集散控制系统的应用

第一节概述

目的：为了提高生产的控制与管理水平，改善生产过程控制品质，使生产过程达到安全、高产、高效、节能的目标，提高企业的经济效益。

一、集散控制系统工程设计中应完成的任务：

1、确定系统功能：包括数据采集和数据处理系统（DAS）、主

要模拟量控制系统（MCS）。

2、确定系统的规模：

（1）根据生产过程的需要确定系统的配置结构框架。包括I/O 点数、控制回路、工艺设备安装位置。

（2）考虑系统的扩充。

3、提出软件和硬件的功能要求：

根据生产过程的实际，及监视控制方式提出要求。一般CRT

和键盘为监视控制中心。

4、选择集散控制系统：技术性能评价、设备价格等等。

二、集散控制系统评估准则：

1、系统运行不受故障影响准则：加装冗余结构—发生故障时自动切换。

2、系统不易发生故障准则：主要考虑平均无故障时间（MTBF），要求系统的可靠性高。

3、迅速排除故障准则：要求系统有自我监视、自我诊断的功能。系统发生故障时准确的给出故障信息。快速的排除故障。

4、可靠性与经济性折衷的准则：在保证系统高可靠性的前提下，降低投资额度，如冗余结构的设置，可采用一台或多台控制器，共用一台冗余控制器。

三、集散控制系统的评估：

1、评估人员的组成：运行人员、设备管理人员、仪表人员、过程控制工程师。

2、评估的内容

（1）技术性能：

●现场控制，结构合理、环境、I/O结构、信号处理。

●人机接口：操作站、工程师站。

●通信系统：网络结构、系统容量、通信协议、冗余系统可靠。

●软件：操作系统开放、组态方便、数据管理、图形报表、可

维护。

（2）使用性能：

●使用成熟技术

●系统组态方便，适应工程环境条件

●有备件来源，技术资料及售后服务。

（3）可靠性与经济性：安全第一，运行一段时间后对系统的经济效益进行综合评价。

第二节集散控制系统的工程设计

围绕设计、安装、调试、运行维护、管理等环节开展工作。

一、设计步骤：

1、方案论证：

（1）、根据生产要求确定系统功能规范

●功能概述（信号处理、控制、显示、操作管理）逐项给出说

明。

●系统性能指标（信号处理、控制品质、通信功能、可靠性）

可作为验收的依据。

●环境条件（温度、湿度，抗震、抗冲击指标，电源）。

（2）、评价选型

2、设计方案：考虑冗余，留有10%的扩展余地（备件）。

3、工程设计：文档建立与设计；系统应用软件设计。

二、集散控制系统的可靠性：

（一）、单元可靠性：

1.故障来源

●外部原因：环境。

●内部原因：系统缺陷，元件失效，线路故障。

2.元件级的可靠性：构成DCS的最小单位。

3.单元级的可靠性：小电路板结构，高可靠性电源、电路板制作工艺。

4、隔离与屏蔽

●不等电位干扰

●系统分解与隔离措施：在I/O站实施分块隔离，或采用同一

供电一点共接地，防止不等电位干扰。

●屏蔽措施：远离干扰源（电力、信号分开，屏蔽电缆等等），

保护易受干扰通道（采用屏蔽措施）。

5.接地

●电路板内的信号接“地”

