DCS控制系统及软测量技术在间歇制浆蒸煮过程的应用

DCS控制系统及软测量技术在

间歇制浆蒸煮过程的应用

李　艳1,张　健1,朱学峰1,陈志健2,李精发2

(1.华南理工大学自动化学院,广东广州510640;2.广西贺达纸业公司仪表车间,广西贺州542800)

摘要:　采用两级DCS控制系统及先进的软测量技术极大地提高了传统间歇蒸煮生产过程自动化水平,并对蒸煮粗浆的重要质量指标Kappa值的控制效果良好。介绍该控制系统的体系结构及其软、硬件的功能实现,特别对软测量预报系统的原理、功能、特点进行详细探讨。

关键词:　DCS;软测量;Kappa值;制浆;蒸煮

中图分类号:TP273　文献标识码:B　文章编号:100023932(2003)(04)20026202

1　引　言

在蒸煮过程中稳定纸浆的Kappa值是稳定纸浆质量的关键(纸浆Kappa值相对地表示了原料蒸煮过程中除去木素的程度)。虽然蒸煮工艺及生产经验都比较成熟,但国内制浆行业普遍存在生产设备比较陈旧等问题,大部分操作还是以人工为主,因此,必须依靠先进科技,建立成熟的蒸煮过程自动控制系统,特别是针对难以在线测量的质量指标引入软测量技术,使蒸煮过程在较为优化的状态下进行。

广西贺达纸业公司制浆车间蒸煮工段采用5台135m3的立式蒸煮锅,属于间歇蒸煮工艺。该公司于2001年进行了一次技改工程,并在监控系统中增加了内嵌Kappa值软测量模型的蒸煮终点预报系统,对蒸煮粗浆的质量控制取得了良好效果。

2　蒸煮工段DCS控制系统

贺达纸业公司主要生产以桉木为原料的短纤浆和以松木为原料的长纤浆。蒸煮的加热方式为中、低压两段蒸汽间接加热,辅以锅底部中压直接通汽及蒸汽吹扫。蒸煮工段DCS控制系统采用了灵活的二级结构,下级由扩展I/O模块和CPU构成,上级由两台起监控作用的PC机构成,如图1所示,这种结构方便以后系统的扩展。

子站ET200M(SIEMENS扩展I/O模块)负责数据的采集和控制信号的输出,主站则采用SIEMENS的S72300系列的CPU31822DP,CPU与ET200M之间采用Profibus2DP协议进行数据传输,与上位机服务器的通讯采用工业以太网。CPU、通讯网都采用了冗余。上位机服务器采用基于Win2 d ows NT4.0操作平台的SIEMENS W incc5.0组态软件进行监控系统的组态。上位机客户端也需要安装相同版本最低点数的组态软件,可以直接打开服务器上所运行的组态项目,二者独立运行,互不影响。服务器与客户端之间采用常规的PC Network(TCP/IP)。这样配置系统,操作员可以在服务器和客户端两个站上同时进行操作,节约了软件购买成本。

蒸煮控制系统在上位机上显示、操作,在下位机实现各个生产过程的自动控制,如:升温控制、锅内压力控制、H因子的计算等,体现了信息集中管理而控制功能分散的原则。蒸煮终点预报系统作为上位机控制系统的子模块加入,可以分开开发调试,后期加入,不影响原来的监控系统运行。

3　蒸煮终点预报系统

3.1　软测量技术

目前,软测量技术的建模方法大致可分为机理建模、回归分析、状态估计、模式识别、人工神经网络、模糊数学、过程层析成像、相关分析和现代非线性信息处理技术等九种。在实际应用中,往往是各种方法综合使用,以达到最好的预测效果。

由于蒸煮过程纸浆Kappa值在线传感器的研制一直难以取得突破,国内外还没有这方面的成熟

收稿日期:2003202221

基金项目:国家高技术研究发展计划(2001AA413110)及国家自然科学基金项目(69874014)资助

计算机技术化工自动化及仪表,2003,30(4):26～27　

Control and Instruments in Chemical Industry

产品。而目前国外研制的样品还存在准确性差、稳定性差、校正繁琐和价格昂贵等问题,因而,要从根本上解决Kappa 值在线传感器的问题,还有很长的

路要走。Kappa 值的软测量技术为解决蒸煮过程

Kappa 值的在线测量问题提供了另外一条途径。

3.2　纸浆Kappa

值软测量模型

图1　DCS 控制系统结构图

华南理工大学在间歇蒸煮过程纸浆Kappa 研究方面积累了大量经验,在机理建模、回归分析、人工神经网络、模糊数学等方面都进行了大量的研究,目前在工厂应用比较成熟的是机理—回归模型,利用机理分析确定辅助变量及其对预测变量的影响方式,利用回归分析获得变量参数,建立了包括有效碱浓度、硫化度、H 因子等影响因素的Kappa 值软测量模型(式(1)),并针对工业环境,结合工厂生产实际,调整取样点的选择,即改用H 因子(升温曲线温度函数对时间的积分值,相对表示反应过程中吸收的热量)来确定取样点,使Kappa 值软测量模型适应多干扰、多变化的工业环境。　Ka

