DCS基本知识培训课件

DCS基础知识培训

本次培训有两大目标，一是了解DCS基本概念，二是熟悉DCS监视操作方法及注意事项。了解DCS基本概念是掌握DCS知识的基石。DCS即分布式控制系统，是计算机、控制和网络技术高度结合的产物，具有“分散控制，集中管理”的特点，能适应各种过程控制要求，可靠性高、操作维护方便且对外连接便捷。只有透彻理解这些概念，才能深入学习DCS相关知识。

熟悉DCS监视操作方法及注意事项则是将理论应用于实践的关键。在实际操作中，正确的监视操作方法能确保系统稳定运行，及时发现并处理潜在问题。而注意事项更是保障操作安全、避免事故发生的重要准则。只有严格遵守这些注意事项，才能有效发挥DCS的作用，为生产过程提供可靠保障。

本次培训将围绕四个关键方面展开，帮助大家全面了解DCS系统。首先是DCS基本概念和与PLC的区别。了解DCS基本概念是掌握这一系统的基础，它是计算机技术、控制技术和网络技术高度结合的产物，具有“分散控制，集中管理”的特点。而明确DCS与PLC的区别，则能让我们更精准地认识DCS的优势和适用场景。

其次是DCS监控操作。掌握DCS监控操作方法，能够让我们实时了解系统的运行状态，及时发现并处理潜在问题，确保系统的稳定运行。

然后是操作注意事项。在操作DCS系统时，有许多细节需要注意，任何一个小的疏忽都可能导致系统出现故障，甚至引发安全事故。因此，了解操作注意事项至关重要。

最后是DCS操作规范。操作规范是保障系统安全、高效运行的准则，遵循操作规范能够提高工作效率，减少人为失误带来的风险。

通过对这四个方面的学习，大家将能够系统地掌握DCS系统的相关知识和技能。

前面我们明确了培训目标和主要内容，现在正式进入DCS基本概念和与PLC区别的学习。了解DCS基本概念能为后续操作打下坚实基础，明白它与PLC的区别能让我们更精准地选择合适系统。接下来，我们将具体揭开DCS概念及与PLC差异的神秘面纱。DCS即分布式控制系统，英文缩写为DistributedControlSystem，在国内自控领域也叫集散控制系统。它是计算机、控制和网络三种技术高度融合的结晶，代表着当前过程控制领域的先进水平。DCS的先进性体现在它能适应各种复杂的过程控制要求。比如在化工生产中，它可以对不同的化学反应过程进行精确控制。并且，DCS的过程控制点分散，这使得系统在面对局部故障时，不会影响整体运行，可靠性极高。

在操作和维护方面，DCS通过集中的操作和监控方式，极大地提高了便捷性。工作人员只需在控制中心，就能对整个系统进行操作和管理。而且，DCS具有标准接口，无论是与其他设备连接，还是进行系统扩展，都十分简便。

综上所述，DCS的主要特点可用“分散控制，集中管理”来概括。它分散了控制风险，又集中了操作和管理的便利性，是过程控制领域的理想选择。

前面我们详细了解了DCS的基本概念，知道它是先进合理的过程控制系统。而DCS并非一蹴而就，其发展历程也极具意义。1975年是DCS发展的重要节点，这一年究竟发生了什么推动了DCS的发展呢？接下来让我们一探究竟。

在工业自动化控制领域，DCS和PLC是两个常被提及的概念。我们可以这样理解，PLC只是DCS系统中的一个控制器。

从功能角度看，DCS是计算机技术、控制技术和网络技术高度结合的产物，具备“分散控制，集中管理”的特点，能适应各种过程控制要求，过程控制点分散，可靠性高，操作和维护也很方便，还有标准接口方便对外连接。而PLC主要侧重于逻辑控制，功能相对单一。