●模拟量输入信号与屏蔽接地

●安全地

（二）系统的可靠性

（三）软件的可靠性

1.采用成熟软件

2.工具软件的选用要经过多次使用效果良好。

3.编程要求

●模块化结构，定义要明确

●思路清楚

●程序应有详尽的解释，可读性，便于修改

●程序调试应有完整记录

●抗干扰能力强

●防计算机病毒

4.选用操作系统：操作系统明确要求

5.组态软件：采用固定模块，生成程序的过程，简单、标准，克服了人为因素，对软件可靠性的影响。

6.人机界面的基本要求

汉字清晰，简明易理解，提示性操作信息。出现异常情况及时打印报警，给出处理提示方法。说明书功能。

第三节集散控制系统的安装调试

一、系统安装

常规系统安装包括：取样点、仪表管路、控制台面、电气线路、测量仪表、控制设备。

包括：安装环境、电源设备、安装布线、接地措施、安装步骤。

二、系统调试

1.编写调试大纲

●工程主要设备概况

●工作要求分工明确，并制定相应技术措施

●列出调试项目清单、责任单位、进度要求

●在工程中应注明安装调试工期，以便安排调试时间

2.调试集散控制系统

先行单体调试，再进行联调，要有调试记录。对于紧急安全

停机的开关量操作应独立采用硬接线。

3.组织得力的调试队伍

组成：科研、调试、安装、运行、制造厂家等各方面人员。参加调试队伍。

组成队伍后，指定一个单位总负责。明确前面的任务。即：编写调试大纲、明确分工责任、检查协调进度。运行人员要参与其中，便于设备移交后的管理。

复习题：

1.集散控制系统工程设计中应完成的任务。

2.集散控制系统的评估准则是什么？

3.集散控制系统评估由哪些人员构成？

4.集散控制系统安装包括哪些内容？

集散控制系统3

DCS（集散控制系统）模拟题第一部分： 1、DCS产生于那个年代？是从哪两大控制系统发展而来？答:DCS产生于二十世纪70年代中期，由美国霍尼韦尔公司提出的。它是由直接数字控制DDC(Direct Digital Control)或监督计算机控制SCC(Supervisory Computer Control)发展来的。 2、DCS的概念如何描述？答: DCS(Distributed Control System)分散控制系统的简称,国内一般习惯称之为集散控制系统DCS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。 3、DCS的系统结构是什么？可图示。 4、何为全集成自动化（TIA）？答: TIA 是高度自动化的工业系统产品简称。TIA 的中文含义是，完全集成自动化。TIA 是一个由西门子公司从１９９６年开发和完善的策略构造和策略理念。这套策略定义了所有涉及到的个体部件，工具和相应的服务（替换部件服务，等）是如何构成一个整体的。这个整体承担着四个自动化层面的一致性。管理层面、策划层面、控制层面、工作层面。

TIA 的这个一致性提供给相应企业在创造价值环节（OEM，系统策划和客户终端）一个简便并且经济的过程。子定义：一个自动化系统必须要由拖动系统（变频器+ 马达）和可编程控制器来实现。 5、PROFIBUS-DP网络最多可连接多少个站点？其通讯率是多少？答: PROFIBUS-DP总线上最多站点（主-从设备）数为126。通讯波特率从9.6Kbit/s到12Mbit/s。第二部分：综合应用题制作方案书某企业年产20万吨/年三元硫基复合肥的生产主要有以下4个工段完成：磷酸工段、氢钾工段、制氨工段、复合工段，各工段的I/O点如下表：置1台ES、4台OS，报表、报警打印机各1台，每个工段配置1套AS，I/O可集中配置也可分布式配置，按15%余量。并选用合适的通讯网络。请写出较合理的方案配置书（包含以下内容：1、配置方案说明2、系统配置图3、I/O 模板数量计算说明4、软硬件配置清单）。附：可供选择的主要硬件 1、工控机 SIMATIC箱式PC

集散控制系统试卷及答案(2012)

昆明理工大学试卷（）B5-1 考试科目：集散控制系统考试日期：命题教师：学院：信自专业班级：自动化07、测控07 学生姓名：学号：任课教师：课序号：考试座位号：一、填空题(共32 分，每空1分) 1、DCS 设计思想是分散________、集中________，设计原则是分而 ________、综合________。 2、一个典型的DCS应该包括四大部分组成：至少一台___________站，至少一台___________站，一台___________站（也可以兼做）和一条通信系统。 3、在DCS操作站的画面体系中有___________、____________及______________这三种类型的显示画面。 4、DCS 控制层软件的基本功能可以概括为__________________、____________、____________、及I/O 数据的输出。 5、现场总线是自动化领域的通信、网络技术, 也被称之为工厂的____________。 6、集散控制系统是___________、___________、___________、___________技术（简称四C技术）发展的产物。

B5-2 7、发送装置和接收装置之间的信息传输通路称为___________，它包括 ___________和有关的中间设备。 8、DCS中报警优先级由高到底依次是：___________、___________、___________、___________和___________。 9、集散控制系统中，各种在组态中定义的回路控制算法、顺序控制算法、计算功能均在____________中实现。 10请列出主要DCS 生产厂家及产品①厂家:____________产品:____________ ②厂家:____________产品:____________③厂家:____________产品:____________。二、名词解释(12分,每题3分) 1、实时 2、在线 3、集散控制系统

