DCS控制系统自学.docx

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DCS控制系统自学

1．DCS控制系统（DistributedControlSystem,分散控制系统）用于大型生产工业自动化，他是计算机技术、系统控制技术、网络通信技术和多媒体技术相结合的产物，提供窗口有好的人机界面和强大的通讯功能，负责过程控制、过程管理。

1.DCScontrolsystem（DistributedControlSystem,distributedcontrolsystem）forlarge-scaleproductionofindustrialautomation,heisacomputertechnology,controltechnology,networkcommunicationtechnologyandthemultimediatechnologytocombinetheproduct,providewindowhasgoodman-machineinterfaceandpowerfulcommunicationfunction,isresponsiblefortheprocesscontrol,processmanagement。

2．DCS控制系统包括模拟量控制系统和（MCS）和顺序控制系统（SCS），汽机DEH系统，电气ECS系统，旁路控制系统BCS。

3模拟量控制系统（MCS），是将汽轮发电机的锅炉、汽机当做一个整体控制系统，炉侧MCS指锅炉主控制系统、锅炉燃料控制系统、送风控制系统、阴风控制系统、启动分离器储水箱水位控制系统及蒸汽温度控制系统，机侧MCS指除氧器压力、水位调节系统、凝水器水位调节系统、闭式水箱水位调节系统。

MCS负担着生产过程中的水、汽、煤、油、风、烟等系统的主要变量闭环自动调节及整个发电机组的负荷控制系统。

顺序控制系统ＳＣＳ是将机组的部分操作按热力系统或辅助机械设备划分成若干局部控制系统，按事先规定的顺序记性操作，以达到顺序控制的目的。

汽机ＤＥＨ系统，主要作用是调节汽轮机的转速系统。

电气ＥＣＳ系统，主要作用是发电机的启停控制及逻辑，电气系统各参数与设备状态的监视，故障保护动作、故障报警及时间顺序控制记录。

气泵组ＭＥＨ系统，主要作用是调节气泵组的转速。

旁路控制系统BCS系统，旁路控制系统是一个独立的系统，盘路控制能完成旁路控制的确切要求，并能完成安全功能或快开快关功能，。

其基本组成部分为高旁路控制和低旁路控制器，主要实现高低的压力控制和温度控制。

4.系统的主要技术概述：

系统主要有现场控制站（I\O站）、数据通信系统、人机接口单元（操作员站OPS、工程师站ENS）、机柜、电源等组成。

系统具备开放的体系结构、可提供多层次开放数据接口。

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。

软件功能强大，可提供方便的组态复杂控制系统的能力与用户自主开发专业高级控制算法的支持能力；易于组态，支持多种现场总线标准一边适应未来扩充需要。

系统设计采用合适的冗余配置和诊断至模块的自诊断功能，具有高度的可靠性，系统内任一组发生故障均不会影响整个系统的工作。

系统的参数、报警、自诊断及其管理功能高度集中在CRT上显示和打印，系统控制在功能和物理上真正分散。

整个系统的可用率至少为99.9%，系统平均故障时间为10万小时，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网络划分成相对独立的控制系统，一个分系统构成一个域，各域共同管理和操作数据，而每个域又是一个功能完善的DCS系统，以便满足用户的使用。

网络结构可靠性、开放性及先进性。

在系统操作层，采用冗余的100Mmbps以太网，控制层采用冗余的100Mmbps工业以太网，保证系统的可靠性，在现场采用12Mmbps的Profibus总线连接中央控制单元和各种现场信号处理模块。

标准的client/server结构。

MACS系统的操作层采用client/sever结构

开放并且可靠地操作系统，系统的操作层采用WINDOWSNT操作系统，控制站采用成熟的嵌入式实施多任务操作系统QNS，以确保系统的实时性、安全性、可靠性。

标准的组态软件。

可实现任何监测、控制要求

系统具有可扩展性和可裁剪性，保证经济性。

5.DCS系统可采用力控组态软件进行ForcecontrolV6.1进行生产数据采集和数据监控。

6.五种通信协议之一：

MODBUS协议，对于MODBUS协议，采用的波特率通常为9600bps，因此每秒所能通讯的数据包是有限制的。

∙中国使用DCS始于1981年，当时吉化公司化肥厂在合成氨装置中引进了Yokogawa的产品，表现出良好的控制性能和可靠性。

随后中国引进的30套大化肥项目和大型炼油项目都采用了DCS控制系统，提高了生产设施的效率和产品质量的连续性，并且物耗和能耗也有不同程度的降低。

DCS产品在石油和化工行业的成功应用也促进了其他行业控制系统的发展，在随后的几年，冶金、建材、电力、轻工等行业的新建项目中也陆续使用了DCS产品，并成为这些行业的主流控制系统。

　　中国庞大而成体系的流程工业形成了过程控制系统的市场基础，而其中电力、石化、化工、建材、造纸、市政、冶金的大幅度投资与增长，更形成了每年超过50亿元（2004）的DCS市场规模。

同时，市场的行业分布也与这些主要行业的投资情况息息相关。

譬如，近年的能源短缺和随之而来的电力投资热潮，使得电力行业的DCS需求达到18亿元，占据整个市场三分之一强的份额，超过了石化和化工这些传统的DCS应用的强势行业。

　　DCS是一个技术含量高，需要长期培养的市场，因此，市场格局在近年没有大的变化，没有新的有影响力的厂商进入和退出，排名靠前的仍然是在业内传统的强者，只是由于行业发展速度的不平衡，不同行业侧重的公司的排名会产生一些小的变化。

