分散控制系统(DCS)讲义：DCS的体系结构共34页
分散控制系统（DCS）知识讲解
分散控制系统（DCS）知识讲解分散控制系统技术规范（硬件与软件）一、总则1、DCS系统功能：模拟量控制(MCS)，锅炉炉膛安全监控系统(FSSS)、顺序控制(SCS)和数据采集(DAS)，以满足各种运行工况的要求，确保机组安全、高效运行。
2、DCS应由分散处理单元、数据通讯系统和人机接口组成。
3、DCS系统应易于组态，易于使用，易于扩展。
4、DCS的设计应采用合适的冗余配置和诊断至模件级的自诊断功能，使其具有高度的可靠性。
系统内任一组件发生故障，均不应影响整个系统的工作。
5、系统的参数、报警和自诊断功能应高度集中在CRT上显示和在打印机上打印，控制系统应在功能和物理上适当分散。
6、DCS应采取有效措施，以防止各类计算机病毒的侵害和DCS 内各存贮器的数据丢失。
7、整个DCS的可利用率至少应为99．9％。
二、硬件要求1、一般要求（1）系统使用以微处理器为基础的分散型的硬件。
（2）所有模件均应是固态电路，标准化、模件化和插入式结构。
（3）模件的编址不应受在机柜内的插槽位置所影响，而是在机柜内的任何插槽位置上都应能执行其功能。
2、处理器模件（1）处理器模件应各司其职(功能上应分离)，以提高系统可靠性．处理器模件应使用I／O 处理系统采集的过程信息采完成模拟控制和数字控制．（2）处理器模件带有LED自诊断、显示。
（3）处理器模件若使用随机存取存储器(RAM)，则应有电池作数据存储的后备电源，电池的更换不应影响模件的工作。
（4）某一个处理器模件故障，不应影响其它处理器模件的运行。
此外，数据通讯总线故障时，处理器模件应能继续运行。
（5）对某一个处理器模件的切除，修改或恢复投运，均不应影响其它处理器模件的运行。
（6）执行机组联锁保护和重要的模拟量控制功能的控制器应冗余配置。
（7）冗余配置的处理器模件与系统均应有并行的接口，即均能接受系统对它们进行组态和组态修改。
处于后备状态的处理器模件，应能不断更新其自身获得的信息。
DCS分散控制系统的介绍
原理 应用 典型系统
介绍
• 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. • DCS由四部份组成：I/O板、控制器、操作 站、通讯网络.
DCS的选型
• 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.。PC机操作系统采用NT，其 稳定性没有UNIX好,以NT操作系统作为操 作站的，点数要少一些，不然会频繁死机. • 控制器的电源系统，通常采用冗余供电， 电源的引入和散热是价格贵的主要原因.
DCS的通讯网络堵塞和人机界面死 机现象
• 在DCS的通讯网络上连接有几种不同的结点，它通常分为两大类。一类是直接与生产 过程通过I/O板连接起来的结点，我们称之为控制器。控制器根据功能不同又可以分为 数据采集控制器和回路控制器，两者可以合为一个结点。另一类结点是与人机相连的， 称为人机界面。它们通过通讯网络采集控制器中的数据。根据功能又分为操作站，这 是工厂运营的主要设备，它既要从控制器中读取数据，又要将运营人员的意图送给控 制器，所以数据传输是双向的. 人机界面的另外几种结点分别是工程师工作站、历史趋势站和动态数据服务器。工程 师工作站通常只在系统投运前，把存储在控制器中的各种算法按照生产要求连接起来， 并填进参数最后下装给控制器，它是组态用的工具，系统投运以后可以离线。工程师 站的工作区别于用算法语言编程，称之为组态.机界面的另一个重要结点是动态数据服 务器，它是DCS和MIS系统的接口，是DCS和Web的隔离设备。它的特点是数据只能 上行，不能下行，而且存储的数据量是海量的。历史趋势站和动态数据服务器类似， 它的功能可以合并到动态数据服务器上，也可以单独成为一个结点. 