集散控制系统

1.集散控制系统的设计思想：分散控制，集中管理（功能分散，危险分散，管理集中，应用灵活）

2.以INF90为例说明集散控制系统分为几层？

现场级，直接控制级，过程管理级，生产管理级，经营管理级

a) 现场级：检测仪表，执行器，现场操作台；

b) 直接控制级：完成数据采集和实时监测和控制功能；

c) 过程管理级：工程师工作站、操作员工作站；

d) 生产管理级：完成厂级生产管理功能，并向上连接构成企业网。

e) 经营管理级：完成公司级经营管理功能。实现管控一体化。

3现场控制站中有哪几类控制模板？

CPU模板，数字量输入/输出通道模板（DI/DO模板），模拟量输入/输出通道（AI/AO模板），频率输入模板

4 CPU模板中包括哪些部分并且用框图表示？

CPU,EPROM,RAM,EEPROM,译码器，

5 模板控制系统中有哪些控制站，有说明功能？给哪些人用的？

（1）工程师工作站（EWS）

?EWS的主要功能

EWS是一台对DCS系统进行组态、仿真和调试的工具，又是对控制系统的工作状态进行实时监视的设备。功能：过程显示和控制；现场数据的采集和恢复显示；级间通信；系统诊断；系统配置和参数生产；仿真调试等。

?EWS的作用：

用于系统编程＼组态和维护．是给控制系统维护人员用的

(2)操作员工作站（OWS）

功能：

①显示管理功能：模拟流程和总貌；过程状态；特殊数据记录；趋势显示；统计结果显

示；历史数据的显示；生产状态显示等

②打印功能：生产过程记录报表；生产统计报表；系统运行状态信息打印；报警信息的打印。

③组态功能：数据库的生产；历史记录的创建；生产流程画面的生产；生产记录报表的生产；连续控制回路的组态；顺序控制的组态。

作用：用于生产操作，是给工艺操作人员使用的

6与集散控制系统相比工业数字控制通信网络中有哪些层，没有那些层？为什么？

现场总线网络系统，车间级网络系统，工厂级网络系统。因为DCS是分层结构的，所以其通信网络也具有分层结构。

7现场总线基金会现场总线系统结构图

?低速总线H1：31.25Kbps

?高速总线H2：1Mbps或2.5Mbps

FF已放弃H2，改用增强的TCP/IP作为高速总线协议。

8现场总线的通信协议有哪些层?

物理层，数据链路层，网络层，传输层，会话层，表示层，应用层。

9简述集散控制系统，设计集散控制系统？

DCS 其实质是利用计算机技术对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的一种新型控制技术。它是由计算机技术、信号处理技术、测量测控技术、通信网络技术和人机接口技术互相渗透发展而产生的，既不用于分散的仪表控制系统，又不同于集中式计算机控制系统，它是吸收了两者的优点，在它们的基础上发展起来的一门系统工程技术，具有很强的生命力和显著的优越性。

该系统主要由集中管理部分、分散控制检测部分和通信部分组成。集中管理部分又可分为工程师站，操作站和管理计算机。工程师站主要用于组态和维护，操作站则用于监视和操作，管理计算机用于全系统的信息管理和优化控制。分散控制检测部分按功能可分为控制站，监

测站和现场控制站，它用于控制和监测。通信部分连接集散型控制系统的各个分布部分，完成数据、指令及其他信息的传递。

集散型控制系统具有通用性强、系统组态灵活、控制功能完善、数据处理方便、显示操作集中、人机界面友好、安装简单规范化、调试方便、运行安全可靠的特点。它能够适应工业生产过程的各种需要，提高生产自动化水平和管理水平，提高产品质量，降低能源消耗和原材料消耗，提高劳动生产率，保证生产安全，促进工业技术发展，创造最佳经济效益和社会效益。

DCS 的主要特点：

1自主性2 协调性3 友好性4适应性、灵活性和可扩充性5、在线性 6 可靠性

分布式控制系统

分布式控制系统

题，才能使计算机自动化真正起到其应有的作用。

1975-1980年，在这个时期集散控制系统的技术特点表现为：

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的控制程序：DCS的控制决策是由过程控制站完成的，所以控制程序是由过程控制站执行的。 过程控制站的组成： DCS的过程控制站是一个完整的计算机系统，主要由电源、CPU（中央处理器）、网络接口和I/O组成 I/O：控制系统需要建立信号的输入和输出通道，这就是I/O。DCS中的I/O一般是模块化的，一个I/O模块上有一个或多个I/O通道，用来连接传感器和执行器（调节阀）。 I/O单元：通常，一个过程控制站是有几个机架组成，每个机架可以摆放一定数量的模块。CPU所在的机架被称为CPU单元，同一个过程站中只能有一个CPU单元，其他只用来摆放I/O模块的机架就是I/O单元。 国内外应用 分散控制系统 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TDC—2000 ( Toal Distributed Control-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MO 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DCS。尽管在这之前的集散系统的技术水平已经很高，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，几乎都是该公司的专利产品，每个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 semoun t 的RS—3,W est Hoo se 的WDPF,L eeds &Non th rup 的MAX—1000,Foxbo ro 的IöA 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S—9000,MAX—2,LXL,A 2 PACS 等等。

