集散控制系统原理及其应用
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（Distribution Control System，简称DCS）是一种基于计算机网络的自动化控制系统，用于集中控制和监视复杂的工业过程。
它由许多分布在整个工厂或工艺中的控制单元组成，这些控制单元通过网络互连，在一起协同工作，以实现对整个过程的控制。
集散控制系统的原理是通过采集和传递数据，实现对过程的实时监测和控制。
它主要包括以下几个组成部分：1. 传感器和执行器：用于采集过程变量和控制信号。
传感器将过程中的物理量转换成电信号，例如温度、压力、流量等。
执行器根据控制信号执行一定的操作，例如开关、调节阀等。
2. 控制单元：集散控制系统中最核心的部分，由计算机硬件和软件组成。
控制单元负责采集、处理和分析传感器采集的数据，在此基础上生成控制信号，并通过执行器将其发送给控制对象。
3. 通信网络：用于连接不同的控制单元，实现数据的传输和共享。
通信网络可以是以太网、现场总线等。
通过网络连接，各个控制单元之间可以实现数据的共享和协同工作。
4. 人机界面：提供人机交互的界面，使操作人员能够直观地监视过程状态、进行操作和维护。
人机界面通常采用图形化显示，包括监视画面、报警提示、操作按钮等。
集散控制系统的应用非常广泛。
它可以用于石油化工、电力、水处理、冶金等工业领域的各种生产过程的控制和监测。
具体应用包括：1. 石油化工：集散控制系统可以用于炼油、化工生产等领域。
通过实时监测和控制温度、压力、流量等参数，可以保证工艺过程的稳定运行。
2. 电力系统：集散控制系统可以用于电力发电和配电系统的监控和控制。
通过集中管理各个发电单元、调度用电负荷，可以实现电力系统的高效运行。
3. 水处理：集散控制系统可以用于水处理过程中的污水处理、给水处理、制水等。
通过实时监测和控制水质、水流等参数，可以提高水处理的效率和质量。
4. 冶金：集散控制系统可以用于冶金工业中的钢铁生产、铸造等过程的控制。
通过实时监测和控制温度、压力、流量等参数，可以保证冶金过程的稳定性和产品质量。
集散控制系统原理及应用第三版(黎冰著)课后答案下载
集散控制系统原理及应用第三版（黎冰著）课后答案下载《集散控制系统原理及应用》是xx年化学工业出版社出版的图书，作者是何衍庆。
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本书讨论了集散控制系统的有关工程应用问题，介绍了五种典型集散控制系统产品及其在工业生产过程中的实际应用例子，主要涉及集散控制系统的现状和开展趋势、系统构成、采用的控制算法、系统选型和评估、系统操作和显示、数据通信以及集散控制系统的工程设计等，每章后附有思考题，以提示读者本章的重点。
本书对集散控制系统的选型、设计、评估和应用操作和一定的实用价值。
本书可作为自动控制专业的本科生和研究生的教材，也可作为从事集散控制系统应用开发的科技人员和系统工程设计人员的参考书。
为便于读者学习，在《集散控制系统原理及应用(第3版)》每章后附有思考题，同时在书末还列出了大量的选择题和填充题，供读者复习。
《集散控制系统原理及应用(第3版)》对集散控制系统的选型、工程设计、系统评估和应用操作都有一定的实用价值。
《集散控制系统原理及应用(第3版)》是自动化专业、检测仪表和控制装置专业本专科学生的教材，可供工业生产过程控制领域和设计部门的工程技术人员、设计人员和安装、维护人员作为参考书，也可作为相关专业师生的参考教材。
集散控制系统原理及应用一书讨论集散控制系统的有关工程应用问题，介绍了五种典型集散控制系统产品及其在工业生产过程中的实际应用实例，主要涉及集散控制系统的现状和开展趋势、系统
构成、控制算法、系统选型和评估、数据通信、人机界面的工程设计、组态、安装和维护等内容。
1.
