分布式计算机控制系统
分布式计算机控制系统
2、DCS的系统网络SNET
DCS的中枢，应具有良好的实时性、快速的响应性、极高的 安全性和网络的开放性等特点，选用局域网。 传输介质：同轴电缆或光缆
一、DCS的构成
（二）DCS的网络结构 3、DCS的管理网络MNET 处于工厂级，覆盖一个厂区的各个网络节点，选用局域网。 传输介质：同轴电缆或者光缆
分布式计算机控制系统
一、DCS概述
分布式计算机控制系统 (Distributed Control System)，简称DCS，通常也称为集散控制系统。 DCS 的控制功能，主要由计算机（ Computer ）、控 制技术（Control）、显示技术（CRT）和通信技术 （ Communicate ）来完成，一般也称为 4C 技术， 4C 技术是DCS系统的四大支柱。DCS中通信技术更为重 要，操作员站的操作、工程师站系统的组态以及现 场设备信息的交换都依靠通信技术来完成。
用和维护工作更为方便。
三、DCS的发展趋势
(3)工控软件正向先进控制方向发展 广泛应用各种先进控制与优化技术是挖掘并提升 DCS综合性能最有 效、最直接、也是最具价值的发展方向，主要包括先进控制、过 程优化、信息集成、系统集成等软件的开发和产业化应用。在未 来，工业控制软件也将继续向标准化、网络化、智能化和开放性
一、DCS的构成
一、DCS的构成
1、 控制单元 控制单元是各个DCS控制站的中央处理单元，是DCS的核心设 备。 关键指标：处理容量、控制周期、负荷率。很大程度上取决 于网络指标和控制软件的设计。 可靠性设计：控制冗余设计、控制网络冗余设计、系统网络 冗余设计、实时数据的掉电保持、在线诊断与状态提示、故 障隔离与故障恢复等。
四、DCS实例
四、DCS实例
分散控制系统介绍概要
分散控制系统介绍概要分散控制系统(Distributed Control System, DCS)是一种广泛应用于工业自动化领域的控制系统。
它是以计算机为核心，通过分布式的控制器和现场设备相互连接，实现对工业过程中各种参数和设备的监控和控制。
DCS的核心思想是将控制系统分布在不同的现场设备中，通过现场设备之间的通信，实现系统的协调和控制。
相比于传统的集中式控制系统，DCS具有以下优势：1.可扩展性：DCS的控制器分布在不同的设备中，可以根据需求添加或移除控制器，实现系统的扩展和升级。
2.高可靠性：由于控制器分布在多个设备中，即使一些设备故障，其他设备仍然可以正常工作，保证了系统的高可靠性。
3.高性能：DCS中的控制器使用先进的计算机技术，具有较高的计算性能和响应速度，能够快速进行复杂的控制计算。
4.分布式控制：DCS将控制功能分布在多个控制器中，实现了分布式控制，提高了系统的灵活性和适应性。
DCS主要由三个组成部分构成，分别是现场设备、控制器和操作工作站。
现场设备包括各种传感器、执行器等，用于获取和控制工业过程中的各种参数和信号。
控制器是DCS的核心部件，它负责接收和处理现场设备发送的信号，进行控制计算，并根据计算结果发送控制指令给现场设备。
操作工作站是DCS的人机界面，操作员通过工作站可以对系统进行监控和控制。
工作站提供了友好的图形界面，显示各种参数和设备状态，并提供操作界面，操作员可以对参数进行调整和设备进行控制。
DCS的工作原理是现场设备将传感器采集到的信号通过数据通信网络传输到控制器，控制器进行控制计算，并根据计算结果发送控制指令给现场设备，现场设备执行控制指令，实现对工业过程的控制。
除了基本的监测和控制功能，DCS还具有一些高级功能，如数据采集和处理、报警和故障诊断、远程监控和控制等。
通过这些功能，DCS可以实现对工业过程的全面监控和控制，并对系统故障进行及时诊断和修复，提高系统的稳定性和可靠性。
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控制方案
dcs控制方案一、概述DCS（分布式控制系统）是一种基于计算机网络和现场总线技术的自动化控制系统。
它可以集成各类控制设备、执行器和传感器，并通过高效的数据通信实现对生产过程的监控和控制。
本文将详细介绍DCS控制方案的设计与实施。
二、系统组成1. 硬件方案DCS控制方案的硬件组成主要包括控制器、输入/输出模块、执行器和传感器等。
控制器具备高性能的数据处理能力，负责控制算法的执行和监控系统的运行。
