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dcs
是什么意思
dcs
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中文名：分布式控制系统
外文名：
Distributed Control
System
别称：分布式控制系统
概述：
D
CS
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。
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。
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
接口单元
(
操作员站
OPS<
/p>
、工程师站
ENS)
、机柜、电源等组<
/p>
成。
系统具备开放的体系结构，
可以提供
多层开放数据接口。
硬件系统在恶劣的工业现场具有高度的可靠性、维修方便、
工艺先进。底层汉化的软件平台具备强大的处理功能，并提
供方便的组态
复杂控制系统的能力与用户自主开发专用高
级控制算法的支持能力
;
易于组态，易于使用。支持多种现
场总线标准以便适应未来
的扩充需要。
系统的设计采用合适
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的冗余配置和诊断至模
件级的自诊断功能，
具有高度的可靠
性。
系统内任一组件发生故障，均
不会影响整个系统的工
作。系统的参数、报警、自诊断及其他管理功能高度集中在
CRT
上显示和在打印机上打印，控制系统在功能和物理上真
正分散，
整个系统的可利用率至少为
%;
系统平均无故障时间
为
10
< br>万小时，实现了核电、火电、热电、石化、化工、冶
金、建材诸多领域的完整监控
。
“域”的概念。把大型控制
系统用高速实时冗余络分成若干相
对独立的分系统，
一个分
系统构成一个域，各域共享管理和操作
数据，而每个域内又
是一个功能完整的
DCS
< br>系统，以便更好的满足用户的使用。
络结构可靠性、开放性及先进性。在系统操作层，采用
冗余的
100Mbps
以太
< br>;
在控制层，采用冗余的
100Mbps
工业
以太，保证系统的可靠性
;
在现场信号处理层，
12Mbps
的
PROFIBUS
总线连接中央控制单元和各现场信号处理模块。
标
准
的
Client/Server
结
构
。
有
的
DCS
的
操
作
层
采
用
Client/Server
结构开放并且可靠的操作系统。系统的操作
层采用
WINDOWS
NT
操作系统
;
控制站采用成熟的嵌入式实时
多任务操作系统
QNS
以确保控制系统的实时
性、
安全性和可
靠性。标准的控制组态软件。系统采用
IEC61131-3
标准的
控制组态工具，可
以实现任何监测、控制要求。可扩展性和
可裁剪性，保证经济性。
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历史前沿
DCS
自
1975
年问世以来，
已经经历了三十
多年的发展历
程。在这三十多年中，
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
< br>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。
< br>PLC
是一种针对顺序逻辑控制发展
起来的电子设备，<
/p>
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
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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。
但是现场总线并未能够代替
DCS<
/p>
。其原因如下：
1.
现场总线的低速络特性，
使其每条总线的仪表数并未
达到理性数量。实际应用中，一条
H1
总线大约只能安装
8
台仪表。
这样一来，
现场总线的节省电缆优势就非常有限了。
2.<
/p>
现场总线标准不统一，没有一种取得绝对优势，用户
无从选择。<
/p>
3.