=A -B ln [(H -H b )(CEA R

b )]

(1)式中:H b ,EA b ———大量脱木素阶段开始时的H 因子和有效碱浓度;a 、b 、A 、B 、R ———参数;Ka ———纸浆Kappa 值;C ———硫化度函数,实际应用中取

C =ln (S )。

该模型避开初始装锅条件,而用蒸煮一段时间后开始大量脱木素时的可测状态来概括前面各种初始装锅条件影响,以此为起点建立蒸煮过程纸浆

Kappa 值软测量模型。该模型考虑了蒸煮药液中硫

化度的影响,精度进一步得到提高。贺达纸业公司蒸煮车间分别采用两种原料(桉木和马尾松)生产纸浆,因此所开发的放锅预报系统同时集成了桉木和马尾松两种软测量模型,并针对生产实际情况对模型进行了进一步非线性化改进。

3.3　蒸煮终点预报系统

内嵌纸浆Kappa 值软测量模型的蒸煮终点预报系统模块包括三个子功能模块:

(1)给出5个蒸煮锅蒸煮过程中软测量模型计

算Kappa 值,指导工人确定放锅终点。

(2)给出单锅纸浆Kappa 值相关变量输入界

面,如有效碱浓度、硫化度等。

(3)给出生产日记输入及查询界面,以输入或查

询历史生产日记情况。

间歇蒸煮过程的操作流程主要有以下几步:

(1)蒸煮开始,进入第一段升温时,实时读取下

位机的过程计算值H 因子,当H =180时,报警,要求操作工对循环药液进行取样,测量有效碱浓度。

(2)稍后输入有效碱浓度、硫化度等软测量模型

需要的相关变量,开始计算并显示当前蒸煮锅内的纸浆Kappa 值的预测值。

(3)纸浆Kappa 值的预测值=工艺规定的放锅

值,报警提示操作工可以结束本锅次蒸煮。

(4)放锅后系统自动存贮有关变量信息,稍后得

到实测Kappa 值等变量后,查询并输入生产日记,供模型的在线校正和生产管理使用。

目前该预报系统已经运行了半年时间,取得了满意的预测精度,预测误差±3个Kappa 值,准确度达到了85%以上,有效地降低了蒸煮粗浆的Kappa 值波动范围(表1)。该预报系统的应用提高了蒸煮粗浆的质量,为后续生产提供了良好保证,同时也取得了明显的节能增效效果。

表1　蒸煮终点预报系统使用效果比较材种实测Kappa 值波动范围

2001206～08(使用前)2002206～08(使用后)

桉木15.28～36.9211.04～38.26松木

13.44～53.49

16.04～47.76

注:本结果所涉及源数据未剔除闷锅等异常工况

4　结束语

72?　第4期李　艳等.DCS 控制系统及软测量技术在间歇制浆蒸煮过程的应用

基于组件技术的两相流检测软件系统

的设计与研究

赵明阳,黄志尧,冀海峰,李海青

(浙江大学控制系自动化仪表研究所,浙江杭州310027)

摘要:　提出基于组件技术、数据库技术、实时多任务技术以及三层C/S 模型进行两相流检测软件系统的开发方法,具有人性化的人机交互界面、系统功能模块的复用性以及可扩充性等优点,便于研究人员对两相流系统进行深入的研究。关键词:　组件技术;两相流;软测量技术;多任务操作中图分类号:TP31　文献标识码:A 文章编号:100023932(2003)(04)20028204

1　引　言两相流流型可视化和流型的辨识是两相流研究中的两个主要方面[1]。流型的可视化主要有电容层析成像技术和电阻层析成像技术。流型的辨识是通过建立软测量模型,利用简单易测的参数如差压波动信号作为辅助变量,结合小波分析技术、混沌分析技术以及高阶统计量分析技术等信号处理方法来实现的。本课题组致力于两相流研究多年,已经成功开发出电容层析成像系统和针对两相流流型的多种软测量方法,并完成了相关程序的开发[2～3]。但目前开发的程序和软件尚存在一些缺陷和不足:①软件功能比较单一,数据采集、图像重建、数据分析等都有相关的程序,然而并没有有机地结合在一起,给研究人员带来了不便;②软件的兼容性比较差,不同的功能模块由不同的研究者完成,而每个研究人员所用的开发工具不同,导致各个程序互不兼容,给相互协作带来了麻烦;③软件的重用性和可扩充性比较差,研究人员在做试验之前往往需要重新编制和调试相关的程序,造成了重复工作。