集散控制系统试题库

填空1.1975年，世界上第一套集散控制系统由Honeywell公司首先向市场推出，其型号是TDC2000。2. 操作站的基本功能包括显示、操作、报警、系统组态、系统维护和报告生成。 3. OSI参考模型的七层分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。 4.TDC3000系统中，一条LCN网最多可连40个模块，通过扩大器可连645个模块。 5. CS3000系统主要由操作站、现场控制站、工程师站、通信总线和通信网关等部分组成。 6.MACS现场控制站由控制机笼、主控制器、电源模块、智能I/O模块、端子模块、通信网络、控制机柜等部分组成。 7. 现场总线是一种数字式、双向传输、多分支结构和计算机局部网络的底层控制网络。 8. 典型的现场总线有Profibus、CAN、FF等。 9. 现场总线的基本设备有现场总线变送器、温度变送器、电流-现场总线转换器和现场总线-电流变换器等。10. PROFIBUS现场总线的组态软件是STEP711。11. 计算机控制系统由工业控制机和生成过程两大部分组成。12. 计算机控制系统按参与控制的计算机不同，可分为工业控制机控制系统、PLC控制和单片机控制。13. 集散控制系统是计算机技术、控制技术、显示技术和通信技术相结合的产物。14. 计算机网络的拓扑结构主要有总线型、星型、环型、树型和网状型。 15. JX-300X集散控制系统控制站卡件有主控制卡、数据转发卡和I/O卡。16. JX-300X DCS 的基本组态软件是sckey，实时监控软件是Advantrol/Advantrol-Pro17. 现场控制站的基本功能包括反馈控制、逻辑控制、顺序控制、批量控制、数据采集与处理和数据通信。18. TPS集散控制系统的网络类型主要有工厂信息网路PIN、TPS过程控制网络TPN和万能控制网络UCN。19. TDC3000集散控制系统的万能控制网UCN上挂接着过程管理站PM、先进过程管理站APM、万能控制网络UCN等。20. CS3000集散控制系统的FCS有标准型、扩展型和紧凑型三种。21. MACS通信网络主要分系统网络SNET、监控网络MNET和企业管理网ENET层次。22. 计算机控制系统按其结构不同可分为集中结构和分散结构两大类。23. 集散控制系统由工业控制机、通信网络和现场检测控制设备三大部分组成。24. 常用的通信介质主要有双绞线、同轴电缆和光纤。25. 集散控制系统又称为分散控制系统英文简称DCS，现场总线控制系统简称为FCS。26. 集散控制系统的设计思想为集中管理、分散控制。27. JX-300X DCS的通信网络主要有SBUS总线、过程控制网SC netII和信息管理网EYHERNET三个层次。 28.TDC3000系统的三种通信网络主要是局部控制网LCN、万能控制网UCN和数据高速通道DHW。29. TPS集散控制系统中，一个HPMM最多能安装40块IOP和40块后备IOP。30. CS3000系统RIO标准型FCS中，一个FCU最多连1031个节点。31. MACS系统主要由网络、工程师站、操作员站、高级计算站、管理网网关、系统服务器、现场控制站、通信控制站等部分组成。31.集散控制系统的设计一般分为方案论证、方案设计、工程设计和系统文件设计四个

集散控制系统试卷及答案(2012)

昆明理工大学试卷（）B5-1 考试科目：集散控制系统考试日期：命题教师： 学院：信自专业班级：自动化07、测控07 学生姓名：学号： 任课教师：课序号：考试座位号： 一、填空题(共32 分，每空1分) 1、DCS 设计思想是分散________、集中________，设计原则是分而 ________、综合________。 2、一个典型的DCS应该包括四大部分组成：至少一台___________站，至少一台___________站，一台___________站（也可以兼做）和一条通信系统。 3、在DCS操作站的画面体系中有___________、____________及______________这三种类型的显示画面。 4、DCS 控制层软件的基本功能可以概括为__________________、____________、____________、及I/O 数据的输出。 5、现场总线是自动化领域的通信、网络技术, 也被称之为工厂的____________。 6、集散控制系统是___________、___________、___________、___________技术（简称四C技术）发展的产物。

B5-2 7、发送装置和接收装置之间的信息传输通路称为___________，它包括 ___________和有关的中间设备。 8、DCS中报警优先级由高到底依次是：___________、___________、___________、___________和___________。 9、集散控制系统中，各种在组态中定义的回路控制算法、顺序控制算法、计算功能均在____________中实现。 10请列出主要DCS 生产厂家及产品①厂家:____________产品:____________ ②厂家:____________产品:____________③厂家:____________产 品:____________。 二、名词解释(12分,每题3分) 1、实时 2、在线 3、集散控制系统