集散控制系统试题库

填空1.1975年，世界上第一套集散控制系统由Honeywell公司首先向市场推出，其型号是TDC2000。2. 操作站的基本功能包括显示、操作、报警、系统组态、系统维护和报告生成。 3. OSI参考模型的七层分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。 4.TDC3000系统中，一条LCN网最多可连40个模块，通过扩大器可连645个模块。 5. CS3000系统主要由操作站、现场控制站、工程师站、通信总线和通信网关等部分组成。 6.MACS现场控制站由控制机笼、主控制器、电源模块、智能I/O模块、端子模块、通信网络、控制机柜等部分组成。 7. 现场总线是一种数字式、双向传输、多分支结构和计算机局部网络的底层控制网络。 8. 典型的现场总线有Profibus、CAN、FF等。 9. 现场总线的基本设备有现场总线变送器、温度变送器、电流-现场总线转换器和现场总线-电流变换器等。10. PROFIBUS现场总线的组态软件是STEP711。11. 计算机控制系统由工业控制机和生成过程两大部分组成。12. 计算机控制系统按参与控制的计算机不同，可分为工业控制机控制系统、PLC控制和单片机控制。13. 集散控制系统是计算机技术、控制技术、显示技术和通信技术相结合的产物。14. 计算机网络的拓扑结构主要有总线型、星型、环型、树型和网状型。 15. JX-300X集散控制系统控制站卡件有主控制卡、数据转发卡和I/O卡。16. JX-300X DCS 的基本组态软件是sckey，实时监控软件是Advantrol/Advantrol-Pro17. 现场控制站的基本功能包括反馈控制、逻辑控制、顺序控制、批量控制、数据采集与处理和数据通信。18. TPS集散控制系统的网络类型主要有工厂信息网路PIN、TPS过程控制网络TPN和万能控制网络UCN。19. TDC3000集散控制系统的万能控制网UCN上挂接着过程管理站PM、先进过程管理站APM、万能控制网络UCN等。20. CS3000集散控制系统的FCS有标准型、扩展型和紧凑型三种。21. MACS通信网络主要分系统网络SNET、监控网络MNET和企业管理网ENET层次。22. 计算机控制系统按其结构不同可分为集中结构和分散结构两大类。23. 集散控制系统由工业控制机、通信网络和现场检测控制设备三大部分组成。24. 常用的通信介质主要有双绞线、同轴电缆和光纤。25. 集散控制系统又称为分散控制系统英文简称DCS，现场总线控制系统简称为FCS。26. 集散控制系统的设计思想为集中管理、分散控制。27. JX-300X DCS的通信网络主要有SBUS总线、过程控制网SC netII和信息管理网EYHERNET三个层次。 28.TDC3000系统的三种通信网络主要是局部控制网LCN、万能控制网UCN和数据高速通道DHW。29. TPS集散控制系统中，一个HPMM最多能安装40块IOP和40块后备IOP。30. CS3000系统RIO标准型FCS中，一个FCU最多连1031个节点。31. MACS系统主要由网络、工程师站、操作员站、高级计算站、管理网网关、系统服务器、现场控制站、通信控制站等部分组成。31.集散控制系统的设计一般分为方案论证、方案设计、工程设计和系统文件设计四个

集散控制系统的发展及应用现状

集散控制系统的发展及应用现状 The Development and Application Status of Distributed Control System 摘要：本文介绍了集散控制系统（DCS）的发展，分析了DCS在我国的应用现状。结合DCS的技术特点和新技术的发展，指出新一代DCS是集过程控制、信息管理、开放式网络交互等于一身的自动化信息平台。关键词：计算机控制；集散控制系统；现场总线；网络通信 Abstract ：The article introduces the development of DCS(distributed control system) , and analyzes its application status in China．Combining the technical character of DCS and the development of new technology, the article indicates the new DCS is an automation and information united platform with proc ess control、information management、open network communication． Key words：Computer control；Distributed control system；Fieldbus；Network communication 引言上世纪70年代工业的发展使生产过程日益复杂，规模更加扩大，在生产中采用传统的计算机集中控制系统，计算机一旦出现故障，就会使整个系统瘫痪、生产停产的严重事故,其可靠性、稳定性较差，为提高系统的可靠性和稳定性，满足生产过程控制中分散风险的要求，美国、日本及欧洲等国开始研制集散型控制系统(DCS)。DCS自1975年问世以来，受到微电子技术的飞速发展以及生产过程管理控制的双重作用下，虽然系统的体系结构没有发生重大改变，但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。DCS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。 1 什么是DCS DCS是计算机(computer)、通信(communication)、CRT显示和控制(control)技术(简称四C技术)发展起来的产物[1]。它采用危险分散、控制分散，而操作和管理集中的基本设计思想，以分层、分级和合作自治的结构形式，适应现代工业的生产和管理要求。 DCS也是一种模拟数字混合系统，它是在常规组合模拟仪表与计算机集中DDC的基础上发展形成的。其变送、执行单元仍然采用4～20 mA 的模拟仪表，控制计算、监控与人机界面采用多个CPU递阶构成的集中与分散相结合的分散控制系统[2]。常规的模拟仪表组成的过程控制系统存在许多局限性，如难以实现多变量相关对象的控制；难以实现复杂的高级控制算法和参数的集中显示操作；由于生产工艺过程的复杂和规模的扩大，就要增加仪表，相应的模拟仪表也要增大。而计算机集中DDC控制会导致危险的集中。虽不难实现用一台计算机控制几十个甚至上百个回路，但这样必然降低系统的安全性能。DCS 吸收了模拟仪表和计算机集中控制DDC的优点，将多台微机分散应用于过程控制，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、人机交互差以及单台微型计算机控制系统危险性高度集中的缺点，既在监视、操作与管理三方面集中，又在功能、负荷和危险性三方面分散。 DCS自上世纪70年代问世以来，各国公司各自推出了多种不同设计、风格各异的DCS，即使是同一厂家，其早期产品和近期产品也有很大差异。但是，尽管种种DCS千差万别，其核心结构却基本上是一致的，即所谓“三点一线”式结构。“一线”是指DCS的骨架计算机网络，“三点”则是连接在网络上的三种不同类型的节点。这三种不同类型的节点是：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监控管理人员的工程师站。一般情况下，一个DCS中只需配置一台工程师站，而现场I/O 控制站和操作员站的数量则根据实际要求配置。这三种节点通过系统网络互相连接并相互交换信息，协调各方面的工作，共同完成DCS的整体功能。图1 所示为一个DCS的典型递阶分层结构[3]，系统中所有的设备分别处于四个不同的层次，自下而上分别是：现场级、控制级、监控级和管理级。对应着这四层结构，分别由四层计算机网络即现场网络