输入/输出模块则负责与外部设备进行数据交互，传输控制信号和采集过程数据。
执行器和传感器承担着实际动作和信号采集的任务，将系统状态信息反馈给控制器。
2. 软件方案DCS控制方案的软件方案是整个系统的核心。
它包括了实时嵌入式操作系统、控制算法、监视系统以及人机界面等。
实时嵌入式操作系统保证了系统的高可用性和稳定性，控制算法则实现了对生产过程的精确控制。
监视系统通过对采集到的数据进行分析和处理，提供运行状态的监控报告和故障诊断。
人机界面提供了直观友好的操作界面，方便操作人员进行实时监控和调整参数。
三、DCS控制方案设计1. 系统需求分析在设计DCS控制方案之前，需要对待控制的生产过程进行全面的需求分析。
包括对工艺流程、设备性能要求、安全性要求和监控需求等进行详细的了解。
通过充分了解系统需求，才能制定出符合实际情况的控制方案。
2. 系统结构设计根据分析得出的系统需求，进行系统结构设计。
将整个生产过程划分为若干个子系统，根据不同的功能和控制需求进行模块化设计。
同时考虑实时性、可靠性和安全性等因素，确定控制器和传感器的布置位置，以及各个子系统之间的数据通信方式。
3. 控制算法设计根据生产过程的特点和控制需求，设计合理的控制算法。
可以采用传统的PID控制算法，也可以结合先进的模糊控制、神经网络控制或模型预测控制等。
控制算法需要综合考虑系统的稳定性、鲁棒性和响应速度，以实现对生产过程的精确控制。
四、DCS控制方案实施1. 系统集成根据设计方案，进行硬件设备的安装和网络连接。
DCS等名词解释
仪表工基础知识－－DCS等名词解释一、DCS－－－－分布式控制系统1、什么是DCS？ 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。
2、 DCS有什么特点？ DCS是计算机技术、控制技术和网络技术高度结合的产物。
DCS通常采用若干个控制器（过程站）对一个生产过程中的众多控制点进行控制，各控制器间通过网络连接并可进行数据交换。
操作采用计算机操作站，通过网络与控制器连接，收集生产数据，传达操作指令。
因此，DCS的主要特点归结为一句话就是：分散控制集中管理。
3、 DCS的结构是怎样的？上图是一个较为全面的DCS系统结构图，从结构上划分，DCS包括过程级、操作级和管理级。
过程级主要由过程控制站、I/O单元和现场仪表组成，是系统控制功能的主要实施部分。
操作级包括：操作员站和工程师站，完成系统的操作和组态。
管理级主要是指工厂管理信息系统（MIS系统），作为DCS更高层次的应用，目前国内纸行业应用到这一层的系统较少。
4、 DCS的控制程序是由谁执行的？DCS的控制决策是由过程控制站完成的，所以控制程序是由过程控制站执行的。
5、过程控制站的组成如何?DCS的过程控制站是一个完整的计算机系统，主要由电源、CPU（中央处理器）、网络接口和I/O组成6、什么是DCS 的开放性？DCS的开放性是指DCS能通过不同的接口方便地与第三方系统或设备连接，并获取其信息的性能。
这种连接主要是通过网络实现的，采用通用的、开放的网络协议和标准的软件接口是DCS开放性的保障。
7、什么是系统冗余？在一些对系统可靠性要求很高的应用中，DCS的设计需要考虑热备份也就是系统冗余，这是指系统中一些关键模块或网络在设计上有一个或多个备份，当现在工作的部分出现问题时，系统可以通过特殊的软件或硬件自动切换到备份上，从而保证了系统不间断工作。
通常设计的冗余方式包括：CPU冗余、网络冗余、电源冗余。
DCS的基本结构及原理
DCS的基本结构及原理DCS（Distributed Control System，分布式控制系统）是一种利用计算机网络技术对工业生产过程实施分散控制与集中管理的自动化控制系统。
其基本结构主要由硬件部分和软件部分组成。
硬件部分包括：控制器、输入/输出模块、通信网络和人机界面等。
控制器是DCS的核心部分，负责接收和处理来自输入/输出模块的信号，并根据设定的控制策略产生相应的控制信号。
控制器通常由主控制器和备用控制器组成，以提高系统的可靠性和稳定性。
输入/输出模块用于接收和发送与工业生产过程相关的信号。
输入模块将传感器等设备感知到的实时数据转换成数字信号，并传送给控制器进行处理和决策。
输出模块则将控制器产生的控制信号传送给执行机构，实现对生产过程的控制。
通信网络用于连接各个控制器和输入/输出模块，以及人机界面等设备，构建起整个DCS系统。
