DCS子系统功能介绍
DCS系统简介

百科名片DCS是分布式控制系统的英文缩写(Distributed Control System),在国内自控行业又称之为集散控制系统。
即所谓的分布式控制系统,或在有些资料中称之为集散系统,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,它是在集中式控制系统的基础上发展、演变而来的。
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,通信、显示和控制等4C技术,其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活以及组态方便。
基本介绍首先,DCS的骨架—系统网络,它是DCS的基础和核心。
由于网络对于DCS整个系统的实时性、可靠性和扩充性,起着决定性的作用,因此各厂家都在这方面进行了精心的设计。
对于DCS的系统网络来说,它必须满足实时性的要求,即在确定的时间限度内完成信息的传送。
这里所说的“确定”的时间限度,是指在无论何种情况下,信息传送都能在这个时间限度内完成,而这个时间限度则是根据被控制过程的实时性要求确定的。
因此,衡量系统网络性能的指标并不是网络的速率 DCS,即通常所说的每秒比特数(bps),而是系统网络的实时性,即能在多长的时间内确保所需信息的传输完成。
系统网络还必须非常可靠,无论在任何情况下,网络通信都不能中断,因此多数厂家的DCS均采用双总线、环形或双重星形的网络拓扑结构。
为了满足系统扩充性的要求,系统网络上可接入的最大节点数量应比实际使用的节点数量大若干倍。
这样,一方面可以随时增加新的节点,另一方面也可以使系统网络运行于较轻的通信负荷状态,以确保系统的实时性和可靠性。
在系统实际运行过程中,各个节点的上网和下网是随时可能发生的,特别是操作员站,这样,网络重构会经常进行,而这种操作绝对不能影响系统的正常运行,因此,系统网络应该具有很强在线网络重构功能。
其次,这是一种完全对现场I/O处理并实现直接数字控制(DDC)功能的网络节点。
一般一套DCS中要设置现场I/O控制站,用以分担整个系统的I/O和控制功能。
DCS系统的优势和特点

DCS系统的优势和特点DCS(分散控制系统)是一种广泛应用于工业自动化领域的控制系统。
它通过将各个子系统互联互通,实现对工业过程的监控和控制。
DCS系统具有许多优势和特点,本文将详细介绍其中的几个方面。
一、集中化管理能力DCS系统具备集中化的管理能力,可以对整个工业过程进行全面监测和控制。
通过集中化的操作界面,操作人员可以实时了解各个子系统的状态和参数,从而进行相应的调整和优化。
这种集中化管理的能力大大提高了工作效率,减少了人为错误的发生。
二、高度可靠性DCS系统具有高度的可靠性,可以确保工业过程的持续运行。
首先,DCS系统采用冗余设计,即在关键部件和网络上设置备用设备,一旦出现故障,备用设备能够自动接管工作,保证系统正常运行。
其次,DCS系统具备自动化的诊断和报警功能,可以及时发现故障并采取相应措施,减少停工时间和损失。
三、灵活可扩展性DCS系统具有灵活可扩展的特点,可以根据工业过程的需求进行定制和扩展。
通过添加新的子系统或调整网络拓扑结构,DCS系统可以适应不同规模和复杂度的工业过程。
同时,DCS系统可以与其他现有的工业系统进行集成,实现信息的共享和交换,提高整个工业系统的效率和智能化程度。
四、智能优化功能DCS系统具备智能优化的功能,可以根据实时数据和算法进行过程控制和优化。
通过分析和比较不同参数的变化趋势,DCS系统可以调整控制策略,使工业过程达到最佳状态。
同时,DCS系统还可以进行能耗管理和产能优化,实现资源的合理利用和提升企业的经济效益。
总结DCS系统作为一种先进的控制系统,具有集中化管理能力、高度可靠性、灵活可扩展性和智能优化功能等特点。
它在工业自动化领域发挥着重要的作用,提高了生产效率和产品质量,降低了成本和风险。
随着科技的不断发展,DCS系统将进一步完善和应用,为工业制造带来更多的优势和便利。
DCS子系统介绍

基本概念介绍:
(1)IEEE:美国电气和电子工程师协会 IEEE 802委员会,它成立于 1980年2月,它的任务是指定局域网的国际标准
802.3 标准,有线局域网标准,以太网标准。
802.11标准,无线局域网标准,802.11g 54Mbps
(2) 交换机:交换(switching)是按照通信两端传输信息的需要,用 人工或设备自动完成的方法,把要传输的信息送到符合要求的相应路 由上的技术统称。广义的交换机(switch)就是一种在通信系统中完 成信息交换功能的设备。
(3) RPR:RPR的简称Resilient Packet Ring弹性分组环
主要实现功能:RPR可以提供在故障出先后50ms时间内的自动保护 倒换业务