2.。
集散控制系统原理及应用答案
填充题和选择题答案一、填充题1.微处理器，集中管理和分散控制2.Honeywell，Emerson，Invensys，浙大中控的SUPCON、新华公司的XDPF、国电智深公司的EDPF等3.分散过程控制装置、操作管理装置和通信系统4.多层结构、多级结构和多重结构5.可移植性、可操作性、可适宜性和可用性6.组织人事的分散、地域的分散、功能的分散、负荷的分散7.同步运转方式、待机运转方式、后退运转方式和多级操作方式8.智能化现场设备，高层设备，互连的，全数字、串行、双向传输的、多分支结构9.执行器传感器现场总线、设备现场总线和全服务现场总线10.开放性、智能化、互操作性、环境适应性、分散控制11.节省硬件数量和投资、节省安装费用和维护费用、多变量检测和传输、缩短安装时间和投运时间、消除模拟仪表通信的瓶颈现象、增大用户对产品的选择性12.分散控制和集中管理，综合自动化的组成部分；通信和传输的差别，数字传输技术13.现场总线数据传输速率、主站应用程序的大小和复杂程度；减少网络通信的吞吐量，保证一旦有通信要求就能立即实现通信、提高有效通信量、减少通信冲突的发生，保证通信的实时性、采用全双工通信模式和交换式以太网、采用塌缩的通信模型和通信协议、选用合适的现场总线仪表，减少通信量、采用发布方/预约接收方的通信结构等14.采用全数字通信技术、标准化功能模块与标准化的功能模块应用进程、系统测试技术的标准化、故障自诊断，状态传递，故障时输出设置、冗余和容错技术、智能诊断和管理技术、故障隔离技术等15.标准化、OPC技术、设备描述技术16.由17.可靠性、易操作性、可组态性、可扩展性、实时性、环境适应性、开放性和经济性18.可靠度、平均无故障时间MTBF、到发生故障的平均时间MTTF、故障率19.（1，2）表决系统20.机器、零件或系统是否被设计得很容易维修、进行维修的技术人员的维修和判断技能、维修所需的备品备件供应情况。
DCS自动控制系统
设计思路
根据锅炉运行的控制要求, 在原有DCS 系统 SUPMAX- 500集散控制系统中进行改造, 将 原来的PID 控制改进为模糊PID 复合控制, 采用模糊PID 切换控制策略, 在误差大于最 大误差量程的7%时, 采用模糊控制算法, 误 差小于7%时, 采用PID 控制算法。这样既克 服了传统PID 控制响应慢的缺点, 又克服了 模糊控制不精确的缺点, 使系统稳定可靠, 提高了系统的整体性能。
电脑控制 电脑在线监控
DCS的发展历程
▪ DCS自1975年问世以来，已经经历了二十多 年的发展历程。在这二十多年中，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。
▪ 这种 语 言 的控制经验很容易用“if- --then”这 种条件语句夹表示。
结论：
实行模糊控制要进行三个方面的工作: ▪ 精确量的模糊化,把语言变量的语言值化为
某适当论域上的模糊子集; ▪ 模糊控制算法和设计,通过一组模糊条件语
句构成模糊控制规则,并计算模糊控制规则 决定的模糊关系; ▪ 输出信息的模糊判决,并完成由模糊量到精 确量的转化
集散控制系统及应用
▪ 一、集散控制系统的基本概念 ▪ 二、集散控制系统的基本结构 ▪ 三、DCS的基本组成部分 ▪ 四、DCS的特点 ▪ 五、DCS功能设计
集散控制系统的基本概念
集散控制系统是以微处理为基础的集中分散控制 系统，它的主要特征是集中管理和分散控制。 基本思路：（霍尼韦尔公司）
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。
集散系统(DCS)在磨矿作业中的应用