收稿日期:2003202215

基金项目:国家自然科学基金重大项目资助(5999546025)

这套DCS 控制系统及蒸煮终点预报系统分别于2001207、2002203先后投入运行,运转正常,4h 的自动蒸煮升温时间偏差在±3min ,正常蒸煮Kappa 值预测偏差在±5个Kappa 之内,整个生产过程由

DCS 全自动控制,降低了劳动强度,软测量预报系统

的应用提高了得浆率及质量,改善了环保状况。但

是在蒸汽供应不足时,为考虑蒸汽的平衡还必须采用手动控制,以及在有效碱浓度不具有代表性时影响了Kappa 的预测精度,需要进一步改进。毋庸质疑,作为技术改造的重要环节,这套系统不仅有效地提高了生产效率,而且为今后提高整个企业资源管理水平奠定了基础。

Application of DCS and Soft Sensor T echnique during B atch Cooking Process

L I Y an 1,ZHAN G Jian 1,ZHU Xue 2feng 1,CHEN Zhi 2jian 2,L I Jing 2fa 2

(1.College of A utom ation ,South China U niversity of Technology ,Guangz hou 310027,China ;2.Inst rument Workshop ,Guangxi Province Heda Paper Com pany ,Hez hou 542800,China )

Abstract :By application of two 2class DCS and advanced soft sensor technique ,a great advance in automation during classical batch cooking process has been achieved.It also made Kappa number ,the important quality index ,to fluctu 2ate in a limited range.After introducing the structure of the control system and its function realization briefly ,this paper discussed the principle ,performance and characteristics of the cooking end 2point prediction system in detail.K ey w ords :DCS ;soft sensor ;Kappa number ;pulping ;cooking

计算机技术

化工自动化及仪表,2003,30(4):28～31　Control and Instruments in Chemical Industry

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。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。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，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。

DCS控制说明

DCS 系统包括控制节点、操作节点、通信网络。控制节点包括控制站，通信接口。操作节点包括工程师站，操作员站，服务器站，数据管理站。通信网络包括管理信息网，过程信息网，过程控制网， I/O 总线。控制站硬件包括机柜，机笼，供电，卡件。机柜包括机笼、交换机、电源模块、端子板、卡件。机笼分为电源机笼和卡件机笼；卡件包括主控卡、数据转发卡、I/O 卡件及端子板。现场接线箱里面包括接线端子和接线端子排。 DCS 的硬件体系结构考察DCS 的层次结构，DCS 级和控制管理级是组成DCS 的两个最基本的环节。过程控制级具体实现了信号的输入、变换、运算和输出等分散控制功能。在不同的DCS 中，过程控制级的控制装置各不相同，如过程控制单元、现场控制站、过程接口单元等等，但它们的结构形式大致相同，可以统称为现场控制单元FCU 。过程管理级由工程师站、操作员站、管理计算机等组成，完成对过程控制级的集中监视和管理，通常称为操作站。DCS 的硬件和软件，都是按模块化结

构设计的，所以DCS的开发实际上就是将系统提供的各种基本模块按实际的需要组合成为一个系统，这个过程称为系统的组态。 (1)现场控制单元现场控制单元一般远离控制中心，安装在靠近现场的地方，其高度模块化结构可以根据过程监测和控制的需要配置成由几个监控点到数百个监控点的规模不等的过程控制单元。现场控制单元的结构是由许多功能分散的插板（或称卡件）按照一定的逻辑或物理顺序安装在插板箱中，各现场控制单元及其与控制管理级之间采用总线连接，以实现信息交互。现场控制单元的硬件配置需要完成以下内容：插件的配置根据系统的要求和控制规模配置主机插件（CPU插件）、电源插件、I/O插件、通信插件等硬件设备；硬件冗余配置对关键设备进行冗余配置是提高DCS可靠性的一个重要手段，DCS通常可以对主机插件、电源插件、通信插件和网络、关键I/O插件都可以实现冗余配置。硬件安装不同的DCS，对于各种插件在插件箱中的安装，会在逻辑顺序或物理顺序上有相应的规定。另外，现场控制单元通常分为基本型和扩展型两种，所谓基本型就是各种插件安装在一个插件箱中，但更多的时候时需要可扩展的结构形式，即一个现场控制单元还包括若干数字输入/输出扩展单元，相互间采用总线连成一体。就本质而言，现场控制单元的结构形式和配置要求与模块化PLC的硬件配

