集散控制34
集散控制系统
集散控制系统一个典型的DCS控制系统集散控制系统（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。
集散控制系统原理及应用()课件
某智能建筑中的楼宇自控系统案例
总结词
节能减排、提升居住体验
详细描述
智能建筑中的楼宇自控系统通过对建筑内的空调、照明、电梯等设备进行集中管理和智 能控制，实现了节能减排的目标。该系统通过实时监测室内外环境参数，自动调节设备 运行状态，提高了居住和工作环境的舒适度，提升了人们的居住和工作体验。同时，该
在集散控制系统的实施过程中，可能存在 与其他系统的兼容性问题，需要进行充分 的测试和调试。
05
CATALOGUE
集散控制系统的未来发展
技术创新
人工智能与机器学习
在集散控制系统中应用人工智能和机器学习技术，实现自适应控 制和优化决策。
5G通信技术
利用5G高速、低延迟的通信特性，提升集散控制系统实时数据传 输和处理能力。
边缘计算
将计算能力下沉到设备端，实现实时数据处理和快速响应，提高系 统性能和稳定性。
应用拓展
工业物联网
推动集散控制系统与工业 物联网的融合，实现设备 间的互联互通和数据共享 。
智能制造
结合智能制造需求，拓展 集散控制系统在生产流程 、质量检测等方面的应用 。
新能源领域
应用于风能、太阳能等新 能源领域，实现能源的分 布式管理和优化调度。
系统还能有效降低建筑能耗，减少对环境的影响。
THANKS
感谢观看
过程，优化生产效果。
挑战分析
技术难度
成本投入
集散控制系统的设计和实施需要专业的技 术支持，对技术人员的要求较高。
集散控制系统的建设需要较大的资金投入 ，包括硬件设备、软件购置、人员培训等 方面的费用。
维护管理
兼容性问题
由于集散控制系统涉及多个设备和模块， 其维护和管理具有一定的复杂性，需要专 业的维护团队进行支持。
集散型控制系统
现场总线（Fieldbus）的概念
•现场总线是安装在生产过程区域的现场设备/仪表与控制室内的
自动控制装置/系统之间的一种串行、数字式、多点通信的数据总 线。
•现场总线是以单个分散的、数字化、智能化的测量和控制设备
作为网络节点，用总线相连接，实现相互交换信息，共同完成自 动控制功能的网络系统与控制系统。
现场总线的分类
•基金会现场总线（FF）:主要用于过程自动化、楼宇自动化 •PROFIBUS: 有全球最多的供货厂商数；国际化、开放式、不
依赖于设备生产商的现场总线标准；ห้องสมุดไป่ตู้泛适用于各种自动化领域。
•LonWorks:是以单个分散的、数字化、智能化的测量 •CAN (Control Area Network): 低成本，高互连；特别适合
传统的现场级与车间级自动化监控及信息集成系统
缺点：
•信息集成能力不强： 控制器获取信息量有限，大量的数据如
设备参数、故障及故障纪录等数据很难得到。底层数据不全、信 息集成能力不强，不能完全满足CIMS系统对底层数据的要求。
•系统不开放、可集成性差、专业性不强：不同厂家产品之
间缺乏互操作性、互换性，因此可集成性差。这种系统很少留出 接口，允许其它厂商将自己专长的控制技术，如控制算法、工艺 流程、配方等集成到通用系统中去。
集散型控制系统
集散控制系统的概念 集散控制系统的发展历史 集散控制系统的现状 集散控制系统的发展趋势 集散控制系统的特点 集散控制系统的组成 集散控制系统的工作原理 国产化DCS的发展目标
集散控制系统的概念
集散控制系统（Distributed Control System简 称DCS）也叫分布控制系统。它是利用计算机技术对 生产过程进行集中监测、操作、管理和分散控制的 一种新型控制技术。是由计算机技术、信号处理技 术、测量控制技术、通讯网络技术、CRT技术、图形 显示技术及人机接口技术相互渗透发展而产生的。 它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，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，集散控制系统（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。