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另外 ， 过 检测 分 级 电 流 ， 通 即检 测 分 级 返 砂 比 ， 调 整磨 机 工作 状 态 。 当磨 机 工 作 处 于 正 常 状 态 时 ， 分 级返 砂 比相 当稳 定 ， 当磨 机 有胀 肚 趋 势时 ， 级 返 分 砂 增 大 ， 级 电 流 随之 增加 ， 过 电 流变 送 器调 节磨 分 通
的系 统 累积误 差 。
１ 自动 控 制 原 理
球 磨 机 的 主要技 术 指 标包 括 ： 台时处 理 量 、 矿 磨 浓 度 、 浓 度 和粒 度 ， 些 指 标 除 了受 原 矿 性 质 、 溢 这 原 矿粒 度 影 响 以外 ， 排矿 水 量 、 返砂 水 量 、 球荷 球 比 、
维普资讯
２０ ０ ２年 第 ６期
有 色金 属 （ 选矿 部 分）
・４ ・ ３
集 散 系 统 （ Ｃ 在 磨 矿 作 业 中 的 应 用 Ｄ Ｓ）
王彩 霞 黄 新 伟 张 立征
摘 要 ： 简要介 绍夏甸金矿磨矿 自动控 制系统 ， 该系统 可 自动控制磨矿量 、 浓度及分 级浓度 ， 磨矿 提高 了选矿技
术经济指标 。
关键 词 ： ； 磨矿 自动控制
中图分类号 ： Ｄ ２ ． Ｔ ９１ ４
文献标 识码 ： Ａ
文 章编号 ：５ ３ ４４２０ ）６ ０ ３ ０ ０ １ —３２ （０２０ —０４ — ２
招 远 夏 甸 金 矿 始 建 于 １８ ９ １年 ， 选 规 模 为 采 ６ ０／ ， 产黄 金 ２万 两 。２０ ０ ｔｄ 年 ０ ０年 ９月 安 装 了磨 矿 自动控 制 系统 ， 经过 一 年多 的运行 ， 果 良好 。 效
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。
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集散控制系统
第1章 计算机控制系统概述
1.2.4 分级控制系统
生产过程中既存在控制问题，也存在大量的管 理问题。
由若干台微处理器或微机分别承担部分控制任 务，代替了集中控制的计算机。
这种系统的特点是将控制功能分散，用多台计 算机分别完成不同的控制功能，管理则采用集中 管理。
EXIT
集散控制系统
利用计算机控制系统实训装置，培养以下技能
●熟练掌握计算机控制系统的构成方法 ●了解模拟信号、开关信号的处理方法 ●理解和掌握理想PID控制算法
EXIT
集散控制系统
第1章 计算机控制系统概述
1.基本概念
☞计算机控制系统是用计算机(通常称为工 业控制计算机)来实现工业过程自动控制 的系统。
换成可以对被控对象进 接对部收象分输的发入信送生测电的息命产量气指，令包主序过变开包显示记令向和行从量计括要和程 送 关括示器录和系数控被或算磁用数包、等显器、仪工统据制控数机盘于据括执装示(键等业各。的对字能C、存。被行置操盘。R信象量够光储T控机。作、号采信接)盘大或对构台打。集号收、量数象、、印的转的磁的码，屏机模换数带程显幕、拟为字，
集散控制系统
第1章 计算机控制系统概述
1.2.2 直接数字控制系统（DDC）
计算机通过过程输入通道对变量作巡回检测
生
模拟量输入
产根据变量，按照数一字定量的输控入制规律进行运微型算
计 其过结果经过输出模通拟道量，输作出用到控制对象算机。
程 数字量输出
显示 打印 磁盘 磁盘
EXIT
集散控制系统
第1章 计算机控制系统概述
1.2.2 直接数字控制系统（DDC）
采用计算机代替模拟仪表控制，只要改变 程序就可以对控制对象进行控制，因此计算机 可以控制几百个回路，并可以对上下限进行监 视和报警。
工业生产现场环境恶劣，干扰频繁，直接威胁着计算机的可靠 运行。因此，必须采取抗干扰措施。
EXIT
集散控制系统
第1章 计算机控制系统概述
什么是自动控制?自 动控制系统由哪些部 分组成?
