分散型控制系统
第一章概述
分散型控制系统（DCS：Distributed Control System)，简称分散系统。自第一套DCS面世以来，一场波及全球的DCS生产和应用竞赛从此拉开了序幕。其发展主要来源于二方面的激励：一是时代的要求，即来自环境的刺激，以信息管理和自动化为中心展开的技术和经济市场的激烈竞争；二是支撑DCS发展的内部因素，即计算机技术，通讯技术和自动控制技术等发展所创造的先决条件。在短短的近二十年时间里，世界上已有几十家公司推出50多种DCS产品，实际应用回路数达百万个之多，应用面几乎覆盖了所有的过程控制领域。可以说，DCS给工业控制及其装置带来了又一次具有划时代意义的飞跃。
1.1 分散型控制系统综述
1.1.1分散型控制系统的基本概念和特点
为了搞清什么是DCS，首先在概念上作一个划分。
一、集中型控制系统和分散型控制系统
1．集中型控制系统（CCS：Central Control System）
CCS指过程控制器、指示仪、记录仪或者控制计算机集中安装在中央控制室中，通过管路或线路与现场传感器、现场执行器相连所构成的过程控制系统。例如：50年代，自动化仪表以气动仪表为主流，出现了集中型模拟式气动仪表控制系统。
60年代，自动化仪表以模拟式电动仪表（DDZ－Ⅱ，DDZ一Ⅲ型）为主流，产生了集中型模拟式电动仪表控制系统。
计算机在过程控制领域的应用可追溯到50年代，到了60年代至70年代初，形成了集中型计算机控制系统发展时期。经历了直接数字控制系统（DDC），集中型计算机控制系统和监督计算机控制系统等阶段。
（1）直接数字控制系统（DDC：Direct Digital Control）
直接数字控制是计算机控制技术的基础，主要是由一台数字计算机替代一组模拟调节器。DDC比起模拟仪表控制的主要优点在于，所有PID和其它运算均在计算机中进行，保持了数字化的精度。但由于当时的计算机运算速度十分有限，不能对快速过程很好地控制。
（2）集中型计算机控制系统
集中型计算机控制系统的系统结构如图1-1所示。
它把几十个甚至几百个控制回路及上千个过程变量的显示、操作和控制集中在单一计算机上实现，即在一台计算机上实现了过程监视、数据收集、数据处理，数据存储、报警和登录以及过程控制，甚至于部分生产调度和工厂管理等功能。
集中型计算机控制比起常规仪表控制系统有很大的优越性，第一，控制组态灵活。对于控制回路的增知，控制方案的变化，可由软件改变。第二，控制功能齐全。可以实现各种先进控制，联锁功能等复杂控制。第三，单一计算机的集中控制和管理。便于信息的分析和综合，容易实现整个大系统的最优控制。第四，良好的人机接口。使大量的模拟仪表盘仅用一个CRT显示，改善了操作员的工作环境。
然而，集中型计算机控制存在一个最大的致命弱点，就是危险集中，单台计算机
控制着几十个甚至几百个回路，一旦计算机发生故障，将导致生产过程的全面瘫痪。这一主要缺点影响了集中型计算机控制的推广。
(3)监督计算机控制系统(SCC：Supervisory Computer Control)
监督计算机控制系统属于过程现场控制和集中显示操作相分离的分层计算机控制系统。在二级系统中；第一级计算机与生产过程连接，并承担测量和控制任务，即完成直接数字控制，第二级计算机对生产过程工况，操作条件的变更信息和数字模型进行必要的转换，给第一级计算机提供最佳给定值和最优控制量等各种控制信息。监督计算机控制系统的系统结构如图1-2所示。
2．分散型控制系统（DCS）
分散型控制系统是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新型控制技术。分散型控制系统一般由集中管理部分，分散控制监测部分
和通讯部分组成。其中分散控制监测部分（即现场控制单元），按地理位置分散于现场，或集中安装在控制室，一般可控制1个或数个回路，具有几十种甚至上百种运算功能。分散型控制系统软件一般由实时多任务操作系统，数据库管理系统，数据通信软件，组态软件和各种应用软件所组成。其中组态软件工具，可以按用户要求生成实用系统。
分散型控制系统与常规仪表控制，以及集中型计算机控制系统相比具有十分显著的优点，具体表现在下面几方面：
（1）自律性极强的单元结构。即单元功能齐全，可靠性极高，是—个自治的系统。
（2）完善的控制功能。有串级控制系统，前馈——反馈复合控制系统，自适应控制系统，多变量解耦控制系统等控制功能。
（3）统领全局的窗口功能。有CRT操作站（包括工程师接口和操作员接口），以及高速处理器和专用图形协处理器。用键盘、鼠标或球标器以及触摸屏幕进行操作，可显示总貌，分组和单元等各种数据，模拟图、趋势图等各种画面，以及操作、报警等各种信息。
（4）局部网络通信技术。过程控制系统引入先进通讯技术是其向分散型控制系统发展的主要标志。保证实时控制信息传输，以及全系统的信息综合管理。
（5）强管理能力。
（6）高可靠性系统。广泛采用了冗余技术和容错技术，各单元都具有自诊断、自检查和自修复功能，以及故障自动报警功能。
（7）系统构成灵活，扩展方便。采用模块、模件结构，可以灵活组建系统，具有很强的通用性。
二、分散型控制系统的分散控制
分散型控制系统最基本特征是分散控制。即将自治的控制功能归入现场控制单元，使其按一定的控制策略，长期可靠的自动进行。分散型控制系统分散控制的含义，从广义上看，具有如下特点：
1．分散智能（控制功能）
现场控制单元以微处理器为基础，不仅价廉而且性能高。常规或先进的控制算法，甚至自整定控制的功能均能独立完成。
2．分散显示
包含三方面的内容：
（1）现场控制单元可以与本地显示装置连接，随时显示现场信息；
（2）中央操作站具有显示全系统任何一个分散过程点全部信息的能力；
（3）新一代的分散型控制系统，各个本地显示操作站，不仅可谓用其它本地显示操作站信息，也可调用中央操作站信息，并进行分散显示。
3．分散数据库
现场控制单元可以设有本地数据库，同时兼为全系统共享；
4．分散通信
由于采用局部网络的通信技术，使现场控制单元在网络中可互相通信，各单元具有平等的通信控制权。
5．分散供电
适应于现场控制单元分散于现场的需要，有利于系统可靠性的提高。
6．分散负荷
一个现场控制单元，仅承担地理位置分散的系统中一小部分负荷的控制。
三、分散型控制系统的信息综合管理及分层体系结构
分散型控制系统的主要控制特点是分散控制，但现代的发展趋势更注重于全系统的信息综合管理。
分散型控制系统从层次上可分成四级（参见图1-3）：
1．直接控制级（过程控制级）
这—级是分散型控制系统的基础。在这一级上，现场控制单元直接与现场各类装置（如变送器、执行器和记录仪表等）相连，完成如下主要任务：
（1）进行过程数据采集。即对被控设备中的每个过程量和状态信息进行实时采集，保证数字控制，开环控制，设备监测，状态报告的过程等获得所需要的输入信息；
（2）进行直接数字的过程控制。根据控制组态数据库、控制算法模块来实施连续控制、顺序控制和批量控制；
（3）进行设备监测和系统的测试和诊断。根据过程变量和状态信息，分析并确定是否对被控装置实施调节，并判断计算机系统硬件和控制板的状态和性能，在必要时实施报警、错误或诊断报告等措施；
（4）实施安全性、冗余化方面的措施。一旦发现计算机系统硬件或控制板有故障，可及时切换到备用件，以确保整个系统安全运行。
2．过程管理级
在这一级上，过程管理计算机主要有监控计算机，操作员站和工程师站。它综合监视过程各站所有信息，集中显示操作，控制回路组态和参数修改，优化过程处理等。可完成的功能有：
（1）优化过程控制。根据过程的数学模型以及所给定的控制对象，并且在优化执行条件确保的条件下才能实施和达到优化控制，但即使在不同策略条件下仍能完成对控制过程的优化；
（2）自适应回时控制。在过程参数希望值的基础上，通过数字控制的优化策略，
当现场条件发生改变时，经过过程管理级计算机的运算处理，得到新的设定值和调节值并传送到直接过程控制层；
（3）优化单元内各装置。根据单元内的产品、原材料、库存以及能源的使用情况，以优化准则协调相互的关系；
（4)通过获取直接控制层的实时数据以进行单元内的活动监视，故障检测存档，历史数据存档，状态报告和备用。
3．生产管理级（产品管理级）
在这一级上，管理计算机根据产品各部件的特点，协调各单元级的参数设定，是产品的总体协调和控制者。在中小企业中，这—级可能充当最高一级管理层。主要完成的功能有：
（1）具有比系统和控制工程更宽的操作和逻辑分析功能，可根据用户的订货情况、库存情况、能源情况来分析规划各单元中的产品结构和规模；
（2）具有产品重新组织和柔性制造的功能，可以应付由于用户订货变化所造成的不可预测事件。在一些较复杂的工厂还实施了协调策略；
（3）具有综观全厂和产品监视，以及产品报告的功能，并与上层交互传递数据。
4．工厂经营管理级
这一级居于中央计算机上，并与公司（或工厂）的经理部、市场部、计划部以及人事部等办公室自动化连接起来，担负起包括工程技术方面、经济方面、商务方面和人事方面等的总体协调和管理，实现整个制造系统的最优化。其典型功能为：（1）市场分析；
（2）用户信息的收渠；
（3）订货统计分析；
（4）销售与产品计划；
（5）合同事宜；
（6）接收订货与期限监测；
（7）产品制进协调；
（8）价格计算；
（9）生产能力与订货的平衡；
（10）订货的分发；
（11）生产与交货期限的监视；
（12）生产、订货和合同的报告；
（13）财政方面的报告。
1．1．2分散型控制系统的发展及其基本结构
70年代以来，计算机控制系统逐渐向管理的集中化和控制的分散化方向发展。到了70年代中期，微处理器高速发展，微机性能价格比不断提高。结合通信网络技术，出现了若干微计算机通过网络连接而构成的大型计算机系统，使得整个系统的任务可以分散进行，实现了计算机系统的分散化，从而大大降低了系统出现故障的风险。分散化思想的日益成熟，计界机网络技术的发展，推动了分布式处理系统的发展。