从应用场景来说，DCS适用于大型的、复杂的工业生产过程，像化工、电力等行业。PLC则常用于小型的自动化控制系统，例如机床控制、包装机械等。

从系统结构方面，DCS有完整的计算机系统，包括电源、高性能中央处理器和网络接口等。PLC相对简单，只是作为一个独立的控制器来运行。

所以，虽然PLC是DCS系统的一部分，但它们在功能、应用场景和系统结构等方面存在明显差异，在实际应用中要根据具体需求合理选择。

了解PLC基础知识，对认识DCS系统与PLC的区别至关重要。PLC可视为DCS系统的一个控制器，它有着独特的基础概念。

从电工电路角度看，PLC有着多种输入输出形式。比如相当于电工电路中常开点输入、常闭点输入，以及对应的输出情况。同时，还有并联或串联常开点输入、常闭点输入等不同形式。这些不同形式在实际的电路控制和系统运行中，起着各自独特的作用。

了解这些基础知识，能帮助我们更好地理解PLC在整个控制系统中的工作原理。它是如何接收信号、处理信号以及输出控制指令的。进而，当我们将其与DCS系统进行对比时，就能更清晰地看出二者在功能、结构和应用场景等方面的差异。所以，掌握PLC基础知识，是深入了解DCS系统与PLC区别的重要前提。

在了解PLC基础知识时，将其与电工电路进行类比，能让我们更直观地理解。常开点输入就如同电路中的开关，在常态下是断开的，只有当特定条件满足时才会闭合，从而允许电流通过，这在PLC中是一种常见的输入状态。常闭点输入则相反，常态下是闭合的，当条件改变时才会断开。

输出就像是电路中执行某个动作的部分，当PLC接收到合适的信号和指令后，它就会驱动相应的设备或系统做出反应。

并联常开点输入意味着在电路中有多个常开点同时连接，只要其中任何一个常开点闭合，就会产生相应的效果，这增加了系统的灵活性和多样性。并联常闭点输入则是多个常闭点的组合，只有当所有常闭点都断开时，才会触发特定的情况。

串联常开点输入要求所有的常开点都闭合，电流才能通过，这保证了系统的安全性和稳定性，只有满足所有条件，才会执行相应的操作。串联常闭点输入则是只要有一个常闭点断开，就会引发特定的反应。

通过这些与电工电路的类比，我们能更好地掌握PLC的工作原理和运行机制，为后续的应用和操作打下坚实的基础。DCS的过程控制站作为一个完整的计算机系统，主要由电源、高性能的中央处理器和网络接口构成。高性能的中央处理器是现场过程控制的核心，承担着存放并运行所有过程控制程序以及现场仪表数据和控制数据的重任，DCS的控制决策皆由其执行。可以说，它就像整个过程控制的“大脑”，指挥着各个环节有条不紊地运行。

过程控制站的网络接口发挥着至关重要的连接作用，它是与上一级的操作员站和工程师站沟通的桥梁。操作员的操作控制信息和工程师站的组态程序通过这一通道发送到过程控制站，而过程控制站收集整理的现场数据也通过此通道传递到操作员站。这一过程实现了信息的双向流动，使得整个控制系统能够高效协作。

此外，过程控制站同I/O模块之间通过现场总线连接，这种连接方式确保了数据的稳定传输，进一步提升了整个DCS系统的可靠性和稳定性。

在DCS组成结构里，有一台关键的PC机扮演着重要角色。这台PC机主要用于操作、监视、报警、趋势显示、记录和打印报表等功能。它就像是DCS系统的“眼睛”和“记录员”，时刻关注着系统的运行状况，精准地记录下各种数据和信息。

为了实现这些功能，这台站通常会安装操作软件。这些操作软件如同一位专业的“管家”，有条不紊地管理着各项任务，确保每一个功能都能顺利执行。

而它与过程控制站的连接方式是通过以太网。以太网就像是一条高速的“信息高速公路”，让这台PC机与过程控制站之间能够快速、稳定地进行数据交换。操作员的操作控制信息可以通过这条“高速公路”迅速传递到过程控制站，而过程控制站收集整理的现场数据也能及时反馈到这台PC机上，从而实现整个DCS系统的高效运行。