仪表DCS集散控制系统介绍

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，全部信息通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，可以形容为最底层的士兵。它们只要能准确地服从命令，并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，就是通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，所以目前流行的是通过现场总线来进行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。所以，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。这一级别在军队中算是很高的“上校”了。它所掌握的“大权”可以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。

集散控制系统学习心得

集散控制系统课程学习报告学院名称：电气学院专业班级： 1 学生姓名：学生学号： 2013年12 月

集散控制系统学习心得通过本课程的学习，让我对集散控制系统有了初步的了解下面就本学期的学习对本课程做介绍。一、集散控制系统(DCS)简介 DCS，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。在系统功能方面，DCS和集中式控制系统的区别不大，但在系统功能的实现方法上却完全不同。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，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（DOS）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。这样既可以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，也可以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。系统网络是DCS的工程师站，它是对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，使系统工程师可以通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都要求有系统组态功能，可以说，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，已经经历了二十多年的发展历程。在这二十多年中，DCS虽然在系统的体系结构上没有发生重大改变，但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，它不仅包括过去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。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

简述集散控制系统的体系结构及各层次的主要功能

一、简述集散控制系统的体系结构及各层次的主要功能（画出通用结构图、各部分硬件组成和实现的功能）答：按照DCS各组成部分的功能分布，所有设备分别处于四个不同的层次，自下而上分别是：现场控制级、过程控制级、过程管理级和经营管理级。与这四层结构相对应的四层局部网络分别是现场网络、控制网络、监控网络和管理网络。 1）现场控制级设备的任务主要完成过程数据采集与处理；直接输出操作命令、实现分散控制；完成与上级设备的数据通信，实现网络数据库共享；完成对现场控制级智能设备的监测、诊断和组态等。 2）过程控制级的主要功能是采集过程数据，进行数据转换与处理；对生产过程进行监测和控制，输出控制信号，实现反馈控制、逻辑控制、顺序控制和批量控制功能；现场设备及I/O 卡件的自诊断；与过程操作管理级进行数据通信。 3）过程管理级的主要设备有操作站、工程师站和监控计算机等。操作站是操作人员与DCS相互交换信息的人机接口设备，是DCS的核心显示、操作和管理装置。工程师站是为了控制工程师对DCS进行配置、组态、调试、维护所设置的工作站。工程师站的另一个作用是对各种设计文件进行归类和管理，形成各种设计、组态文件，如各种图样、表格等。监控计算机的主要任务是实现对生产过程的监督控制，如机组运行优化和性能计算，先进控制策略的实现等。根据产品、原材料库存以及能源的使用情况，以优化准则来协调装置间的相互关系，以实现全企业的优化管理。 4）经营管理级是全厂自动化系统的最高一层。主要功能是监视企业各部门的运行情况，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。它从系统观念出发，从原料进厂到产品的销售，市场和用户分析、定货、库存到交货，生产计划等进行一系列的优化协调，从而降低成本，增加产量，保证质量，提高经济效益。