分布式系统应用于工业控制领域，从而促进了分散型控制系统的发展。
一、计算机与模拟仪表混合式控制系统
这是分散型控制系统的前期。由于集中型计算机控制暴露出的重大缺陷，促使其向分散型方向转变。
计算机与模拟仪表混合式控制系统基本结构参见图1-4，其特点是：
1．现场控制功能是由传统模拟仪表实现。即使得模拟显示与操作器分离，通过多芯电缆与调节仪相连，从而实现控制器向现场分散；
2．主计算机在中央控制室，接受调节仪表送来的信息，可显示过程参数，并具有管理能力，而且可以根据对象的数学模型进行最优化设计，计算最优操作条件，最后以最优工艺参数给模拟仪表设定值。
典型系统有：FOXBORO公司的SPEC200系统。
二、第一代分散型控制系统
75年美国最大仪表公司Honey Well首家率先推出综合分散控制系统TDC2000，从而使计算机控制进入了分散型控制系统的新纪元。
这以后，美国、西欧及日本的一些著名公司开发了自己的第一代分散型控制系统。如：日本横河公司的CENTUM，美国贝雷控制公司的Network-90，FOXBORO公司spectrum，英国肯特公司的P4000，德国西门子公司的Teleperm等等。
第一代分散型控制系统的基本结构如图1-5所示，它主要由五部分组成：
1．过程控制单元（现场控制单元）
2．它是由CPU、I/O板、A/D和D/A板、多路转换器、内总线、电源和通信接口等组成，其主要具有反馈控制功能，可自主完成一路或多个回路连续控制任
务，达到分散控制的目的。
2．数据采集装置
它也是微计算机结构，主要是采集非控制变量进行数据处理，无控制功能
3．CRT操作站
它是由微处理器、高分辨率CRT、键盘、外存、卡片阅读机、打印机等组成的人机系统，实现对过程控制单元进行组态和操作，对全系统进行集中显示和管理。
4．监控计算机（上位机）
它是分散型控制系统的主计算机，多采用小型计算机。具有大规模的复杂运算能力及多输入输出控制功能，它综合监视全系统的各工作站或单元，管理全系统所有信息，通过它可以实现全系统的最优控制和全工厂的优化管理。
5．数据传输通道（数据公路）
它由通信电缆、数据传输管理指挥装置等组成，它是实现分散控制和集中管理的关键，由它实现上通下达的纽带功能。
第一代分散型控制系统诞生，是控制技术、计算机技术、通讯技术和CRT 技术互相渗透的结果。一方面它继续保持了集中型计算机控制的优点，另一方面采用分散
控制，使危险分散。克服了集中型计算机控制的致命弊端，而且通信技术大幅度减少
了集中系统的电缆连线，CRT操作站具有更丰富的画面，覆盖全系统的报警、诊断功能，以及先进的管理功能。然而，在技术上尚有明显的局限性。
三、第二代分散型控制系统
70年代末以来，产品生产的激烈竞争，批量生产控制需求剧增，以及厂家对信息管理要求提高，另外局部网络的成熟及对工业控制领域的渗透，导致了第二代分散型控制系统的产生。其代表产品有：Honey Well公司的TDC3000，贝雷控制公司的第二代Network-90，L&N公司的MAX1，西屋公司的WDPF等等。
第二代分散型控制系统的基本结构如图1-6所示，它主要由六部分组成：
1．节点工作站（过程控制站或现场控制站）
它的CPU发展到16-32位，并具有更大存贮量ROM、RAM或EPROM。它是在第一代过程控制单元基础上发展而来的，但不仅具有完善的连续控制功能，也具有顺序控制、批量控制功能，兼有数据采集能力。
2．中央操作站
它是由强功能微处理器、图像显示器、键盘、彩色拷贝机、打印机和专用软件包等组成的全系统人机联系的窗口，它具有显示各节点工作站每个数据信息，并操作管理各节点工作站的功能，是全系统的主操作站。
3．系统管理站（系统管理模件）
它主要用于加强全系统管理功能，克服主计算机和中央操作站的某些局限性。
4．主计算机（管理计算机）
它多由小型计算机组成，具有复杂运算能力和较强的管理能力，如果不专带主计算机，即构成无主机系统，此时中央操作站应具有更强功能，并进一步强化各节点工作站。
5．局部网络（局域网络）
它构成了第二代的通信系统，决定着系统的基本特性，它由通信电缆和通信软件
等组成，多采用厂家自己的通信协议。
6．网间连接器（桥）
它是局部网络与其子网络或其它工业网络的接口装置，起普通信系统的转接器、协议翻译器或系统扩展器的作用。
第二代分散型控制系统以局部网络为主干统领了全系统，系统中各单元都看作网络的节点工作站。而第一代分散型控制系统只不过是通过网间连接器挂接于系统局部网络的子系统。此外，通过采用系统管理站（包括历史单元模件、计算单元模件、应用单元模件、系统优化模件等），或在主计算机上强化管理软件，达到加强分散型控制系统的全系统管理功能目的。
四、第三代分散型控制系统
80年代末，为了克服第二代分散型控制系统的主要弊病，即专利性局部网络给大企业多种DCS产品的互连带来不便，导致了具有开放性局部网络的DCS产品的研制。另外，为适应信息社会的需要，加强信息管理，开发更深层次的信息管理系统，出现了第三代分散型控制系统。代表产品有：FOXBORO公司的I/A Series, Honey Well 公司的TDC3000/PM，贝雷控制公司的INFI-90，横河公司的Centum- XL等。
第三代集散型控制系统的基本结构如图1-7所示。其基本特点是：
1．采用开放性的通信协议MAP（或Ethernet）或兼容网络；
2．通过现场总线使节点工作站的系统智能进一步延伸到现场，使过程控制或车间的智能变送器、执行器和本地控制之间实现可靠的实时数据通信；
3．节点工作站使用32位微处理器，使控制功能更强，能更方便灵活的运用先进控制算法。此外，采用了专用集成电路，使其体积更小，可靠性更高；
4．操作站采用32位高档微计算机。增强了图形显示功能，采用了多窗口技术和触摸屏调出画面，使其操作简单且响应速度加快；
5．过程控制组态采用CAD方法，使操作更直观方便，而且引入专家系统方法，使控制系统实现了自整定功能；
6．与主计算机相连，可构成信息管理系统。
1．1．3分散型控制系统的发展趋势
开放式结构、集成技术以及工业控制出现的大统一趋势，将大大地影响并推动集散型控制系统的发展。90年代集散型控制系统将进入一个新的阶段。将产生新一代的集散型控制系统。
一、朝综合性和开放性方向发展
90年代工厂自动化要求各种设备（包括计算机、DCS、PLC和单回路调节器等）之间相互通信，以形成一个大系统。这就要求集散型控制系统的通信向开放化和标准化方向发展，即采用为世界各国所接受的，以美国通用汽车公司为首的一些企业推出的MAP/TOP标准化协议。
经过MAP标准化协议，将有利于工业控制实现大统一：
1．传统制造业控制与过程工业控制的统一；
2．工厂自动化与办公室自动化的统一；
3．设计、计划及材料管理与计算机制造系统的统一；
4．市场活动的计算机管理与计算机制造系统的统一。
这种大统一趋势是计算机集成制造系统（CIMS）产生的基础。CIMS是集散型控制系统的未来，是工业控制系统的未来。在这宏大而完善的CIMS中，传统的连续与顺序控制，计算机、仪表和电气控制，以及控制与管理等现念及界限都将破除，而形成一个不可分割的大系统。
二、完善和提高大型集散型控制系统
随着微处理器及VLSI技术的发展，更新集散型控制系统的主机，采用多微计算机或RISC工作站，从而使速度更快，容量更大，彩色CRT分辨率更高，图形窗口功能更丰富。
节点工作站采用32位微机，实现各种复杂控制策略和先进控制功能，以及将反馈控制、顺序控制和批量控制集于一体。
应用智能I/O设备。实施现场总线、并朝着开放的现场总线方向发展。
三、发展集成分散系统
近年来，计算机控制系统出现了系统集成新概念。即将不同厂家生产的、具有标准化通信协议的各类节点工作站、CRT操作站、管理计算机等都作为以微处理器为基础的数字设备，用标准化的网络，按系统优化及价格一效能原则构成能完成一特定的控制和管理任务的集成分散系统。
由于个人计算机的性能不断提高，价格不断降低，使得中小规模的工业控制可广泛采用高档微机以及工业级PC构成集成分散系统，以满足小型工厂和装置的应用需求。
四、采用人工智能技术
人工智能特别是知识库和专家系统将广泛应用于分散型控制系统中从直接控制级到工厂经营管理级的各级，如：
1．智能PID自整定控制；
2．智能人机接口；
3．智能实时数据采集系统；
4．专家故障诊断系统；
5．生产计划和调度专家系统；
6．过程优化专家系统；
7．控制系统CAD专家系统；
8．仿真培训专家系统；
9．智能在线维修。
1.2 电厂过程控制及组成
一、电厂过程控制
生产过程的控制或称之为生产过程自动化，是指对一个工业生产过程进行状态的监视（参数显示及报警），设备的投入／停止操作和调整操作，以及发生事故时的保
护控制等内容的总称。过程控制的这些控制工作可以由运行操作人员来做或是由专门设置的自动化装置来完成。随着科学技术的进步，工业生产过程向着大容量、高参数、复杂化、高速度的方向发展，并且生产对于产品的质量和数量上的要求也越来越高，在这种情况下完全由运行人员来实现对整个生产过程的控制将是不可能胜任的。因为这不仅不能保证生产过程的高质量、高效率进行，并且也不能保证生产过程的安全性。例如对火力发电厂来说，随着机组容量的增大和参数的提高。在运行中需监视和操作的项目将随机组容量的增长而显著增多，下面列出了不同容量机组正常运行中需监视和操作的项目数量，见表1-1所示。
在机组起停或事故处理过程中，还要增加更多的监视项目和更频繁地操作。显然，这对任何熟练的运行值班人员来说，都是难以应付的，往往由于力所不及或稍有忽失就可能造成重大事故。所以，必须使生产过程自动化，才能对机组的工况进行全面、准确而迅速的检测，并通过分析和综合判断，自动地进行操作和控制，保证机组安全可靠地运行。因此很久以前自动化技术就已经进入火电厂生产过程的控制中，成为运行人员工作中保证优质高产保障生产过程安全进行所不可缺少的技术手段。同时，由于采用自动化技术能保证机组在良好的状态下运行而延长了机组的使用寿命，还降低了燃料消耗和发电成本，提高了机组运行的经济性。而且在减少运行人员、提高劳动生产率和改善劳动条件等方面也能得到良好的效果。