集散控制
技术
集散控制技术是以通信络为基础，综合应用计算机、通信、显示和控制等技术，实现生产过程集中管理、分 散控制的多级计算机监控技术。
系统
0 1
发展阶段
0 2
主要基础
0 3
组成
0 4
特点
0 6
发展趋势
0 5
先进控制技 术
集散控制系统推出以来，结构和性能日益完善，其发展大体可分为三个阶段：
第一阶段：1975~1976年，集散系统的诞生时期。
第二阶段：1977~1984年，集散系统飞速发展时期。随着信息处理技术和计算机路技术的发展，一方面更新 集散系统的原有硬件和软件，另一方面积极开发高一层次的信息管理系统。
第三阶段：1985年，综合信息管理系统的推出。在原有的过程控制层和过程控制管理层的基础上增加了第三 层，即综合信息管理层，更多地关心高层信息的格式、传输、处理、存储、共享等问题。
集散控制
以通信络为ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ带的计算机系统
01 定义
03 系统
目录
02 技术
集散控制系统以多台微处理机分散应用于过程控制，通过通信络、CRT显示器、键盘、打印机等设备又实现 高度集中的操作、显示和报警管理,这种实现集中管理、分散控制的新型控制装置，自1975年问世以来，发展十 分迅速，已经得到了广泛的应用。
（2）仪表技术向数字化、智能化、络化方向发展工业控制设备的智能化、络化发展，可以促使过程控制的功 能进一步分散下移，实现真正意义上的“全数字”、“全分散”控制。另外，由于这些智能仪表具有的精度高、 重复性好、可靠性高，并具备双向通信和自诊断功能等特点，致使系统的安装、使用和维护工作更为方便。
（3）工控软件正向先进控制方向发展广泛应用各种先进控制与优化技术是挖掘并提升DCS综合性能最有效、 最直接、也是最具价值的发展方向，主要包括先进控制、过程优化、信息集成、系统集成等软件的开发和产业化 应用。在未来，工业控制软件也将继续向标准化、络化、智能化和开放性发展方向。
集散控制系统原理及应用
集散控制系统原理及应用
集散控制系统是一种基于集中控制和分散执行的控制系统。
它通过将任务分配给不同的子系统执行，从而实现对整个系统的控制和监测。
集散控制系统的原理是将需要控制的对象分为若干个子系统，每个子系统由一个独立的控制单元负责控制。
这些控制单元通过通信网络进行相互连接和信息交换，从而实现系统的集中控制。
在集散控制系统中，有两种常见的通信方式：点对点通信和总线通信。
点对点通信是指每个子系统之间通过独立的通信线路进行信息传输，而总线通信则是通过一个共享的通信总线将所有子系统连接起来。
无论采用哪种通信方式，集散控制系统的目标都是实现对系统各个部分的控制和监测。
集散控制系统在工业自动化领域有广泛的应用。
例如，在工厂生产线上，可以将生产任务划分为若干个子系统，每个子系统负责一部分工序的控制。
通过集散控制系统，可以实现对整个生产线的协调和监测，提高生产效率和质量。
另外，集散控制系统在能源管理和交通控制等领域也有应用。
在能源管理方面，可以将能源供给和消耗划分为若干个子系统，通过集散控制系统进行能源的分配和监测，从而提高能源利用效率。
在交通控制方面，可以将交通信号灯、交通监控等划分为不同的子系统，通过集散控制系统实现对交通流量的调度和控制，提升交通运行效率和安全性。
总之，集散控制系统通过将系统任务分配给不同的子系统执行，
实现对整个系统的控制和监测。
它在工业自动化、能源管理和交通控制等领域都具有广泛的应用前景。
集散控制系统及应用
集散控制系统及应用集散控制系统属于一种分布式控制系统，它是由多台计算机或控制设备组成的网络，用于协同完成某个复杂的控制任务。
集散控制系统的主要目的是实现多设备的互联互通，提高整个系统的运行效率，增强系统的可靠性和适应性。
下面将对集散控制系统的基本原理和应用进行详细的介绍。
一、集散控制系统的基本原理集散控制系统的基本原理是采用分布式的思想，将一个大系统分割为多个子系统，并将这些子系统分布在不同的计算机或设备上。