集散控制系统

直接数字控制系统 现场总线控制系统 实时控制 传输速率 计算机控制系统 集散控制系统 现场总线 组态 串行传输 通信协议 监督计算机控制系统 分级控制系统 模拟通信 数字通信 并行传输 开放系统互连参考模型 数字滤波： 实时 三、单项选择题 1. TDC3000系统进行NCF组态时，每个系统可以定义（）个单元。 (A)24 (B)100 (C)36 (D)64 2. TDC3000系统进行NCF组态时，每个系统可以定义（）个区域。 (A)24 (B)10 (C)36 (D)64 3. TDC3000系统运行中，HM 如出现故障，可能会影响（）。

(A) 控制功能运行 (B) 流程图操作 (C) 键盘按键操作 (D) 以上3种情况都有 4. TDC3000系统运行中，在HM 不可以进行如下操作（）。 (A) 格式化卡盘 (B) 流程图文件复制 (C) 删除系统文件 (D) 删除用户文件 5. TDC3000系统中，HPMM 主要完成以下功能（）。 (A) 控制处理和通讯 (B) 控制点运算 (C) 数据采集处理 (D) 逻辑控制 6. TDC3000系统中，每个HPM 可以有（）卡笼箱。 (A) 8个 (B) 6个 (C) 3个 (D) 没有数量限制 7. TDC3000系统中，当IOP卡件（如AI卡）的状态指示灯闪烁时，表示此卡件存在（）。 (A) 通信故障 (B) 现场输入/输出参数超量程报警(C) 软故障(D) 硬件故障 8. TDC3000系统中，若有一组AO卡为冗余配置，当其中一个AO卡状态指示灯灭时，其对应FTA 的输出应为（）。 (A) 输出为100，对应现场为20mA (B) 正常通信 (C) 输出为设定的安全值 (D) 输出为0，对应现 场为4mA 9.TDC3000系统中，HLAI为高电平模拟量输入卡，不可以接收（）信号。 (A) 24VDC信号(B) 4-20mA信号(C) 1-5V信号 (D) 0-100mv信号 10. TDC3000系统中，若有一组DI卡为冗余配置，则其对应的FTA应为（）。 (A) 不冗余配置(B) 冗余配置(C) 由工艺重要性确定是否冗余配置 (D) 由控制工程师确定是否冗 余配置 11. TDC3000/TPS系统中，每个LCN系统可以定义（）个AREA区域。 (A) 36 (B) 100 (C) 20 (D) 10 12.TDC3000/TPS系统中，操作员的操作权限是通过（）的划分来限制的。 (A) UNIT单元(B) HPM硬件 (C) AREA区域 (D) 由工艺流程岗位 13. TDC3000/TPS系统中，每个AREA区域可以定义（）个操作组。 (A) 390 (B) 400 (C) 450 (D) 20 14. TDC3000/TPS系统中，操作员在操作组画面上不可以进行下列（）操作。

集散控制系统的设计

前言 计算机控制技术在通信、遥感、无损检测、智能仪器、工业自动控制等工程领域有着广泛的应用。在开发计算机控制系统时，程序设计是很多技术人员要面临的问题。在高校和科研院所，有众多的研究人员在使用各种计算机控制系统，他们都迫切需要相关的书籍来学习相关的编程技术。 组态软件是标准化、规模化、商品化的通用工控开发软件，只需进行标准功能模块的软件组态和简单的编程，就可以设计出标准化、专业化、通用性强、可靠性高的上位机人机界面工控程序，且工作量较小，开发调试周期短，对程序设计员要求低，因此，组态软件是性能优良的软件产品，成为开发上位机工控程序的主流开发工具。 近几年来，随着计算机软件技术的发展，组态软件技术的发展也非常迅速，可以说是到了令人目不暇接的地步，特别是图形界面技术、面向对象编程技术，组件技术的出现，使原来单调、呆板、操作麻烦的人机界面变得耳目一新，因此，除了一些小型的工控系统需要开发者自己编写应用程序，凡属于大中型的工控系统，最明智的办法应该是选择一个合格的组态软件。 然而，集散控制系统则是一个很好的选择。分布式集散控制系统是由多台计算机分别控制生产过程中多个控制回路，同时又可集中获取数据集中管理和集中控制的自动控制系统。分布式集散控制系统采用微处理机分别控制各个回路，而用中小型工业控制计算机或高性能的微处理机实施上一级的控制，各回路之间和上下级之间通过高速数据通道交换信息。分布式集散控制系统具有数据获取直接，数字控制人机交互以及监控和管理等功能。分布式集散控制系统是在计算机监督控制系统直接数字控制系统和计算机多级控制系统的基础上发展起来的，是生产过程的一种比较完善的控制与管理系统。在分布式集散控制系统中，按地区把微处理机安装在测量装置与控制执行机构附近，将控制功能尽可能分散，管理功能相对集中。这种分散化的控制方式能改善控制的可靠性不会由于计算机的故障而使整个系统失去控制，当管理级发生故障时过程控制级控制回路仍具有独立控制能力，个别控制回路发生故障时也不致影响全局与计算机多级控制系统。相比，分布式控制系统在结构上更加灵活，布局更为合理和成本更低。因此，以后的发展用途将会更广泛。