集散控制系统原理及应用1上课讲义

集散控制系统原理及应用1

题型：填空 51*1′；解答；综合；计算复习范围： 1、集散控制系统有什么优点？为什么集散控制系统要分散控制，集中管理？答：集散控制系统，与模拟电动仪表比较，它具有连接方便、采用软连接方法时控制策略更改容易、显示方式灵活、显示内容多样、数据储存量大等优点；与计算机集中控制系统比较，它具有操作监督方便、危险分散、功能分散等优点。分散控制为了分散危险，集中管理为了便于操作管理。 2、开放系统的主要特点是什么？集散控制系统为什么是开放系统？答：开放系统是以规范化与实际存在的接口标准为依据而建立的计算机系统、网络系统及相关的通信系统，这些标准可为各种应用系统的标准平台提供软件的可移植性、系统的互操作性、信息资源管理的灵活性和更大的用户可选择性。集散控制系统的开放性表现在下列方面：○1可移植性；○2可操作性；○3可适应性；○4可用性； 3、集散控制系统的发展方向是什么？信息化和集成化与集散控制系统的关系是怎样的？答：向上整合企业信息网，管控一体化；向下集成现场总线控制系统，全数字化控制、解决控制系统的“孤岛”现象。 4、现场总线控制系统与集散控制系统之间是如何统一在分散控制、集中管理的特点的？ 5、目前，无线连接是否能够替代现场总线？还存在什么问题？答：不能。 6、网络化指什么？答：网络化分为工业以太网和仪表网络化。仪表网络化是实现工业控制网络的关键，网络化仪表除具有常规仪表各种功能外，还带有通信功能，可以通过通信线路直接实现与计算机联网通信，仪表网络化系统不受时间和地域限制，安装简单方便，数据传输稳定可靠。 7、功能安全指什么？答：按照IEC61508定义的功能安全为：与受控设备（EUC）或受控设备的控制系统（或过程）有关的整体安全的组成部分，它决定于电气/电子/可编程设备（E/E/PE）安全相关系统、其他技术安全相关系统和外部风险降低设施功能的正确执行。 8、试述集散控制系统的基本构成和各层的主要功能答：集散控制系统都由三大基本部分组成：即分散过程控制装置部分、集中操作管理系统部分、通信系统部分。现场控制级：实时采集过程数据，将数

集散系统

集散控制与现场总线课程设计设计名称：集散控制系统的控制算法应用班级： 10自动化（1）班姓名：学号： 1005073028 指导教师：丁健

摘要集散控制系统（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，全部信息通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。关键词：监视操作管理控制

一、集散控制系统简介 1.1 集散控制系统简介集散控制系统（Total Distributed Control System，DSC）是20世纪70年代中期发展起来的以微处理器为基础的分散型计算机控制系统。它是控制技术（Control）、计算机技术（Computer）、通信技术（Communication）、阴极射线管（CRT）图形显示技术和网络技术相结合的产物。该装置时利用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种全新的分布式计算机控制系统。 1.2 集散控制系统的组成一个基本的DCS应包括至少一台现场控制站、一台操作员站、一台工程师站（也可利用一台操作员站兼做工程师站）、一条系统网络四大组成部分： 1.2.1现场控制站现场控制站是DCS的核心，系统主要的控制功能由它来完成。系统的性能、可靠性等重要指标也都要依靠现场控制站保证，因此对它的设计、生产及安装都有很高的要求。现场控制站的硬件一般都采用专门的工业级计算机系统，其中除了计算机系统所必需的运算器（即主CPU）、存储器外，还包括了现场测量单元、执行单元的输入/输出设备，即过程量I/O或现场I/O。在现场控制站内部，主CPU和内存等用于数据的处理、计算和存储的部分被称为逻辑部分，而现场I/O 则被称为现场部分。 1.2.2操作员站操作员站主要完成人机界面的功能，一般采用桌面型通用计算机系统，如图像工作站或个人计算机等。其配置与常规的桌面系统相同，但要求有大尺寸的显示器（CRT或液晶屏）和性能好的图形处理器，有些系统还要求每台操作员站使用多屏幕，以拓宽操作员的观察范围。为了提高画面的显示速度，一般都在操作员站上配置较大的内存。 1.2.3工程师站工程师站是DCS中的一个特殊功能站，其主要作用是对DCS进行应用组态。