二、火电厂热力过程自动化的组成
火电厂热力过程自动化的内容一般包括以下几部分：
1.热工检测
热工检测是了解热力过程中物质状态及其变化的技术手段。在火电厂中为了保证机组安全、经济运行，必须对表征热力过程状况的各种参数进行连续的检查、测量和显示，随时向运行值班人员和自动装置提供主、辅设备及热力系统的运行情况，以便监视生产，并作为控制和调节生产的依据。因此，热工检测是热力过程自动化的重要基础环节。另外，热工检测还为企业经济核算提供数据，以便综合分析运行情况，寻求经济合理的运行方式。在发生事故时，异常运行参数显示和记录，也可作为事故分析的依据，以便提出改进和防范的措施。
在火电厂热力系统中需要检测的参数项目是根据锅炉、汽轮机组及其辅助设备的型式，汽水系统、燃烧系统及运行控制方式的要求，从保证安全、经济运行的需要出发来确定的。一般按被检测参数项目的用途及其主要性能的不同，可分为四类：Ⅰ类是为安全、经济运行或仅为安全运行而必须检测的参数，称为主参数。缺少检测其中任一参数的仪表，都不允许机组或某一辅机投入运行，或只许在短时间内运行。用来检测这类参数的仪表称为主要仪表。
Ⅱ类是为经济分析或换收费用而必须的检测参数，称为重要参数。缺少检测这类
参数的仪表，将无法掌握最经济的运行工况，影响机组的效率或无法核收费用。用来检测这类参数的仪表称为重要仪表。
Ⅲ类是为分析上述两参数中的问题而需要检测的相关参数，称为辅助参数。用来检测这类参数的仪表称为辅助仪表。
Ⅳ类是仅为机组起动过程中特别需要监视的参数，用来检测这类参数的仪表称为起动仪表。
2.热工信号保护及联锁
（1）热工信号：热工信号是在某些被监视的运行参数偏离规定范围时，或者出现某些异常情况时，发出的灯光（光字牌显示信号的内容）和音响（电铃报警）信号，它能引起运行人员的注意，以便及时采取相应的措施，消除异常防止发生事故。热工信号可分为预先信号、事故信号和联系信号三类。
（2）热工保护和联锁：热工保护的作用是保证设备及人身安全。当生产系统的某个部分在运行中出现异常情况或事故时，它将根据故障的性质和程度，按照一定的规律和要求，自动地对个别的或一部分设备，甚至一系列设备进行操作，以消除异常，防止事故的发生或扩大。热工保护的内容取决于机组的结构、容量、参数、运行方式及热力系统的特点。
联锁实际上是保护的一部分，只是一般只限于进行局部操作，上面所说的热工保护往往是通过联锁的作用来实现的。
3.自动调节
在火电厂热力过程中，为了保证机组安全、经济地运行，必须要求某些参数始终维持在给定的范围内，或者按照预定的规律变化。当出现外界扰动或内部的影响而使参数发生偏离给定值的倾向时，就需要进行相应的调节，使之恢复到给定的范围，以保证生产过程的稳定，自动调节就是依靠自动调节设备来自动实现这种调节作用的，因此，自动调节设备应具有检测、定值、运算和执行等功能。火电厂热力过程的自动调节是构成过程自动化的主要部分所设置的，自动调节项目是根据主、辅设备的类型和安全经济运行的需要，并参照制造厂提供的技术资料等来确定的。
4.程序控制
程序控制是指对某一设备、或对某一工艺系统的多台设备按预先规定的顺序和条件而进行的一系列操作。在火电厂中程序控制主要用于主辅机的自动启停操作以及局部工艺系统的运行操作。
1.3 火电厂的控制方式
火电厂的控制方式是指运行值班人员为监视和控制发电机组的运行所实行的方法。控制方式的选择是以确保机组的安全经济运行为主要原则，同时要有利于运行管理、提高劳动生产率和改善劳动条件。因此，它与机组的容量参数，主系统的特点、主辅设备的可控性以有自动化设备的生产技术水平有关。总之火电厂的控制方式既反映了运行人员对于自动化技术的需要和依赖程度。也综合反映了火电厂的自动化水平。
目前，火电厂的控制方式一般可分为三种类型；
一、常规控制型
对于中、小容量的发电机组，由于生产过程的速度较慢，因此生产工艺流程的前后道工序的联系相对比较松散，互相影响较小，因此过程控制可以考虑为：把整个生产过程划分若干个相对独立的子过程，然后对这些子过程分别设置所需要的自动化系统，从而形成了一种全分散的过程控制系统。如图1—8所示。
这是国内火电厂运用较多的控制方式，分布在生产现场的各主辅设备，分别装设各自的模拟控制装置或程序控制装置，通过运行人员的经验与判断能力进行整体协调管理与控制，部分设备也可通过遥控装置控制。
这种控制方式的主要特点是各个子系统的并行控制关系。一个子系统的控制故障不会影响其它于系统控制功能的正常发挥，从而使整个过程控制具有很高的安全可靠性。但这种结构的过程控制，每个自动化能由各种不同的独立的自动装置来承担，因此很难考虑各个控制子系统之间的控制协调。此外，分散并行的控制结构，使运行控制盘上布满了检测和控制仪表，使运行人员对生产过程的监视和操作显得分散而杂乱，尤其在发生故障时更使操作人员显得难于应付。
图1—8 常规控制型
二、集中控制型
随着工业生产过程的日益复杂化和对生产过程的优化要求，生产过程中前后工艺过程之间的联系越来越紧密，相互影响也越来越大。在这种情况下，分散的过程控制即使能得到某个局部过程的良好控制效果。但却很难保证能获得优良的整体控制效果。因此对于生产过程越来越紧密的现代工业过程的过程控制系统的考虑中，必须把整体优化的控制效果放在首位，即要重视考虑各局部过程控制之间的联系与协调功能。因此对于那种由模拟电路和数字电路所构成的工业控制仪表装置来说，由于各种不同性质仪表之间接口技术上的复杂性，是很难满足上述要求的。
只有当电子计算机的出现并被应用到工业过程的控制中时，达到整体协调优化的过程控制才有了实现的物质基础。1960年出现了由一台大型计算机来完成火电过程控制中的全部自动化功能（巡回检测与数据处理、自动调节、程序控制等），这就形
成了集中型的过程控制系统，如图1—9所示。
图1—9 集中控制型
在集中型过程控制系统中。由于所有控制与管理集中于一台计算机，因此对这台计算机本身的可靠性问题提出了很高的要求，希望计算机平均无故障运行时间（MBTF）不得小于数千小时，最好能达到上万小时，同时也希望平均修复时间（MTTR）尽可能地短。而且一旦计算机发生故障，则不仅实现不了计算机集中控制的种种优点，相反运行人员无法承担所有的操作与管理。这种把过程控制的全部自动化功能向一台计算机的高度集中，也导致了事故危险性的高度集中。
三、分（集）散控制型
分散系统是70年代中期发展起来的新型数字控制系统。它是计算机技术、控制技术、通讯技术和图形显示技术相结合的产物，是完成过程控制、过程管理的现代化设备。
分散型控制系统是吸收了全分散型和全集中型这二种控制方式的优点，克服其不足诸处而形成的。这种结构的自动化系统不追求完全集中的完全分散，提出了管理集中而控制分层（级）分散的指导思想。从而克服了前二种控制结构的缺点。它是目前最先进最完善的控制方式，如图1—10所示。目前欧美、日本等国的火电厂都普遍地采取这种控制方式。
分级控制系统一般分为三级，最高一级是单元综合命令级，中间一级是功能控制级，最低一级是执行级。单元综合命令级一般由一台小型计算机构成，这一级的作用是协调管理下面各级。功能控制级由许多并行的子回路构成，这一级是根据发电设备的生产特点，划分成几组相对独立的功能控制回路，完成局部系统的控制。它还可以独立于上一级单独处理或进行本级的控制任务。以往这一级常由模拟装置、或硬逻辑程控装置来担任，现今这一级可采用微型控制计算机来担任。执行级是最基础的一级，它的功能是对过程输入信号进行处理，并能直接执行一个执行机构的操作。该级也能具有操作保护和联锁的逻辑功能。
在这种分层组织的自动化系统中，每个控制级的任务是独立的，而且彼此有明显的区别。每级的装置即使在没有上一级来的较高级的控制指令时，它们也可独立行使其功能。
图1—10 分散控制型
分散控制系统是一种以微处理器为基础，与通信技术、显示技术，特别是软件技术有机地结合在一起而形成的一种新型自动控制系统，是现今能对大、中规模生产过程进行集中监视、管理和控制的最完善的控制形式。
可以用“控制分散，信息集中”这八个字来表达分散控制系统组成的基本思想。图1—11表示了这种系统的基本结构。它以CRT操作台为中心，借助于通信系统把各个分散的控制器连接起来。
图1—11 分散控制系统的构成示意图
分散控制系统为了能在控制室进行有效的集中监视和操作，而把全部信息都集中到中央控制室。在控制功能的实现上，分散系统继承了计算机的DDC控制技术，但是过去的一个DDC控制系统往往集中了很多的控制回路，这种“高度集中”必然带来“危
险高度集中”，从而使系统的可靠性大为降低。而现在随着微处理器的问世，把控制分散为更小单位的DDC 控制就成为可能，因此大大提高了控制的可靠性。控制的分散与管理、监视、操作的集中，这两方面要求的矛盾由于CRT操作技术及数据通信技术的发展、成熟而得到解决，出现了集中分散型的微型计算机网络控制系统。
1.4 分散控制系统的基本结构及特点
一、分散控制系统的基本结构
各家仪表公司生产的分散系统尽管各不相同，但从基本构成来看，可以简化成如图1—12所示的形式。从该图可看出，分散系统大致可分为以下几部分：具有各种不同功能的“站”，又称基本控制单元或基本控制站；具有管理功能的人——机联系装置，通常是以CRT为基础的操作站（有的系统还设有位机）；连接各站的高速公路，以及通信接口和扩展接口等。
1、基本控制单元
挂在高速数据公路上具有不同功能的站，是分散控制系统中直接控制生产过程的那一部分硬件和软件的总称，简称为控制站。控制站的主要设备是基本控制器。基本控制器是以微处理器为基础的，所以分散控制系统的核心部件是微处理器。控制站可以是单回路的，也可以是多回路的，通常是把闭环控制和顺序逻辑控制结合在一起，完成常规模拟仪表所能完成的一切控制功能。
控制方案的实现则利用程序软件。各分散控制系统的控制站在硬件和软件的安排上差别较大。