现场总线始终未能很好解决危险区本安特性问题。
系统结构
从结构上划分，
< br>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
< br>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
< br>(
也有在
IO
模件中
执行控制逻辑的情况，
如
FOXBORO
的
DI/DO
模件中就可以执
< br>行顺序控制逻辑
)
。
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
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源、
< br>CPU(
中央处理器
)
、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
C
PU
单元，其他只用
来摆放
I/O
模块的机架就是
I/O
单元。
系统特点
(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方式通信，
实现信息传输，
< br>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
系统通信络或从络中卸下，
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
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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
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需要与更高性能的计算
机设备通过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。
相关介绍
计算机和络技术的飞速发展，
引起了
自动化控制系统结
构的变革，
一种世界上最新型的控制系统即现
场总线控制系
统
(Fieldbus Control Sys
tem
，
FCS)
在上世纪九十年代走
向
实用化，并正以迅猛的势头快速发展。现场总线控制系统是
目
前自动化技术中的一个热点，
正越来越受到国内外自动化
设备制
造商与用户的关注。现场总线控制系统的出现，将给
自动化领域在过程控制系统上带来又
一次革命，
其深度和广
度将超过历史的任何一次，从而开创自动
化的新纪元。
< br>FCS
可
以
说
< br>是
第
五
代
过
程
控
制
系
统
，
是
由
PLC(Programmable
Controller)
或
DCS(Distributed
Control
System)
发展
而来的。
FCS
与
PLC
及
DCS
之间有千丝
万缕的
联系，
又存在着本质的差异。
本文针对
PLC
、
DCS
、
FCS
三大控制系统的特点、性能和差异作一分析。
1 PLC
、
DCS
、
FCS
< br>三大控制系统的基本特点
目前，在连续型流程生产工业过程控制中，有三大控制
系统，即
PLC
、
DCS
和
FCS
。它们各自的基本特点如下：
PLC
(1)
从
开关量控制发展到顺序控制、运算处理，是从下
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往上的。
(2)
逻辑控制、定时控制、
计数控制、
步进
(
顺序
)
控
制、连续
PID
控制、
数据控制――
PLC
具有数据处理能力、
通信和联等多功能。
(3)
可
用一台
PC
机为主站，多台同型
PLC
为从站。
(4)
也可一台
PLC
为主站，多台同型
PLC
为从站，构成
PLC
络。
这比用
PC
机作主站方便之处是：
有用户编程时，
不
必知道通信协议，只要按说明书格式写就行。
(5)PLC
络既可作为独立
DCS/TDCS
，也可作为
DCS/TDCS
的子系统。
(6)
主
要用于工业过程中的顺序控制，新型
PLC
也兼有
闭环控制功能。
DCS
(1)
分散控制系统
DCS
与集散控
制系统
TDCS
是集
4C(Commu
nication
，
Computer
，
Control
、
CRT)
技术于一身
的监控技术，是第四代过程控制系统。既有计算机控制系统
控制算式先进、精度高、响应速度快的优点，又有仪表控制
系统
安全可靠、维护方便的要求。
<
/p>
(2)
从
上
到<
/p>
下
的
树
状
拓
扑
大
系
统
，
其
中
通
信
(Communication)
是关键。
(3)
是树状拓扑和并行连续的链路结构，也有大量电缆
从中继站并行到现场仪器仪表。
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(4)
模拟信号，
< br>A/D
—
D/A
、带微处理器的
混合。是由几
台计算机和一些智能仪表智能部件组成，
并逐渐地
以数字信
号来取代模拟信号。
(5)
一台仪表一对线接到
I/O
，由控制站挂到局域
LAN
。
< br>(6)DCS
是控制
(
工程师站
)
、
操作
(<
/p>
操作员站
)
、
现
场仪表
(
现场测控站
)
的
3
级结构。缺点是成本高，各公司产品不能
互换，不能互操作，大
DCS
系统是各家不同的
。
(7
)
用于大规模的连续过程控制，如石化、大型电厂机
组的集中控
制等。
FCS
(1)FCS
是第五代过程控制系统，它是
21
世纪自动化控<
/p>
制系统的方向。是
3C
技术
(Communication
，
Computer
，
Control)
的融合。
基本任务是：
本质
(
本征
)
安全、
危险区域、
易变过程、难于对付的非常环境。
(2)
全
数字化、智能、多功能取代模拟式单功能仪器、
仪表、控制装置。
(3)
用两根线联接分散的现场仪表、控制装置，取代每
台仪表的两根线。
< br>“现场控制”取代“分散控制”
;
数据的传
输采用“总线”方式。
(4)
从控制室到现场设备的双向数字通信总线，是互联
的、
双向的、
串行多节点、
< br>开放的数字通信系统取代单向的、
单点、并行、封闭的模拟系统。
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