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po 3、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。 (3)灵活性通过组态软件根据不同的流程应用对象进行软硬件组态，即确定测量与控制信号及相互间连接关系、从控制算法库选择适用的控制规律以及从图形库调用基本图形组成所需的各种监控和报警画面，从而方便地构成所需的控制系统。 (4)易于维护功能单一的小型或微型专用计算机，具有维护简单、方便的特点，当某一局部或某个计算机出现故障时，可以在不影响整个系统运行的情况下在线更换，迅速排除故障。 (5)协调性各工作站之间通过通信网络传送各种数据，整个系统信息共享，协调工作，以完成控制系统的总体功能和优化处理。 (6)控制功能齐全控制算法丰富，集连续控制、顺序控制和批处理控制于一体，可实现串级、前馈、解耦、自适应和预测控制等先进控制，并可方便地加入所需的特殊控制算法。DCS的构成方式十分灵活，可由专用的管理计算机站、操作员站、工程师站、记录站、现场控制站和数据采集站等组成，也可由通用的服务器、工业控制计算机和可编程控制器构成。处于底层的过程控制级一般由分散的现场控制站、数据采集站等就地实现数据采集和控制，并通过数据通信网络传送到生产监控级计算机。生产监控级对来自过程控制级的数据进行集中操作管理，如各种优化计算、统计报表、故障诊断、显示报警等。随着计算机技术的发展，DCS可以按照需要与更高性能的计算机设备通过网络连接来实现更高级的集中管理功能，如计划调度、仓储管理、能源管理等。

集散型控制系统介绍

本答案仅供参考。第1章绪论 1.1 什么是过程计算机控制系统？它由哪几部分组成？通过具体示例说明。答：它是指由被控对象、测量变送装置、计算机和执行装置构成，以实现生产过程闭环控制的系统，它综合了计算机过程控制和生产工艺过程。例如温度控制系统。 1.2 计算机控制工业生产过程有哪些种类型？答：计算机控制工业生产过程一般有五种类型：操作指导控制系统；直接数字控制系统；监督控制系统；集散控制系统；现场总线控制系统。 1.3 计算机控制系统的硬件一般有哪几大主要组成部分？各部分是怎样互相联系的？其中过程通道有几种基本类型？它们在系统中起什么作用？答：计算机控制系统的硬件一般包括：主机、外部设备、过程输入输出设备。两个过程通道，一个是输入通道，另一个为输出过程通道。输入过程通道包括：A/D通道----把模拟信号转换成数字信号后再输入；

DI 通道-----直接输入开关量信号或数字量信号。输出过程通道包括：D/A 通道----把数字信号转换成模拟信号后再输出； DO 通道-----直接输出开关量信号或数字量信号。 1.4 直接数字控制系统的硬件由哪几部分组成？答：直接数字控制系统的硬件主要有计算机（主机）、过程输入输出通道、操作台和计算机辅助设备组成。如下图所示。 1.5 数字PID 控制算法有几种形式？各有什么特点？答：数字PID 控制算法有位置式、增量式、速度式三种形式。PID 位置式根据偏差计算阀门的位置，PID 增量式根据偏差计算阀门的变化；PID 速度式根据偏差变化程度计算阀门的变化。 1.6 试推导计算机控制系统PI 控制算法的位置式、增量式和速度式。答：模拟PI 控制算法为 ])(1 )([)(0?+=t I p dt t e T t e k t u 其中，p k ----比例增益 I T ----积分时间常数在采样周期相当短暂时，用矩形法近似代替积分项∑?=≈k i t i Te dt t e 00)()(，

集散控制系统原理及应用复习进程

集散控制系统原理及应用

集散控制系统原理及应用题型：填空 51*1′；解答；综合；计算复习范围： 1、集散控制系统有什么优点？为什么集散控制系统要分散控制，集中管理？答：集散控制系统，与模拟电动仪表比较，它具有连接方便、采用软连接方法时控制策略更改容易、显示方式灵活、显示内容多样、数据储存量大等优点；与计算机集中控制系统比较，它具有操作监督方便、危险分散、功能分散等优点。分散控制为了分散危险，集中管理为了便于操作管理。 2、开放系统的主要特点是什么？集散控制系统为什么是开放系统？答：开放系统是以规范化与实际存在的接口标准为依据而建立的计算机系统、网络系统及相关的通信系统，这些标准可为各种应用系统的标准平台提供软件的可移植性、系统的互操作性、信息资源管理的灵活性和更大的用户可选择性。集散控制系统的开放性表现在下列方面：○1可移植性；○2可操作性；○3可适应性；○4可用性； 3、集散控制系统的发展方向是什么？信息化和集成化与集散控制系统的关系是怎样的？答：向上整合企业信息网，管控一体化；向下集成现场总线控制系统，全数字化控制、解决控制系统的“孤岛”现象。 4、现场总线控制系统与集散控制系统之间是如何统一在分散控制、集中管理的特点的？ 5、目前，无线连接是否能够替代现场总线？还存在什么问题？答：不能。 6、网络化指什么？答：网络化分为工业以太网和仪表网络化。仪表网络化是实现工业控制网络的关键，网络化仪表除具有常规仪表各种功能外，还带有通信功能，可以通过通信线路直接实现与计算机联网通信，仪表网络化系统不受时间和地域限制，安装简单方便，数据传输稳定可靠。 7、功能安全指什么？答：按照IEC61508定义的功能安全为：与受控设备（EUC）或受控设备的控制系统（或过程）有关的整体安全的组成部分，它决定于电气/电子/可编程设备（E/E/PE）安全相关系统、其他技术安全相关系统和外部风险降低设施功能的正确执行。 8、试述集散控制系统的基本构成和各层的主要功能答：集散控制系统都由三大基本部分组成：即分散过程控制装置部分、集中操作管理系统部分、通信系统部分。现场控制级：实时采集过程数据，将数据转换为现场总线数字信号；输出过程操纵命令，实现对过程的操纵和控制；进行直接数字控制；完成与过程装置控制级的数据通信；对现场控制级设备进行监控和诊断。过程装置控制级：实时采集过程数据，进行数据转换和处理；数据的监视和存储；实施连续、离散、批量、顺序和混合控制的运