操作站主要软件是操作系统、监控软件和控制器的驱动软件.DCS运行时间比较长的情 况下,控制器的组态也不断变化，但有一个现象是：组态只加不减，有一部分组态实际上已没 有与真正的I/O点相连,这时可以用逆向工程师站读取控制器中的组态，与正向工程师站的 内容进行比较，删除无效点，就可以避免网络堵塞和死机现象。 解决网络堵塞的第三 种方法是：如果采用例外报告的方式，可将例外报告的区域加大一些，以减少网络的 通讯量。例外报告的意思是现场的某点只在发生变化时把数据送到网络上，如果不发 生变化就不会传送。但为了防止点已经坏而人机界面不知道的情况。所以，即使点不 变化，超过一段时间也要报告。为了减少网络上的数量，把例外报告的二个参数都适 当加大，也能达到减少数据量的目的。
《分散控制系统》课件
详细描述
该钢铁厂分散控制系统出现故障时，能够快速定位并采取 有效措施进行处理，确保了生产的连续性和稳定性。
总结词
提高员工故障处理能力
总结词
建立完善的故障预防机制
详细描述
该钢铁厂注重员工故障处理能力的培训和提高，通过实际 操作和模拟演练等方式，使员工能够熟练掌握故障诊断和 处理技能。
THANKS
总结词
降低能耗和减少排放
详细描述
该化工厂分散控制系统通过优化控制策略，有效降低了 能耗和减少排放，符合绿色环保要求，提高了企业的社 会责任感。
某钢铁厂分散控制系统的故障诊断与处理
总结词
快速定位和解决故障
详细描述
该钢铁厂通过建立完善的故障预防机制，定期对分散控制 系统进行维护和检查，有效预防了故障的发生。
06
分散控制系统的案例分析
某电厂分散控制系统的设计与实施
总结词
成功实现自动化控制
01
02
详细描述
该电厂采用分散控制系统，实现了对发电机 组、锅炉、汽轮机等设备的自动化控制，提 高了生产效率和安全性。
总结词
注重系统稳定性与可靠性
03
总结词
优化人机界面，提高操作便利性
05
06
04
详细描述
设计过程中，充分考虑了系统稳定性 和可靠性，采用了冗余技术和故障诊 断功能，确保了系统的高效稳定运行 。
详细描述
该电厂分散控制系统的界面设计简洁明了，易 于操作，大大提高了操作员的工作效率和准确 性。
某化工厂分散控制系统的优化与改进
总结词
提升系统性能和安全性
详细描述
通过对原有分散控制系统的优化和改进，提高了系统的 性能和安全性，满足了化工厂生产工艺的特殊要求。
DCS的体系结构及构成
电气监控系统
• FSSS furnace safeguard supervisory system 炉膛安全监控系统
• BMS burner management system 燃烧器管理系统
• SOE sequence of event recorder 事件顺序记录仪
• MFT main fuel trip
4、热控常用术语缩写:
• DCS distributed control system
分散控制系统
• DAS data acquisition system
数据采集系统
• SCS sequence control system
顺序控制系统
• ECS electrical control system
工业总线I/OBus 10Mb/s Modbus+
现场总线F-Net 1Mb—10Mb/s IEC802.3u，第三方协议
信息管理级
中央监控级
过程控制级 现场设备级 传感器，执行器级
2.2 过程控制级 过程控制级主要由现场控制站DPU（Distributed Control Unit）和I/O数
据采集站构成。一般在电厂中，把现场控制站和数据采集站集中安装在位于主 控室后的电子设备室中。
•
逻辑加法器
•
High/Low Limiter
•
高/低限幅
•
Time Function Generator
•
时间函数发生器
•
High Selector
•
高选
•
Low Selector
•
低选
•