DCS与PCS比较

DCS、FCS两大控制系统比较及两者的集成 2007年12月12日星期三 19:56 1 引言过程控制以计算机控制作为主流。近年来，计算机技术的飞速发展正迅速改变着工业自动化的现状，传统的生产过程计算机控制系统已仅仅是一个狭义的概念，现代计算机控制系统的含义已被大大扩展，它不仅包含我们最熟悉的各种自动控制系统、各种顺序逻辑控制系统、各种自动批处理控制系统及联锁保护系统，还包括了各生产工段和各生产车间的优化调度系统，以及整个企业的决策系统和管理系统。本文重点分析作为现代工业顺序逻辑控制的可编程逻辑控制PLC、现代工业主流的集散型控制系统(DCS)和未来工业主流的现场总线控制系统(FCS)及其相互关系。 2 DCS、FCS控制系统的基本要点目前，在连续型流程生产自动控制(PA)或习惯称之为工业过程控制中，有两大控制系统，即DCS和FCS。它们的各自基本要点如下: 2.1 DCS或TDCS (1)分散控制系统DCS与集散控制系统是集通讯、计算、控制、显示 4C(Communication，Computer，Control，CRT)技术于一身的监控技术。 (2) 从上到下的树状拓扑大系统，其中通信(Communication)是关键。 (3) PID在中继站中，中继站联接计算机与现场仪器仪表与控制装置。 (4) 模拟信号A/D-D/A带微处理的混合。 (5) 一台仪表一对线接到I/O，由控制站挂到局域网LAN。 (6) DCS是控制(工程师站)、操作(操作员站)、现场仪表(现场控制站)的三级结构。 (7) 缺点是成本高，各公司产品不能互换，不能互操作，大DCS系统是各家不同的。 (8) 用于大规模的连续过程控制，如石化等。 (9) 制造商:Bailey(美)、Westinghouse(美)、HITACH(日)、LEEDS&NORTHRMP(美)、Siemens(德)、Foxboro(美)、ABB(瑞士)

DCS_控制系统简介

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(Co mmunication)、显示(CRT)和控制(Control)等4C技术，其基本思想是分散控制、 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。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。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DCS4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， DCS分散控制系统原理第一讲绪论 DCS从1975年问世以来，大约有三次比较大的变革，七十年代操作站的硬件、操作系统、监视软件都是专用的，由各DCS厂家自己开发的，也没有动态流程图，通讯网络基本上都是轮询方式的；八十年代就不一样了，通讯网络较多使用令牌方式；九十年代操作站出现了通用系统，九十年代末通讯网络有部份遵守TCP/IP协议，有的开始采用以太网。总的来看，变化主要体现在I/O板、操作站和通讯网络。控制器相对来讲变化要小一些。操作站主要表现在由专用机变化到通用机，如PC机和小型机的应用。但是目前它的操作系统一般采用 UNIX，也有小系统采用NT，相比较来看UNIX的稳定性要好一些，NT则有死机现象。I/O 板主要体现在现场总线的引入DCS系统。从理论上讲，一个DCS系统可以应用于各种行业，但是各行业有它的特殊性，所以DCS 也就出现了不同的分支，有时也由于DCS厂家技术人员工艺知识的局限性而引起，如 HONEYWELL公司对石化比较熟悉，其产品在石化行业应用较多，而E AILEY的产品则在电力行业应用比较普遍。用户在选择DCS的时候主要是要注意其技术人员是否对该生产工艺比较熟悉；然后要看该系统适用于多大规模，比如NT操作系统的就适应于较小规模的系统；最后是价格，不同的组合价格会有较大的差异，而国产的DCS 系统价格比进口的DCS 至少要低一半，算上备品备件则要低得更多。

计算机过程控制系统(DCS)课程实验指导书(详)

计算机过程控制系统(DCS)课程实验指导书实验一、单容水箱液位PID整定实验一、实验目的 1、通过实验熟悉单回路反馈控制系统的组成和工作原理。 2、分析分别用P、PI和PID调节时的过程图形曲线。 3、定性地研究P、PI和PID调节器的参数对系统性能的影响。二、实验设备 AE2000A型过程控制实验装置、JX-300X DCS控制系统、万用表、上位机软件、计算机、RS232-485转换器1只、串口线1根、网线1根、24芯通讯电缆1根。三、实验原理图2-15为单回路水箱液位控制系统单回路调节系统一般指在一个调节对象上用一个调节器来保持一个参数的恒定，而调节器只接受一个测量信号，其输出也只控制一个执行机构。本系统所要保持的参数是液位的给定高度，即控制的任务是控制水箱液位等于给定值所要求的高度。根据控制框图，这是一个闭环反馈单回路液位控制，采用SUPCON JX-300X DCS控制。当调节方案确定之后，接下来就是整定调节器的参数，一个单回路系统设计安装就绪之后，控制质量的好坏与控制器参数选择有着很大的关系。合适的控制参数，可以带来满意的控制效果。反之，控制器参数选择得不合适，则会使控制质量变坏，达不到预期效果。一个控制系统设计好以后，系统的投运和参数整定是十分重要的工作。一般言之，用比例（P）调节器的系统是一个有差系统，比例度δ的大小不仅会影响到余差的大小，而且也与系统的动态性能密切相关。比例积分（PI）调节器，由于积分的作用，不仅能实现系统无余差，而且只要参数δ，Ti调节合理，也能使系统具有良好的动态性能。比例积分微分（PID）调节器是在PI调节器的基础上再引入微分D的作用，从而使系统既无余差存在，又能改善系统的动态性能（快速性、稳定性等）。但是，并不是所有单回路控制系统在加入微分作用后都能改善系统品质，对于容量滞后不大，微分作用的效果并不明显，而对噪声敏感的流量系统，加入微分作用后，反而使流量品质变坏。对于我们的实验系统，在单位阶跃作用下，P、PI、PID调节系统的阶跃响应分别如图2-16中的曲线①、②、③所示。图2-16 P、PI和PID调节的阶跃响应曲线