集散控制系统的发展及应用现状

集散控制系统的发展及应用现状 The Development and Application Status of Distributed Control System 摘要：本文介绍了集散控制系统（DCS）的发展，分析了DCS在我国的应用现状。结合DCS的技术特点和新技术的发展，指出新一代DCS是集过程控制、信息管理、开放式网络交互等于一身的自动化信息平台。关键词：计算机控制；集散控制系统；现场总线；网络通信 Abstract ：The article introduces the development of DCS(distributed control system) , and analyzes its application status in China．Combining the technical character of DCS and the development of new technology, the article indicates the new DCS is an automation and information united platform with proc ess control、information management、open network communication． Key words：Computer control；Distributed control system；Fieldbus；Network communication 引言 上世纪70年代工业的发展使生产过程日益复杂，规模更加扩大，在生产中采用传统的计算机集中控制系统，计算机一旦出现故障，就会使整个系统瘫痪、生产停产的严重事故,其可靠性、稳定性较差，为提高系统的可靠性和稳定性，满足生产过程控制中分散风险的要求，美国、日本及欧洲等国开始研制集散型控制系统(DCS)。DCS自1975年问世以来，受到微电子技术的飞速发展以及生产过程管理控制的双重作用下，虽然系统的体系结构没有发生重大改变，但是经过不断的发展和完善，其功能和性能都得到了巨大的提高。DCS综合了计算机技术、通信技术和过程控制技术，在当今现代化生产过程控制中起着重要的作用。 1 什么是DCS DCS是计算机(computer)、通信(communication)、CRT显示和控制(control)技术(简称四C技术)发展起来的产物[1]。它采用危险分散、控制分散，而操作和管理集中的基本设计思想，以分层、分级和合作自治的结构形式，适应现代工业的生产和管理要求。 DCS也是一种模拟数字混合系统，它是在常规组合模拟仪表与计算机集中DDC的基础上发展形成的。其变送、执行单元仍然采用4～20 mA 的模拟仪表，控制计算、监控与人机界面采用多个CPU递阶构成的集中与分散相结合的分散控制系统[2]。常规的模拟仪表组成的过程控制系统存在许多局限性，如难以实现多变量相关对象的控制；难以实现复杂的高级控制算法和参数的集中显示操作；由于生产工艺过程的复杂和规模的扩大，就要增加仪表，相应的模拟仪表也要增大。而计算机集中DDC控制会导致危险的集中。虽不难实现用一台计算机控制几十个甚至上百个回路，但这样必然降低系统的安全性能。DCS 吸收了模拟仪表和计算机集中控制DDC的优点，将多台微机分散应用于过程控制，整个装置继承了常规仪表分散控制和计算机集中控制的优点，克服了常规仪表功能单一、人机交互差以及单台微型计算机控制系统危险性高度集中的缺点，既在监视、操作与管理三方面集中，又在功能、负荷和危险性三方面分散。 DCS自上世纪70年代问世以来，各国公司各自推出了多种不同设计、风格各异的DCS，即使是同一厂家，其早期产品和近期产品也有很大差异。但是，尽管种种DCS千差万别，其核心结构却基本上是一致的，即所谓“三点一线”式结构。“一线”是指DCS的骨架计算机网络，“三点”则是连接在网络上的三种不同类型的节点。这三种不同类型的节点是：面向被控过程现场的现场I/O控制站；面向操作人员的操作站；面向DCS监控管理人员的工程师站。一般情况下，一个DCS中只需配置一台工程师站，而现场I/O 控制站和操作员站的数量则根据实际要求配置。这三种节点通过系统网络互相连接并相互交换信息，协调各方面的工作，共同完成DCS的整体功能。 图1 所示为一个DCS的典型递阶分层结构[3]，系统中所有的设备分别处于四个不同的层次，自下而上分别是：现场级、控制级、监控级和管理级。对应着这四层结构，分别由四层计算机网络即现场网络

集散控制系统学习心得

集散控制系统课程学习报告 学院名称：电气学院 专业班级： 1 学生姓名： 学生学号： 2013年12 月

集散控制系统学习心得 通过本课程的学习，让我对集散控制系统有了初步的了解下面就本学期的学习对本课程做介绍。 一、集散控制系统(DCS)简介 DCS，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。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——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。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。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（DOS）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（HMI-Human Machine Interface或operator interface）功能的网络节点。系统网络是DCS的工程师站，它是对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，但是经过不断的发展和完善，其功能和性能都得到了巨大的提高。总的来说，DCS正在向着更加开放，更加标准化，更加产品化的方向发展。作为生产过程自动化领域的计算机控制系统，传统的DCS仅仅是一个狭义的概念。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。 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

集散控制系统期末考试试题库及答案解析(1)

集散控制系统期末考试试题库及答案解析 一、填空 4. TDC3000系统中，一条LCN网最多可连40 个模块，通过扩大器可连64 个模块。 5. CS3000系统主要由操作站、现场控制站、工程师站、通信总线、通信网关等部分组成。 7.现场总线是一种数字式、双向传输、多分支结构、计算机局部网络的底层控制网络。 9.现场总线的基本设备有现场总线变送器、温度变送器、电流-现场总线转换器、现场总线-电流变换器等。 10. PROFIBUS现场总线的组态软件是STEP7。 11.计算机控制系统由:工业控制机生产过程组成。 12.计算机控制系统按参与控制的计算机不同，可分为工业控制机控制系统、PLC控制、单片机控制 20. CS3000集散控制系统的FCS有标准型、扩展型、紧凑型三种。 22.计算机控制系统按其结构不同可分为集中结构、分散结构大类。 23.集散控制系统由:工业控制机、通信网络、现场检测控制设备大部分组成。 25.集散控制系统又称为分散控制系统，英文简称DCS ，现场总线控制系统简称为FCS 。