在DCS系统的组成结构中，有一台计算机扮演着至关重要的角色，它是供DCS工程师开发、测试、维护DCS系统使用的工具。具体而言，它具备两大核心功能。其一，用于组态过程控制软件。这就像是为DCS系统编写一套精确的“行动指南”，让系统能够按照工程师的设想，有条不紊地执行各种控制任务，确保生产过程的高效与稳定。其二，它可以诊断、监视过程控制站的运行情况。过程控制站作为DCS系统的关键部分，其运行状态直接影响到整个系统的性能。这台计算机就如同一位“医术高明的医生”，能够及时发现过程控制站中可能存在的“病症”，并提供准确的诊断结果，以便工程师及时采取措施进行修复和优化。总之，这台计算机是DCS系统得以正常运行、不断优化升级的重要保障。DCS在生产控制中，通常运用若干个控制器，也就是过程站，来对生产过程里众多的控制点进行控制。这些控制器之间借助网络连接，能够实现数据交换，这就如同一个高效的信息传递网络，让各个控制器协同工作。而生产控制操作则依靠计算机操作站，它通过网络和控制器相连，既可以收集生产数据，又能传达操作指令，是整个生产控制的重要枢纽。

从结构层面划分，DCS包含过程级、操作级和管理级。过程级作为系统控制功能的主要实施部分，由过程控制站、I/O单元和现场仪表构成，就像是生产控制的“前线部队”，直接执行着各项控制任务。操作级涵盖操作员站和工程师站，它们负责完成系统的操作和组态，是保障系统正常运行和优化的关键环节。管理级主要指的是工厂管理信息系统，也就是MIS系统，它属于DCS更高层次的应用。不过在国内纸行业，应用到这一层系统的情况相对较少，可能是由于行业特点、技术水平或者成本等多方面因素的限制。第14页

此DCS系统涵盖信息层与控制层，分别由以太网和ControlNET网络承担相应功能。在实际应用中，该系统广泛服务于造纸、制浆、碎解等工业流程，体现出强大的行业适配性。

系统组成方面，MCC控制柜、现场仪表以及电机等设备相互协作，构成了完整的硬件体系。其中，MCC控制柜对电机等设备实施有效控制，现场仪表则负责精准采集生产过程中的各项数据。logix5500控制器作为系统的核心，凭借其卓越性能，确保整个DCS系统稳定运行。不同编号的控制器，如4K01-4K03、5K01-5K02等，针对不同生产环节进行精确控制，进一步提升了系统的可靠性和生产效率。

从整体来看，这个DCS系统通过分层架构和多样化的设备连接，实现了对生产过程的全面监控与高效管理，为工业生产的自动化和智能化发展提供了有力支持。

集散控制系统，英文名是DCS，即DistributedControlsystem。这一系统的设计原理是“控制分散，管理集中”，这一原理可谓是精准把握了现代工业生产的核心需求。“控制分散”能够将复杂的控制任务分配到不同的控制器中，这样一来，每个控制器都能专注于特定的控制功能，避免了因单一控制器故障而导致整个系统瘫痪的风险，大大提高了系统的可靠性和稳定性。就好比一支足球队，每个球员都有自己擅长的位置和职责，各司其职，球队才能发挥出最佳水平。“管理集中”则是通过中央管理系统对各个分散的控制器进行统一管理和协调。这使得操作人员可以在一个集中的控制中心对整个生产过程进行监控和管理，及时获取生产数据，做出准确的决策。这就如同球队的教练，在教练席上掌控全局，根据场上形势做出调整。