通信网络可以采用以太网、现场总线等多种技术，保证数据的传输和共享。
人机界面是操作员与DCS系统进行交互和管理的接口。
它提供了直观的图形界面，显示实时数据和历史数据，并提供控制参数的设置和调整等功能。
操作员可以通过人机界面对生产过程进行监控、控制和优化。
软件部分包括：实时控制软件、数据库管理软件和应用软件等。
实时控制软件是DCS系统的核心软件，它负责实时监控和控制生产过程。
实时控制软件接收输入/输出模块传来的信号，根据预设的控制算法和控制策略，产生相应的控制信号进行调节和优化。
同时，它也负责实时监测各个设备的状态和性能，并进行诊断和报警。
数据库管理软件用于存储和管理DCS系统中涉及的各种数据，包括实时数据、历史数据、配置数据和报警记录等。
数据库管理软件可以高效地组织和检索各种数据，以满足用户的需求。
应用软件是DCS系统根据不同行业和工艺特点而自定义开发的，它根据用户的需求，提供特定的功能和工具，以实现对生产过程的优化和管理。
应用软件可以包括过程控制、安全控制、质量控制等方面的功能。
02分布式控制系统的体系结构
02分布式控制系统的体系结构分布式控制系统（Distributed Control System，简称DCS）是一种由多台个体控制单元组成的控制系统。
其体系结构是由若干分布式控制器、操作站和通讯网络组成，用于实时监测、控制和管理工业过程中的各种生产参数和设备设施。
本文将分析分布式控制系统的体系结构，并介绍其各个组成部分的功能和作用。
一、分布式控制器分布式控制系统的核心部分是分布式控制器。
它是由多个分布式控制因子组成，主要负责接收传感器信号、计算控制算法、驱动执行器，实现对过程参数的实时监测和控制。
分布式控制器通常采用红外线、无线电波、以太网等通信方式与其他组件进行数据传递。
二、操作站操作站是分布式控制系统的用户界面，用于人机交互和控制系统的人工操作。
操作站上装有操作界面、监控界面、数据处理界面和报警界面等，用户可以通过操作站进行对工业过程的监测、控制、调整和设备管理。
操作站通常由计算机、触摸屏和键盘等硬件设备组成，运行着专门的控制软件。
三、通讯网络通讯网络是分布式控制系统中各个组件之间进行数据传输和通信的重要媒介。
通讯网络通常采用现代化的网络技术，如局域网（Local Area Network，简称LAN）、广域网（Wide Area Network，简称WAN）等，以实现高速、可靠、安全的通信。
通讯网络的质量和性能对于整个系统的运行效果和安全性至关重要。
四、传感器和执行器传感器是分布式控制系统中的输入设备，用于实时采集工业过程中的各种参数，如温度、压力、流量、液位、浓度等。
执行器则是分布式控制系统中的输出设备，负责根据控制器的指令对各种执行设备进行控制，如闸门、调节阀、电机等。
传感器和执行器通过信号转换器与分布式控制器进行连接。
五、数据库数据库是分布式控制系统中的重要组成部分，用于保存和管理系统中的各种数据，如传感器采集数据、控制参数、工艺流程、历史记录等。
数据库可以提供实时的数据查询和分析功能，为系统的管理和优化提供依据。
DCS控制系统详解
DCS控制系统详解（化工厂）提起DCS系统，化工人都不陌生，因为它是化工厂的大脑，会根据采集现场仪表（温度、压力、流量、液位等）信号作出判断，让输出的信号对管道的阀门进行控制由于DCS涉及的知识面很广，所以今天只介绍基本结构和原理部分，希望能为工厂中相关操作人员以及初学者提供参考。
01 基本结构DCS是Distributed Control System的缩写，直译为“分布式控制系统”。
由于产品生产厂家众多，系统设计不尽相同，功能和特点也各不相同。
国内在翻译时，也有不同的称呼：分散控制系统（简称DCS）集散控制系统（简称TDCS或TDQ 分布式计算机控制系统（简称DCCS）02 系统组成三站一线：工程师站、操作员站、现场控制站、系统网络1、工程师站对DCS进行离线的配置、组态工作和在线的系统监督、控制、维护的网络接点。
主要功能：提供对DCS 进行组态，配置工作的工具软件，并在DCS 在线运行时实时监视DCS网络上各个节点的运行情况，使系统工程师可以通过工程师站及时调整系统配置及一些系统参数的设定，使DCS随时处在最佳工作状态之下。
2、操作员站处理一切与运行操作有关的人机界面（HIS，Human Interface Statio n,或01, Operator In terface，或MMI，Man Machi ne In terface）功能的网络节点。