2、高速数据公路（Data Highway）
高速数据公路（又称高速数据大道或通道）实际上是一种具有高速通信能力的总线，该总线多采用双绞线、同轴电缆或光导纤维等，它是分散控制系统的支柱。
由于分散控制系统是一个由多处理机分散设置构成各种站的系统，因此，它们之间的信息传送就显得十分重要，必须选择适当的通信网络结构。通信控制方式和通信介质，以保证信息高速可靠地传送。分散控制系统的通信在结构上是多种多样的，目前用得最多的是总线形结构、环形结构和星形结构，在比较大的分散系统中，为了提高系统的性能，常把几种网络结构合理地运用于一个系统中；以充分利用各种网络的优点。各分散控制系统的网络通信的存取控制方式并不统一，大致有两种类型：一是存储转发式；二是广播式，广播式又可分为自由竞争、令牌和时间片等几种方式，目前用得比较多的是令牌、自由竞争广播式。
高速数据通道接口是配合高速数据公路完成各站之间通信的基本部件。一般都是附加在各站上，其结构和站的功能有关，主要由移位寄存器、地址译码寄存器、驱动器和接收电路组成。其主要功能是：
1）完成串——并信息码的互换；
2）发送信息、识别地址和接收信息；
3）对发送信息加上校验码，并检查接收信息的校验码；
4）通过向站内CPU（中央处理单元）的中断请求，完成信息的内部传送；
5）提供站内和高速数据公路之间的电平匹配。
3、CRT操作站
分散控制系统的人——机联系装置常分简易型（就地站的操作面板）和以CRT为基础的操作站两大类。小型系统可以用控制器和简易操作接口构成简易型操作站，这种简易操作接口与传统的模拟调节装置非常类似，有设定值指示，过程变量与设定值的偏差指示，输出指示，还有与此相应的调节功能，手动／自动切换功能以及能给控制器组态和输入数据。通常显示和组态分成两个部件。
图1—12 分散控制系统的基本组成
大型机组的人——机联系主要是以CRT为基础的操作站，运行人员可以通过操作台完成各种操作命令。并通过CRT显示器显示各种画面，还可通过工程师台给控制器进行组态和调整回路参数等。CRT操作站与简易型操作站相比，具有更强的处理能力和更方便的人——机联系方式，它可以通过高速数据公路与其他各个站交换信息，而简易型操作站则往往只对应于某一个具体的基本控制单元。
各站之间的信息联系，是利用分散在各站中的数据库，由通信软件通过高速公路完成的。从而省去了站与站之间的硬接线。如CRT操作站需要某站的信息，可启动通信软件，根据规定的通信控制方式和协议，把需要的数据调入CRT操作站中的数据库。若从CRT操作站改变某控制站的给定值，同样也是采用上述方法，把新的给定值传送到控制站的数据库中来实现。
有的分散控制系统设有上位机（监控计算机），上位机和CRT操作站结合起来，成为综合操作中心。这种综合操作中心。可以采用直接存储器存取（DMA）控制方式，直接存取和改变各站的数据库，当站内的微处理器（CPU）发生故障时，可以通过高速数据公路，直接改变操作端的输出，并可通过站对每个回路实现监视，监督控制和直接数字控制，此外还可动态地改变控制方案以实现最优控制和自适应控制等。设有上位机的系统，由于上位机的功能比较集中，因此在上位机中常设有“实时多路操作系统”软件，这样，各站与上位机的通信就变得比较复杂，故软件的配置也比较复杂。在不设上位机的系统中，把上位机要执行的功能分几部分对应移到CRT操作站和其他站，在这种系统中，各站的数据库有所加强，并为整个系统所公用，每个站都可访问公用数据库，因此，这种系统的功能更加分散，可靠性更高。
图1—12中有一个扩展接口，它是计算机接口装置，是实现分散控制系统与其他通用计算机进行信息交换的设备。一般来说，它常常与更高一级的管理计算机相连，有时又可称为网间连接器。
分散控制系统的工作过程如下。
来自过程变送器的过程变量送入控制站，控制站的基本控制器按照预先设计的控制规律经运算后输出控制变量，并通过执行机构控制生产过程。控制站可以通过高速数据公路把过程信息送往CRT操作站（中央控制室），运行人员通过CRT屏幕即可了解每个控制回路的工作倩况，并且能够通过键盘来改变每个控制回路的给定值和控制方式，所以控制站也可以通过高速数据公路获得操作站发出的实现优化控制所需要的有关指令和信号。不需要直接进行控制的过程参数可以通过输入／输出通道和高速数据公路送到CRT操作站进行显示、报警和记录。简易操作站可以作为运行人员在现场检查控制回路工作情况的人——机联系设备。在系统的控制规模比较小，甚至只有一个控制站的情况下，简易操作站就直接作为运行人员控制生产过程的人机联系设备。
二、分散控制系统的特点
由于分散系统中的现场控制器安装在被控对象附近，同时由通信网络将信息从现场控制器传到中央控制室，大大减少了电缆，从而节省了安装费用。
从目前来看，由于分散系统大部分需要从国外进口。所以分散系统的费用比常规仪表要高得多，但与模拟仪表相比，分散系统的优越性主要表现在：（1）控制功能分散整个系统由各种控制功能组成，以微处理器为核心的控制站，不但能代替常规仪表完成规定的过程控制，而且能实现复杂的控制，如前馈、非线性、多变量相关、时间延时、预测等。所有站都采用功能模块化、标准化的硬件和软件。硬件的品种很少，而功能却很强；软件进行了固化，便于用户根据对象的不同控制功能。组态成与其相应的各种站。每个站只控制少量回路甚至单回路，一旦发生故障，只影响少数控制回路，不象“集中型”计算机控制那样一出故障就要影响上百个回路。所以分散控制系统在本质上是“危险分散”的，提高了系统的安全性。
（2）显示操作集中。现代化大型工厂如果采用常规仪表进行控制，例安装在中央控制室内仪表盘上的二次仪表，可以达几百台，甚至几千台，所需表盘的数量也很大，因而控制室的面积很大。即使采用仪表盘面的高密度排列，并装后的仪表盘仍然可长达十几米，甚至几十米，在生产过程中，操作人员必须从仪表盘上，逐台读取各类仪表显示的数值，才能了解生产过程中的温度、流量、压力、液位及介质成分等参数的变化情况，掌握生产的操作规律。也只有通过所了解的情况，经过分析和判断，及时调整仪表常数和修改过程参数的设定值，才能使整个工厂安全、稳定地按预定条件，生产出优质产品。显然，常规仪表的人——机联系不好，操作与监视都相当困难。常规仪表的监视是人走向机器的过程，而分散系统使用CRT和键盘监视对象，是机器走向人的过程。
（3）通信系统速度高
高速数据公路采用现代的通信技术，系统中各站之间信息传递速度高且安全可靠，可实现整体优化问题。采用数据通信系统，不但减少了布线，而且节省了工程费用。
（4）系统的可扩充性好
常规模拟仪表如果需要扩大控制范围，往往需要大动干戈。如果需要改变控制策略，就需要改变接线。
采用分散系统就可克服这一缺点。因为分散系统是积木式结构，如需要扩大控制范围，再增加一些硬件设备，可不影响原有的控制方案和施工设计。如果用户需要改变控制策略，也不必改变硬接线，只要改变各子程序之间的连接，即软线连接即可。
（5）软件可以生成
分散控制系统的软件是可以生成的，它是一种面向用户的固形语言（或者面向问题的语言），甚至不熟悉计算机的人也可以掌握使用。用他们所熟悉的图符表达方法，通过工程师站的键盘，在CRT屏幕上画出控制系统框图和阶梯图的方式，或以填表和问答方式生成其所需的应用软件，因而软件的开发工作量大大减少。再加上合理地采用汉字表示，就可给系统的组态、整定、修改、维护和扩充带来极大的灵活性和方便性。
（6）有自诊断功能和冗余度
分散系统中的操作接口。现场控制器、通讯网络等都有自诊断功能，因此，能自动检测，同时能发现故障并自动报警和显示，在系统组成时，还可以安排手动备用和自动备用，从而提高了系统的可靠性。对通信网络和控制器采用冗余配置的方式，所谓冗余，即额外增加的设备。常规自动化系统难以实现冗余和自诊断，在分散系统中可以方便地实现，从而提高了系统的可靠性、维修效率和设备利用率。
（7）数据处理方便
分散系统中的现场控制器对各过程变量进行采集、运算外，还对非控制变量进行采集，并实现各种数据处理，如滤波，上、下限检查，报警等。
（8）安装、接线、维护简单
由于分散系统制造厂家之间的高度竞争，厂家往往把系统成套出厂，尽量满足用户的各种要求。这样，用户只要配上一些简单的接线，就可以实现系统的控制功能。因为现场控制器之间的连接采用通讯网络，故各仪表之间的内接线几乎没有。
随着微处理机技术的发展，可以在生产现场用它控制几个或十几个回路，若干台微处理机就可以控制整个生产过程，从而解决了集中式计算机控制系统的可靠性问题，避免了常规仪表控制功能单一的局限性。在分散控制基础上，把大量信息通过数据通信电缆送到中央控制室，在中央控制室用以微处理机为基础的CRT显示操作站将送来的信息进行显示和记录，对生产过程实现集中监视、控制和管理，有效地克服了常规仪表过于分散和人机联系不好的缺陷。分散控制系统能够完成直接数字控制，顺序控制，批量控制，数据采集与处理，多变量相关控制，最优控制与管理以及决策等功能，它是集数据采集与闭环控制为一体的。具有高度冗余度的信息集中、控制分散的先进系统，具有比常规控制系统高得多的可靠性。由于它的先进性、可靠性、灵活性、操作方便和良好的性能／价格比，所以得到广泛的应用。
24.分散控制系统失灵应急预案
分散控制系统（DCS）失灵应急预案 （指导性范本） 中国华能集团公司编制 2006年12月
目录 1 总则 (1) 1.1编制目的： (1) 1.2编制依据： (1) 1.3分散控制系统失灵： (1) 1.4适用范围： (1) 2 事故类型和危害程度分析 (1) 2.2分散控制系统通信异常，导致信息传输中断； (2) 3 应急处置基本原则 (2) 4 应急处置体系 (3) 4.1应急组织机构 (3) 4.2应急指挥领导小组职责： (3) 4.3应急工作小组职责： (4) 5 预防与预警 (4) 5.1危险源监控点 (4) 5.2危险预防 (5) 5.3预警 (7) 5.4预警程序 (7) 6 应急处置 (8) 6.3.16检查并确认轻油快关阀、所有油枪轻油阀已关闭； (9) 7 事故处理恢复 (10) 8 事故调查分析与整改 (10)
