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读书报告DCS系统DCS控制系统的概述DCS（Distributed Control System）是指分布式控制系统，又称之为集散控制系统。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。DCS控制系统是计算机技术、控制技术和网络通信技术高度结合的产物。它是以微处理器为基础的集中分散型控制系统，由过程控制级和过程监控级组成，以通信网络为纽带的多级计算机系统，综合了计算机、通讯、显示和控制等4C技术，可提供窗口友好的人机界面和强大的通讯功能。DCS集散控制系统融合了计算机技术、网络技术、通讯技术和自动控制技术，是一种把危险分散，控制集中优化的新型控制系统，由集中管理、分散控制、通信网络三大部分组成。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。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，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。为了增加系统网络还必须非常可靠，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。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。这样既可以避免由于一个站点失效造成整个系统的失效，提高系统可靠性，也可以使各站点分担数据采集和控制功能，有利于提高整个系统的性能。DCS的操作员站是处理一切与运行操作有关的人机界面功能的网络节点。工程师站是对DCS进行离线的配置、组态工作和在线的系统监督、控制、维护的网络节点，其主要功能是提供对DCS进行组态，配置工作的工具软件（即组态软件），并在DCS在线运行时实时地监视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随时处在最佳的工作状态之下。与集中式控制系统不同，所有的DCS都要求有系统组态功能，可以说，没有系统组态功能的系统就不能称其为DCS。DCS具有以下特点 高可靠性。由于将系统控制功能分散在各台计算机上实现,系统结构采用容错设计,因此某一台计算机出现的故障不会导致系统其它功能的丧失。此外,由于系统中各台计算机所承担的任务比较单一,可以针对需要实现的功能采用具有特定结构和软件的专用计算机,从而使系统中每台计算机的可靠性也得到提高。 开放性。采用开放式、标准化、模块化和系列化设计,系统中各台计算机采用局域网方式通信,实现信息传输,当需要改变或扩充系统功能时,可将新增计算机方便地连入系统通信网络或从网络中卸下,几乎不影响系统中其他计算机的工作。 灵活性。通过组态软件根据不同的流程应用对象进行软硬件组态,即确定测量值与控制信号相互间的连接关系,从控制算法库选择适用的控制规律以及从图形库调用基本图形组成所需的各种监控和报警画面,从而方便地构成所需的控制系统。 易于维护。功能单一的小型或微型专用计算机,具有维护简单、方便的特点,当某一局部或某个计算机出现故障时,可以在不影响整个系统运行的情况下在线更换,迅速排除故障。 协调性。各工作站之间通过通信网络传送各种数据,整个系统信息共享,协调工作,以完成控制系统的总体功能和优化处理。 控制功能齐全。控制算法丰富,集连续控制、顺序控制和批处理控制于一体,可实现串级、前馈、解祸、自适应和预测控制等先进控制,并可方便地加入所需的特殊控制算法DCS的发展趋势由于系统基本体系结构本身所涉及的技术已经非常成熟,随着用户对的应用和开发越来越熟悉,价格越来越透明,利润空间也越来越小。受信息技术网络通信技术、计算机硬件技术、嵌入式系统技术、现场总线技术、各种组态软件技术、数据库技术等发展的影响,以及用户对先进的控制功能与管理功能需求的增加,各厂商必将提升系统的技术水平,并不断地丰富其内容,对的应用进一步拓展。l 数据优化和信息管理。随着计算机技术、网络通讯技术、数据存储和压缩技术的发展，DCS集散控制系统的信息集成和管理也提高到一定的程度。DCS集散控制系统在垂直方向上向上扩展，组成信息系统。该信息系统包括MES和ERP。MES是面向车间层的生产管理技术与实时信息系统，其核心是信息集成，它为经营计划管理层与底层控制之间架起桥梁。ERP包括财务管理、生产控制、物流管理和人力资源等基本功能，为企业决策层提供企业财务状况，用于企业决策。DCS集散控制系统的信息化体现在各DCS集散控制系统不是一个以控制为主的控制系统，而且是一个充分发挥信息管理功能的综合平台系统，同时这些信息充分体现了全面性、准确性、实时性和系统性。