主要功能：为系统的运行操作人员提供人机界面, 使操作员可以通过操作员站及时了解现场运行状态、各种运行参数的当前值、是否有异常情况发生等,并可通过输入设备对工艺过程进行控制和调节, 以保证生产过程的安全、可靠、高效。
3、场控制站现场控制站是DCS的核心，是对现场I/O处理并实现直接数字控制（DDC功能的网络节点。
系统主要的控制功能由它来完成，系统的性能、可靠性等重要指标也都要依靠现场控制站保证。
其设计、生产及安装都有很高的要求，是分散控制系统中的主要任务执行者。
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一、DCS的构成
3.工程师站组态软件
（1）组态
“组态(Configure)”的含义是“配置”、“设定”、“设置”
等意思，是指用户通过类似“搭积木”的简单方式来完成自
分布式计算机控制系统
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一、DCS概述
分布式计算机控制系统 (Distributed Control System)，简称DCS，通常也称为集散控制系统。 DCS的控制功能，主要由计算机（Computer）、控 制技术（Control）、显示技术（CRT）和通信技术 （Communicate）来完成，一般也称为4C技术，4C 技术是DCS系统的四大支柱。DCS中通信技术更为重 要，操作员站的操作、工程师站系统的组态以及现 场设备信息的交换都依靠通信技术来完成。
计算站等
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一、DCS的构成
4、 全厂优化和调度管理级（决策管理层） （1）从系统的观点：原料到销售进行优化协调，优化控制 （2）协调和调度各车间生产计划和各部门的联系； （3）主要数据的显示、存储和打印；数据通信。 主要设备：大型机、中型机、微机
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一、DCS的构成
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一、DCS的构成
（二）DCS的硬件结构 DCS系统基于分级分布式网络结构连接各硬件单元或者硬件模 块。 硬件系统主要包括：控制单元、输入/输出单元、电源单元、 控制网络及设备、系统网络及设备、操作员站、工程师站、 监控计算机站、机柜和操作台等。
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一、DCS的构成
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一、DCS的构成
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一、DCS的构成
DCS功能的构成反映了DCS的“分散控制、集中管 理”的特点。 从功能上看可以分为：四个层次，分别是现场控 制级的功能；过程装置控制级；车间操作管理级； 全厂优化和调度管理级。 从结构看分为：三大块，分别是分散过程控制装 置；集中操作和管理系统；通信系统。
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一、DCS的构成
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一、DCS的构成
3、车间操作管理级（生产管理层）
车间操作管理级能完成功能是：
（1）数据显示与记录
（2）过程操作（含组态操作、维护操作）
（3）数据存储和压缩归档
（4）报警、事件的诊断和处理
（5）系统组态、维护和优化处理
（6）数据通信；
（7）报表打印和画面硬拷贝。
主要设备：中央控制室操作站、打印机、拷贝机、工程师站、
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一、DCS的构成
（二）DCS的软件结构 DCS软件包括： ➢ 现场控制站控制软件 ➢ 操作员站监控软件 ➢ 工程师站组态软件 三部分软件分别运行在不同层次的硬件平台上，息，完成整个控制系统的各种功能。
