01 分布式控制系统概论
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分布式控制系统设计及应用
分布式控制系统设计及应用第一章：引言分布式控制系统是近年来快速发展的一项新技术，它将多个处理单元集成在一个系统中，实现了分布式处理和控制功能，大大提高了系统的性能和可靠性。
本文将讨论分布式控制系统的设计与应用，介绍其基本原理、实现方法和应用场景。
第二章：分布式控制系统基本原理分布式控制系统是基于分布式计算和通信技术实现的，其基本原理包括：1.分布式计算：系统将任务分解为多个子任务，每个子任务由一个或多个处理单元完成，各个处理单元之间相互协作完成任务。
2.分布式通信：系统中的处理单元通过网络进行通信，将结果传递给其他处理单元，实现分布式协作。
3.数据同步：各个处理单元之间需要共享数据，因此需要对数据进行同步，以保证各个处理单元的数据一致性。
第三章：分布式控制系统实现方法分布式控制系统实现方法包括：1.架构设计：分布式控制系统中包含多个处理单元，因此需要通过架构设计实现系统的整体性、可扩展性和可维护性。
2.通信协议：分布式控制系统中，各个处理单元之间需要进行通信，因此需要使用标准的通信协议，确保各个处理单元之间的数据可以正确传递。
3.数据同步算法：分布式控制系统中，各个处理单元之间需要保持数据同步，因此需要使用同步算法，保证各个处理单元的数据一致性。
第四章：分布式控制系统的应用场景分布式控制系统适用于需要高度可靠性和高效性的场景，包括：1.工业自动化：分布式控制系统可以实现对工业生产线的控制和管理，提高生产效率和质量。
2.智能交通系统：分布式控制系统可以实现对交通灯、车辆和行人等的控制和管理，提高交通安全和运行效率。
3.智能家居系统：分布式控制系统可以实现对家庭设备的控制和管理，提高家庭生活舒适度和便利性。
第五章：分布式控制系统设计与应用的挑战和解决方案分布式控制系统的设计和应用面临着以下挑战：1.系统性能：分布式控制系统需要处理大量的数据和任务，因此需要优化系统性能，提高系统的响应速度和处理能力。
分布式控制系统DCS基础知识
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03 DCS的主要功能是实现 对生产过程的实时监控 和自动控制
04 DCS由多个控制器、传 感器、执行器等设备组 成，通过通信网络实现 信息交互和协同控制
DCS的特点
分布式控制：将 控制功能分散到 各个节点，提高 系统的可靠性和
灵活性
模块化设计：各 个模块可以独立 工作，便于维护
和升级
实时性：能够实 时监控和控制整 个系统，确保系 统的稳定性和安
03
模糊控制算法：利用模糊逻辑，实现对复杂系统的控制
04
神经网络控制算法：利用神经网络，实现对复杂系统的智能控制
通信协议
01
DCS通信协议是DCS系统 的核心，负责控制各个设备 之间的通信
03
物理层负责传输介质的选 择和信号的编码解码
02
DCS通信协议通常采用分层 结构，包括物理层、数据链 路层、网络层和应用层
05
软件系统：负责管理和控 制整个系统的运行和操作
02
输入/输出模块：负责采 集和处理各种信号
04
监控系统：负责监控和控 制整个系统的运行情况
06
数据库：负责存储和管理 整个系统的数据
3 DCS的工作原理
数据采集和处理
01
数据采集：通过传感器、变送器等设备，将现场数据采集到DCS系统中
02
数据处理：对采集到的数据进行预处理，包括滤波、去噪、标定等
分布式控制系统DCS 基础知识
演讲人
目录
01. DCS的基本概念 02. DCS的组成和结构 03. DCS的工作原理 04. DCS的选型和安装
1 DCS的基本概念
什么是DCS
01 DCS（Distributed Control System）是 分布式控制系统的缩写
《DCS系统概述》课件
操作站
01
02
03
04
操作站是DCS系统中的人机交 互界面。
操作站通常配备大屏幕显示器 、键盘、鼠标等设备，供操作
员进行监控和操作。
操作站可以显示设备的运行状 态、报警信息、实时数据等， 方便操作员对设备进行监控和
管理。
操作站还支持历史数据查询、 报表生成等功能，方便操作员
进行数据分析和管理。
通信网络
输入输出模块还支持多种 信号接口和控制输出，可 以与各种设备进行连接和 控制。
ABCD
输入输出模块可以采集各 种设备的状态信号和控制 信号，并将其传输到控制 器进行处理。
输入输出模块具有高可靠 性和稳定性，可以在各种 复杂环境下正常工作。
03
DCS系统的功能
数据采集与处理
数据采集
DCS系统能够实时采集各种传感器、 变送器等设备产生的信号，并将其转 化为数字或模拟量数据。
01
通信网络是DCS系统中 的信息传输系统。
02
通信网络采用高速数据 传输协议，确保数据传 输的实时性和准确性。
03