每个子系统都有自己的控制器和传感器，可以实现独立的控制和监测功能。
同时，这些子系统通过网络进行通信，互相交换数据和协调工作，以实现整个系统的统一控制。
集散控制系统的基本原理包括以下几个方面：1. 分布式架构：集散控制系统采用分布式架构，将一个大系统划分为多个子系统，并将这些子系统分布在不同的计算机或设备上。
这种架构可以提高整个系统的灵活性和可扩展性。
2. 网络通信：集散控制系统中的子系统通过网络进行通信，可以实现实时的数据传输和控制指令的传递。
这样可以使系统的响应速度更快，同时可以实现远程控制和监测功能。
3. 数据交互：集散控制系统中的子系统可以实现数据的共享和交互。
通过共享数据，各个子系统可以协同工作，实现系统的统一控制。
4. 高可靠性：集散控制系统中的每个子系统都是相互独立的，即使一个子系统发生故障，不会影响整个系统的运行。
这样可以提高系统的可靠性和稳定性。
二、集散控制系统的应用集散控制系统具有广泛的应用领域，主要包括以下几个方面：1. 工业控制：集散控制系统可以用于工业生产中的自动化控制。
例如，在自动化生产线上，可以将不同的工作站作为子系统，通过集散控制系统进行控制和协调，实现生产线的整体控制和监测。
2. 智能建筑：集散控制系统可以用于智能建筑的控制和管理。
例如，在智能楼宇系统中，可以将空调、照明、安防等子系统连接在一起，通过集散控制系统进行统一控制。
这样可以提高建筑的能源利用效率和安全性。
集散控制系统 国标
集散控制系统国标集散控制系统（Distributed Control System，简称DCS）是一种广泛应用于工业控制领域的自动化控制系统，它能够实现对工业过程中各个设备和部件的集中控制和管理。
DCS系统在许多行业中发挥着重要的作用，例如化工、电力、石油、钢铁等。
DCS系统的国家标准是指由国家标准化管理委员会制定和发布的相关标准。
这些标准旨在规范DCS系统的设计、安装、调试、运行和维护等各个环节，以保证系统的安全可靠性和工作效率。
DCS系统的设计是实现集散控制的关键。
设计阶段需要根据工业过程的特点和需求，确定系统的整体架构和功能模块。
同时，还需要考虑系统的可扩展性和可靠性，以应对未来工艺变化和设备更新的需求。
DCS系统的安装和调试是确保系统正常运行的前提。
安装过程中需要按照国家标准的要求进行布线和接线，保证信号的稳定传输。
调试阶段需要对系统进行逐一检测和调整，确保各个设备和部件之间的协调工作。
在DCS系统的运行阶段，集中控制台是操作人员进行工艺参数调整和设备控制的重要界面。
操作人员可以通过集中控制台对整个工艺过程进行实时监控，并进行必要的控制操作。
同时，系统还能够自动收集、处理和存储大量的数据，为工艺优化和故障诊断提供支持。
DCS系统的维护是确保系统长期稳定运行的关键。
维护工作包括设备的定期检修和更换、软件的升级和优化、以及故障的排除和修复等。
维护人员需要熟悉系统的结构和工作原理，能够及时处理各类故障和异常情况。
DCS系统的国家标准对于确保系统的安全可靠性和工作效率起着重要的作用。
标准的制定和执行能够推动DCS技术的发展和应用，促进工业过程的自动化和智能化。
同时，标准的不断更新和完善也能够适应不断变化的工业需求和技术发展。
通过遵循国家标准，DCS 系统能够更好地为工业生产提供支持，提高生产效率和产品质量，降低生产成本和能源消耗。
集散控制(示例及应用)
系统安全稳定性的挑战与解决方案
挑战
集散控制系统需要保证安全稳定运行， 避免因系统故障或异常导致的生产事 故和安全问题。
解决方案
采用冗余技术和容错技术，实现关键控 制设备的备份和故障转移。同时，加强 系统的监控和维护，定期进行预防性检 查和测试，确保系统稳定可靠。
系统维护与升级的挑战与解决方案
挑战
集散控制系统采用分布式控制方式，将整个 系统划分为多个子系统，每个子系统具有独 立的控制功能，能够独立完成一定的控制任 务。
集中管理
信息共享
集散控制系统通过网络实现信息共享，各 子系统之间能够实时交换数据和信息，提 高整个系统的信息利用率和控制精度。
集散控制系统通过中央计算机系统实现集 中管理，对各个子系统进行统一监控、调 度和管理，确保整个系统的协调运行。