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一、DCS的构成
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一、DCS的构成
1.现场控制站控制软件
（1）主要功能
完成对现场的直接控制，包括数据采集、数据转换、算法运
行、控制输出、与其他站点通信及实时传输数据、控制
站自诊断及故障恢复、冗余切换、在线组态、在线下装、
工程在线升级和数据保持。
（2）现场控制站软件分为执行代码和数据两部分。
➢ 执行代码：固化在EPROM
➢ 数据：RAM
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一、DCS的构成
（3）实时数据库 实时数据库是现场控制软件的中心环节。 实时数据库的基本数据类型： • 模拟量输入输出结构 • 开关量输入输出结构 • 模拟计算量结构 • 开关量点组合结构
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一、DCS的构成
（3）实时数据库
实时数据库的存取形式：
1）输入输出模块取得通道信息和转换信息后，经运算后将运
算结果存回数据库。
2）控制算法从数据库中取得运算所需要的各种变量值，并把
控制结果写回数据库。
3）网络通信模块周期性的从数据库取得各记录的实时值并广
播到网络上，以刷新其他站的数据库，同时不断接受网络上
的控制信息包，并将该信息写回该点的记录中。
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一、DCS的构成
（一） DCS系统的层次结构
1、 现场控制级（直接控制层）
（1）微处理器进入现场变送器、传感器和执行器；部分或完
全完成过程控制级的功能；
（2）采集过程数据，对数据进行数据转换；
（3）输出过程操作命令；
（4）进行直接数字控制；
（5）完成与过程装置控制级的数据通信；
（6）对现场控制级的设备进行检测和诊断。
主要设备：控制站（包含输入输出单元（IOU）、控制单元
（CU）、电源单元（PU））
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一、DCS的构成
2、过程装置控制级（操作监控层） 过程装置控制级功能是： （1）采集过程数据，进行数据转换和处理； （2）数据的监视和存储； （3）实施连续、批量或顺序控制的运算和输出控制作用； （4）数据和设备的自诊断； （5）数据通信。 主要设备：操作员站、工程师站、监控计算机站和计算机网 关。
1、 控制单元 控制单元是各个DCS控制站的中央处理单元，是DCS的核心设 备。 关键指标：处理容量、控制周期、负荷率。很大程度上取决 于网络指标和控制软件的设计。 可靠性设计：控制冗余设计、控制网络冗余设计、系统网络 冗余设计、实时数据的掉电保持、在线诊断与状态提示、故 障隔离与故障恢复等。
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一、DCS的构成
2.操作员站监控软件 （1）主要功能 完成实时数据管理、历史数据存储和管理、控制回路调节和 显示、生产工艺流程画面显示、系统状态、趋势显示以及生 产记录的打印和管理。
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一、DCS的构成
（2）操作员监控软件的实现 ➢ 实时多任务操作系统：实时多任务核心 ➢ 实时数据库：DCS最基本的资源 ➢ 历史数据库：便于对系统进行综合分析 ➢ 网络通信管理：操作站对DCS集中管理和操作的基础
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一、DCS的构成
2、输入/输出单元 输入/输出单元是由各种类型的输入/输出模板组成。 3、电源单元 DCS系统主要采用开关电源。 4、机柜 现场控制站的机柜内部均装有多层机架，以供安装电源及模块之用。 5、DCS的操作站 DCS操作站一般分为操作员站和工程师站。前者主要实现一般的生产操作 和监控任务，具有数据采集和处理、监控画面显示、故障诊断和报警等 功能。后者除了具有操作员站的一般功能以外，还应具备系统的组态、 控制目标的修改等功能。