DCS集散控制系统

1、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。 在系统功能方面，DCS和集中式 控制系统的区别不大，但在 系统功能的实现方法上却完全不同。首先，DCS的骨架一系统网络，它

2、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，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

3、厂家的DCS均采用双总线、环形或双重星形的网络拓扑结构。为的最大节点数量应比实际使 时增加新的节点，另一方面 ，以确保系统的实时性和可了满足系统扩充性的要求，系统网络上可接入 用的节点数量大若干倍。这样，一方面可以随 也可以使系统网络运行于较轻的通信负荷状态 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

4、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（HMI-Huma n Machi ne In terface 或 operator in terface ）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

5、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DCSDCS自1975年问世以来，已经经历了二十多年的发展历程。在这二十 多年中，DCS虽然在系统的体系结构上没有发 生重大改变，但是经过不断提高。总的来说， DCS正在 向发展。统，传统的DCS仅仅是一个的发展和完善，其功能和性能都得到了巨大的 向着更加开放，更加标准化，更加产品化的方 作为生产 过程自动化领域的计算机控制系狭义的概念。 如果以为DCS只是生产 过程的自动化系统，那就会引出错误的结论，因为 现在的计算机控制系统的含

6、义已被大大扩展了，它不仅包括过去DCS中所包含的各种内容，还向 下深入到了现场的每台测量设备、执行机构，向上发展到了生产管理，企业经营的 方方面面。传统 意义上的DCS现在仅仅 是指生产过程控制这一部分的自动化，而 工业自动化 系统的概念，则应定位 到企业全面解决方案，即total solution的层次。只有从这个角度上提出问 题并解决问题，才能使计算机自动化真正起到其应有的作用。DCS具有以 下特点:(1)高可靠性。由于DCS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 功能的丧失。此外，由于系统中各台计算机所 针对需要实现的功能采用具有特定结构和软件现的故

7、障不会导致系统其他 承担的任务比较单一，可以 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(2)开放性。DCS米用开放式，标准化、模块化和系列化设计，系息传输，当需要改变或扩充 通信网络或从网络中卸下，统中各台计算 机采用局域网方式通信，实现信 系统功能时，可将新增计算机方便地连入系统 几乎不影响系 统其他计算机的工作。DCS的发展历史DCS是分布式控制系统的英文缩写(Distributed Co ntrol System)，在国内自控行业 又称之为集散控制系统。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(Computer)、通讯(Comm

8、unication)、显示(CRT) 和控制(Control)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、组 态方便。)它的发展 大体分为三个阶段。第一阶段：1975-1980年，在这个时期集 散控制系统的技术特点表现为：1) 采用微处 理器为基础的控制单元，实现分散控制，有各种各样的算法，通过组态 独立完成回路控制，具有自诊断功能2）采用带CRT显示器的操作 站与过程单元分离，实现集 中监视，集中 操作3）米用较先进的冗余通信系统第二阶段：19801985.，在这个时期集 散控制系统的技术特点表现为：1） 微处 理器的位数提高，CRT显示器的 分辨率提高2）强化的模块化系

9、统3）强化了系统信息管理，加强通信功能第三阶段，1985年以后，集 散系统进入第三代，其技术 特点表现为：1）采用开放系统管理2）操作站采用32位微处理器3）采用实时多用户多任务的操作系统进入九十年代以后，计算机技术突飞猛进，更多新的技术被应用到了 DCS之中。PLC是一种针对顺序逻辑控制发展起来的电子设备，它主要用于代替不灵活而 且笨重的继电器逻辑。现场总线 技术在进入九十年代中期以后发展十分迅 猛，以至于有些人已做出预测：基于现场总线的 FCS将取代DCS成为控制系统的主角。DCS是 Data Communication Subsystem （数据通信子系统）的简称。以轨道交 通行业为例，

10、DCS是一个纯透明 的非安全性系统，他是控制 中心和列车之 间发送报文的载体。DCS第二层 涵义：Dorsal Column Stimulator医脊柱刺激器在特殊控 制领域，如核电站控制系统，DCS的含义为数字化控制系统（Digital con trol system）。国内DCS主要厂家有：上海新华，鲁能控制，国电智深，浙大中控，和利时，上海 华文，上海乐华，浙江中自等。国外的有 西屋（艾默生）、FOXBORO、ABB、西门子、霍尼韦尔、横河、山武一霍尼韦尔公司、FISHER-ROSEMOUNT 公司等DCS特点和发展概述DCS是分散 控制系统（Distributed Control Sy