集散控制系统必备知识

模块一集散控制系统必备知识【任务目标】 1、通过与模拟控制系统比较，认识计算机控制系统及其组成。 2、了解计算机控制系统的应用类型、发展史。 3、了解计算机通信网络的概念和通信协议。 4、掌握集散控制系统的硬件结构。 5、了解集散控制系统的软件体系。 6、提高查阅资料和信息处理的能力、交流表达能力及团队合作能力。【任务内容】阅读能力训练环节任务内容：了解本课程的性质、内容、任务及学习方法，对目前市场上所常用的计算机控制系统的使用情况进行了解和比较，掌握计算机控制系统的组成原理、信号处理原理；了解计算机通信基本知识，掌握通信网络基础知识及网络控制方法，了解集散控制系统的设计思想及其发展过程，掌握集散控制系统的基本概念、体系结构及各层次的主要功能，了解集散控制系统的软件体系，了解集散系统的组态软件。具体要求如下：一、一般了解（表面了解） 1、会说目前市场上所常用的计算机控制系统的组成、类型及应用？ 2、会讲集散控制系统的设计思想及其发展过程？（背景、发展） 3、会说市场上常见的应用数据通信的例子。 4、会说常见通信网络的拓扑结构。 5、会讲集散控制系统是什么？（定义、特点、应用场合） 6、会说市场上起主导地位的集散控制系统有哪些？（品牌、分类、系列、型号、图片） 7、能说出三种以上市场上常用DCS的性价比。 8、能说出三种以上常用的集散控制系统的组态软件。二、核心理解（内在理解） 1、能表述计算机控制系统的组成原理、信号处理原理。（结构、原理、特点）。 2、能正确表述集散控制系统的基本概念、体系结构及各层次的主要功能。 3、能够识别现有实训装置中集散控制系统的各个组成部分及相互联系。三、根据上述要求，独立咨询相关信息，通过收集、整理、提炼完成表1-2～表1-5的填写训练，重点研究表1-3的相关内容，填写结果的参考评分标准见表1-7。四、配分：本项目工时180分钟，满分为100分，比重70%。综合能力训练环节以小组为单位，总结上面任务的实施经验，并回答教师提出的问题。回答问题要求包含以下要素： 1）小组成员。 2）各成员的身份（以分工不同划分）。 3）经验总结报告主题及内涵。 4）小组共性经验（共性优点，共性缺点）。 5）小组个性经验（个性优点，个性缺点）。 6）存在的问题。 7）将如何改进或解决存在的问题。 8）给同学的建议。 9）回答核心问题： 10）回答限时：每小组5分钟，共60分钟。 11）配分：本项目工时90分钟，本项目满分100分，比重30%。