分散控制系统（DCS）失灵应急预案 1 总则 1.1编制目的： 为防止分散控制系统失灵导致事故扩大，避免由于分散控制系统故障导致设备损坏事件的发生，特制定本预案。 1.2编制依据： 本应急预案依据《火力发电厂（热工控制系统）设计技术规程》、《火力发电厂分散控制系统运行检修导则》、《火力发电厂热工仪表及控制装置技术监督规定》、《中国华能集团公司重大突发事件（事故）应急管理办法》等结合《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》编写。 1.3分散控制系统失灵： 指分散控制系统硬件、软件以及系统出现故障导致锅炉、汽轮发电机组本体设备、辅助设备、其他相关系统及设备的控制故障，造成设备被迫停止运行，对机组运行及设备健康状况构成严重威胁的事件。 1.4适用范围： 本应急预案适用于华能集团公司所辖的火力发电厂分散控制系统失灵事件的应对工作。 2 事故类型和危害程度分析 2.1分散控制系统硬件故障，导致控制信号消失或对控制对象失去控制；
自动控制系统分类
1-3自动控制系统的分类 本课程的主要内容是研究按偏差控制的系统。为了更好的了解自动控制系统的特点，介绍一下自动控制系统的分类。分类方法很多，这里主要介绍其中比较重要的几种： 一、按描述系统的微分方程分类 在数学上通常可以用微分方程来描述控制系统的动态特性。按描述系统运动的微分方程可将系统分成两类： 1．线性自动控制系统描述系统运动的微分方程是线性微分方程。如方程的系数为常数，则称为定常线性自动控制系统；相反，如系数不是常数而是时间t的函数，则称为变系数线性自动控制系统。线性系统的特点是可以应用叠加原理，因此数学上较容易处理。 2．非线性自动控制系统描述系统的微分方程是非线性微分方程。非线性系统一般不能应用叠加原理，因此数学上处理比较困难，至今尚没有通用的处理方法。 严格地说，在实践中，理想的线性系统是不存在的，但是如果对于所研究的问题，非线性的影响不很严重时，则可近似地看成线性系统。同样，实际上理想的定常系统也是不存在的，但如果系数变化比较缓慢，也可以近似地看成线性定常系统。 二、按系统中传递信号的性质分类 1．连续系统系统中传递的信号都是时间的连续函数，则称为连续系统。 2．采样系统系统中至少有一处，传递的信号是时间的离散信号，则称为采样系统，或离散系统。 三、按控制信号r(t)的变化规律分类 1．镇定系统() r t为恒值的系统称为镇定系统(图1-2所示系统就是一例)。 2．程序控制系统() r t为事先给定的时间函数的系统称为程序控制系统(图1-11所示系统就是一例)。 3．随动系统() r t为事先未知的时间函数的系统称为随动系统，或跟踪系统，如图1-7所示的位置随动系统及函数记录仪系统。
列车运行控制系统期末试题及参考答案
北京交通大学考试参考答案（A卷） 课程名称：列车运行控制系统学年学期：2013—2014学年第1学期 课程编号：50L274Q开课学院：交通运输出题教师：课程组 一、名词解释（共3小题，每题3分，共9分） 1．虚拟闭塞:是固定闭塞的一种特殊形式，以虚拟方式（设置通信模块和定位信标）将区间划分为若干个虚拟闭塞分区，并设置虚拟信号机进行防护。 2．准移动闭塞:基于固定闭塞的目标—距离控制方式，保留固定闭塞分区，以前方列车占用闭塞分区入口确定目标点，通过地车信息传输系统向列车传送目标速度、目标距离等信息。这种闭塞方式称为准移动闭塞。 3．最限制速度:综合考虑列车在区域各类限制速度得出的最低值（即最不利限制部分或最严格限制速度），简称最限制速度。 二、填空题（共12题，每空1分，共25分） 1．列车运行控制系统根据前方行车条件为每列车产生行车许可，并通过地面信号和车载信号的方式向司机提供安全运行的凭证。车载设备实施速度监控，当列车速度超过允许速度时控制列车实施制动，防止列车超速颠覆或与前方追尾，保证行车安全。 2.铁路信号安全的广义概念是指铁路信号设备或系统具有维护铁路列车（车列）安全运行的能力。狭义概念是指设备(或系统)应满足故障-安全设计原则的要求，当出现故障或误操作时，能远离危及行车安全的事故，或减少事故损失。 3.当轨道电路完整并空闲时,轨道电路的工作状态为调整,当轨道电路区段有车占用时,轨道电路的工作状态为分路（开路）。 4.目标距离控制方式根据列车制动模型，直接由目标距离、目标速度、线路参数及列车制动参数等信息生成列车的速度—距离模式曲线，并以此实时监控列车和运行速度保证列车运行安全。 5.列车安全位置是在高精度定位方法得出列车估计位置的基础上增加一定的安全包络得到，分车头（或列车前端）和车尾安全位置两部分。 级列控系统基于GSM-R实现车---地信息双向传输，RBC生成行车许可，轨道电路实现列车占用检查，应答器提供列车定位基准，并具备CTCS-2（或c-2）作为后备。7．CTCS-1级列控系统用于160km/h及以下的区段，由主体机车信号加上安全型运行监控记录装置组成。 8．在CTCS-3级列控系统中，RBC根据从联锁系统获得的进路信息，从车载设备获得的列车位置信息、以及接收到的股道占用、临时限速等信息生成列车控制命令。
分散控制系统
分散控制系统 分散由多台计算机分别控制生产过程中多个控制回路，同时又可集中获取数据和集中管理的自动控制系统。 分散控制系统是控制（Control）、计算机（Computer）、数据通信（Communication）和屏幕（CRT T阴极射线管屏幕）显示技术的综合应用。 这些技术术语的英文第一个字母均为C所以通常也将分散控制称 为4C 技术。 分散控制系统（见图）采用微处理机分别控制各个回路，而用中小型工业控制计算机或高性能的微处理机实施上一级的控制。 各回路之间和上下级之间通过高速数据通道交换信息。 分散控制系统具有数据获取、直接数字控制、人机交互以及监控 和管理等功能。 生产过程的控制系统，经历了从模拟控制（即未经量化的变量控 制）系统、计算机监督控制系统、直接数字控制系统、多级控制系统到分散控制系统的发展过程。 直接数字控制系统的缺点是可靠性低，计算机本身的故障会使整 个系统失去控制。 因此一般把计算机监督控制系统与直接数字控制系统组合起来， 只把模拟控制器不能胜任的任务和发生故障后不致危及整个系统的任务交给直接数字控制系统去完成。 随着对生产过程控制的要求越来越高，出现了计算机多级控制系统，使得数据获取和控制装置大为增加，电缆大为延长，监督控制系统的中央数字控制
任务趋于繁重，它的设计成本增加，并且安装费时，因而应用受到限制。 分散控制系统是在计算机监督控制系统、直接数字控制系统和计算机多级控制系统的基础上发展起来的，是生产过程的一种比较完善的控制与管理系统。 在分散控制系统中，按地区把微处理机安装在测量装置与控制执行机构附近，将控制功能尽可能分散，管理功能相对集中。 这种分散化的控制方式能改善控制的可靠性，不象在直接数字控制系统中那样，会由于计算机的故障而使整个系统失去控制。 当管理级发生故障时，过程控制级（控制回路）仍具有独立控制能力，个别控制回路发生故障时也不致影响全局。 相对集中的管理方式有利于实现功能标准化的模块化设计。与计算机多级控制系统相比，分散控制系统在结构上更加灵活、布局更为合理和成本更低。 分散控制系统出现于1975 年前后。由于当时微型计算机价格比较昂贵，出于经济性的考虑，采用由一台微型计算机控制几个回路（见多回路调节器），还没有能彻底实现分散化的控制。 随着微型计算机价格的不断降低，到1980年前后终于彻底地分散到一台微型机只控制一个回路。 这种完全分散的控制系统又称完全分散控制系统或集散系统。 技术概述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。
DCS试题含答案
DCS主修试题（2015年） 岗位：姓名：分数： 一、填空（每空1.5分，共45分） 1. 连续量的控制系统的主流控制系统是（反馈控制） 2. 大多数可编程序控制器采用（编程器）进行程序输入和更改的操作 3.（CPU）模块是可编程序控制器的核心模块 4．由模拟量输入模块将这个信号转换成CPU能够处理的（数字）信号 5. 趋势画面包括实时趋势和历史趋势两类。 6.操作站的基本功能包括显示、操作、报警、系统组态、系统维护、报告生成。 7. DCS发展是以4C技术为基础，4C指，计算机技术(computer)，通信技术(communication)，图形显示技术(CRT) 和控制技术(control)。 8. 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。 9. 在MACC系统中SM432的信号类型是（RTD）， SM481是（ AI）的模块，SM920是（电源）的模块。 10．集散控制系统的安全性包含三方面的内容功能安全、人身安全和信息安全。 11.集散控制系统的组态包括（硬件组态）和（软件组态）。 12.如果调节时需要修改给定值，那么回路的操作方式应为自动模式。13．带电插拨DCS机柜中的模件时操作者要戴手环，其目的是为了防止（静电）造成模件损坏 14.仪表保护地的电阻一般应≤（4）Ω。