l 集成化。DCS集散控制系统的集成化主要体现在功能的集成和产品的集成两个方面。DCS中除保留传统DCS所实现的过程控制功能之外，还集成了PLC（可编程逻辑控制器）、RTU（采集发送器）、FCS、各种回路调节器、各种智能采集或控制单元等。l 智能化。由于数据库系统、推理机能的发展，专家系统、知识库系统应用，以专家系统、模糊逻辑、人工神经网络为代表的人工智能技术在DCS集散控制系统的各级得到实现，并推动包括DCS在内的自动控制向着基于知识的智能控制系统方向发展。l 开放化。现如今网络技术、数据库技术、软件技术、现场总线技术的发展为开放系统提供了可能。各厂家竞争的加剧,促进了细化分工与合作,各厂家放弃了原来自己独立开发的工作模式,变成集成与合作的开发模式,所以系统自动实现开放性。l 低成本化。在上世纪年代甚至年代还是技术含量高、应用相对复杂、价格也相当昂贵的工业控制系统。随着应用的普及和国产系统的完善和应用的进一步扩大,已经不再神秘,变成大家熟悉的、价格合理的常规控制产品。行业解决方案和服务专业化。随着开放系统和平台技术的发展,产品的选择更加灵活,软件组态功能也越来越灵活、强大,对于每一个特定的应用都需要一个完整的解决方案,所以专业化的应用知识和工程经验是今后工业自动化厂商或系统集成商成功的关键。各厂家在努力宣传技术优势的同时,更是努力宣传自己的行业方案设计与实施能力,为不同的用户提供更加专业化的解决方案并实施专业化的服务。DCS系统在实际工程中的应用。DCS系统在发电厂电气控制系统中的应用。DCS系统充分利用原有的专用微机数字化测控、保护、监视等继电保护装置，如发电机励磁调节系统、发变组保护系统、故障录波系统等，也就是说这些保护装置和系统运行动作结果、工况状态、以及经过装置处理后的数据信息，均需要通过对应通信通道送入到发电厂。另外，在保证上述控制装置系统可以高效稳定正常运行的同时，可以从系统中完全脱离进行独立运行，以确保发电厂电气系统运行具有较高安全可靠水平。发电厂电气 DCS 控制系统的主要功能构成包括：发电机励磁系统的自调节，励磁调节器开关、灭磁开关以及整流柜开关得远程操控，自动电压调节器（AVR）增、减磁的智能自动控制；发变组各开关、刀闸的分合闸操控，同期装置的起动、以及同期方式的自动选择。 目前 DCS 分散集控系统在大中容量的发电厂中得到广泛应用，在电气控制系统（ECS）接入到 DCS系统中后，如何解决运行过程中的搭配问题，实现电厂 DCS 系统机、炉、电一体化集中协调控制功能要求，则是所有电气DCS系统工作人员研究的一个重要内容，需要在实践应用中不断深化和修正改善，确保发电机组安全可靠、节能经济的高效稳定运行。DCS系统在粘胶短纤维工序中分析在粘胶短纤维工序中，DCS的系统由计算机网络、连接在网络上现场I/O控制站、操作员站和工程师站等，具体如图1所示。从图1可以看出，它可以分为若干个服务器，操作员站、工程师站及现场控制站、系统工作站等。在实际控制应用中像模拟量、脉冲量等它们这些的输入输出及相关信号的采集转换和处理都是由I/O控制站来完成的。操作员站提供的是供运行人员进行操作的操作平台，它是确保系统各功能充分发挥和利用，主要完成像报警的显示和确认，报表或事故顺序的打印等。工程师站是每个技术员生产和修改应用系统的平台，它的主要功能体现在控制回路生产某系统的4个控制回路，完成某个系统中的原理图，报警图等的系统模拟效果，还可以完成系统的配置组态，应用系统的生成等。在DCS中，建立和修改实时数据库记录比较常用的方法是通用数据库工具软件生成数据库文件，系统直接利用这种数据格式进行管理或采用某种方法将生成的数据文件转换为DCS所要求的格式。报表的生成。一般说，不同的DCS在报表打印功能方面存在较大的差异，所以操作员在进行报表打印时候只能通过组态软件中的报表生成部分进行组态。DCS控制系统主要涵盖原液车间的制胶工艺自动化控制、纺丝车间的纺丝生产工艺的自动化控制和三废治理或回收的自动化控制。完成了信号处理和传递、信号接收和显示、报表生产和历史数据存储、打印和报警等功能。同时，这个系统对三废治理或回收工艺实现自动化控制，使整个生产流程安全环保清洁。一般地工程师站设有相应的组态平台和系统维护工具。操作人员完成生产过程中的监控管理。在控制站完成的整个过程中都能实时做到监控效果，并有主控制卡和数据转发卡等单元组成。控制站的多种卡件均可实现冗余配置。为了增加系统的可靠性，有时候需要对主控制卡，数据转发卡进行必要的冗余配置，控制回路的I/O卡件也需要冗余配置。另外，各操作站之间的设备要通过标准的以太网连接，并根据需要进行冗余设计。同时对那些重要部位的模块，控制器及电源等也要进行冗余