DCS集散控制系统学习教程

幻灯片1 第二章集散控制系统（D C S）幻灯片2 2.1D C S的形成、发展和特点 2.1.1D C S的概念集散控制系统（D i s t r i b u t e d C o n t r o l S y s t e m）亦称分布式控制系统（简称D C S），是结合多种先进技术而形成的，对生产过程进行集中监测、操作、管理和分散控制的一种控制技术，是随着现代大型工业生产自动化的不断发展和过程控制要求的日益复杂应运而生的一种综合控制系统，是完成过程控制、过程管理的现代化设备。幻灯片3 国外称集散控制系统是4C技术的产物。这4C就是指控制技术（C o n t r o l）、计算机技术（C o m p u t e r）、通信技术（C o m m u n i c a t i o n）、和C R T（C a t h o d e R a y T u b e）技术。 D C S既不同于分散的仪表控制，又不同于集中式计算机控制系统，是4C技术相互渗透发展而产生的。幻灯片4 2.1.2D C S的发展情况过程控制设备的发展历史，大概有以下几个阶段：30年代——机械式仪表现场操作；40年代——大型气动式仪表控制室操作；50年代——气动单元组合仪表控制室操作；60年代——电动单元组合仪表；70年代——集散控制系统。即经过了就地分散控制――模拟仪表集中控制――计算机集中控制――计算机分散控制（D C S）几个阶段。集散控制系统从诞生之日起，已经历了三代，目前的第四代正在发展之中。幻灯片5 ●D C S开创期：1975～1980年 ●代表产品：H o n e y w e l l，T D C2000 ●F O X B O R O，S p e c t r u m ●B a i l y，N-90 ●恒河，C E N T U M 这些第一代的集散控制系统以微处理器为基础的过程控制单元，实现多种控制功能算法，并实现分散控制；采用带显示器的操作站，与过程控制单元分离，实现集中监视、集中操作、信息综合管理；采用较先进的冗余通信系统、用同轴电缆作为传输媒质，实现控制单元与操作站的通信，已具有D C S的基本特点（即分散控制，集中管理），是D C S的雏形。幻灯片6 ●D C S成长过渡期：1980～1985年 ●代表产品：未变 ●第二代的主要特点是在原来产品的基础上进行改进，进一步提高可靠性并扩展和增强了功能。 ●其特点是采用模块化、标准化设计，数据通信向标准化迁移，板级模块化，单元结构化，使之具有更强适应性和可扩充性；新开发的多功能过程控制站、增强型操作站采用了16位C P U及高分辨率C R T技术；通信系统已采用局域网络（从主从式的星形变为总线网络或环网通信），使系统通信围扩大，同时数据传输速率也大大提高；控制功能更加完善，它能实现过程控制、数据采集、顺序控制和批量控制功能。其基本结构由六部分组成，即局域网络、多功能现场控制站、增强型操作站、主计算机、网络连接器和系统管理站等。幻灯片7

集散控制系统课程标准(原创)

《集散控制系统》课程标准学分：2 学时：36 适用专业及专业代码：生产过程自动化技术专业080602 执笔人：审核人： 1、课程性质与作用 1．1 课程性质《集散控制系统》课程是生产过程自动化技术专业的一门专业课，也是自动化类专业的主要专业课，工程应用性与操作性较强。课程内容整合、序化为教学过程以模拟现场教学和企业教学为主，以培养技术应用性人才知识能力素质和职业素养为目标，实现了“工学结合”理念。 1．2 课程作用通过本课程的学习，使学生掌握常用计算机控制技术的体系结构、基本功能、软件组态、系统调试、操作、维护等方面的知识和基本技能，使学生先修课程过程检测仪表、过程控制仪表、过程控制技术等知识在本课程中得到了综合应用；通过学习不仅使学生掌握了专业岗位技能知识，而且培养了学生良好的职业素质和修养，为学生毕业后能胜任过程控制自动化技术专业技术岗位工作打下坚实基础。 1．3 前导课程《过程检测仪表》、《过程控制仪表》、《过程控制技术》 1．4 后续课程毕业设计、顶岗实习 2、教学目标与教学方法 2．1 教学目标通过本课程的几个典型的计算机控制项目的学习和实践，以项目实施过程为导向，使学生不仅仅掌握计算机控制系统的概念、设计思想及特点、发展概况、层次化体系结构和过程控制级的硬件结构及软件组态。更重要的是使学生在做中

学、学中做，逐渐提高学生利用已掌握的计算机控制系统知识去解决控制工程项目的问题。 2．1．1 专业能力目标能识读控制系统施工图；能识读并绘制控制流程图；初步具备集散控制系统硬件配置和安装技术能力；能熟悉绘制集散控制系统流程图和制作简单报表；能熟练使用具备组态软件对集散控制系统进行系统组态、回路组态等；能用其他组态方法进行简单控制方案的设计；能熟练对集散控制系统进行监控和调试；能运用所掌握的知识和技术分析集散控制系统的应用案例；能够遵守操作规范，使用相关技术资料；能够按规定使用工具、设备，遵守劳动安全、环保的规章制度；能够用资料说明、核查、评价自身的工作成果；能够分析故障原因，并做出解释，并提出合理化建议。 2．1．2 社会能力目标具有团队意识和相互协作精神；具有较强的沟通能力，人际交往能力；注重事故保护和工作安全；遵守职业道德；语言表达能力。 2．1．3 方法能力目标在完成工作任务中培养学生获取新知识的方法，为学生的后续独立学习新知识、新技术打好基础；培养学生具有解决实际问题的思路；能独立制定工作计划并进行实施；能够查找中英文资料与文献已取得有用的知识，不断提升自己的能力；2．2 教学方法宏观：项目化教学法微观：做中学、问题引导、讲授、互动讨论