DCS控制系统详解

DCS控制系统详解（化工厂）提起DCS系统，化工人都不陌生，因为它是化工厂的大脑，会根据采集现场仪表（温度、压力、流量、液位等）信号作出判断，让输出的信号对管道的阀门进行控制由于DCS涉及的知识面很广，所以今天只介绍基本结构和原理部分，希望能为工厂中相关操作人员以及初学者提供参考。 01基本结构 DCS是Distributed Control System的缩写，直译为“分布式控制系统”。由于产品生产厂家众多，系统设计不尽相同，功能和特点也各不相同。国内在翻译时，也有不同的称呼：分散控制系统（简称DCS）集散控制系统（简称TDCS或TDC）分布式计算机控制系统（简称DCCS） 02系统组成三站一线：工程师站、操作员站、现场控制站、系统网络 1、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、维护的网络接点。主要功能：提供对DCS进行组态，配置工作的工具软件，并在DCS在线运行时实时监视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随时处在最佳工作状态之下。 2、操作员站处理一切与运行操作有关的人机界面（HIS，Human Interface Station，或OI，Operator Interface，或MMI，Man Machine Interface）功能的网络节点。主要功能：为系统的运行操作人员提供人机界面，使操作员可以通过操作员站及时了解现场运行状态、各种运行参数的当前值、是否有异常情况发生等，并可通过输入设备对工艺过程进行控制和调节，以保证生产过程的安全、可靠、高效。

和利时dcs介绍

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。

DCS自动控制系统组态

中国石油大学 DCS自动控制系统组态实验报告学生姓名：学号：系别：专业年级： 2015年07月14 日

一、设计任务与要求设计任务：利用实验室的多容水箱及其辅助检测设备，并采用浙大中控作为控制器的硬件，设计一个液位控制系统，使液位能够保持在设定的范围内。设计要求： 1、熟悉工艺流程。 2、熟悉使用浙大中控DCS设计控制系统的过程。 3、熟悉DCS设计、运行的基本原理。 4、熟悉控制系统的参数调整过程。 5、利用实验室现有装置设计一个水箱液位自动控制系统。 1.1 DCS概述： DCS，全称：DistributedControlSystem，定义：DCS是分散控制系统（DistributedControlSystem）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。二、串级水箱控制系统原理被控系统原理图：PCT-III型过程控制系统实验装置原理图上图为三容水箱液位控制系统，该装置由三容水箱主体、电动调节阀、变频泵、工频泵、储水水箱组成。该装置包含的上水箱、中水箱、下水箱的液位构成被控对象，对每个水箱可以通过电动调节阀和改变变频泵的转速来控制其流量特性，其进入每个水箱前的