15. TRICON控制器是一种：（三）重化冗余容错的控制器。 16. FOXBORO I’A系统中ACCUM块是（积算模块） 17. （PLC）简称可编程控制器。 二、判断题（每题1.5分共计15分） 1、同等情况下多模光纤要比单模光纤传输距离远。（×） 2、康吉森下位1131中模拟量输入信号4-20mA对应的值是819-4095。（√） 3、康吉森系统连接上下位的软件是DDE。（√） 4、TC表示的是热电阻信号。（×） 5、测量信号为 4 mADC表示测量值在量程的4%处。（╳） 6、SIS---Safety Instrumented System的简称，安全仪表系统（√） 7、继电器线圈通电后，其常开接点处于断开状态；常闭接点处于闭合状态。（×） 8、在梯形图中，程序按先左后右、先上后下的次序执行（√） 9、常用的通信介质主要有双绞线、同轴电缆、光纤。（√） 10、主系统DCS一般只有1个地。（×） 三、选择题（每题2分共计20分） 1、仪表的精度级别分别指的是仪表的（） A.误差 B.基本误差 C.最大误差 D.允许误差 E.基本误差的最大允许值 答：E 2、某容器内的压力为1.0Mpa，为了测量它，应选用量程为：（） A.0-1.0 Mpa B.0-1.6 Mpa C.0-4.0 Mpa D.0-5.0 Mpa 答：B 3、看错刻度线造成误差是（）。 A.系统误差 B.随机误差 C.疏忽误差 答：C 4、被调介质流过阀门的相对流量与阀门相对行程之间的关系称为调节阀的（）。
几种分散控制系统的SOE配置及测试比较
几种分散控制系统的SOE配置及测试比较 刘文丰…来源：中电联科技中心桂林DCS会议资料点击数：4821 更新时间：2007-10-3 14:32:40 刘文丰傅强 （湖南省电力试验研究院） 摘要：简述了SOE配置、性能测试的意义和方法，通过对5种分散控制系统的SOE性能进行测试，得出各事故顺序记录系统的分辨率，检验各系统是否真实记录事故前后重要信号状态变化，以便于分析机组事故原因；同时，对各DCS的SOE系统性能进行简单的比较分析。 关键词：SOE 性能分辨率分散控制系统 On Several SOE Dispositions of DCS and the Contrast on the Result of Performance Tests Liu Wenfeng, Fuqiang （Hunan Electric Power Test&Research Institute） Abstract: The essay gives a brief explanation on the SOE dispositions and the sign ificance and methods of the performance tests. The resolving power of the Recording System for SOE is concluded on the base of performance tests of SOE for five types of DCS, so it’s helpful to test whether the changes of signals have been accurate ly recorded before and after accidents and to analyze the cause of the generating-s
分散控制系统
分散控制系统(DCS)详细介绍 一、系统概况： 1.DCS系统的特点DCS系统也称分布式控制系统，其实质是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捉新型控制技术。其功能特点是：通用性强、系统组态灵活、控制功能完善、数据处理方便、显示操作集中、人机界面友好、安装简单规范化、调试方便、运行安全可靠等。 2.分散控制系统的构成作为一种纵向分层和横向分散的大型综合控制系统，它以多层计算机网络为依托，将分布在全厂范围内的各种控制设备的数据处理设备连接在一起，实现各部分信息的共享的协调工作，共同完成控制、管理及决策功能。1)其硬件设备由管理操作应用工作站、现场控制站和通信网络组成。 管理操作应用工作站包括工程师站、操作员站、历史数据站等各种功能服务站。A.工程师站提供技术人员生成控制系统的人机接口，主要用于系统组态和维护，技术人员也可以通过工程师站对应用系统进行监视。B.操作员总理提供技术人员与系统数据库的人机交互界面，用于监视可以完成数据的状态值显示和操作员对数据点的操作。C.历史站保存整个系统的历史数据，供组态软件实现历史趋势显示、报表打印和事故追忆等功能。现场控制站用于现场信号的采集处理，控制策略的实现，并具有可靠的冗余保证、网络通信功能。通信网络连接分散控制系统的各个分布部分，完成数据、指令及其它信息的传递。为保证DCS 可靠性，电源、通信网络、过程控制站都采用冗余配置。2)分散控制系统的软件是由实时多任务操作系统、数据库管理系统、数据通信软件、组态软件和各种应用软件组成。3)分散控制系统在结构上采用模块化设计方法，通过灵活组态，合理的配置，可以实现火电机组的模似量控制系统（MCS）、数据采集系统（DAS）、锅炉燃烧控制和炉膛安全系统（FSSS）、顺序控制系统（SCS）等功能。 3.名词术语解释DCS分散控制系统指控制功能分散、风险分散、操作显示集中、采用分布式结构的智能网络控制系统。DAS数据采集系统指采用数字计算机控制系统对工艺系统和设备的运行参数、状态进行检测，对检测结果进行处理、记录、显示和报警，对机组的运行情况进行运算分析，并提出运行指导的监视系统。MCS模拟量控制系统指通过控制变量自动完成被控制变量调节的回路。CCS协调控制系统指将锅炉-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汽轮机在自动状态下运行给锅炉、汽轮机的自动控制系统发出指令，以适应负荷变化的需要，尽最大可能发挥机组的调频、调峰的能力，它直接作用的执行级是锅炉燃料控制系统和汽轮机控制系统。SCS顺序控制系统指对火电机组的辅机及辅助系统，按照运行规律规定的顺序（输入信号条件顺序、动作顺序或时间顺序）实现启动或停止过程的自动控制系统。FSSS炉膛安全监控系统指对锅炉点火和油枪进行程序自动控制，防止锅炉炉膛由于燃烧熄火、过压等原因引起炉膛爆炸（内爆或外爆）而采取的监视和控制措施的自动系统。其包括燃烧器控制系统BCS和炉膛安全系统FSS。AGC自动发电控制，根据电网对各电厂负荷要求对机组发电功率由电网调度进行自动控制的系统。MFT总燃料跳闸指保护信号指令动作或由人工操作后，快速切断进入炉膛的所有燃料而采取的措施。DEH 汽轮机数字式电液控制系统，是按电气原理设计的敏感元件、数字电路以及按液压原理设计的放大元件和液压伺服机构构成的汽轮机控制系统。ATC或ATSC汽轮机自启动，根据汽轮机的运行参数和热应力计算，使汽轮机从盘车开始直到带初负荷按程序实现自启动。 OPC超速保护控制功能，是一种抑制超速的控制功能，常见有以下两种：i.当汽轮机转速达到额定转速的103%时，自动关闭中、高压调节汽门；当转速恢复正常时，开户这些汽门以维持额定转速。ii.当汽轮机转速出现加速度时，发出超驰指令，关闭高、中压调速汽门；当加速度为0时由正常转速控制回路维持正
DCS分散控制系统原理
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ＢAILEY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。 DCS由四部份组成：I/O板、控制器、操作站、通讯网络。I/O板和控制器国际上各DCS 厂家的技术水平都相差不远，如果说有些差别的话是控制器内的算法有多有少，算法的组合有些不一样，I/O板的差别在于有的有智能，有些没有，但是控制器读取所有I/O数据必须在一秒钟内完成一个循环；操作站差别比较大，主要差别是选用PC机还是选用小型机、采用UNIX还是采用NT操作系统、采用专用的还是通用的监视软件,操作系统和监视软件配合比较好时可以减少死机现象；差别最大的是通讯网络，最差的是轮询方式，最好的是例外报告方式，根据我们的实验，其速度要相差七八倍。 第二讲DCS在选型中的几个问题 被控制对象确定以后，选用什么样的控制系统就成为重要问题。主要是根据项目规模和投资预算来考虑的，以数字技术为基础的DCS系统和早期的模拟仪表组成的控制系统，从工程项目的实施来看，本质差别不大，主要考虑项目规模和投资预算，但DCS与模拟仪表相比，它更为复杂，技术性要求更高，下面我来谈谈DCS系统选型中的几个问题。从理论上来讲，DCS可以用与不同的工艺过程，它是通用的，但是，DCS的制造厂家专长与某一领域。如：HOMEYWELL主要用于石化部门，BAILEY公司的N90、INFI90主要用于电力系统，ROSEMOUNT的RS3、Δ-V大多用于化工系统。但也不能否认不同工艺过程会有一些特殊要求，如：电厂一定要有电调设备和SOE，石化部门一定要有选择性控制，水泥行业一定要有大纯滞后控制补偿等，选型时也要考虑这些因素。 第二点就是经济性，应该从DCS本身价格和预计所创效益角度考虑。DCS有国产的和进口的，对相同档次而言，进口的控制功能强一些，有一些先进的控制算法，如Smith预估、三维矩阵运算等，国产DCS价格要比进口的低很多，也能满足技术要求。从结构上来看，国外DCS的控制器各厂家差别不太远，控制器的预置算法稍有差别，控制器与I/O板的连接方式也有所不同。而操作站区别较大。有以PC机为基础的，有以小型机为基础的，操作系统一般选用UNIX类系统。小型机的价格要比PC机高很多，进口小型机操作站的价格要高于四万美金，而且许多机型已经停产（如DEC公司的VAX机和α机）。PC机的操作站不到三万美金，它的操作系统采用NT，其稳定性没有UNIX好。小型机的接口采用SCSI，传输速率是串行的8倍之多。以NT操作系统作为操作站的，点数要少一些，不然会频繁死
第二节 分散控制系统的主要硬件