(4)dbi:天线对信号变形和在特定方向聚焦的能力称为天线增益,用以 表达在所需方向的信号有多强(比较最坏的天线而言)、均匀地在所有 方向分布信号(一种等方性的辐射)的术语。
原则,即每个轨旁AP的无线信号覆盖范围为2倍的轨旁AP部署间
距,如下图所示:
AP03
AP02
AP01
任一轨旁AP故障的情况下,仍能维持轨旁无线信号的连续覆盖:
AP03
AP02
AP01
车地双向通信网络—轨旁AP布点原则(以单网为例)
根据计算以及实际工程测试经验,我们建议隧道内直线区段的轨旁 AP部署间距为200米左右;弯道区段的轨旁AP部署间距以可视距离 为参考原则;弯道、地面段等特殊环境下的AP部署方案可根据实际 勘测结果最终确定;
运营控制中心和车辆段各部署两台骨干交换机以及两台光传输设备( A、B网分别部署,两网独立并行运行),正线共7个设备集中站,其 骨干交换机采用A、B网交叉布放方式,世纪城站部署两台骨干交换机 以及两台光传输设备,其余6站各部署一台骨干交换机以及一台光传输 设备,骨干交换机上联本站光传输设备,光传输设备之间通过光纤互 联组成RPR环网;
分布式控制系统DCS简介演示

云计算与大数据应用
随着云计算和大数据技术的快速发展,DCS也开始与这些技术结合,实现数据存 储、分析和处理的云化。
通过云计算和大数据应用,可以实现数据挖掘、预测分析、优化控制等功能,为 企业的决策提供有力支持。
总结词提高发电效率,保障电力全详细描述在电力行业中,分布式控制系统(DCS)主要用于协调控制发电机组、输配电网络和负载,实现高效发电和电力 安全。通过DCS,电力公司能够实时监控和管理电力生产过程,优化资源配置,提高发电效率,同时确保电网的 稳定运行。
化工行业应用案例
总结词
实现生产自动化,提高产品质量
分布式控制系统DCS简介演 示
汇报人: 2024-01-10
目录
• DCS概述 • DCS的体系结构 • DCS的主要功能 • DCS的发展趋势 • DCS的案例分析
01
DCS概述
DCS的定义
01
DCS是分布式控制系统的简称, 是一种集中管理和分散控制相结 合的控制系统。
02
它由多个控制器、输入输出模块 、通信网络和人机界面等组成, 实现对工业过程的控制和管理。
软件体系结构
01
02
03
04
实时操作系统
提供多任务调度、任务间通信 、内存管理等机制。
控制算法库
提供各种控制算法和策略,如 PID控制、模糊控制等。
人机界面软件
提供操作员界面,支持多种显 示和控制功能。
系统管理软件
负责系统配置、维护和管理。
网络体系结构
通讯协议
采用标准的通讯协议,如 EtherNet/IP、Modbus等。
主控DCS控制系统简介

新华的DAS系统具有如下特点: 1. 显示功能 • • • • 汉化的人机界面,易于理解和记忆 合理的分层显示结构,便于监视更多参数 操作界面简单直观、图形响应速度快速 预定义或用户专用的直接调用功能,方便快捷
10 / GE / Xinhua Learning Center
炉膛安全监控系统FSSS简述
炉膛安全监控系统 FSSS 是现代大型火力发电机 组锅炉设备必须具备的一种监控系统。 其主要作用就是能够在锅炉正常启停和相关设 备操作时,连续监视炉膛燃烧的状态,进行逻辑判 断,发出各种运行指令,使各种联锁的燃烧设备严 格按照既定的合理程序完成必要的操作。 在发生异常工况或者出现操作失误时,做出快 速反应,防止炉膛内部任何部位燃料堆积,避免发 生锅炉爆燃等事故,保证人员和锅炉设备的安全。
DCS系统简单介绍
DCS 各子系统介绍
1/ GE / Xinhua Learning Center
Байду номын сангаас
DCS系统典型网络结构图
2/ GE / Xinhua Learning Center
3/ GE / Xinhua Learning Center
• 分散控制系统DCS概述 • 数据采集系统DAS简述 • 模拟量控制系统MCS简述 • 炉膛安全监控系统FSSS简述 • 顺序控制系统SCS简述 • 电气综合保护监控系统ECS简述 • 辅机控制系统BOP简述 • 烟气脱硫控制系统FGD简述
24 / GE / Xinhua Learning Center
2. 燃烧自动控制系统 燃烧自动控制系统的目的是控制锅炉燃料燃烧过 程,使得燃料燃烧所产生的热量与外界对锅炉的蒸汽 需求相适应,同时保证锅炉的安全经济运行。 燃烧自动控制包括燃料量控制、送风量控制以及 炉膛压力控制三项主要内容。 根据制粉系统的不同,燃料量控制具体分为给粉 机转速控制(中储式)、给煤机转速控制(直吹式) 以及容量风量控制(双进双出钢球磨)。 锅炉风烟系统过程参量的调节在反馈控制的基础 上,主要通过增加各种工况下的前馈以达到消除系统 扰动,维持稳定、安全运行的目的。
DCS子系统介绍解读