集散控制系统凭借“控制分散，管理集中”的设计原理，在工业生产中展现出了强大的优势，成为了现代工业自动化的重要基石。

基本概念是深入了解一个事物的基石，对于DCS系统来说亦是如此。前面我们了解到DCS即集散控制系统，其设计原理是控制分散、管理集中。这一基本概念蕴含着深刻的意义。

控制分散意味着将生产过程中的众多控制点分配到若干个控制器进行控制，各控制器间通过网络连接并可进行数据交换。这样做的好处是提高了系统的可靠性和灵活性，当某个控制器出现故障时，不会影响整个生产过程的运行。

管理集中则是通过计算机操作站收集生产数据，传达操作指令，实现对生产过程的集中管理和监控。这使得操作人员可以在一个操作站对整个生产过程进行操作和管理，提高了生产效率和管理水平。

理解DCS系统的基本概念，有助于我们更好地掌握其组成结构、工作原理和应用场景。只有深入理解了基本概念，我们才能在实际应用中更好地发挥DCS系统的优势，为生产过程提供更高效、更可靠的控制和管理。第17页

控制器作为DCS系统的核心部件，其模块种类丰富多样。电源模块是控制器正常运行的基础保障，就像人体的心脏为各个器官提供动力一样，为控制器的其他模块提供稳定的电力支持，确保整个控制系统的稳定运行。

各种网络连接模块则是控制器与外界进行数据交互的桥梁。它们使得控制器能够与其他设备、系统进行通信，实现数据的传输和共享，从而让整个DCS系统形成一个有机的整体。

输入输出IO模块承担着信号转换的重要任务。它将现场设备的各种信号进行采集和转换，使其能够被控制器识别和处理；同时，也将控制器发出的控制信号转换为适合现场设备执行的信号，实现对生产过程的精确控制。CPU作为控制器的大脑，负责处理各种数据和执行控制算法。它根据输入的信号和预设的程序，进行逻辑判断和计算，然后发出相应的控制指令，指挥整个控制系统的运行。

综上所述，电源、网络连接模块、输入输出IO模块和CPU这几种控制器模块相互协作，共同保障了DCS系统的高效、稳定运行。

控制器模块有多种类型，各自具备独特功能与用途。DeviceNet模块用于设备网，在传动上连接现场操作台PLC，能实现设备网中现场操作台PLC与其他设备的数据交互和控制指令传输，保障设备在传动过程中的稳定运行。DH+/IRO模块同样用于设备网，在传动上连接1336变频器，可对变频器进行精准控制，实现电机的调速等功能，提升设备的运行效率和性能。ETHERNET模块用于以太网，连接上位机电脑，为上位机电脑与控制器之间搭建数据传输桥梁，方便操作人员通过上位机电脑对控制器进行监控和管理。ControlNET模块用于控制网，连接多台LOGIX控制器，能够实现多台控制器之间的通信和协同工作，增强系统的控制能力和稳定性，使整个控制系统更加高效地运行。这些不同类型的控制器模块相互配合，共同保障了集散控制系统的正常运转。

控制器模块在DCS系统中扮演着至关重要的角色，承担着信号处理与传输的关键任务。本次要介绍的是几种常见的控制器模块。

模拟量输入模块（AI），编号为1756-IF16。它的作用是将现场的模拟信号，像温度、压力、流量等连续变化的物理量，准确地转换为数字信号，从而让系统能够对这些模拟信息进行处理和分析。

模拟量输出模块（AO），也就是1756-OF8。它的功能是把系统处理后的数字信号再转换为模拟信号，进而去控制一些需要模拟量驱动的设备，比如调节阀等，以此来实现对工业生产过程的精准控制。

开关量输入模块（DI），编号为1756-IB32。它主要负责采集现场的开关信号，例如按钮的状态、继电器的触点状态等，这些开关信号反映了设备的运行状态或者某个事件的发生与否。

开关量输出模块（DO），即1756-OB32。它的任务是根据系统的控制指令，输出开关信号，从而控制外部的开关设备，像接触器、电磁阀等，实现对设备的启动、停止等操作。

