集散控制系统*概述

　　集散控制系统，DCS(DistributedCon2trolSystem，又名分布式计算机控制系统,国外叫集中(总体)分散控制系统(TotalDistributedControlSystem),我国习惯上称之为集散控制系统或DCS。

　　集散控制系统就是所谓的分布式控制系统，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，它是以微机处理器为基础,继承单元组合仪表及计算机系统的优点,充分利用控制技术、计算机技术、通信技术、图像显示技术(即4C技术)的应用成果,集中了连续控制、批量控制、顺序逻辑控制和数据采集功能的计算机综合控制系统。它是在集中式控制系统的基础上发展、演变而来的。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。其主要特征是:集中管理,分散控制。自1975年第1套集散控制系统TDC-2000诞生以来的20多年中,各类集散控制系统广泛应用于石油化工、冶金、炼油、纺织、制药等各行业,均取得了很好的效果

　　集散控制系统*硬件结构

　　DCS的硬件系统主要由分散过程控制装置、集中操作管理装置和通信接设备等组成。通过通信网络将这些硬件设备连接起来，共同实现数据采集、分散控制和集中监视、操作及管理等功能。

　　1、分散过程控制装置

　　它是由过程控制设备和I/O卡件组成，它的特点是：可靠性高实 时性好、控制功能强、通信速度高信息量大。是DCS关键部分。 特点：适应生产环境，分散控制，实时性强、独立性高

　　2、集中操作和管理系统部分 它主要是以中央控制室操作站为中心，辅以打印机、拷贝机等外部 设备组成，是一个人机界面。主要设备是现场控制单元。现场控制单元式DCS直接与生产过程进行信息交互的IO处理系统，它的主要任务是进行数据采集及处理，对被控对象实施闭环反馈控制、顺序控制和批量控制。用户可以根据不同的应用需求，选择配置不同的现场控制单元构成现场控制站。它可以是以面向连续生产的过程控制为主，辅以顺序逻辑控制，构成的一个可以实现多种复杂控制方案的现场控制站;也可以是以顺序控制、连锁控制功能为主的现场控制站;还可以是一个对大批量过程信号进行总体信息采集的现场控制站。特点：信息量大，易操作，容错性好。

　　3、通信系统部分 要求传输速度快，误码率小，并具备开放性和互操作性

　　集散控制系统*系统组成

　　集散控制系统一般有以下四部分组成：现场控制级、过程控制级、车间操作管理级、全厂优化和调度管理。

　　一、.现场控制级

　　又称数据采集装置，主要是将过程非控变量进行数据采集和预处理，而且对实时数据进一步加工处理，供CRT操作站显示和打印，从而实现开环监视，并将采集到的数据传输到监控计算机。输出装置在有上位机的情况下，能以开关量或者模拟量信号的方式，向终端元件输出计算机控制命令。现场控制站是一个可以独立运行的计算机检测控制系统。由于它是专为过程检测、控制而设计的通用型设备，所以其机柜、电源、输入输出通道和控制计算机等，与一般的计算机系统有所不同。

　　二、过程控制级

　　功能：1、采集过程数据，进行数据转换与处理

　　2、数据的监视与存储

　　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

　　三、车间操作管理级

　　功能 1、数据显示和记录

　　2、过程操作(含组态操作和维护操作)

　　3、数据通信

　　4、系统组态、维护和优化处理

　　5、报警、事件的诊断和处理

　　6、数据存储和压缩归档

　　7、报表打印和画面硬拷贝

　　四、全厂优化和调度管理级

　　功能 1、优化控制

　　2、协调和调度各车间生产计划和各部门的关系

　　3、主要数据显示、存储和打印

　　4、集散控制系统的基本构成

　　集散控制系统*特点

　　DCS控制系统与常规模拟仪表及集中型计算机控制系统相比，具有很显著的特点。

　　1.分级递阶控制。集散控制系统是分级递阶控制系统,它的规模越大,系统重直和水平分级的范围也越广。*简单的集散控制系统至少在垂直方向分为操作管理级和过程控制级,水平方向各过程控制级之间相互协调,向垂直方向送数据,接受指令,各水平级间也进行数据交换。

　　2.系统构成灵活。从总体上看，DCS就是由各个工作站通过网络通信系统组网而成的。你可以把他现象成“因特网”。根据生产需求，你可以随时加入或者撤去工作站。系统组态很灵活。

　　3.操作管理便捷。DCS的人机反馈都是通过CRT跟键盘、鼠标等实现的。你可以想象成在因特网冲浪一样，你可以监视生产装置乃至整个工厂的运行情况。集散控制系统根据对宜人学的研究,结合系统组态、结构方向的知识,为操作工提供了一个非常好的操作环境。为操作员提供的数据、状态等信息易于辨认,报警或事件发生的信息能引起操作员的注意,长时间工作不易疲劳,操作方便、快捷

　　4.控制功能丰富。原先用模拟控制回路实现的复杂运算，通过高精度的微处理器来实现。

　　分散控制：分散控制是集散控制系统的一个重要特点。分散的含义不单是分散控制,还包括人员地域的分散、功能分散、设备分散、负荷分散、危险分散。目的是危险分散,提高设备使用率

　　5.信息资源共享。你可以把工作站想象成因特网上的各个网站，只要你在DCS系统中，并且权限够大，你就能了解到你要的任何参数。

　　6.功能齐全。可完成简单回路调节、复杂多变量模型优化控制,可执行PID控制算法、前馈-反馈复合调节、***预估、预测控制、自适应控制等各种运算,可进行反馈控制,也可进行间断顺序控制、批量控制、逻辑控制、数据采集,可实现监控、显示、打印、输出、报警、历史趋势贮存等各种操作要求

　　7.安装、调试方便。相比原先的模拟控制系统，那么多的飞线头，一大堆类似头发丝的电线。DCS系统算是很方便了。

　　8.**可靠性高。为了提高系统的可靠性,确保生产持续运行,集散控制系统在重要设备和对全系统有影响的公共设备上采用了后备冗余装置,并引入容错技术。硬件上包括操作站、控制站、通讯线路等都采用双重化配置,使得在某一个单元发生故障的情况下,仍然保持系统的完整性,即使全局性通信或管理失效,局部站仍能维持工作。从软件上采用分段与模块化设计,积木式结构,采用程序卷回或指令复执的容错设计,使系统**稳定。

　　集散控制系统*操作站

　　运行在PC硬件平台、NT操作系统下的通用操作站的出现，给DCS用户带来了许多方便。由于通用操作站的适用面广，相对生产量大，成本下降，因而可以节省用户的经费，维护费用也比较少。

　　为了实现监视和管理等功能，操作站必须配置以下设备：

　　1、操作台，也就是**电脑桌;

　　2、微处理机系统，就是**电脑;

　　3、外部存储设备，简单说就是大容量硬盘;

　　4、图形显示设备，就是电脑显示器;

　　5、操作键盘跟鼠标;

　　6、打印输出设备。

　　集散控制系统*评估准则

　　1、系统运行不受故障影响准则：加装冗余结构—发生故障时自动切换。

　　2、系统不易发生故障准则：主要考虑平均无故障时间(MTBF)，要求系统的可靠性高。

　　3、迅速排除故障准则：要求系统有自我监视、自我诊断的功能。系统发生故障时准确的给出故障信息。快速的排除故障。

　　4、可靠性与经济性折衷的准则：在保证系统高可靠性的前提下，降低投资额度，如冗余结构的设置，可采用一台或多台控制器，共用一台冗余控制器。