BS-A
BS-A
BS-A
BS-A
BS-A
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DCS系统从总体网络拓扑结构上充分考虑了交换机设备的冗余配置 以保证其可靠性。 A、B网交叉布放方式: 升仙湖站、天府广场站、火车南站组成一个RPR环网 A网 文殊院站站、省体育馆站、孵化园站组成一个RPR环网 B网 使用ONS 15454E多业务光传输平台,连接起来即可构成RPR的环网 。
升仙湖站
下行
(4)车载数据通信网络
车载网络系统分别由车头驾驶室网络部分及车尾驾驶室网络部分组 成。其中车头驾驶室网络部分由车载无线网络单元即WGB 1310、车载天 线、车载网络交换机和车载CBTC系统设备组成。车尾驾驶室网络部分也 同样由车载无线网络单元即WGB 1310、车载天线、车载网络交换机和车 载CBTC系统设备组成。具体车载网络系统拓扑由下图所示:
区域控制器 (ZC)
联锁控制器 (ILC)
接入交换机 接入交换机 联锁控制器 (ILC) 接入交换机
接入交换机
骨干交换机
骨干交换机
轨旁骨干网络
骨干交换机 骨干交换机
接入交换机
轨旁数据通信网络
车地双向通信网络
MR 车载控制器 (CC)
MR
车载数据 通信网络
车载控制器 (CC)
(1)骨干网的架构
轨旁骨干网采用业内关键应用组网的通用架构构建,由专用的光传输 平台产品和骨干交换机构成,此架构具有网络层次划分科学、高可扩 展性和可维护性等特点; 骨干光传输平台采用思科专业的ONS 15454E多业务传输产品以及先进 的RPR技术构建,骨干交换机采用Catalyst 6506E核心交换机产品。 运营控制中心和车辆段各部署两台骨干交换机以及两台光传输设备( A、B网分别部署,两网独立并行运行),正线共7个设备集中站,其 骨干交换机采用A、B网交叉布放方式,世纪城站部署两台骨干交换机 以及两台光传输设备,其余6站各部署一台骨干交换机以及一台光传输 设备,骨干交换机上联本站光传输设备,光传输设备之间通过光纤互 联组成RPR环网; 在业务保护上, 采用RPR的保护, 实现业务的快速恢复和收敛 (<50ms), 而无须依赖于底层SDH传输层保护机制, 大大节约了带宽资 源.
DCS子系统功能介绍

VC-trunks
SDH device
Ethernet
port
Virtual bridge
SDH frame
SDH device
Ethernet
port
Virtual bridge
SDH device
Virtual bridge
Ethernet port
SDH device
Virtual bridge
接入网/无线链接
NMS SDH告警示例
NMS SDH上的告警指示: NMS SDH告警分为紧急告警、主要告警、次要告警三级:
告警指示 SDH节点紧急告警
NMS IP告警示例
事件触发示例
描述
交换机CPU的使用情况 监测交换机CPU的使用情况。
AP 和OBM的温度
监测AP 和OBM的温度
有线丢包率 无线通信丢包率
MastCeIr
DCS 有线网
MSS
Clock
ATS
轨旁 TArTaCcksid e ATC
DCS 网D管CS Administratio n
主时钟
Urbalis 系统总体结构
DCS系统结构示意图
SDH node
ATS LAN
SW ITCH SW IT CH
SSDDHHnondoede
光纤
SDH骨干网
DCS有线部分构成: SDH的骨干网保护
SDH网络一般配置为环状结构,采用MSP(二纤双向复用段)保护确保 当单个SDH节点故障或光纤故障时,不影响其它SDH节点设备之间的通 信。下图显示了光纤损坏情况下从SDH节点n到n+2的数据流方向。
1 根光纤
工作通道 保护通道
SDH节点n
DCS子系统介绍

DCS
数据通信子系统(Data Communications Subsystem, DCS)是一个宽带通信系统,提供了CBTC系统内的三个主 要列车控制子系统,包括中央控制室(OCC),轨旁子系 统(ZC、MicroLock Ⅱ)和车载子系统(CC)以及其他沿 线地面设备之间双向、可靠、安全的数据交换。DCS子系 统基于开放的业界标准:有线通信部分采用IEEE802.3以 太网标准,无线通信部分采用先进的WLAN技术—— IEEE802.11g标准,最大程度地采用成熟的设备。
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BS-B
BS-B
BS-B
BS-B
BS-B
BS-B
车辆段
升仙湖
YDK2+761
火车北站
YDK4+354
人北站
YDK5+534
文殊院站
YDK6+885
骡马市站
YDK7+769
天府广场
YDK8+787
2.无线设备接入交换机WS-C3560-24TS-S
