DCS集散控制系统学习教程

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第二章集散控制系统（D C S）

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2.1D C S的形成、发展和特点

2.1.1D C S的概念

集散控制系统（D i s t r i b u t e d C o n t r o l S y s t e m）亦称分布式控制系统（简称D C S），是结合多种先进技术而形成的，对生产过程进行集中监测、操作、管理和分散控制的一种控制技术，是随着现代大型工业生产自动化的不断发展和过程控制要求的日益复杂应运而生的一种综合控制系统，是完成过程控制、过程管理的现代化设备。

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国外称集散控制系统是4C技术的产物。这4C就是指控制技术（C o n t r o l）、计算机技术（C o m p u t e r）、通信技术（C o m m u n i c a t i o n）、和C R T（C a t h o d e R a y T u b e）技术。

D C S既不同于分散的仪表控制，又不同于集中式计算机控制系统，是4C技术相互渗透发展而产生的。

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2.1.2D C S的发展情况

过程控制设备的发展历史，大概有以下几个阶段：30年代——机械式仪表现场操作；40年代——大型气动式仪表控制室操作；50年代——气动单元组合仪表控制室操作；60年代——电动单元组合仪表；70年代——集散控制系统。即经过了就地分散控制――模拟仪表集中控制――计算机集中控制――计算机分散控制（D C S）几个阶段。

集散控制系统从诞生之日起，已经历了三代，目前的第四代正在发展之中。

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●D C S开创期：1975～1980年

●代表产品：H o n e y w e l l，T D C2000

●F O X B O R O，S p e c t r u m

●B a i l y，N-90

●恒河，C E N T U M

这些第一代的集散控制系统以微处理器为基础的过程控制单元，实现多种控制功能算法，并实现分散控制；采用带显示器的操作站，与过程控制单元分离，实现集中监视、集中操作、信息综合管理；采用较先进的冗余通信系统、用同轴电缆作为传输媒质，实现控制单元与操作站的通信，已具有D C S的基本特点（即分散控制，集中管理），是D C S的雏形。

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●D C S成长过渡期：1980～1985年

●代表产品：未变

●第二代的主要特点是在原来产品的基础上进行改进，进一步提高可靠性并扩展和增强了

功能。

●其特点是采用模块化、标准化设计，数据通信向标准化迁移，板级模块化，单元结

构化，使之具有更强适应性和可扩充性；新开发的多功能过程控制站、增强型操作站采用了16位C P U及高分辨率C R T技术；通信系统已采用局域网络（从主从式的星形变为总线网络或环网通信），使系统通信围扩大，同时数据传输速率也大大提高；控制功能更加完善，它能实现过程控制、数据采集、顺序控制和批量控制功能。

其基本结构由六部分组成，即局域网络、多功能现场控制站、增强型操作站、主计算机、网络连接器和系统管理站等。

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●D C S完善期：80年代中后期

●代表产品：H o n e y w e l l，T D C3000

●F O X B O R O，I/A S E R I E S

●B a i l y，I N F I-90

●M o o r e，P A C S

这阶段的特点是向开放式、标准化方向发展：实现了开放式的系统通信，向上能与M A P 和E t h e r n e t接口，或者通过网间连接器与其它网络联系，构成复合管理系统，并与不同制造商的产品能进行数据通信；向下支持现场总线，它使得过程控制或车间的智能变送器、执行器和本地控制器之间能实现可靠的实时数据通信。

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●开放系统是第三代集散控制系统主要特征。根据X/O P E N协会的定义，以规化与实际存

在的接口标准为依据而建立的计算机系统、网络系统及相关的通信系统，这些标准可为各种应用系统的标准平台提供软件的可移植性、系统的互操作性、信息资源管理的灵活性和更大的可选择性。

●开放系统的基本特征如下：

●可移植性（p o r t a b i l i t y）

●互操作性（i n t e r o p e r a b i l i t y）

●可适宜性（s c a l a b i l i t y）

可得到性（a v a i l a b i l i t y）

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●D C S管控一体化时期：90年代初至今

●代表产品：

●H o n e y w e l l，T P S系统（T o t a l P l a n t S y s t e m）

●P K S系统(P r o c e s s k n o w l e d g e S y s t e m)

●F O X B O R O，I/A’S50/51系列控制系统I n v e n s y s

●横河，C E N T U M－C S

●A B B，A D V A N T系统O C S开放控制系统

当今的D C S是生产过程控制系统与信息管理系统紧密结合的“管控一体化”的新一代集散型控制系统。由于工厂、企业的信息集成和管理已经提到一定的高度，D C S系统的功能已不再只局限于生产过程的控制，在整个工厂、集团公司的管理中，D C S也能发挥相应的作用。幻灯片10

D C S发展趋势：

向上发展：即向计算机集成制造系统（C I M S：C o m p u t e r I n t e g r a t e d

M a n u f a c t u r i n g S y s t e m）、计算机集成过程系统（C I P S：C o m p u t e r I n t e g r a t e d P r o d u c t i o n S y s t e m）等信息化集成化系统发展。

向下发展：即向现场总线控制系统发展（F C S：F i e l d b u s C o n t r o l S y s t e m），把系统控制能力移到现场，使得控制得到最终的分散，减少了输入输出的接口，减少了机柜的空间和附属设备。

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2.1.3D C S的特点

D C S集散控制是一个以通信网为纽带的集中显示、操作、管理、控制相对分散的多级计算机网络控制系统，由过程控制级、控制管理级和生产管理级所组成。

D C S具有通用性强、系统组态灵活、控制功能完善、数据处理方便、显示操作集中、人机界面友好、安装简单规化、调试方便、运行安全可靠等特点。