第二节分散控制系统的主要硬件 目前，世界上生产分散控制系统的厂家众多，用途不一，推出的产品琳琅满目，各具特色。不同的系统具有不同的设计思想，因此其硬件的结构上也有很大的差别。就是对于一个具体的分散控制系统来说，其硬件涉及的技术范围也很广，构造也十分复杂。所以本节从构成分散控制系统的用于电厂功能的主要三大功能硬件设备：过程控制设备、人机接口设备、系统通信设备着手，对分散控制系统的硬件功能与其结构做分析和介绍。 一、过程控制设备 1。过程控制设备的功能 在分散控制系统中，过程控制设备是最基层（直接控制级）的自动化设备，它接受来自现场的各种检测仪表（如各种传感器和变送器）传送的过程信号，对过程信号进行实时的数据采集、噪声滤除、补偿运算、非线性校正、标度变换等处理，并可按要求进行累积量的计算、上下限报警以及测量值荷包径直向通信网络的传输。同时，它也用来接受上层通信网络传来的控制指令，并根据过程控制的要求进行控制运算，输出驱动现场执行机构的葛洪控制信号，实现对生产过程的数字直接控制，满足生产中连续控制、逻辑控制、顺序控制等的需要。过程控制设备还具有接受各种手动操作信号，实现手动操作的功能。 在分散控制系统的应用中，用于过程控制级的设备有两类品种：一是分散控制系统自身的“现场控制单元”，二是可纳入分散系统中应用的其他独立产品——可编程逻辑控制（PLC）、可编程调节器等。一般的这些独立产品都是一些通用型的设备，通过专门的接口与分散控制系统连接，并实现其功能。而自身的现场控制单元，是指分散控制系统与现场关系最密切，最靠近生产现场的控制装置。是属于分散控制系统的系列产品，不同的分散控制系统生产厂家，对自己系统中的过程控制设备取有独特的名称，如基本控制器、多功能控制器等等。表2—1列出了几个用于电厂的典型分散控制系统的过程控制设备，其名称无一相同，下面将通称为“现场控制单元”。不同厂家的现场控制单元所采用的结构形式大致相同。概括地说，现场控制单元是一个以微处理器为核心的、按功能要求组合的，各种电子模件的集合体，并配以机柜和电源等而形成的一个相对独立的控制装置。 表2-1 典型系统的过程控制设备 2。现场控制单元 现场控制单元是面向过程、可独立运行的通用性计算机测控设备，尽管不同厂家生产的现场控制单元在结构尺寸、输入输出的点数、控制回路数目、采用的微处理器、设计的模件、实现的控制算法等各方面有所不同，但它们均是由机柜、电源、I/O通道、以微处理器为核心的功能模件等几部分组成，我们在此分析实现功能的功能模件及I/O模件。 （1）功能模件
集散控制系统期末考试试题库及答案解析(1)
集散控制系统期末考试试题库及答案解析 一、填空 4. TDC3000系统中，一条LCN网最多可连40 个模块，通过扩大器可连64 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、通信网关等部分组成。 7.现场总线是一种数字式、双向传输、多分支结构、计算机局部网络的底层控制网络。 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、现场总线-电流变换器等。 10. PROFIBUS现场总线的组态软件是STEP7。 11.计算机控制系统由:工业控制机生产过程组成。 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、单片机控制 20. CS3000集散控制系统的FCS有标准型、扩展型、紧凑型三种。 22.计算机控制系统按其结构不同可分为集中结构、分散结构大类。 23.集散控制系统由:工业控制机、通信网络、现场检测控制设备大部分组成。 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 。
二、名词解释 数据采集系统：计算机只承担数据的采集和处理，而不直接参与控制。 直接数字控制系统：计算机既采集数据，又对数据进行处理，并按照一定的控制规律进行运算，其结果经输出通道作用到控制对象，使被控变量符合要求。 现场总线控制系统：利用现场总线将分布在工业现场的各种智能设备和I/O单元方便的连接在一起构成的系统。 实时控制：计算机在规定的时间内完成数据的采集、、计算和输出。 传输速率：单位时间内通信系统所传输的信息量，一般以每秒种能够传输的比特数来表示，其单位是bps。 计算机控制系统：利用计算机来实现工艺过程自动控制的系统。 集散控制系统：是一种操作显示集中、控制功能分散、采用分级分层结构形式、局部网络通信的计算机综合控制系统。 现场总线：连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。组态：利用软件工具将计算机的软硬件及各种资源进行配置，使其按预定的功能实现特定的目的。 串行传输：把数据逐位依次在信道上进行传输的方式。 通信协议：通信双方共同遵守的规则，包括语法、语义、时序。 监督计算机控制系统：简称SCC系统，是一种两级微型计算机控制系统，其中DDC级计算机完成生产过程的直接数字控制。 分级控制系统：由多台计算机完成不同的控制功能和对多个设备的控制，其特点是控制分散、危险分散。 模拟通信：通信系统中所传输的是模拟信号，通常采用0-10m A DC或4-20m A DC电流信号传输信息。 数字通信：通信系统中所传输的是数字信号。 并行传输：把数据多位同时在信道上进行传输的方式。 开放系统互连参考模型：信息处理领域内最重要的标准之一，是一种框架模型，它将开发系统的通信功能分为七层，描述了各层的意义及各层的命名和功能。 六、问答题 1.操作站的主要功能：为过程显示和控制、系统生成与诊断、现场数据的采集和恢复显示等。工程师站的主要功能：控制系统组态的修改、控制参数的调试 监控计算机的主要功能：在车间管理级与过程优化级之间起到信息传递的作用，同时可对信息进行优化计算，为系统决策提供参考。 2.组态设计的一般步骤如下： （1）组态软件的安装按照要求正确安装组态软件，并将外围设备的驱动程序、通信协议等安装就绪。 （2）工程项目系统分析首先要了解控制系统的构成和工艺流程，弄清被控对象的特征，明确技术要求，然后再进行工程的整体规划，包括系统应实现哪些功能、需要怎样的用户界面窗口和哪些动态数据显示、数据库中如何定义及定义哪些数据变量等。
分散控制系统介绍概要
分散控制系统(DCS介绍 一、系统概况: 1. DCS系统的特点 DCS系统也称分布式控制系统,其实质是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捉新型控制技术。其功能特点是:通用性强、系统组态灵活、控制功能完善、数据处理方便、显示操作集中、人机界面友好、安装简单规范化、调试方便、运行安全可靠等。 2. 分散控制系统的构成 作为一种纵向分层和横向分散的大型综合控制系统,它以多层计算机网络为依托,将分布在全厂范围内的各种控制设备的数据处理设备连接在一起,实现各部分信息的共享的协调工作,共同完成控制、管理及决策功能。 1 其硬件设备由管理操作应用工作站、现场控制站和通信网络组成。 管理操作应用工作站包括工程师站、操作员站、历史数据站等各种功能服务站。 A. 工程师站提供技术人员生成控制系统的人机接口,主要用于系统组态和维护,技术人员也可以通过工程师站对应用系统进行监视。 B. 操作员总理提供技术人员与系统数据库的人机交互界面,用于监视可以完成数据的状态值显示和操作员对数据点的操作。 C. 历史站保存整个系统的历史数据,供组态软件实现历史趋势显示、报表打印和事故追忆等功能。 现场控制站用于现场信号的采集处理,控制策略的实现,并具有可靠的冗余保证、网络通信功能。
通信网络连接分散控制系统的各个分布部分,完成数据、指令及其它信息的传递。为保证DCS可靠性,电源、通信网络、过程控制站都采用冗余配置。 2 分散控制系统的软件是由实时多任务操作系统、数据库管理系统、数据通信软件、组态软件和各种应用软件组成。 3 分散控制系统在结构上采用模块化设计方法,通过灵活组态,合理的配置,可以实现火电机组的模似量控制系统(MCS、数据采集系统(DAS、锅炉燃烧控制和炉膛安全系统(FSSS、顺序控制系统(SCS等功能。 3. 名词术语解释 DCS分散控制系统指控制功能分散、风险分散、操作显示集中、采用分布式结构的智能网络控制系统。 DAS数据采集系统指采用数字计算机控制系统对工艺系统和设备的运行参数、状态进行检测,对检测结果进行处理、记录、显示和报警,对机组的运行情况进行运算分析,并提出运行指导的监视系统。 MCS模拟量控制系统指通过控制变量自动完成被控制变量调节的回路。 CCS协调控制系统指将锅炉-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汽轮机在自动状态下运行给锅炉、汽轮机的自动控制系统发出指令,以适应负荷变化的需要,尽最大可能发挥机组的调频、调峰的能力,它直接作用的执行级是锅炉燃料控制系统和汽轮机控制系统。 SCS顺序控制系统指对火电机组的辅机及辅助系统,按照运行规律规定的顺序(输入信号条件顺序、动作顺序或时间顺序实现启动或停止过程的自动控制系统。 FSSS炉膛安全监控系统指对锅炉点火和油枪进行程序自动控制,防止锅炉炉膛由于燃烧熄火、过压等原因引起炉膛爆炸(内爆或外爆而采取的监视和控制措施的自动系统。其包括燃烧器控制系统BCS和炉膛安全系统FSS。
DCS系统试题及答案