EXIT
集散控制系统
第1章 计算机控制系统概述
计算机
设定值
+
控制器 D/A
执行 机构
被控 被控变量 对象
A/ D
执行机构
图1.1 计算机闭环控制系统结构图
EXIT
集散控制系统
第1章 计算机控制系统概述
计算机控制系统的工作原理 可归纳为以下三个步骤：
EXIT
集散控制系统
1.1.2 硬件系统
第1章 计算机控制系统概述
工业控制机
指按生产过程控制的特
生
点和要求而设计的计算
产
机它包括硬件和软件两
过
部分。
程
生产过程
包括被控对象，测量变
送、执行机构、电气开
关等装置。
图1.2 计算机控制系统的组成框图
EXIT
集散控制系统
第1章 计算机控制系统概述
将计算机的处理结果转
量
图1.2 计算机控制系统的组成框图
EXIT
集散控制系统
第1章 计算机控制系统概述
工业控制机硬件：硬件是指计算机本身 及外围设备。
过程输入接 口
过程输出接 口
计算机硬件
人机接口
计算机
存储器
EXIT
集散控制系统
第1章 计算机控制系统概述
1.1.3 软件系统
是专门用来使用和管理计算机 的程序，包括操作系统、监控 管理程序、语言处理程序和故 障诊断程序等。
EXIT
集散控制系统
第1章 计算机控制系统概述
第1章 计算机控制系统概述
(1)装置控制级(DDC级) 对生产
过程进行直接控制，使所控制的
生产过程在最优工作状况下工作。
(3)工(4厂)企集业中管控理制级级 制它定可长根期据发上展级现划、 下达生的产任销务计和划本，厂发情命况令，至制各定工生厂产，并 计配报告及划接度厂。各、（。受级车安2反)计间排车馈算的本间信机协厂监息下调工督，达级作，实的(、并现S命C及进全C令时行级企和向人)业通上员的过它级调总装根调置据
1.2.3 计算机监督控制系统(SCC)
用数字控制仪器代替，再配以输 入采样器、A/D转换器和D/A转 换 器 、 输 出 扫 描 器 ， 便 是 SCC 加 数 字 控 制 器 的 SCC 系 统 。 当 SCC DDC级微机完成生产过程的直计接算数机字出控现制故；障SC时C，级由数字控制 微机进行优化分析计算，产生最器优独化立设完定成值控。制任务，比较安全 可靠。
直接数字控
制系统 计算机控制系统
集散型控制 系统
数据采集系 统
现场总线控制 系统
EXIT
集散控制系统
1.2.1 数据采集系统
第1章 计算机控制系统概述
计算机承担数据的采集和处理工作。
数据采集系统对生产过程各种工艺变量进行巡回检测、 处理、记录以及变量的超限报警。
同时对变量进行累计和实时分析。
EXIT
系统软件
软 件
应用软件
应用软件是用户根据要 解决的实际问题而编写 的各种程序。
软件是指能完成各种功 能的计算机程序的总和.
EXIT
集散控制系统
第1章 计算机控制系统概述
1.2 计算机控制系统的应用类型
计算机监督控 制系统
根据应用特点、控制功 能和系统结构，计分算级机控制系 控制系统主要分为六种统
类型
集散控制系统
第1章 计算机控制系统概述
第1章 计算机控制系统概述
EXIT
集散控制系统
第1章 计算机控制系统概述
➢知识点：
学 习
●掌握计算机控制系统的组成原理
目
●了解计算机控制系统的应用类型
标
●掌握集散控制系统的基本组成
●掌握计算机控制系统的信号处理原理
●掌握计算机控制系统的输入、输出通道的组成
●掌握理想PID控制算法 ➢技能点：
什么是实时控制?
(1)实时数据采集 对测量变送装置输出的信号经 A/D转换后进行处理。
(2)实时控制决策 对被控变量的测量值进行分析、 运算和处理，并按预定的控制规律进行运算。
(3)实时控制输出 实时地输出运算后的控制信号，经 D/A转换后驱动执行机构，完成控制任务。
上述过程不断重复，使被控变量稳定在设定值上。
控制级获得的生产过程数据，进行 最优化控制。
EXIT
集散控制系统
1.2.5 集散控制系统
第1章 计算机控制系统概述
协调各控制站的工作 达到过程的动态最优化
采集非控制 过程信息
人机接口装置， 完成操作、显 示和监视任务
完成过程的现 场控制任务
集散控制系统是分布式结构系统。 实现了地理上和功能上分散的控制，将各个分散的信息集中 起来，进行集中的监视和操作。