这几种模块相互协作，共同保障了DCS系统的稳定运行，为工业生产的自动化和智能化提供了有力的支持。

在DCS系统里，电机的启停控制是非常关键的操作。大部分设备上的电机启停，由操作员在DCS室借助电脑画面来控制。操作员发出命令后，电脑通过网络将启停信号传输给PLC。这一过程就像是一场接力赛，电脑把接力棒交给了PLC。PLC在整个控制流程中扮演着“智能裁判”的角色。它会采集电机的状态信号、联锁信号等各类信号，经过精准分析和判断，来决定是否允许电机启停。只有当各项条件都满足时，PLC才会向配电房内的MCC柜发出启停信号。MCC柜中的接触器就如同电机电源的“开关管理员”，它会根据接收到的信号，相应地接通或断开电机电源，从而实现电机的启动或停止。这一系列操作环环相扣，每一个环节都至关重要。任何一个环节出现问题，都可能影响电机的正常运行，甚至导致设备故障。所以，了解和掌握DCS系统中控制器的总线通讯原理，对于保障设备的稳定运行具有重大意义。培训目标单击此处可添加副标题了解DCS基本概念熟悉DCS监视操作方法及注意事项主要内容DCS基本概念和与PLC的区别DCS监控操作操作注意事项DCS操作规范DCS基本概念和PLC的区别什么是DCS？DCS是分布式控制系统的英文缩写(DistributedControlSystem)，在国内自控领域又称为集散控制系统。DCS是计算机技术、控制技术和网络技术高度结合的产物，是目前最先进、最合理的过程控制系统，可以适应各种过程控制的要求。它的过程控制点分散，系统具有很高的可靠性。它通过集中的操作和监控，DCS具有方便的操作和维护性能。DCS具有标准的接口，对外连接更加方便简捷。因此，DCS的主要特点归结为一句话就是“分散控制，集中管理”。1975年美国Honeywell（第一台DCS系统）分散控制系统TDC—200070年代以模拟量反馈为主，开关量为次，各大公司推出的几十种型号的系统，采用的都是专利网络，通用性差80年代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MAP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。90年代第三代DCS，网络协议引入标准化，系统具有开放性，可移植性，互操作性，应用速度及范围更大。DCS的发展DCSPLC硬件上位机、网络、控制器、I/O接口、现场仪表等单一的控制器软件上位机组态软件、控制器编程软件、通讯接口软件、操作及设计画面人机接口软件等控制器编程软件运算周期相对长由于点数少，周期快特点分布式控制，全局性，控制回路大顺序扫描机制，以时间基准的控制，用于单一控制单元小系统PLC可以说只是DCS系统的一个控制器PLC可以说只是DCS系统的一个控制器DCS与PLC的区别

PLC基础知识相当于电工电路中常开点输入相当于电工电路中输出相当于电工电路中常闭点输入相当于电工电路中并联一个常开点输入相当于电工电路中并联一个常闭点输入相当于电工电路中串联一个常开点输入相当于电工电路中串联一个常闭点输入PLC基础知识DCS的过程控制站是一个完整的计算机系统，主要由电源、高性能的中央处理器（CPU）、网络接口组成。高性能的中央处理器是现场过程控制的中心，存放并运行所有的过程控制程序以及现场仪表数据和控制数据。DCS的控制决策都是由它来执行的。过程控制站的网络接口是同上一级的操作员站和工程师站的连接通道。操作员的操作控制信息和工程师站的组态程序都是通过这一通道发送到过程控制站，过程控制站收集整理的现场数据也是通过这一通道传递到操作员站上。过程控制站同I/O模块之间通过现场总线连接。DCS组成结构一台用于操作、监视、报警、趋势显示、记录和打印报表的PC机。站通常装有操作软件以完操作员成上述功能，并且是通过以太网同过程控制站相连。DCS组成结构

一台用于组态过程控制软件，诊断、监视过程控制站运行情况，供DCS工程师开发、测试、维护DCS系统使用的计算机。DCS组成结构

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。生产控制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。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。