A 、PI B 、PID C 、PD A 、通电状态工作 B 、断电状态工作 C 、任意 D 、根据条件 4、DCS 系统在检修或停电后重新上电前，要确认系统连接正常，且接地良好，接地端对地电阻不超过（ B )Q A 、 1 B 、 4 C 、 10 D 、30 5、 信号回路接地与屏蔽接地（B ）接地极。 A 、应分别安装 B 、可共用一个单独的 6、 在DCS^PV,代表的含义是（A ）o A 、实际值 B 、设定值 C 、输出信号 7、 在DCS^SV,代表的含义是（B ）。 A 、实际值 B 、设定值 C 、输出信号 &下列不正确的说法是（ D ）o A 、 调节器是控制系统的核心部件 B 、 调节器是根据设定值和测量值的偏差进 C 、可与电气系统共用 D 、 A.B.C D 、 A.B.C PID 运算的 D 、A.B.C C 、 数字调节器可以接收4-20 m A 电流输入信号 D 、 调节器设有自动和手动控制功能 9、 D C 砾统其核心结构可归纳为“三点一线”结构, A 、现场控制站、操作员站、数据处理站 C 、现场控制站、数据处理站、工程师站 10、 DC 开关量位号的数据类型（D ）。 A 、SFLOAT B 、FLOAT C 、INT 11、 信号回路接地与屏蔽接地（B ）接地极。 A 、应分别安装 B 、可共用一个单独的 C 其中一线指计算机网络，三点分别指（ B 现场控制站、操作员站、工程师站 D 数据处理站、操作员站、工程师站 D 、 BOOL 、可与电气系统共用 D 、A.B.C B ) DCS 系 统 一、填空（共23题）： 1、 一个最基本的DCS 应包括四个大的组成部分： 控制站、操作员站、工程师站、网络。 2、 DCS 的软件构成包括控制层软件、监控软件、组态软件。 3、 过程检测和控制流程图用文字符号中， TRC-210 LIC-101、PT-104分别表示温度记录控制功能、 液位指示控制器和压力变送 器功能。 4、 趋势画面包括实时趋势和历史趋势两类。 5、 集散控制系统的组态包括硬件组态和软件组态。 6、 我厂使用的DCS 系统有横河CS3000浙大中控 ECS-100。 7、 集散控制系统是以微处理器为基础的集中分散型控制系统，集散控制系统的主要特点是 集中管理和分散控制 &接地按其作用可分为保护性接地和功能性接地两大类。 9、 模拟量信号包括模拟输入和模拟输出信号。 10、 集散型控制系统的回路控制功能由控制站完成。 11、 在DCS 中，控制算法的编程是在工程师站上完成的，工作人员对现场设备的监视是在 操作员站上完成的。 12、 浙大中控ECS-100系统中FW243）是主控制卡。 13、 操作站的基本功能包括 显示、操作、报警、系统组态、系统维护、报告生成。 14、 LIAH 表示液位指示咼报警。 15、 PSHH 表示压力高高联锁。 16、 数字量信号包括 数字量输入和数字量输出。 17、 横河CS3000系统硬件中，卡件 AAI143为模拟量输入卡，AAI543为模拟量输出卡。 18、 横河CS3000系统硬件中，端子SARM15A 为数字量输入卡，SMRT 为热电阻输入卡。 19、 浙大中控ECS-100系统中，机笼与机笼之间采用 DB9线连接，卡件与端子之间采用 DB25线连接。 20、 浙大中控ECS-100系统中，模拟量输入卡为 FW35j ^拟量输出端子为TB372 21、 DCS 由哪四部份组成：I/O 板、控制器、操作站、通讯网络。 22、 DCS 系统中DI 表示数字量输入、DO 表示数字量输出、AI 表示模拟量输入、AO 表示模拟量输出。 23、 自动调节系统一般是由 被调对象、测量变送、调节器、调节阀四个主要环节组成。 二选择题（共22题）: 1、串级调节系统中，副调节器通常选用 （B ）调节规律。 2、 系统工位号 AIC2001表示（A ）o A 、序号2001的含氧量指示控制 B 、序号2001的电流指示控制 C 、序号2001的报警指示控制 D 、序号2001的位置指示控制 3、 联锁系统采用的电磁阀采用（ A ）o 12、 在DC 中 MV 代表的含义是（C ）o A 、实际值 B 、设定值 C 、输出信号 D 、A.B.C
设计一个PLC控制系统以下七个步骤
设计一个PLC控制系统以下七个步骤 1. 系统设计与设备选型 a. 分析你所控制的设备或系统。PLC最主要的目的是控制外部系统。这个系统可能是单个机器，机群或一个生产过程。 b. 判断一下你所要控制的设备或系统的输入输出点数是否符合可编程控制器的点数要求。（选型要求） c. 判断一下你所要控制的设备或系统的复杂程度，分析内存容量是否够。 2. I/O赋值（分配输入输出） a. 将你所要控制的设备或系统的输入信号进行赋值，与PLC的输入编号相对应。（列表） b. 将你所要控制的设备或系统的输出信号进行赋值，与PLC的输出编号相对应。（列表） 3. 设计控制原理图 a. 设计出较完整的控制草图。 b. 编写你的控制程序。 c. 在达到你的控制目的的前提下尽量简化程序。 4. 程序写入PLC 将你的程序写入可编程控制器。 5. 编辑调试修改你的程序 a.程序查错(逻辑及语法检查) b.在局部插入END，分段调试程序。 c.整体运行调试 6. 监视运行情况 在监视方式下，监视一下你的控制程序的每个动作是否正确。如不正确返回步骤5，如果正确则作第七步。 7. 运行程序（千万别忘记备份你的程序）首先，DCS和PLC 之间有什么不同？ 1、从发展的方面来说： DCS从传统的仪表盘监控系统发展而来。因此，DCS从先天性来说较为侧重仪表的控制，比如我们使用的YOKOGAWA CS3000 DCS系统甚至没有PID数量的限制（PID,比例微分积分算法，是调节阀、变频器闭环控制的标准算法，通常PID的数量决定了可以使用的调节阀数量）。 PLC从传统的继电器回路发展而来，最初的PLC甚至没有模拟量的处理能力，因此，PLC从开始就强调的是逻辑运算能力。 2、从系统的可扩展性和兼容性的方面来说： 市场上控制类产品繁多，无论DCS还是PLC，均有很多厂商在生产和销售。对于PLC系统来说，一般没有或很少有扩展的需求，因为PLC系统一般针对于设备来使用。一般来讲，PLC也很少有兼容性的要求，比如两个或以上的系统要求资源共享，对PLC来讲也是很困难的事。而且PLC一般都采用专用的网络结构，比如西门子的MPI总线性网络，甚至增加一台操作员站都不容易或成本很高。 DCS在发展的过程中也是各厂家自成体系，但大部分的DCS系统，比如横河YOKOGAWA 、霍尼维尔、ABB等等，虽说系统内部（过程级）的通讯协议不尽相同，但操作级的网络平台不约而同的选择了以太网络，采用标准或变形的TCP/IP协议。这样就提供了很方便的可扩展能力。在这种网络中，控制器、计算机均作为一个节点存在，只要网络到达的地方，就可以随意增减节点数量和布置节点位置。另外，基于windows 系统的OPC、DDE等开放协议，各系统也可很方便的通讯，以实现资源共享。 3、从数据库来说： DCS一般都提供统一的数据库。换句话说，在DCS系统中一旦一个数据存在于数据库中，就可在任何情况下引用，比如在组态软件中，在监控软件中，在趋势图中，在报表中……而PLC系统的数据库通常都不是统一的，组态软件和监控软件甚至归档软件都有自己的数据库。为什么常说西门子的S7 400要到了414以上才称为DCS？因为西门子的PCS7系统才使用统一的数据库，而PCS7要求控制器起码到S7 414-3以上的型号。
某水泥有限公司DCS控制系统介绍
某水泥有限公司D C S控制系统介绍(总11页) 本页仅作为文档页封面，使用时可以删除 This document is for reference only-rar21year.March
某水泥有限公司DCS控制系统介绍 一系统概述 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。 二．系统设计及应用时的设计思想 1) 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）及先进的控制策略等，以最大限度提高效益，降低能耗为设计思想。具体如下： 对象控制 ·按工艺流程的自动化过程由DCS系统协调完成，达到能量平衡。 ·保障机组安全、可靠、高效运行和启停。 提高机组运行的技术经济效益 ·机组在额定参数的上限运行，使机组处于最佳运行工况。 ·实现高自动化投入率，提高可靠性，减少误操作，降低事故率。 完善的操作指导和事故分析手段 ·机组的运行工况可由很多监测参数反映出来，当运行工况出现异常时，一方面进行超驰功能及过程制约机制的实行，一方面提供相关参数、趋势、图表等高效方式通知运行人员及时处理。 ·操作记录打印、报警打印、事故追忆打印、周期性报表等功能，有助于机组的日常管理和事故分析。 ·高效、便捷的系统在线维护。 2) 系统设计：体现DCS的高可靠性、先进性、易维护、易组态等为设计思想。具体如下： 可靠性设计 ·所有部件标准化、通用化、模块化。 ·控制系统按分层、分散、自治的原则。
分散控制系统概述
ＤＣＳ分散控制系统概述 概念 DCS DCS概念 的产生及发展 DCS DCS的产生及发展 分散控制系统的体系结构 分散控制系统的特点 火电厂自动化
ＤＣＳDCS概念 DCS DCS即集散型控制系统，又称分布式控制系统（ 即集散型控制系统，又称分布式控制系统（Distributed Control System Control System）、分散控制系统。它的主要基础是）、分散控制系统。它的主要基础是4C 4C技术，即计算 技术，即计算机－机－Computer Computer Computer、控制、控制、控制 －Control Control、通信－、通信－、通信－Communication Communication Communication和和CRT CRT显示显示技术。 DCS DCS系统通过某种通信网络将分布在工业现场附近或电子设备 系统通过某种通信网络将分布在工业现场附近或电子设备间的过程控制站和控制中心的操作员站及工程师站等连接起来，以完成对现场生产设备的分散控制和集中操作管理。 DCS DCS自自19751975年问世以来已经历了近三十年的时间，其可靠性、 年问世以来已经历了近三十年的时间，其可靠性、实用性不断提高，功能日益增强。如控制器的处理能力、网络通讯 能力、控制算法、画面显示及综合管理能力等。能力、控制算法、画面显示及综合管理能力等。DCS DCS DCS系统过去只应 系统过去只应用在少数大型企业的控制系统中，但随着用在少数大型企业的控制系统中，但随着4C 4C 4C技术及软件技术的迅猛 技术及软件技术的迅猛发展，到目前已经在电力、石油、化工、制药、冶金、建材等众多行业得到了广泛的应用，特别是电力、石化这样的行业。
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。