二、名词解释 数据采集系统：计算机只承担数据的采集和处理，而不直接参与控制。 直接数字控制系统：计算机既采集数据，又对数据进行处理，并按照一定的控制规律进行运算，其结果经输出通道作用到控制对象，使被控变量符合要求。 现场总线控制系统：利用现场总线将分布在工业现场的各种智能设备和I/O单元方便的连接在一起构成的系统。 实时控制：计算机在规定的时间内完成数据的采集、、计算和输出。 传输速率：单位时间内通信系统所传输的信息量，一般以每秒种能够传输的比特数来表示，其单位是bps。 计算机控制系统：利用计算机来实现工艺过程自动控制的系统。 集散控制系统：是一种操作显示集中、控制功能分散、采用分级分层结构形式、局部网络通信的计算机综合控制系统。 现场总线：连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。组态：利用软件工具将计算机的软硬件及各种资源进行配置，使其按预定的功能实现特定的目的。 串行传输：把数据逐位依次在信道上进行传输的方式。 通信协议：通信双方共同遵守的规则，包括语法、语义、时序。 监督计算机控制系统：简称SCC系统，是一种两级微型计算机控制系统，其中DDC级计算机完成生产过程的直接数字控制。 分级控制系统：由多台计算机完成不同的控制功能和对多个设备的控制，其特点是控制分散、危险分散。 模拟通信：通信系统中所传输的是模拟信号，通常采用0-10m A DC或4-20m A DC电流信号传输信息。 数字通信：通信系统中所传输的是数字信号。 并行传输：把数据多位同时在信道上进行传输的方式。 开放系统互连参考模型：信息处理领域内最重要的标准之一，是一种框架模型，它将开发系统的通信功能分为七层，描述了各层的意义及各层的命名和功能。 六、问答题 1.操作站的主要功能：为过程显示和控制、系统生成与诊断、现场数据的采集和恢复显示等。工程师站的主要功能：控制系统组态的修改、控制参数的调试 监控计算机的主要功能：在车间管理级与过程优化级之间起到信息传递的作用，同时可对信息进行优化计算，为系统决策提供参考。 2.组态设计的一般步骤如下： （1）组态软件的安装按照要求正确安装组态软件，并将外围设备的驱动程序、通信协议等安装就绪。 （2）工程项目系统分析首先要了解控制系统的构成和工艺流程，弄清被控对象的特征，明确技术要求，然后再进行工程的整体规划，包括系统应实现哪些功能、需要怎样的用户界面窗口和哪些动态数据显示、数据库中如何定义及定义哪些数据变量等。

第08章集散型控制系统(DCS)

第8章集散型控制系统 (DCS) 回顾自动化技术发展的历史，可以看到它与生产过程本身的发展密切相关，是一个从简单形式到复杂形式，从局部自动化到全局自动化，从低级智能到高级智能的发展过程。20 世纪70 年代初，受生产过程控制和管理要求的驱动以及4C 技术 ( Computer, Communication, Control and CRT )的影响，过程控制系统由直接数字控制系统DDC( Direct Digital Control )发展成为以“危险分散” 为基本设计思想的集散型控制系统 DCS( Distributed Control System )，目前正向着现场总线控制系统FCS( Fieldbus Control System )方向发展。 本章主要讲述集散控制系统的一些基本知识，重点介绍两种常用的分散型控制系统：德国西门子 ( Siemens )公司的基于PLC( Programmable Logic Controller )的分散控制系统PCS7 和北京和利时( Hollysys )公司的MACS 系统。 8.1 集散控制系统基础集散控制系统又称多级计算机分布控制系统和分布式控制系统，它是以微处理器为基础的集中分散型控制系统，根据分级设计的基本思想，实现功能上分离，位置上分散，以达到“分散控制为主，集中管理为辅”的控制目的。目前，集散控制系统已在工业控制领域得到了广泛应用，越来越多的仪表和控制工程师已经认识到集散控制系统必将成为过程工业自动控制的主流。在计算机集成制造系CIMS ( Computer Integrated Manufacturing System )或计算机集成作业系统CIPS ( Computer Integrated Production System )中，集散控制系统将成为主角，发挥其优势。随着计算机技术和网络技术的发展，系统的开放性不仅能使不同制造厂商的集散控制系统产品互联，方便地进行数据交换，而且也使得第三方的软件可以方便地在现有的集散控制系统上应用。目前，我国已引进不同型号集散控制系统的数量多达几百套，同时也有自行研发的DCS 系统，应用领域遍及石化、轻化、冶金、 建材、纺织、制药等各行各业。 8.1.1 集散控制系统的基本组成和特点 尽管集散控制系统的种类和制造厂商繁多(如Siemens 、Honeywell 、Tayler 、Foxboro 、Yokogawa 、AB 、ABB 等)，控制系统软、硬件功能不断完善和加强，但从系统的结构分析，它们都是由过程控制站、操作站和通信系统三部分组成。这三部分之间的关系如图8-1-1 所示。 ( 1 )过程控制站过程控制站由分散过程控制装置组成，是集散控制系统与生产过程之间的界面，它的主要功能是分散的过程控制，生产过程的各种过程变量通过分散过程控制装置转化为操作监视的数据，而操作的各种信息也通过分散过程控制装置送到执行机构。在分散过程控制装置内，进行模拟量与数字量的相互转换，完成控制算法的各种运算，对输入与输出量进行有关的软件滤波及其它的一些运算。其结构具有如下特征：