阀阻和每个水箱下边的挡板阀也可以通过人工调节改变水箱液位，故可以构成不同阶次的被控对象。通过组态可以得知上水箱、中水箱、下水箱的液位和左右两边的流量，通过综合调节来时这个液位系统达到理想的预定值。三、液位串级控制系统组成结构 3.1硬件部分被控对象水箱：包括上水箱、中水箱、下水箱和储水箱。上、中、下水箱采用淡蓝色优质有机玻璃，便于学生直接观察液位的变化和记录结果。水箱底部均接有扩散硅压力传感器与变送器可对水箱的压力和液位进行检测和变送。上、中、下水箱可以组合成一阶、二阶、三阶单回路液位控制系统和双闭环、三闭环液位串级控制系统。储水箱由不锈钢板制成，满足上、中、下水箱的供水需要。检测装置压力传感器、变送器：三个压力传感器分别用来对上、中、下三个水箱的液位进行检测，其量程为0～5KP，精度为0.5级。输出：4～20mADC。流量传感器、变送器：三个涡轮流量计分别用来对由电动调节阀控制的动力支路、由变频器控制的动力支路及盘管出口处的流量进行检测。输出：4～20mADC。执行结构电动调节阀：采用智能直行程电动调节阀，用来对控制回路的流量进行调节。电源为单相220V，控制信号为4～20mADC或1～5VDC，输出为4～20mADC 的阀位信号；水泵：本装置采用两只磁力驱动泵,一只为三相380V恒压驱动，另一只为三相变频220V输出驱动：电磁阀：在本装置中作为电动调节阀的旁路，起到阶跃干扰的作用。 3.2软件部分 JX-300XP控制系统由工程师站、操作员站、控制站、过程控制网络等组成。其中控制站和操作站在整个系统中作用有，控制站组态主要对I/O、自定义变量、常规控制方案、自定义控制方案和折线表定义等在控制站组态中，对液位设定值（SV）、控制系统中右上水箱液位测量值、右下水箱液位测量值及调节阀开度等模拟量进行I/O组态，对系统控制程序中占用到的部分中间变量进行自定义变量组态，在自定义控制方案中确定控制站中使用SCX语言或图形化环境进行控制站编程。 3.2.1操作站硬件 1、操作站组成：操作站的硬件基本组成包括：工控PC机（IPC）、彩色显示器、鼠标、键盘、SCnetⅡ网卡、操作台、专用操作员键盘、打印机等，工程师站硬件配置与操作站硬件配置基本一致，无特殊要求，它们的区别仅在于系统软件的配置不同，工程师站除了安装有操作、见识等基本功能的软件外，还装有相应的系统组态、系统维护等应用工具软件。 2.机柜

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。 4、全厂优化和调度管理级的功能（1）从系统的观点：原料到销售进行优化协调，优化控制（2）协调和调度各车间生产计划和各部门的联系；（3）主要数据的显示、存储和打印；数据通信。（二）集散系统三大基本构成的特征三大块与四层的关系：（1）分散过程控制装置对应于现场控制级和过程控制装置级；

dcs是什么意思 dcs相关介绍

dcs是什么意思 dcs相关介绍你知道dcs是什么意思吗?不知道吧，那就一起来看看为大家精心整理的“dcs是什么意思 dcs相关介绍”，欢迎大家阅读，供您参考。 dcs是什么意思 dcs相关介绍中文名：分布式控制系统外文名：Distributed Control System 别称：分布式控制系统概述：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。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。系统的主要技术概述系统主要有现场控制站(I/O站)、数据通讯系统、人机接口单元(操作员站OPS、工程师站ENS)、机柜、电源等组成。系统具备开放的体系结构，可以提供多层开放数据接口。硬件系统在恶劣的工业现场具有高度的可靠性、维修方便、工艺先进。底层汉化的软件平台具备强大的处理功能，并提供方便的组态复杂控制系统的能力与用户自主开发专用高级控制算法的支持能力;易于组态，易于使用。支持多种现场总线标准以便适应未来的扩充需要。系统的设计采用合适

的冗余配置和诊断至模件级的自诊断功能，具有高度的可靠性。系统内任一组件发生故障，均不会影响整个系统的工作。系统的参数、报警、自诊断及其他管理功能高度集中在CRT上显示和在打印机上打印，控制系统在功能和物理上真正分散，整个系统的可利用率至少为%;系统平均无故障时间为10万小时，实现了核电、火电、热电、石化、化工、冶金、建材诸多领域的完整监控。“域”的概念。把大型控制系统用高速实时冗余络分成若干相对独立的分系统，一个分系统构成一个域，各域共享管理和操作数据，而每个域内又是一个功能完整的DCS系统，以便更好的满足用户的使用。络结构可靠性、开放性及先进性。在系统操作层，采用冗余的100Mbps以太;在控制层，采用冗余的100Mbps工业以太，保证系统的可靠性;在现场信号处理层，12Mbps的PROFIBUS总线连接中央控制单元和各现场信号处理模块。标准的Client/Server结构。有的DCS的操作层采用Client/Server结构开放并且可靠的操作系统。系统的操作层采用WINDOWS NT操作系统;控制站采用成熟的嵌入式实时多任务操作系统QNS以确保控制系统的实时性、安全性和可靠性。标准的控制组态软件。系统采用IEC61131-3标准的控制组态工具，可以实现任何监测、控制要求。可扩展性和可裁剪性，保证经济性。

DCS控制系统介绍

DCS控制系统应用范围：集散型控制系统(DCS)采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，适用于化肥、化工、食品、粮食、制药、智能生物、饲料等行业自动化系统改造及自动化系统生产线，能够保证生产安全,提高自动化水平和管理水平,提高产品质量，提高劳动生产率，降低人工费用、能源消耗和原材料消耗。 DCS控制系统结构： ◆集散型控制系统采用标准化、模块化和系列化设计，由集中管理部分、分散控制检测部分和通信部分组成。集中管理部分包括管理计算机、工程师站.操作站。管理计算机用于系统的信息管理和优化控制，工程师站用于组态和维护，操作站用于监视和操作。分散控制监测部分包括控制站、监测站或现场控制站，用于控制和监测。通信部分连接系统各个分布部分，完成数据、指令及其他信息的传递。 DCS控制系统系统特点：