3.有线设备接入交换机ME-3400-24FS-A
4.轨旁AP:接入点 Access Point 采用的是Cisco 1310 AP产品
AP机箱
5.思科的ONS 15454E多业务光传输产品 Cisco ONS 15454 是多业务光传输平台,ONS 15454可以利用灵活的 光传输技术(例如新兴的弹性分组环(RPR)、SDH和DWDM/CWDM),将 以太网、IP、存储和TDM服务整合到一起,为城域网(MAN)电信运营 商提供了一个极为可靠的解决方案。
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- 01/12/2015 - P 7
DCS有线部分构成: SDH的骨干网保护
SDH网络一般配置为环状结构,采用MSP(二纤双向复用段)保护确保 当单个SDH节点故障或光纤故障时,不影响其它SDH节点设备之间的通 信。下图显示了光纤损坏情况下从SDH节点n到n+2的数据流方向。
SDH节点n
工作通道 保护通道
在SDH节点上,VC-Trunk作为EPLAN的组成部分,建立SDH节点间的连 接。物理接口通过SDH节点的虚拟网桥VB接入到VC-TRUNK中。
SDH device VC-trunks
Virtual bridge
Ethernet port
8 Physical (Ethernet) ports 8 Physical (Ethernet) ports
- 01/12/2015 - P 14
DCS无线部分设备概述 - modem
DCS无线系统的核心设备为无线modem:轨旁AP及车载 OBM选用相同设备。
DCS无线modem基于802.11a/g标准,通过配置可工作 在AP/Station两种模式。
DCS modem配置两个RF端口,支持天线分集接收。 基于HTTP和SNMP用户界面,支持远程配置和固件更新; 可基于WPA2安全模式对无线接入进行保护;
内环
SDH Node: OSN2500
CXL 4
CXL 4
EFS0
EFS0
ETF8
PIU FAN
VLAN SIG Blue
ETF8
SAP
至西向非设备 集中站
E M C
VLAN ATS LGRAY
SL4
FAN
DCS_SW_ELT_Blue
VLAN SIG VLAN ATS Red DGRAY
SL4
PIU
SDH optical port (east)
Virtual bridge
2xVC-4 (in STM-4)
2xVC-4 (in STM-4)
- 01/12/2015 - P 10
DCS有线部分构成: 电交换机的VLAN划分
在设备集中站的以太网交换机上基于端口划分VLAN,隔离SIG Blue, SIG Red, ATS Lgray, ATS Dgray, MSS, DCS等各个子网设备之间的数 据通信。以下为VLAN典型划分方式:
Ethernet interface & processing board
Virtual bridge
SDH device Ethernet port
Virtual bridge
SDH device Ethernet port
SDH optical port (west)
Cross-connect and line unit boards
- 01/12/2015 - P 5
DCS有线部分构成
有线部分由以下两部分构成:
核心网络:核心网络由SDH节点光缆环构成,SDH设备主要用于接入以
太网交换机和路由器,另外为MSS网络提供接口。各设备集中站、OCC 及车辆段的SDH节点通过骨干网光缆构成环状网络。 ATC/CI/ATS子系统设备接口,并将各子系统设备接入SDH骨干网。
Trainborn 车载 ATC e ATC Trainborn 车载 DCS e DCS Tracksid 轨旁 DCS e DCS CI Master Clock
DCS 有线网
MSS
ATS 轨旁 Tracksid ATC e ATC DCS DCS 网管 Administratio n
主时钟
- 01/12/2015 - P 2
DCS_SW_ELT_Red
E M C 至东向非设备 集中站
DCS_SW_OPT_Blue
VLAN DCS VLAN DCS
DCS_SW_OPT_Red
- 01/12/2015 - P 12
DCS有线部分构成: 控制中心典型配置
控制中心的典型配置见下图(以OSN1500为例) :
ETF8 ETF8
接入网络:由以太交换机、路由器光电转换器等组成。直接与
- 01/12/2015 - P 6
DCS骨干网设备SDH
SDH(Synchronous Data Hierarchy)同步数字传输体制。是一种传输 体制,这种传输体制规范了数字信号的帧结构、复用方式、传输速率等级、接口 码型等特性。SDH的常用速率有STM-1(155M),STM-4(622M),STM16(2.5G)。