仪表DCS集散控制系统介绍

仪表DCS集散控制系统介绍 集散控制系统（Distributed control system）是以微处理器为基础的对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的集中分散控制系统，简称DCS系统。该系统将若干台微机分散应用于过程控制，全部信息通过通信网络由上位管理计算机监控，实现最优化控制，整个装置继承了常规仪表分散控制和计算机集中控制的优点，克服了常规仪表功能单一，人-机联系差以及单台微型计算机控制系统危险性高度集中的缺点，既实现了在管理、操作和显示三方面集中，又实现了在功能、负荷和危险性三方面的分散。DCS系统在现代化生产过程控制中起着重要的作用。 集散控制系统一般有以下四部分组成： 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。这一个级别直接面对现场，跟现场过程相连。比如阀门、电机、各类传感器、变送器、执行机构等等。它们都是工业现场的基础设备、同样也是DCS的基础。在DCS系统中，这一级别的功能就是服从上位机发来的命令，同时向上位机反馈执行的情况。拿军队来举例的话，可以形容为最底层的士兵。它们只要能准确地服从命令，并且准确地向上级汇报情况即完成使命。至于它与上位机交流，就是通过模拟信号或者现场总

线的数字信号。由于模拟信号在传递的过程或多或少存在一些失真或者受到干扰，所以目前流行的是通过现场总线来进行DCS信号的传递。 过程控制级:又称现场控制单元或基本控制器，是DCS系统中的核心部分。生产工艺的调节都是靠它来实现。比如阀门的开闭调节、顺序控制、连续控制等等。 上面说到现场控制级是“士兵”，那么给它发号施令的就是过程控制级了。它接受现场控制级传来的信号，按照工艺要求进行控制规律运算，然后将结果作为控制信号发给现场控制级的设备。所以，过程控制级要具备聪明的大脑，能将“士兵”反馈的军情进行分析，然后做出命令，以使“士兵”能打赢“战争”。这个级别不是最高的，相当于军队里的“中尉”。它也一样必须将现场的情况反馈给更高级别的“上校”也就是下面讲的过程管理级。 过程管理级:DCS的人机接口装置，普遍配有高分辨率、大屏幕的色彩CRT、操作者键盘、打印机、大容量存储器等。操作员通过操作站选择各种操作和监视生产情况、这个级别是操作人员跟DCS交换信息的平台。是DCS 的核心显示、操作跟管理装置。操作人员通过操作站来监视和控制生产过程，可以通过屏幕了解到生产运行情况，了解每个过程变量的数字跟状态。这一级别在军队中算是很高的“上校”了。它所掌握的“大权”可以根据需要随时进行手动自动切换、修改设定值，调整控制信号、操纵现场设备，以实现对生产过程的控制。

集散控制系统原理及应用1上课讲义

集散控制系统原理及 应用1

题型：填空 51*1′；解答；综合；计算 复习范围： 1、集散控制系统有什么优点？为什么集散控制系统要分散控制，集中管理？ 答：集散控制系统，与模拟电动仪表比较，它具有连接方便、采用软连接方法时控制策略更改容易、显示方式灵活、显示内容多样、数据储存量大等优点；与计算机集中控制系统比较，它具有操作监督方便、危险分散、功能分散等优点。分散控制为了分散危险，集中管理为了便于操作管理。 2、开放系统的主要特点是什么？集散控制系统为什么是开放系统？ 答：开放系统是以规范化与实际存在的接口标准为依据而建立的计算机系统、网络系统及相关的通信系统，这些标准可为各种应用系统的标准平台提供软件的可移植性、系统的互操作性、信息资源管理的灵活性和更大的用户可选择性。集散控制系统的开放性表现在下列方面：○1可移植性；○2可操作性；○3可适应性；○4可用性； 3、集散控制系统的发展方向是什么？信息化和集成化与集散控制系统的关系是怎样的？ 答：向上整合企业信息网，管控一体化；向下集成现场总线控制系统，全数字化控制、解决控制系统的“孤岛”现象。 4、现场总线控制系统与集散控制系统之间是如何统一在分散控制、集中管理的特点的？ 5、目前，无线连接是否能够替代现场总线？还存在什么问题？ 答：不能。 6、网络化指什么？ 答：网络化分为工业以太网和仪表网络化。仪表网络化是实现工业控制网络的关键，网络化仪表除具有常规仪表各种功能外，还带有通信功能，可以通过通信线路直接实现与计算机联网通信，仪表网络化系统不受时间和地域限制，安装简单方便，数据传输稳定可靠。 7、功能安全指什么？ 答：按照IEC61508定义的功能安全为：与受控设备（EUC）或受控设备的控制系统（或过程）有关的整体安全的组成部分，它决定于电气/电子/可编程设备（E/E/PE）安全相关系统、其他技术安全相关系统和外部风险降低设施功能的正确执行。 8、试述集散控制系统的基本构成和各层的主要功能 答：集散控制系统都由三大基本部分组成：即分散过程控制装置部分、集中操作管理系统部分、通信系统部分。现场控制级：实时采集过程数据，将数