11、stem）的简称，国内一般习惯 称为集散控制 系统。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（Computer）、通讯（Communication）、显示（CRT）和控制（Control）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、组态方便。DCS具有 以下特点：（1）高可靠性 由于DCS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 夕卜，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

12、计算机的可靠性也得到提高。(2) 开放性DCS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，几乎不影响系统其他计算机的工作。(3) 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，即确定测量与控 制信号及相互间连接关系、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。(4) 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

13、整个系统运 行的情况下在 线更换，迅速排除故障。(5) 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。(6) 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、解耦、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的构成方式 十分灵活，可由专用的管理计算机站、操作员站、工程师站、记录站、现场控制站和数据采集站等组成，也可由通用的服务器、工业控制计 算机和可编程控制器 构成。 处于底层的过程控制级一般由分散的现场控制站、数据采集站等就地实现数据采集和控制 级对来自过程 表、故

14、障诊断 与更高性能的 计划调度、仓，并通过数据通信网络传送到生 控制级的数据进行集中操作管理 、显示报警等。随着计算机技术 计算机设备通过网络连接来实现 储管理、能源管理等。产监控级计算机。生产监控 ，如各种优化计算、统计报 的发展，DCS可以按照需要 更高级的集中管理功能，如DCS在国内外的 发展与应用状态1975年美国最大的仪表控制公司Honeyw ell首次向世界推出了它的综合分散控制 系统 TDC2000 ( Toal D ist ribu ted Con t ro l -2000), 这一系统的发表，立即引起美国工业 控制界高度评价，称之为“最鼓舞人心 的事件”。世界各国的各大公司也

15、纷纷仿效，推出了一个又一个集散系统，从此过程控制 进入了集散系统的新时期。在此期间 有日本横河公司推出的 CEN TUM ,美国泰勒仪表公司 的M O SË,费雪尔公司的 DCÉ 400,贝利公司的N 90,福克 斯波罗公司 的Cpect rum和德国西门子公司的 Telepermm。随着计算机特别是微型计算机与网络技术的飞速发展，加上各制造商的激烈竞争,使DCS很快从70年代的第一代发展到90年代初的第三代D CS。尽管在这之前的集散系统的技术水帄已经很高，但其中存在着一个最主要的弊病是：各大公司 推出的几十种型号的系统，几乎都是本公司的专利产品，每个

16、公司为了保护自身的利益，采用的都是专利网 络，这就为全厂、全企业的管理 带来问题。随着计算机的发展与网络开发使各控制厂商更多地采用商业计算机的技术，80年代末许多公司推出新一代的集散系统，其主要特征是新系统的 局部网络采用MA P协议；引用智能变送器与现场总线结构；在控制软件 上引入PLC的顺序控制与批量控 制,使DCS也具有PLC的功能。至90年代初各国知名 的DCS有:3000, Bailey 的IN F I 90,Ro semo un t 的 RS 3, W est Hoo se 的 WDPF, L eeds &Non th rup 的 MAX 10 00,Foxbo ro的I&

17、amp;ouml;A S,日本横河的 CEN TUM。这里所 提到的均为大型 的DCS,为了适应市场的需要各厂商也开发了不少中小型的DCS系统如S9000,MAX 2, LXL ,A 2 PACS 等等。目前国内DCS主要有：新华XDPS，鲁能的LN2000，国电智深DCS， 中控DCS,和利时DCS，南京科 远DCS，浙江中自等。国外的 有 西屋（艾 默生）ovation、FOXBORO、ABB、西门子PCS7霍尼韦尔、横河 DCS等。 下坡缓速控制（DCS）DCS英文全称是Descent Control System,车辆驶在倾斜度较大的下坡 路上行进时，DCS自动进行制动，让车辆维持在5

