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DCS控制系统 安徽化工学校 陶运道 集散控制系统的英文原名为:Distributed Control System，简称DCS，通常也称为集散控制系统。 集散控制系统的控制功能，主要由计算机技（computer）、控制技术（Control） 、显示技术（CRT）和通信技术（communicate）来完成，一般也称为4C技术，4C技术是DCS系统的四大支柱。DCS中通信技术更为重要，操作员站的操作、工程师站系统的组态以及现场设备信息的交换都依靠通信技术来完成。 第一节 集散控制系统的构成 一 集散控制系统的构成方式 如图是集散控制系统典型结构。功能分层是集散控制系统的体系特征反映了集散控制系统的“分散控制、集中管理”的特点。从功能上看可以分为：四个层次，分别是现场控制级的功能；过程装置控制级；车间操作管理级；全厂优化和调度管理级。从结构看分为：三大块，分别是分散过程控制装置；集中操作和管理系统；通信系统。 图4.1 DCS结构 （一） 集散控制系统的各层功能 1、 现场控制级的功能 （1）微处理器进入现场变送器、传感器和执行器；现场总线的应用。部分或完全完成过程控制级的功能； （2）采集过程数据，对数据进行数据转换； （3）输出过程操作命令； （4）进行直接数字控制； （5）完成与过程装置控制级的数据通信； （6）对现场控制级的设备进行检测和诊断。 2、 过程装置控制级的功能 过程装置控制级的结构采用过程控制设备+I/O卡件，其功能是： （1）采集过程数据，进行数据转换和处理； （2）数据的监视和存储； （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； （5）数据通信。 3、车间操作管理级的功能 车间操作管理级设备有中央控制室操作站、打印机、拷贝机、工程师站、计算站，能完成功能是： （1）数据显示与记录 （2）过程操作（含组态操作、维护操作） （3）数据存储和压缩归档 （4）报警、事件的诊断和处理 （5）系统组态、维护和优化处理 （6）数据通信； （7）报表打印和画面硬拷贝。 4、 全厂优化和调度管理级的功能 （1）从系统的观点：原料到销售进行优化协调，优化控制 （2）协调和调度各车间生产计划和各部门的联系； （3）主要数据的显示、存储和打印；数据通信。 （二） 集散系统三大基本构成的特征 三大块与四层的关系： （1） 分散过程控制装置对应于现场控制级和过程控制装置级； （2） 集中操作和管理系统对应于车间操作管理级和全厂优化调度管理级； （3） 通信系统完成各层之间的通信。 1、 分散过程控制装置特点 适应恶劣是生产环境；分散控制；实时性；独立性。 2、集中操作和管理系统特点 信息量大；易操作性；容错性好； 3、通信系统部分 传输速率；误码率；开放性；互操作性 二 冗余化的结构 为了提高系统的可靠性，集散控制系统重要设备、对全局系统有影响的公共设备上常采用冗余结构。经常采用的冗余方式有：同步运转方式；待机运转方式；后退运转方式；多级操作方式。 1、 同步运转方式 让两台或两台以上的装置以相同的方式同步运转，输入相同的信号，进行相同的处理，然后对输出进行比较，如果输出保持一致则系统是正常运行的。 双重冗余、“三中取二”（连锁）应用于可靠性要求极高的场合 2、待机运转方式 采用N台同类设备，采用一台后备设备，平时后备设备处于准备状态，一旦N台设备中某一台设备发生故障，能启动后备设备使其运转。 3、后退运转方式 正常时，N台设备各自分担各自功能进行运转，当其中一台设备损坏时，其余设备放弃部分不重要的功能，以此来完成损害设备的功能。 典型：CRT和操作站（第一台监视、第二台操作、第三台报警） 4、多级操作方式 纵向冗余的方法。正常操作是从上一层进行的，如该层故障则由下一层完成，这样逐步向下形成对最终元件执行器的控制。 例如：功能模块设有手动、自动切换开关 三 集散控制系统的结构分类 三大组成部分：分散控制装置+通信系统+集中操作和管理装置 （1）工业级微机+通信系统+操作管理机 工业级微机用作多功能、多回路的分散控制装置；操作管理机使用PC机，相应软件由软件厂商开发。 （2）单回路控制器+通信系统+工业级微机 单回路控制器作为分散控制装置；工业级微机作为操作管理站，通用性强、自行开发软件。适用于中小型企业（集散控制系统）。 （3）PLC+通信系统+工业级微机 PLC作为分散控制装置；其他同2。在制造业广泛应用的集散控制系统的结构，尤其适用于有大量逻辑顺序控制的过程。 （4）工业级微机+通信系统+工业级微机 工业级微机既作分散控制装置，也作操作和管理装置。 （5）智能前端+通信系统+工业级微机 智能前端指用于