SDH device Ethernet port
SD
e H fram
Virtual bridge
Ethernet interface & processing board
SDH device Ethernet ports
VC-trunks 14 Logical ports (VCtrunks ports) 14 Logical ports (VCtrunks ports)
SW-ATS-#1
SW-ATS-#2
SW-SIG-Blue
VLAN SIG Blue VLAN DCS VLAN SIG Red VLAN DCS
SW-SIG-Red
To NMS IP
NMS-Router
To NMS SDH To NMS SDH WS To-NMS IP WS - P 13 01/12/2015
SIG Blue SIG red ATS Lgray ATS Dgray MSS
SIG BLUE
VC3*1
SIG RED
ATS LGRAY
VC3*1
VC12*10
ATS DGRAY VC12*10
站间
集中站信号 机房
站间
MSS
VC12*2
- 01/12/2015 - P 9
DCS有线部分构成: SDH的业务配置
TGC
一般10.6m
TRE +CU
TRE+CU
至少1.4 m
- 01/12/2015 - P 18
DCS无线部分 – 波导管方式的切换
列车位于无线单元A:
- 01/12/2015 - P 19
DCS无线部分 – 波导管
列车车头进入无线单元B:
- 01/12/2015 - P 20
DCS无线部分– 波导管
SDH node SDH node SDH node SDH node
ATS LAN
Maint.
SWITCH SWITCH SWITCH
Maint.
SWITCH
Maint.
SWITCH SWITCH SWITCH SWITCH
SWITCH
SWITCH
OPTICAL FIBERS
SWITCH
SWITCH
Urbalis 系统总体结构
- 01/12/2015 - P 3
DCS系统结构示意图
光纤
SDH node SDH node SDH node
SDH骨干网
Main Station
SDH node SDH node
Main Station
SDH node SDH node
Main Station
OCC
DCS冗余保护机制下的故障保护
设备故障 无线网络可靠性
红色(或蓝色)接入点失效
车载MODEM与蓝色(或红色)接入点建立无线连接。车地间的安全应 用有两条路径。
整个红色(或蓝色)无线网络失效
车载MODEM与蓝色(或红色)接入点建立无线连接。车地间的安全应 用有两条路径。
一个车载MODEM失效
车地间的安全应用有一条路径。
- 01/12/2015 - P 24
DCS网络管理部分 - NMS SDH
NMS SDH采用华为T2000, 客户端/服务器结构
NMS SDH主用服务器一台;
T2000 Client 客户端
NMS SDH备用服务器一台;
NMS SDH客户端一台;
T2000 Server 服务器 T2000 Redundant Server 冗余服务器
T
M
T
M
M
T
DCS R M
图例: SWITCH : 以太网交换机 AP :轨旁无线接入点 RM :车载无线modem
- 01/12/2015 - P 4
DCS子系统功能及构成
DCS的主要功能:实现CBTC系统中各子系统设备之间端到端的通信 •DCS系统分为三部分: 有线部分:位于信号设备室,实现轨旁设备之间的数据通信 无线部分:位于列车和轨旁,用于实现车载和轨旁设备的数据通信 网管部分: 位于控制中心或维修中心,用做DCS系统的管理、配置、监 测和维护工具,由NMS SDH和NMS IP两套设备组成
红色车载MODEM和蓝色接入点失效
蓝色车载MODEM与红色接入点建立连接 车地间的安全应用有一条路径。
两个车载MODEM都失效 两个无线网络都失效
车地间的安全应用失去联系
车地间的安全应用失去联系
- 01/12/2015 - P 23
DCS网络管理部分组成
DCS网络管理系统包括两套 NMS设备: NMS SDH –用于管理核心网络SDH NMS IP –用于管理接入网络及无线部分
DCS无线部分结构
DCS无线部分用于实现车载信号设备与轨旁信号设备之间的冗余的连续的 无线通信。由轨旁无线设备和车载无线设备组成。 DCS无线系统采用802.11g标准传输,针对无锡需求采用波导管传输方案: 波导管:该方案轨旁设备由TRE、耦合单元、波导管及附件构成, 车载设备由波导管天线、MRE及附件构成。
无锡市轨道交通2号线工程 信号系统集成采购 DCS子系统功能介绍