High Signal Limiter
•
分散控制系统讲义DCS的体系结构
分散控制系统讲义DCS的体系结构分散控制系统(Distributed Control System, DCS)是一种基于计算机网络的控制系统，用于监控和控制工业过程中的多个设备和系统。
DCS的体系结构是一个分布式的架构，包括多个分散的控制器，这些控制器通过通信网络进行连接和交互。
本文将详细介绍DCS的体系结构。
DCS的体系结构主要由以下几个组成部分组成：1.控制器：DCS的核心部分就是控制器，它负责处理过程中的各种信号和数据，并根据设定的控制策略来执行相应的操作。
通常情况下，一个DCS系统包含多个控制器，每个控制器负责控制一个或多个设备或系统。
控制器通常由工作站或嵌入式计算机组成。
2.通信网络：DCS系统中所有的控制器、设备和工作站都通过通信网络进行连接和通信。
通信网络可以根据具体需求选择不同的技术，如以太网、现场总线等。
通信网络的稳定性和可靠性对DCS系统的工作非常重要，因为它直接影响了设备之间的通信和数据传输。
3.人机界面：DCS系统提供了一个人机界面，用于监控过程状态和操作控制器。
人机界面通常由一台或多台工作站组成，工作站上配备有显示屏、键盘和鼠标等输入设备。
操作人员可以通过人机界面查看实时数据、控制设备和执行报警处理等操作。
4.设备/系统：DCS系统可以控制和监测多种设备和系统，如发电机、输电系统、制造过程等。
每个设备或系统都有一个或多个控制器与之对应，通过控制器的指令来实现相应的控制操作。
5.数据存储和处理：DCS系统需要存储和处理大量的数据，包括实时数据、历史数据和配置数据等。
数据存储和处理通常由一个或多个数据库服务器来完成，数据库服务器负责数据的存储和检索等操作。
DCS的体系结构具有以下几个特点：1.分布式控制：DCS系统的控制器分布在不同的位置，可以同时控制多个设备和系统。
这种分布式的控制方式使得系统更加灵活和可靠，同时也降低了系统的复杂性。
2.可靠性：DCS系统具有高度可靠性，即使一个或多个控制器发生故障，系统依然可以正常工作。
DCS基础知识培训讲义
DCS系统组成与结构
系统组成
包括过程控制级、监控操作级和 管理决策级三个层次，每个层次 由相应的硬件和软件组成。
结构特点
采用分布式结构，将控制功能分 散到各个智能节点上，通过网络 实现节点之间的信息交换和协调 控制。
DCS基础知识培 训讲义
目录
• DCS概述与基本原理 • 硬件设备及接口技术 • 软件配置与组态设计 • 网络通信与数据传输技术 • 系统维护与故障排除方法分享 • DCS发展趋势及新技术应用前景探讨
01
CATALOGUE
DCS概述与基本原理
DCS定义及发展历程
DCS（Distributed Control System ）即分布式控制系统，是一种基于微 处理器技术的控制系统，具有分散控 制、集中监视、操作和管理等功能。
大数据技术可以帮助DCS处理海量数据，挖掘有 价值的信息，优化控制策略，提高生产效率。
融合应用
云计算和大数据技术的融合将为DCS提供更强大 的数据处理和分析能力，推动工业智能化发展。
人工智能技术在DCS中创新应用案例分享
故障诊断与预测
通过人工智能技术，DCS可以实现故障的早期发现和预测，减少 停机时间，提高设备利用率。
工作原理及数据传输方式
工作原理
DCS通过实时数据采集、处理和控制算法运算，实现对被控对象的精确控制。 同时，通过网络将各个节点的状态信息和数据汇总到上位机，进行集中监视和 管理。
数据传输方式
DCS采用标准的通信协议和接口，支持多种数据传输方式，如以太网、现场总 线等，确保数据的实时性、可靠性和安全性。
分散控制系统概述
分散控制系统概述分散控制系统（DCS）是指由多个独立的控制器组成的系统，每个控制器负责一个或多个设备或过程的控制。
它通常由一个控制中心和多个可编程逻辑控制器（PLC）组成。