集散型(DCS)控制系统特点及工艺流程

集散型(DCS)控制系统采用计算机技术对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制，适用于化肥、化工、食品、粮食、制药、智能生物、饲料等行业自动化系统改造及自动化系统生产线，能够保证生产安全，提高自动化水平和管理水平，提高产品质量，提高劳动生率，降低人工费用、能源消耗和原材料消耗。 系统结构 ◆集散型控制系统采用标准化、模块化和系列化设计，由集中管理部分、分散控制检测部分和通信部分组成。 ◆集中管理部分包括管理计算机、工程师站、操作站。管理计算机用于系统的信息管理和优化控制,工程师站用于组态和维护，操作站用于监视和操作。 ◆分散控制监测部分包括控制站、监测站或现场控制站，用于控制和监测。 ◆通信部分连接系统各个分布部分，完成数据、指令及其他信息的传递。 系统特点 ◆各工作站独立完成合理分配的数据采集、处理、计算、监视、操作、控制等规定任务。 ◆控制功能齐全，控制算法丰富，集连续控制、顺序控制和批量控制于--体，系统可控性高。 ◆操作方便、显示直观、可监视性好。

◆人机会话系统实用、简捷,工艺流程状态图、参数表、历史趋势图、实时趋势图、信息报警、故障分析、操作指导等窗口画面丰富。 ◆DCS控制系统可以通过电脑在专用软件环境下进行编程，较小的参数修改和程序变更送入PLC不

会引起中断运行，并且PLC的内变量参数也可在线读写，因而方便了程序的维护和检查。 ◆积木式系统结构,开放式、标准化、模块化设计的硬件和软件，配置灵活,适应性和扩充性好。 ◆实时采集、分析、记录、监视、操作控制过程对象参数,在线修改系统结构和组态回路，在线维护局部故障，系统可用性高。 ◆采用系统结构容错设计，任意单元失效时可保持系统的完整性,全局性通信或管理站失效时可维持局部站的工作。 ◆具有事故报警、双重化措施、在线故障处理等手段,系统可靠性、安全性高。 山东祺龙电子有限公司创建于1998年，是山东省高新技术企业、全国肥料机械设备协作联盟副理事长单位，设有市级自动配料系统工程技术研究中心。拥有国家发明专利和实用新型专利二十多件。集科研开发、工程设计、生产安装、调试服务于一体的国内规模较大的自动化控制计量设备专业制造商。公司创建二十年来，一直致力于化肥行业自动化配料计量设备、自动包膜系统、自动控制系统的研制开发。并承接有机肥、掺混肥、微量元素肥、水溶肥、硅肥等整条生产线的制造、安装、调试。产品远销巴基斯坦、越南、南非等国家和地区。因在化肥行业的良好口碑，被授予“全国肥料机械设备协作联盟副理事长单位”、“中国化肥行业优质设备配套供应商”、“自动化计量设备指定供应商”等荣誉称号。

集散控制系统DCS简介

集散控制系统DCS简介 DCS是以微型计算机为基础，将分散型控制装置，通信系统，集中操作与信息管理系统综合在一起的新型过程控制系统。 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。采用了多层分级的结构，适用现代化生产的控制与管理需求，目前已成为工业过程控制的主流系统。 集散控制系统把计算机、仪表和电控技术融合在一起，结合相应的软件，可以实现数据自动采集、处理、工艺画面显示、参数超限报警、设备故障报警和报表打印等功能，并对主要工艺参数形成了历史趋势记录，随时查看，并设置了安全操作级别，既方便了管理，又使系统运行更加安全可靠。其特点有： 1、基于现场总线思想的I/O总线技术 2、先进的冗余技术、带电插拔技术po 3、完备的I/O信号处理 4、基于客户/服务器应用结构 5、WindowsNT平台,以太网,TCP/IP协议 6、OPC服务器提供互连 7、Web浏览器风格,ActiveX控件支持 8、ODBC,OLE技术,实现信息,资源共享 9、高性能的过程控制单元。 10、支持标准现场总线 11、Internet/Intranet应用支持 (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。 (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，并通过数据通信网络传送到生产监控级计算机。生产监控级对来自过程控制级的数据进行集中操作管理，如各种优化计算、统计报表、故障诊断、显示报警等。随着计算机技术的发展，DCS可以按照需要与更高性能的计算机设备通过网络连接来实现更高级的集中管理功能，如计划调度、仓储管理、能源管理等。