通信网络支持多种通信 接口，可以与各种设备 进行通信和控制。
04
通信网络还具有故障冗 余设计，可以在网络故 障时保证系统的稳定性 和可靠性。
输入输出模块
输入输出模块是DCS系统 中的信号采集和控制系统 。
详细描述
智能化DCS系统具备自学习和自我优化的能力，能够根据历史数据和实时运行情况，自动调整控制策略，提高系 统的稳定性和效率。
网络化
总结词
网络技术的发展使得DCS系统逐渐实现 网络化，提高了系统的可扩展性和远程 控制能力。
VS
详细描述
通过网络化DCS系统，可以实现远程监控 和控制，方便对大规模、分散的工业设施 进行集中管理。同时，通过网络技术，可 以实现数据共享和信息交互，提高生产效 率。
PLC--01PLC概述和工作方式
归
纳
十项指标的归纳
核心思想： （1）用计算机代替继电器控制盘 （2）用程序代替硬件接线 （3）输入/输出电平可与外部装置直接连接 （4）结构易于扩展
输入部分
控制器
输出部分 接触器
按 钮
行程开关 选择开关 计算机
指示灯 电磁阀
1969年美国数字设备公司（DEC）根 据上述要求，研制出世界上第一台可编程 控制器并在GM公司汽车生产线上首次应 用成功，实现了生产的自动控制。 这标志着世界上首台plc的诞生。
第四章 PLC概述
§1-1 PLC的产生、定义及发展
§1-2 PLC的分类及特点 §1-3 PLC的应用
§1-4 PLC与其他工业控制装置的比较
§1-1 PLC的产生、定义及发展
一、PLC产生背景
继电-接触器控制系统采用硬件接线的方式安
装而成。 一旦控制要求改变，电气控制系统必须重新配线安装。 对于复杂的控制系统，这种变动的工作量大、周期长， 并且经济损失大。
十项指标
编程方便，可在现场修改程序； 维护方便，最好是插件式； 可靠性高于继电器控制系统； 体积小于继电器控制柜； 具有数据通信功能，可将数据直 接送入管理计算机； 在成本上可与继电器控制柜竞争；
输人为交流115V； 输出为交流115V/2A以上，能 直接驱动电磁阀、接触器等；
在扩展时原有系统改变最少； 用户程序存储器至少可扩展到4K。
生产控制 级(EIC) 综合控制 系统
一、现场级 二、设备控制级 三、过程控制级 四、在线作业管理 五、计划和业务管理
包括各种设备。如进行生产工艺 参数的检测的传感器和各种电力、 电子、液压和气动执行机构。 它接收各种参数的检测 信号，按照要求的控制 规律实现各种操作控制 完成各种数学模型的建 立，过程数据的采集、 处理
火电厂DCS系统介绍
实时多任务操作系
统
提供稳定的、可靠的、高效的任 务调度和资源管理功能，确保 DCS系统的实时性和稳定性。
网络通信协议栈
支持多种网络通信协议，如 TCP/IP、Modbus等，实现DCS 系统内部及与其他系统的数据交 换。
系统安全机制
提供用户权限管理、数据加密、 防火墙等功能，确保DCS系统的 安全性和可靠性。
可靠性
DCS系统是火电厂运行的核心，其可靠性直接关系 到电厂的安全和经济运行，需要采取多种措施提高 系统的可靠性。
兼容性
不同厂商和不同时期的DCS系统存在兼容性 问题，需要进行系统升级和改造，实现不同 系统之间的互联互通。
市场前景
市场需求
随着全球能源结构的转型和 环保要求的提高，火电厂需 要更加高效、清洁、灵活的 运行方式，对DCS系统的需
优点与不足
DCS系统能够实现脱硫脱硝设施的实时监控和自动调节，提高环保设施运行效率，但在 实际应用中可能受到设备老化、测量误差等因素的影响。
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW ERA
06
火电厂DCS系统发展趋势及挑战
发展趋势
智能化
随着人工智能和机器学习技术的发展，火电厂DCS系统将更加智能 化，能够实现自适应控制、智能优化等功能。
数据库软件
实时数据库
存储DCS系统实时数据，提供高效的数据读写和 查询功能，支持历史数据存储和追溯。
关系数据库
存储DCS系统配置信息、历史数据等，提供灵活 的数据管理和分析功能。
数据库管理工具
提供数据库创建、配置、备份、恢复等功能，方 便用户对数据库进行维护和管理。
控制策略组态软件
控制策略编辑器
DCS操作培训资料
05
DCS操作案例分析
案例一：某化工厂的DCS操作
总结词
复杂流程控制
详细描述
该化工厂使用DCS系统进行大规模的化学反应控制和工艺流程管理，涉及多个反应釜、管道、阀门等设备的监控 和调节。操作员需要熟练掌握各个工艺流程和设备的工作原理，以及如何通过DCS系统进行远程控制和调整。
案例二：某热电厂的DCS操作
人身安全。
操作人员需熟悉DCS系统的操作 流程和安全注意事项，避免误操
作导致设备故障或安全事故。
操作人员需定期进行安全培训和 演练，提高应对突发事件的应急
处理能力。
应急处理流程
当DCS系统出现故障或异常时 ，操作人员应立即报告给相关 部门，并按照应急预案进行处 置。