集散控制系统的控制策略
01
反馈控制
集散控制系统采用反馈控制策略，通过比较实际输出值与设定值之间的
偏差，调整控制参数，使输出值逐渐逼近设定值，达到预定的控制目标。
02 03
前馈控制
集散控制系统还采用前馈控制策略，根据输入信号的变化趋势，提前调 整控制参数，减小输出值与设定值之间的偏差，提高系统的动态响应性 能。
集散控制系统可以对电网进行 实时监控和调度，确保电力供
应的稳定和安全。
发电厂监控
集散控制系统可以对发电厂进 行全面监控，确保发电设备的
正常运行和发电效率。
智能抄表
集散控制系统可以实现智能抄 表，提高抄表效率和准确性，
降低人工成本。
分布式能源管理
集散控制系统可以对分布式能 源进行集中管理和调度，提高
能源利用效率。
集散控制系统的维护和升级需要专业的技术支持和经验丰富的工程师，同时需要保证系统的连续稳定运行。
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LM是UCN网络的逻辑现场控制器，它 具有 PLC 控制优点，同时 LM 在 UCN 网上可 以方便地与系统中各模件进行通信，使DCS 与 PLC 更有机结合， LM 提供逻辑处理，梯 形 逻 辑 编 程 、 执 行 逻 辑 程 序 、 与 LCN 和 UCN 网络C-3000UCN 在 石 油 化 工 生 产 中 应用范围很广，许多大型装置都用这种机 型实现控制。 进入 90 年代后，它的改进型 TPS （GUS）系统涌入了中国市场。
本节结束
6．链接14； 7．状态标志1024； 8．数值点1024； 9．时间点700。 与 PM 不同的是 LM 的数据点要同寄存器模块 （ RM ）中数据库的 I ／ O 点建立起对应关系，这 是通过 LM 数据点组态表中的 PCADDRESS 参数 来实现的，用户只要在PCADDRESS栏内填写数 据点在 RM 中的地址，就建立起两者的对应关系。 另外LM数据点的格式组态也分FULL(报警)和 COMPONENT( 成分 ) ，只是内容有些不同， LM 主要针对逻辑处理。
5．PM处理器模块 这一模块执行存储于MM中的控 制程序，并进行数学运算和数据传递。 6．IOCM I／O控制模块 IOCM协调逻辑管理模件 和6211／ P系统之间的数据通讯，I／O控制模块 可控制2048个I／O点。 7．PSM电源模块 这是处理器的供电模块，另有一 后备电池作MM和RM备用电源。 8．SLM串行连接模块 是处理器和远传串行I／O系 统的接口处理模块，每个LM至少有一个SLM模块。 9．PLDM并行连接驱动模块 它可通过多位开关控 制处理器模块的状态，不论逻辑管理器选用串行 或并行方式， PLDM 都会在 I ／ O 系统的管理上起 作用，因此无论是采用串行通讯方式还是采用并 行通讯方式都必需选用PLDM模块。
二、LM功能
LM 的主要功能是实现顺序控制和紧急联锁等 逻辑处理，同 PM 一样， LM 也是以数据点为基础 实现不同的功能。它们的类型和容量如下： 1．数字输入1866； 2．数字输出4000； 3．数字复合点304； 4 ．模拟输入 127 （ LMM 扫描速率为 0.5S ）或 254 （LMM扫描速率为1S）； 5 ．模拟输出 482 （ LMM 扫描速率为 0.5S ）或 965 （LMM扫描速率为1S）；
一、LM的构成
LM 是 IPC620 － 35 （它是 DATA HIWAY 网络 产品）加上 LMM （ Logic Manager Module ）组 成。LM包括九种模块。 1 ．逻辑管理器模块（ LMM ）这是一个连接 IPC620 － 35 与 UCN 网络的通讯接口模块，具有冗余结构。 2．MM存储器模块 它是存放梯形图程序的存储器， 存储容量为24K字，这是LM中唯一的存储器。 3．RM寄器模块 它是逻辑控制器的I／O数据表，逻 辑控制器和 LMM 之间的数据通讯都是通过该数据 表的，寄存器容量是4K×4K。 4．SCM系统控制模块 它是处理器模块的扩充功能 模块，协调处理各功能模块的工作。