◆各工作站独立完成合理分配的数据采集、处理、计算、监视、操作、控制等规定任务。 ◆控制功能齐全,控制算法丰富,集连续控制、顺序控制和批量控制于一体,系统可控性高。 ◆操作方便、显示直观、可监视性好。 ◆人机会话系统实用、简捷,工艺流程状态图、参数表、历史趋势图、实时趋势图、信息报警、故障分析、操作指导等窗口画面丰富。 ◆DCS控制系统可以通过电脑在专用软件环境下进行编程，较小的参数修改和程序变更送入PLC不会引起中断运行，并且PLC的内变量参数也可在线读写，因而方便了程序的维护和检查。 ◆积木式系统结构,开放式、标准化、模块化设计的硬件和软件，配置灵活,适应

性和扩充性好。 ◆实时采集、分析、记录、监视、操作控制过程对象参数,在线修改系统结构和组态回路，在线维护局部故障，系统可用性高。 ◆采用系统结构容错设计,任意单元失效时可保持系统的完整性,全局性通信或管理站失效时可维持局部站的工作。 ◆具有事故报警、双重化措施、在线故障处理等手段，系统可靠性、安全性高。山东祺龙电子有限公司创建于1998年，是山东省高新技术企业、全国肥料机械设备协作联盟副理事长单位，设有市级自动配料系统工程技术研究中心。拥有国家发明专利和实用新型专利二十多件。集科研开发、工程设计、生产安装、调试服务于一体的国内规模较大的自动化控制计量设备专业制造商。公司创建二十年来，一直致力于化肥行业自动化配料计量设备、自动包膜系统、自动控制系统的研制开发。并承接有机肥、掺混肥、微量元素肥、水溶肥、硅肥等整条生产线的制造、安装、调试。产品远销巴基斯坦、越南、南非等国家和地区。因在化肥行业的良好口碑，被授予“全国肥料机械设备协作联盟副理事长单位”、“中国化肥行业优质设备配套供应商”、“自动化计量设备指定供应商”等荣誉称号。

【信息化-精编】日本横河公司集散控制系统DCSSTARDOM概述

日本横河公司集散控制系统DCSSTARDOM概述

日本横河公司集散控制系统（DCS）STARDOM概述 1、DCS硬件的详细描述及控制功能横河电机（YOKOGAWA）是专业从事控制系统产品的研发及制造的厂商,1975年在世界上第一个推出DCS产品。其DCS一向以高可靠性著称于世，在世界上已有十五万套横河电机的DCS在运行，其DCS在中国的市场占有率在50%以上。横河公司先进的STARDOM产品，它的灵活性，可靠性以及性价比非常高。其中处理器，电源，以太网络全部配置成冗余工作的方式，而且功能强大的操作软件及服务器软件可以保证控制系统的更好的运行。 STARDOM系统结构图下面描述一个典型的STARDOMDCS系统的主要配置。在这个实例中，5个分控站分别配置了5套最先进的STARDOM系列控制站和操作站，其中控制站全部采用冗余的控制方式，即双控制器，双电源，双通讯卡，实现控制系统完全冗余，保证系统在主控制器发生故障时，无扰动的切换到后备控制器进行工作，而不会影响整个生产控制。其中处理器选用FCN控制器型号为NFCP100，CPU为32位处理器,内存32M,最大I/O数：8,192入/8,192出数字量或4000模拟量,支持冗余控制,所有I/O模块可带电插拔,配有CPU备用电池,具有保护功能,通讯接口：两个10BASET的以太网端口，一个RS232串口。保证控制系统与操作站及中心控制室组成星型工业以太网进行通讯。接地电阻要求100Ω以下，因此系统的抗干扰能力很强。

每个控制室配有二个带光纤接口的以太网交换机型号：S2008B负责冗余以太网光纤通讯，每个交换机具有8个RJ45端口，及一个光纤端口。所有I/O卡件按照标书要求选用。同时根据DCS控制系统的要求，我们配置了相应的DCS编程软件和操作软件VDS以及中央控制室配有冗余监控软件VDSBASICSOFTWARE1000点和HMICLIENT软件支持服务器/客户端的工作方式；其中DCSI/O模块均符合标书中I/O的技术要求： DI：光电隔离、24VDC、每组16点、32点/卡 DO：光电隔离、24VDC,220VAC继电器输出每组16点、32点/卡，5A每通道，其中选用MIL(即连接器型的)NFDV551DO输出卡和MRO224继电器输出板。AI：光电隔离、8点分辨率12位可接两线制仪表（控制柜端子对现场供电）AO：光电隔离、4路输出/4路输入分辨率15位 I/O点数统计表：一般为I/O平均余量大于40%，机架平均余量大于40%。每个机架提供10个槽位，其中CPU占两个槽位，同时可以通过SN通讯模件进

