会误导分析方向，SOE 问题既与系统设计不合理，SOE点没完全集中在一个DPU上的有关，也与系统硬件及软件设计考虑不周有关。

这种故障的出现，通过分析认为这主要是对电厂的总体方面考虑的不太完美，在小的方面还不够仔细会出现这样那样的故障，针对这种情况要认真对待，不放过蛛丝马迹，与厂家认真研究提出问题进一步完善，让该系统更好地为生产服务。

7 电源故障：电源故障问题较多，保险配置不合理，备用电源不能自投，电源波动引
起保护误动及接插头接触不良易造成无电源。

针对电源故障处理相对比较容易。

首先，认真核对保险的配置及容量，真正起到保险的作用；其次，UPS的配备很重要，它可以在电源
波动时也能保证系统正常供电，而且要考虑冗余和备用问题。

8 干扰造成的故障：对于干扰主要是接地问题，备用电源的切换和大功率的无线通信
设备如手机、对讲机等。

另外还有DCS系统的干扰信号可能由本身造成的。

那么对于DCS 系统的接地问题越来越引起人们的重视，尤其在电力行业，大功率电器设备的启动和停止都。