DCS组成结构

以太网（信息层）ControlNET

（控制层）ControlNET

（控制层）造纸DCS制浆DCS碎解DCSMCC控制柜现场仪表电机电机MCC控制柜现场仪表logix5500控制器4K01-4K035K01-5K022K01-2K043K01DCS系统

基本概念英文名：DCs（DistributedControlsystem）中文名：集散控制系统设计原理：控制分散，管理集中基本概念控制器模块种类

电源

各种网络连接模块各种输入输出IO模块CPU控制器模块种类

DeviceNet模块用于设备网在传动上连接现场操作台PLCDH+/IRO模块用于设备网在传动上连接1336变频器ETHERNET模块用于以太网连接上位机电脑ControlNET模块用于控制网连接多台LOGIX控制器控制器模块种类

模拟量输入模块（AI）1756-IF16模拟量输出模块（AO）1756-OF8开关量输入模块（DI）1756-IB32开关量输出模块（DO）1756-OB32控制器的总线通讯

大部份设备上的电机是由操作员在DCS（集散控制系统）室控制启停的，操作员通过电脑上的画面发出启停命令，电脑通过网络向PLC发出启停信号，PLC再根据采集到的各类信号（电机的状态信号、联锁信号等）加以判断是否能启停该电机，然后向配电房内的MCC柜发出启停信号，在MCC柜中的接触器相应作出通断电机电源的动作，使电机启动或停止。

基本概念DCS监控操作符号含义PIC含义P–

压力I–

指示C–

控制TIC含义T–

温度I–

指示C–

控制FIC含义F–

流量I–

指示C–

控制R–

记录C–

浓度CRC含义C–

控制符号含义（继）LIA含义L–

液位I–

指示A–

报警PI含义P–

压力I–

指示HS含义H–

手动S开关阀PID含义P–

比例I–

积分D–

微分PID用来调整动作响应时间与灵敏度的

监控操作操作人员基本职责监视DCS系统运行，预防可能发生的危险随时干预系统运行，确保安全，正常生产系统授权运行参数的更改报警处理：工艺指标产生报警时会有声音提示，报警信息在报警信息栏和报警一览画中提示，报警情况了解后，用消音按钮关闭当前的报警声音，并在报警一览中确认。发现异常事件，通知系统维护人员处理监控操作监控操作

监控操作

监控操作

监控操作监控操作

监控操作

监控操作监控操作

监控操作监控操作

监控操作趋势自由页自由页——容器设置弹出趋势画面——容器设置参数设定操作员点击这里，出现基本参数设置高级用户点这里出现PID设置窗口设备控制液位、流量、阀位4-20mA送入AI模块1756IF16数据通过以太网送入上位机数据通过以太网送入控制器控制器送出4-20mA信号到现场调节阀1756OF8MCC送入控制器开关量信号：准备、运行、故障模拟量信号：电流、频率反馈控制器送给MCC开关量信号：启停信号模拟量：频率给定

监控操作

监控操作监控操作监控操作监控操作监控操作

监控操作监控操作

监控操作

监控操作监控操作监控操作监控操作操作注意事项注意事项操作注意事项操作画面翻页时，避免不间断翻页，翻页间隔时间应＞1秒。修改工艺参数时必须在输入确实无误时再按确认键，避免误操作造成危险或损失。工艺参数改动过大时，应逐步接近，避免一次性的做大改动造成控制失调或设备损坏。禁止越权操作，修改有关未授权参数或设置，避免影响生产。故障状态操作注意事项DCS输入输出卡件事故，相应回路应立即切手动，待故障排除并检查确认故障消除后方可再次投入自动。现场故障（如变送器故障，阀门卡死，停气，停电等情况）禁止进行自动控制，应立即切换回手动操作，故障完全排除后方可投入自动。DCS操作界面数据不刷新（正常情况数据每秒刷新一次），或出现？，#，应联系维护人员进行处理。