在处理过程中，操作人员需密 切关注设备运行状态和安全状 况，及时采取有效措施防止事 故扩大。
异常处理流程
针对DCS系统出现异常时的处理流 程进行说明，包括故障诊断、紧急 处理措施和预防措施等。
操作规范
操作安全规范
强调操作过程中的安全注 意事项，包括防止误操作 、保证人员安全等方面的 规定。
操作纪律规范
说明操作人员应遵守的纪 律和规定，以确保DCS系 统的正常运行和维护。
操作质量规范
制定操作质量标准和要求 ，以确保DCS系统操作的 准确性和可靠性。
03
DCS系统功能
数据采集与处理
数据采集
实时采集现场设备的运 行数据，如温度、压力
、流量等。
数据处理
对采集到的数据进行处 理，如滤波、去噪、计 算等，以得到有用的监
控信息。
数据存储
将处理后的数据存储在 数据库中，以供后续查
询和分析。
数据传输
分布式数据库第一章--概论
5.分布式数据库管理系统
分布式数据库管理系统的结构
6.分布式数据库目录系统
定义:存放与分布式数据库系统有关的对象和各种控制信息的场所,包括：
* 全局模式描述：数据库逻辑结构，即所有的全局关系及其属性描述
* 分片模式描述：对全局关系的逻辑分片方法，片段定义的描述
* 分布模式描述：建立逻辑片段和物理映像之间的对应，即定义片段的物理存放站点 * 局部名映射：映射到本地站点的数据名，即把物理映像名与站点上的数据名联系起来 * 存取方法描述：给出每一站点上可使用的存取方法，如关系数据库中索引结构、数目和类型 * 数据库的统计信息：记录着有关数据库的特征参数，如关系的记录个数等
* 客观因素----数据库应用需求的拓展
* 地理上分散，管理上集中的企业越来越多
* 既要实现本地数据管理，也要存取异地的数据 * 既有各部门的局部控制和分散管理，也有整个组织的全局控制和高层次的协同管理
1.分布式数据库系统的起源和发展
面对DDBS的产生提出一个问题------
为什么以前的DBS不能满足当今应用系统的要求呢？
2.分布式数据库系统的定义与分类
其他特点：
* 数据分布透明性：数据的逻辑分片、数据的物理位置分布、数据的复制，对 用户透明。用户也不必关心局部站点数据库的数据模型。 * 集中与自治相结合的控制机制：数据共享的两个层次--局部共享（本站点数 据）、全局共享（各个站点数据）。相应的控制机构有两个层--集中和自治。 * 存在适当的数据冗余度：利用数据冗余提高系统可靠性、可用性和系统性能
3.分布式数据库系统的体系结构
3.1 基于三层模式的DDBS的体系结构
六层模式结构
5级映像 三级独立性
分布式控制系统(DCS)7-第一章-DCS课件
第一章DCS概述
• 数据按域独立组态，域间数据可以由域间引用或 域间通信组态进行定义，并通过监控网络相互引 用。 • 如果只配置一个域，体系结构可简化为图3-32 模式。单域系统中，SNET与MNET可共用100M 高速冗余以太网传输介质。另外，中央服务器也 可同时兼作操作员站使用。 • MACSTM系统具有的功能：数据采集、控制运算 、闭环控制输出、设备和状态监视、报警监视、 远程通信、实时数据处理和显示、历史数据管理 、日志记录、事件顺序记录、事故追忆、图形显 示、控制调节、报表打印、高级计算组态、调试 、打印、下装、诊断。
第一章DCS概述
1.7.2 HS2000CAS系统的网络结构 • HS2000CAS系统的节点从功能上分为现场控制 站、操作员站、打印控制站、服务器、通讯控制 站和工程师站六种类型。其中现场控制站、通讯 控制站与操作员站、打印控制站之间通过服务器 连接，所有节点通过网络连接起来，服务器和现 场控制站、通讯控制站通过系统网络连接，服务 器和操作员站、打印控制站、工程师站通过管理 网络连接在一起，整个系统通过管理网络和系统 网络完成各节点间数据和信息的传递。如图3-30 所示。
第一章DCS概述
• 系统网络(S—NET) 由10M／100M高速实时以太网络或ARCNET 网络构成。用于连接现场控制站和服务器。 • 控制网络（C-NET） 由PROFIBUS构成，可兼容CAN、FF、 MODBUS等多种现场总线网络，用来与现场控 制站主控单元和过程I/O单元通信，完成实时输 入、输出数据传送服务的专用网络系统。
第一章DCS概述
（2）MACSTM系统网络及特性 • MACSTM系统网络采用可靠性高的双冗余结构，应用时 可以保证在任何一条网络失效的情况下都不影响系统通信 。系统网络的拓扑结构为星型，中央节点为服务器。一个 域系统网络（冗余）的连接示意图如图3-33所示。 • MACSTM系统网络的网络特性如下： • • 传输速率100Mbps； • • 通信介质采用双绞线或光纤； • • 最大距离：与选用的介质有关，光纤每段最大距离为 2000m，双绞线每段最大距离为100m。 • • 允许的最大HUB（集线器）数为4，每个HUB有16个 端口。