集散型控制系统介绍

本答案仅供参考。 第1章绪论 1.1 什么是过程计算机控制系统？它由哪几部分组成？通过具体示例说明。 答：它是指由被控对象、测量变送装置、计算机和执行装置构成，以实现生产过程闭环控制的系统，它综合了计算机过程控制和生产工艺过程。例 如温度控制系统。 1.2 计算机控制工业生产过程有哪些种类型？ 答：计算机控制工业生产过程一般有五种类型： 操作指导控制系统；直接数字控制系统；监督控制系统；集散控制系统； 现场总线控制系统。 1.3 计算机控制系统的硬件一般有哪几大主要组成部分？各部分是怎样互相联系 的？其中过程通道有几种基本类型？它们在系统中起什么作用？ 答：计算机控制系统的硬件一般包括：主机、外部设备、过程输入输出设备。 两个过程通道，一个是输入通道，另一个为输出过程通道。 输入过程通道包括：A/D通道----把模拟信号转换成数字信号后再输入；

DI 通道-----直接输入开关量信号或数字量信号。 输出过程通道包括：D/A 通道----把数字信号转换成模拟信号后再输出； DO 通道-----直接输出开关量信号或数字量信号。 1.4 直接数字控制系统的硬件由哪几部分组成？ 答：直接数字控制系统的硬件主要有计算机（主机）、过程输入输出通道、操作台和计算机辅助设备组成。如下图所示。 1.5 数字PID 控制算法有几种形式？各有什么特点？ 答：数字PID 控制算法有位置式、增量式、速度式三种形式。PID 位置式根 据偏差计算阀门的位置，PID 增量式根据偏差计算阀门的变化；PID 速度式根据偏差变化程度计算阀门的变化。 1.6 试推导计算机控制系统PI 控制算法的位置式、增量式和速度式。 答：模拟PI 控制算法为 ])(1 )([)(0?+=t I p dt t e T t e k t u 其中，p k ----比例增益 I T ----积分时间常数 在采样周期相当短暂时，用矩形法近似代替积分项∑?=≈k i t i Te dt t e 00)()(，

DCS集散控制系统学习教程

幻灯片1 第二章集散控制系统（D C S） 幻灯片2 2.1D C S的形成、发展和特点 2.1.1D C S的概念 集散控制系统（D i s t r i b u t e d C o n t r o l S y s t e m）亦称分布式控制系统（简称D C S），是结合多种先进技术而形成的，对生产过程进行集中监测、操作、管理和分散控制的一种控制技术，是随着现代大型工业生产自动化的不断发展和过程控制要求的日益复杂应运而生的一种综合控制系统，是完成过程控制、过程管理的现代化设备。 幻灯片3 国外称集散控制系统是4C技术的产物。这4C就是指控制技术（C o n t r o l）、计算机技术（C o m p u t e r）、通信技术（C o m m u n i c a t i o n）、和C R T（C a t h o d e R a y T u b e）技术。 D C S既不同于分散的仪表控制，又不同于集中式计算机控制系统，是4C技术相互渗透发展而产生的。 幻灯片4 2.1.2D C S的发展情况 过程控制设备的发展历史，大概有以下几个阶段：30年代——机械式仪表现场操作；40年代——大型气动式仪表控制室操作；50年代——气动单元组合仪表控制室操作；60年代——电动单元组合仪表；70年代——集散控制系统。即经过了就地分散控制――模拟仪表集中控制――计算机集中控制――计算机分散控制（D C S）几个阶段。 集散控制系统从诞生之日起，已经历了三代，目前的第四代正在发展之中。 幻灯片5 ●D C S开创期：1975～1980年 ●代表产品：H o n e y w e l l，T D C2000 ●F O X B O R O，S p e c t r u m ●B a i l y，N-90 ●恒河，C E N T U M 这些第一代的集散控制系统以微处理器为基础的过程控制单元，实现多种控制功能算法，并实现分散控制；采用带显示器的操作站，与过程控制单元分离，实现集中监视、集中操作、信息综合管理；采用较先进的冗余通信系统、用同轴电缆作为传输媒质，实现控制单元与操作站的通信，已具有D C S的基本特点（即分散控制，集中管理），是D C S的雏形。 幻灯片6 ●D C S成长过渡期：1980～1985年 ●代表产品：未变 ●第二代的主要特点是在原来产品的基础上进行改进，进一步提高可靠性并扩展和增强了 功能。 ●其特点是采用模块化、标准化设计，数据通信向标准化迁移，板级模块化，单元结 构化，使之具有更强适应性和可扩充性；新开发的多功能过程控制站、增强型操作站采用了16位C P U及高分辨率C R T技术；通信系统已采用局域网络（从主从式的星形变为总线网络或环网通信），使系统通信围扩大，同时数据传输速率也大大提高；控制功能更加完善，它能实现过程控制、数据采集、顺序控制和批量控制功能。 其基本结构由六部分组成，即局域网络、多功能现场控制站、增强型操作站、主计算机、网络连接器和系统管理站等。 幻灯片7