DCS控制系统

DCS控制系统 DCS控制系统（DIstributed Control System，分散控制系统）是随着现代大型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生的综合控制系统。它是计算机技术、系统控制技术、网络通讯技术和多媒体技术相结合的产物，可提供窗口友好的人机界面和强大的通讯功能，是完成过程控制、过程管理的现代化设备，具有广阔的应用前景。目录 DCS控制系统简要 DCS控制系统的分类系统的主要技术概述早期国产DCS系统的发展 DCS控制系统简要针对不同行业、不同项目，在充分调查了计算机技术、网络技术、应用软件技术、信号处理技术的基础上，使用各种分散控制系统（DCS），高质量、高标准的完成工程设计、组态、成套供货、现场启动调试、性能测试及考核验收，推出切实可行的技术方案。 DCS控制系统基本包括模拟量控制系统（MCS），顺序控制系统（SCS），汽机DEH系统，电气ECS系统，旁路控制系统BCS系统。目前国内主要在电力行业的DCS厂家有南京科远,上海新华,和利时,浙大中控等 DCS控制系统的分类模拟量控制系统（MCS），是将汽轮发电机组的锅炉、汽机当作一个整体进行控制的系统，炉侧MCS指锅炉主控制系统、锅炉燃料量控制系统、送风控制系统、引风控制系统、启动分离器储水箱水位控制系统及蒸汽温度控制系统；机侧MCS指除氧器压力、水位调节系统、凝汽器水位调节系统；闭式水箱水位调节系统；高、低加水位调节系统及辅汽压力调节系统等。MCS担负着生产过程中水、汽、煤、油、风、烟诸系统的主要过程变量的闭环自动调节及整个单元汽轮发电机组的负荷控制任务。顺序控制系统SCS是将机组的部分操作按热力系统或辅助机械设备划分成若干个局部控制系统，按照事先规定的顺序进行操作，以达到顺序控制的目的。炉侧顺序控制的范围包括：送风机、引风机、一次风机、空气预热器、炉膛吹灰系统等。机侧顺序控制系统的范围包括：汽机润滑油系统、凝泵、高加、除氧器、递加、真空泵、轴封系统、循环水系统、闭式水系统、汽泵、电泵、内冷水系统、密封油系统、胶球清洗系统等。

水泥厂dcs控制系统

水泥厂dcs控制系统水泥生产的工艺过程，可以简要地概括为三磨一烧，即首先将原料粉磨成生料，然后经过煅烧形成熟料，再将熟料粉磨成水泥。从砂岩库、石灰石库、钢渣库、粉煤灰库经过定比配料系统混合成原料粉，传送系统将原料粉传送进生料磨机进行生料制备，制备好的生料进均化库。均化库里的生料通过定量给料机将生料送进预热器预热后进回转窑系统煅烧成熟料。煅烧后的熟料经过冷却破碎后即可以送入成品站的成品磨机磨成成品水泥。水泥生产工艺设备单机容量大，生产连续性强、对快速性和协调性要求高。为了提高企业生产效率和竞争力，自动控制的实施至关重要。水泥生产设备大型化是实现工艺技术的手段和途径。为达到此目的必须提高设备制造技术和与之相配套的原材料（耐热、耐磨、耐火材料）的质量，提高必要的检测、保护装置的灵敏可靠性。由于近年来计算机控制技术、通信技术和图形显示技术的飞速发展，DCS 这种分散控制，集中管理的集散型控制系统已经在世界水泥工业中得到广泛的应用。采用这种系统可以实现电动机成组程序控制，过程量的采集、处理、显示和调节。大大提高了劳动生产率，提高了工厂的管理和经营水平。水泥工艺过程是处理固体和粉状物料的生产过程，风、煤、料产生的热工过程变化复杂，不可控因素较多。从过程控制的角度来看，是一个滞留时间长、时间常数大、外来干扰多、相互干扰关系复杂的过程。系统概述工程范围：为日产2500吨新型干法水泥生产线提供完整的集散控制系统（DCS），满足水泥生产需要，为生产高品质水泥提供稳定性保障。控制系统设计的总体目标为生产高品质水泥提供可靠的运行环境；提高整个水泥生产线的自动化水平；实现机组高品质运行，提高运行经济性；提高运行人员工作效率，满足机组运行全能值班要求；提高效益，降低能耗。功能设计：体现DCS建成后的自动化程度、处理事故能力（报警、分析、指导、处理等）