于DCS定制性很强，与客户的工艺结合密切。

很多人认为DCS是一种“服务”而不是“产品”。

在DCS市场中，方案的设计、系统集成能力、培训、售后服务是客户考察的重点，不像PLC市场，用户只看产品本身的性能和质量就可以了。

“软”件的重要性导致了这个行业份额分布的一些重要特征。

　　目前在中国工业市场中，按市场占有份额最大的几家公司别是：

ABB、横河、霍尼韦尔、艾默生和西门子。

而从应用行业来看，主要分布在电力、石化、化工产业。

这些大型企业以雄厚的实力一直占据着霸主地位。

　　各大品牌的主要主品：

品牌

产品名称

ABB

AC800F

AC800M

IndustrialITSystem800xA

横河

CS1000

CS3000

霍尼韦尔

PKS

艾默生

DeltaV

OVATION

西门子

PCS7

APACS

T-XP

　　各品牌的系统分析

　　随着计算机技术的发展，用户需求的不断提高，以ABB、横河、霍尼韦尔、艾默生和西门子为代表的DCS厂商纷纷提升其DCS系统的技术水平，并不断丰富和完善DCS功能。

　　ABB

　　ABB公司开发的IndustrialIT分为控制IT、操作IT、信息IT，IndustrialIT的核心是AC800系列控制器和相应的I/O，系统支持现场总线，如Profibus。

提供了多种可供选择的IndustrialIT800xA控制和I/O产品，能够满足制造和加工过程中的控制需要。

ABB控制器备有软件库，其中包括丰富的预定义、用户自定义控制元素，据此可针对任何应用要求，轻松设计出从简到繁各种控制策略（包括连续控制、时序控制、批量控制和先行控制）

　　ABB控制器在设计上从始至终都借助了工业标准现场总线和开放式通讯协议的强大能力，并以此提供了全系列的控制、可扩展性和容错冗余选项。

此外还提供了全系列工业I/O供远程和就地安装之用，这些I/O占地面积小，可在导轨上安装，并有广泛的I/O类型（包括本安I/O）。

　　采用了模块化设计的AC800M控制器和相关的I/O选项，对小型混合系统与集成的大型自动化应用同样有效的子系统模块化设计，允许用户按照实际需求灵活地选择具体功能。

而采用同样的基本硬件提供了多种多样的中央处理单元（CPU）、I/O、通讯模块和电源选项，从而在功能性、性能和尺寸等方面也提供了灵活性。

　　800xA控制器和I/O采用了一整套完善的自我诊断功能，有助于降低维护成本。

所有模块都配备了前面板LED显示器，显示故障和性能降低情况。

　　系统支持若干通讯和I/O模块，例如：

①额外的RS-232C端口，连接更多的第三方系统和设备，PROFIBUS-DP、DP-V1接口，提供S200、S800以及S900I/O系统的集成，并可访问市面上诸多支持此类协议的现场设备；②FOUNDATION现场总线HSE接口，提供一条到FOUNDATION现场总线系统解决方案的访问干路；③ABBINSUM接口，通过单一few-core总线，方便对开关柜进行有效的监督与控制；④MasterBus300接口，提供与AdvantOCS和ABBMaster系统之间的向后兼容性；⑤S100I/O接口，可从现有的Advant410/450型控制器（甚至MasterPiece200）系统升级到AC800M，同时保持已有的I/O分区；⑥TRIOI/O接口，可从现有的MOD300控制器升级到AC800M，并同时保持已有的TRIOI/O分区；⑦S800系列I/O模块，作为直连I/O使用。

∙横河

　　横河CENTUMCS3000R3集散控制系统是一个结构开放的DCS系统。

CS3000R3系统功能包括：

　　⑴HumanInterfaceStation（HIS）操作站用于运行操作和监视。

采用了微软公司的Windows2000　WindowsXP作为操作系统和横河公司指定的工业用高性能计算机。

　　⑵FieldControlStation（FCS）现场控制器用于过程I/O信号处理，完成模拟量调节、顺序控制、逻辑运算、批量控制等实时控制运算功能。

　　⑶EngineeringStation（EWS）工程师站用于设计组态、仿真调试及操作监视。

采用Windows2000或最新的WindowsXP作为操作系统的横河指定的高性能计算机。

　　⑷ESB总线（ExtendedSerialBackboardBus）用于控制站内，中央主控制器FCU同本地I/O节点之间进行数据传输的双重化实时通讯总线，网络拓扑构成：

总线型，通讯速率：

128Mbps，每台控制站可连接14个I/O节点，最大通讯距离20m。

　　⑸ER总线（EnhencedRemoteBus）用于控制站内本地I/O节点与远程I/O节点之间进行数据传输的双重化实时通讯总线，网络拓扑构成：

总线型，通讯速率：

10Mbps，每台控制站可从本地节点连接８个远程I/O节点，最大通讯距离20km。

　　⑹CommunicationGateway（ACG）通讯网关作为用于将系统的控制总线和DCS上位机的以太网相连接的网关。

　　⑺SystemIntegrationOPCStation（SIOS）OPC系统集成网关用于将系统控制总线V-net/IP与用于与子系统以太网相连接的网关。

　　采用WindowsXP标准操作系统，支持DDE/OPC。

既可以直接使用PC机通用的Excel，VB编制报表及程序开发，也可以同在Unix上运行的大型Oracle数据库进行数据交换。

此外，横河提供了系统接口和网络接口用于与不同厂家的系统、产品管理系统、设备管理系统和安全管理系统进行通讯。

　　采用了4CPU冗余容错技术（Pair&Spare成对热后备）的现场控制站，实现了在任何故障及随机错误产生的情况下进行纠