DCS广泛应用于工业自动化领域，例如化工、电力、制造业等。
DCS系统的结构通常包括以下几个方面：1.控制器：DCS系统通常由多个控制器组成，每个控制器负责一个或多个设备/过程的控制。
控制器根据传感器和执行器提供的数据，采取相应的控制策略和算法，控制设备/过程的运行状态。
2.传感器和执行器：传感器是用于测量设备或过程参数的装置，例如温度传感器、压力传感器等。
执行器则用于控制设备或过程的运行状态，例如阀门、电机等。
传感器和执行器的数据通过信号传输到控制器，为控制器提供必要的信息。
3.控制中心：控制中心是DCS系统的核心，负责监控和管理整个系统。
控制中心通常配备有人机界面（HMI），用于人机交互和显示系统状态。
通过控制中心，操作员可以实时监控设备/过程的运行状态，进行参数调节和故障诊断。
4. 通信网络：DCS系统中的各个组件通过通信网络相互连接和交换数据。
通信网络可以是有线的或无线的，可以采用各种通信协议，例如以太网、Modbus等。
通信网络的稳定性和可靠性对于系统的正常运行非常重要。
DCS系统具有以下几个优势：1.高度灵活性：DCS系统的控制器可以独立运行，相互之间无需时钟同步。
这使得系统可以轻松地扩展和修改，适应不同的工艺需求和设备变化。
2.高可靠性：DCS系统中的多个控制器可以相互备份，以实现冗余，提高系统的可靠性和容错性。
当一个控制器发生故障时，其他控制器可以接管工作，确保系统的连续运行。
3.实时监控和反馈：DCS系统通过控制中心实时监控设备/过程的状态，并通过传感器提供的实时数据进行控制。
操作员可以根据实时数据进行参数调节和故障诊断，及时采取措施，避免设备/过程出现问题。
4.高级优化和控制算法：DCS系统可以配备先进的优化和控制算法，通过实时调节参数和控制策略，实现设备/过程的最佳性能。
分散控制系统(DCS)
第一章分散控制系统（DCS）一、DCS系统SM 系列硬件系统是和利时公司基于现场总线技术而设计、开发的分布、开放式过程控制硬件系统，具有先进、可靠、高效、节能等特点。
SM 系列硬件系统的体系结构如下图所示，主要由工程师站、操作员站、主控机笼、I/O 机笼、端子模块和通讯网络等组成。
工程师站工程师站是配有系统组态软件的计算机，工程师站对应用系统进行功能组态，包括操作员站组态和控制器组态，并进行在线下装和在线调试，是工程师对工程实施各种控制策略和人机交互方式的工作平台。
操作员站操作员站由配有实时监控软件和各种可配置的人机接口设备的计算机，完成对生产过程和现场参数的实时监视与操作。
操作员站可全面完成对现场工艺状况的显示、报警、打印、历史数据记录和再现及报表等功能。
工程师站和操作员站均运行在基于Windows NT/2000 构架的PC 平台之上。
现场控制机柜SM 系列硬件系统的基础硬件设备如主控机笼(SM110)、扩展机笼(SM111)、端子模块等均置于现场控制机柜（FP051）中，它既可以在控制室中采用柜式集中安装，也可以分散安装。
每个控制机柜正面安装机笼，机笼之间的通讯联系通过预制电缆（SX00x/DB9）连接；每个机笼可以安装10 个模块，主控机笼中安装2 个电源模块（SM900）＋2 个主控模块(SM201)＋6 个I/O 模块，扩展机笼中安装2 个电源模块（SM900）＋8 个I/O 模块；控制机柜背面有三列导轨，可以安装45个100 型端子模块（SM37x）,或30 个150 型端子模块（SM32x），或15 个300 型端子模块（SM36x、SM38x）。
主控单元置于主控机笼内部的冗余主控模块是整个SM 系列硬件系统的控制单元，采用双机冗余配置，内部具有硬件构成的冗余切换电路和故障自检电路，是实施各种控制策略的平台，也是系统网络和控制网络之间的枢纽。
主控单元采用嵌入式无风扇设计，超低功耗运行（7.5W@24VDC），用于执行各种实时任务（算法、I/O 管理等）的调度、运算。