18、7公里/小时的速度前进，司机无须 踩刹车踏板，而且确保车轮不发生抱死，轻松驾驭方向。如雪佛兰科帕奇车型就标配了此系统。记录仪（超小型DCS）DCS的价格一般比较昂贵，一套最小的DCS系统都要求10万元左右，一般适合点数 较多的场合。但是点数比较小的情况下，记录仪就显示比较经济实惠了。 100点以下的点数价格 估计只有DCS的一半左右。所以选择 DCS也应该根据 现场的需求来进行选择。DCS与PLC的什么区别？PLC控制和DCS控制系统不是一个逻辑层次上的概念，从名称上就能看出 :PLC 是以功能命名，DCS是以体系结构命名。从原理上看 PLC就可以组成DCS。当 然两者性能差异还是存在的，要具

19、体看产品和需要。从应用角度来说，简单地以 PLC,DCS来区分，往往会走人误区。DCS控制系统与PLC控制区别：DCS是一种“分散式控制系统”，而 PLC可编程控制器）只是一种控制“装置”，两者是“系统”与“装置”的区别。系统可 以实现任何装置的功能与协调,PLC装置只实现本单元所具备的功能。DCS网络是整个系统的中枢神经，DCS系统通常采用的国际标准协议TCP/IP它是安全可靠双冗余的高速通讯网络，系统的拓展性与开放性更好.而PLC因为基本上都为单个小系统工作，在与别的PLC或上位机进行通讯时，所采用的网络形式基本都是单网结构，网络协议也经常与国际标准不符。在网络安全_匕PLC没有很好的保护

20、措施。DCS整体考虑方案，操作员站都具备工程师站功能，站与站之间在运行方案程序下装后是一种紧密联合的关系，任何站、任何功能、任何被控装置间都是相互连锁控制，协调控制;而单用PLC互相连接构成的系统，其站与站（PLC与PLC）之间的联系 则是一种松散连接方式，做不出协调控制的功能。DCS在整个设计上就留有大量的可扩展性接口，外接系统或扩展系统都十分方 便，PLC所搭接的整个系统完成后，想随意的增加或减少操作员站都是很难实现 的。为保证DCS控制的设备的安全可靠，DCS采用了双冗余的控制单元，当重要控制 单元出现故障时，都会有相关的冗余单元实时无扰的切换为工作单元，保证整个系统的安全可靠。PLC所

21、搭接的系统则需要配置双 PLC实现冗余。对各种工艺控制方案更新是 DCS的一项最基本的功能，当某个方案发生变化后， 工程师只需要在工程师站长将更改过的方案编译后，执行下装命令就可以了， 下装过程是由系统 白动完成的，不影响原控制方案运行。系统各种控制软件与 算法可以将工艺对象的控制精度提高。而对于PLC构成的系统来说，工作量极其底大，首先需要确定所要编辑更新的是哪个PLC，然后要用与之对应的编译器进行程序编译，最后再用专用的机器 （读写器）一对一的将程序 传送给这个PLC,在系统调试期间，大量增加调试时间和调试成本，而且极不 利于日后的维护。在控制精度上相差甚远。这就决定了为什么在大中型控制项

22、 目中（500点以上），基本不采用全部由PLC所连接而成的系统的原因DCS系统所有I/O模块都带有CPU,可以实现对采集及输出信号品质判断与标 量变换，故障带电拔，随机更换。而 PLC模块只是简单电气转换元，没有智能 芯片，故障后相应单元全部瘫痪.DCS控制系统简介DCS系统（DistributedControl System，分散控制 系统）是随着现代大型工业生产自动化的不断兴起和过程控制要求的日益复杂应运而生的综合控制系统，它是计算机技术、系统控制技术、网络通讯技术和多媒体技术相结合的产物，可提供窗口友好的人机界面 和强大的通讯功能。是完成过程控制、过程管理的现代化设备。针对不同 行业、不同项目，在充分调查了计算机技术、网络技术、应用软件技术信号处理技术 的基础上，使用各种分散控制系统（DCS ），高质量、高标准的完成工程设计、组态、成套供货 、现场启动调试、性能测试及考核验收，推出切实可行的技系统的主要技术概述系统主要有现场控制站（I/O站）、数据 通讯系统、人机接口单