计算机控制系统基本知识

第一部分DCS系统介绍

第一章计算机控制系统简介

第一节概述

计算机控制系统是指以计算机为控制设备所组成的自动控制系统。计算机具有实现各种数学运算和逻辑判断的能力。其主要特点是：

1运算速度快，能存储大量的数据，具有很强的信息处理能力；

2、容易实现各种控制规律（PID控制、串级控制、复合控制等）；

3、将显示、打印、报警、给定参数等功能集中在控制台上，方便运行人员操作与监视；

4、指导运行人员正确地进行操作和控制。

计算机在电厂生产过程自动化中的应用，主要有以下三个方面。

1数据采集和处理

计算机数据采集和处理系统的功能是：定时采集生产过程中大量的，经过一次测量仪表

发送、统一信号、模/数转换后的过程参数信号，并按预定的要求对它们进行分析、计算和处理，最后进行CRT显示、报警、打印或储存。

计算机数据采集处理系统的结构示意图如下图实线部分所示。

数据处理的另一种应用形式是操作指导。计算机根据生产过程提出的数学模型进行计

算，寻找出生产过程的最优操作条件和数值，并CRT显示屏上显示出来或通过打印机打印

给操作人员。由操作人员去改变模拟调节器的给定值或直接操纵执行机构，从而把生产过程控制在最佳状态。

操作指导属于计算机开环监控方式。

简图：计算机数据处理与操作指导系统

2、直接数字控制（DDC）

生产过程的被调参数通过模拟量输入计算机，由计算机按预定的控制规律进行运算，并运算的结果由输出通道去直接控制执行机构，从而把被调参数保持在给定值上。这样的控制方式称为直接数字控制。

简图：直接数字控制系统

3、监督计算机控制（SPC）

监督计算机控制是指计算机根据生产过程的信息，按照过程的数学模型，求出生产过程

最优运转的操作条件和数值，并直接去改变模拟调节器的给定值，由模拟调节器或DDC控制机实行对生产过程的控制，从而使生产过程处于最优化状态。

简图：监督计算机控制系统

第二节分布式计算机控制系统（DCS）

分布式计算机控制系统是一种以微处理器为基础，应用通信技术、显示技术，特别是软件技术而形成的一种新型自动控制系统，是现今对大、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系统。

DCS基本组成思想：控制分散，信息集中。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。

集中

分散

简图：分布式控制系统结构示意

一、分布式控制系统的结构及工作原理

DCS系统包括以下几个基本部分：能完成各种控制的功能站（过程控制单元）；具有显示、管理、操作功能的CRT操作站；连接各个站的数据通道及过程接口等。

1、过程接口（I/O）

过程接口是直接与生产过程连接的硬件设备（或模件），实现信号的转换与处理。生产

过程中的信号种类有：4~20mA，直流电流信号；0~10V直流电压信号；热电偶；热电阻信号；脉冲信号；气动信号以及接点和开关量信号。

从功能上分成两大类：一类叫信号模件，仅作为控制计算机与生产过程之间的输入输出接口和信号转换（A/D或D/A）；另一类叫功能模件，是带有PLC的智能I/O模件，除了作输入输出接口之外，还具有控制、调节的功能，在开展站故障的情况下，起后备调节器的作用。

2、控制功能站

控制功能站是DCS的现场控制装置，是整个系统中最重要部分。能够实现信号采集计算处理、连续控制、逻辑控制等具体的自动化任务。

3、显示操作站

4、数据通讯系统

DCS是一种分散控制系统，把微处理器分散以后，就需要有某种技术手段把他们有效地联结起来，以实现各个控制回路之间的信息交换，相互协调，共同完成生产过程的总体控

制目标。

数据通讯在分散设置的控制站、CRT操作台、工程师组态工作站等装置之间起着传递

信息的作用。不仅能够使系统快速地周期地更新信息，使运行操作人员及时看到生产过程的最新状态，并且还会使运行人员对CRT操作台（或工程师工作站）提出的随机性质的通讯

要求（如修改报警限值、某些常数，或显示某个信息的全部属性等）作出响应。

5、冗余化结构

二、分布式控制系统的特点

1控制功能丰富，能容易地实现最佳控制

2、系统具有很高的安全可靠性

3、操作简单、方便

4、分布式控制系统的应用技术可以方便地掌握

三、分布式控制系统的应用

1 1U/2U的OVATION系统介绍（另附）