和利時(shí)教學(xué)講解課件

工業(yè)自動(dòng)化與DCS體系結(jié)構(gòu)杭州和利時(shí)公司工業(yè)自動(dòng)化與DCS體系結(jié)構(gòu)繼電器電子元件儀表調(diào)節(jié)器集成控制過(guò)程控制DCS現(xiàn)場(chǎng)智能,通訊技術(shù),IT集成混合控制HybridControl

DCS控制系統(tǒng)的淵源1970198019902000低費(fèi)用緊湊型工廠自動(dòng)化PLCsPID回路邏輯控制繼電器電子元件儀表調(diào)節(jié)器集成控制過(guò)程控制DCS現(xiàn)場(chǎng)智能,混合何謂DCS

-------分布式控制系統(tǒng)-------集散型控制系統(tǒng)

集中管理，分布控制何謂DCS-

電廠自動(dòng)化的產(chǎn)生和發(fā)展

1766年波爾佐諾夫鍋爐給水調(diào)節(jié)裝置、1784年瓦特發(fā)明的蒸汽機(jī)離心擺調(diào)速裝置，是熱能動(dòng)力設(shè)備最早的自動(dòng)控制裝置，也是整個(gè)自動(dòng)化領(lǐng)域的早期成果。在近百年的火力發(fā)電廠建設(shè)歷史中，由于初始階段的機(jī)組容量都很小，其生產(chǎn)過(guò)程的控制和一切操作幾乎全部由運(yùn)行人員手動(dòng)工作來(lái)實(shí)現(xiàn)。直到1920年前后，火力發(fā)電廠開始普遍采用鏈條爐，同時(shí)出現(xiàn)煤粉爐，機(jī)組容量逐漸增大到60MW左右的時(shí)候，明顯體現(xiàn)出用人工控制火力發(fā)電廠的生產(chǎn)過(guò)程已是極為困難或不可能的事了。為了減輕人們的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高機(jī)組的安全性和運(yùn)行效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量，火電廠陸續(xù)開始采用各種自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置，實(shí)現(xiàn)部分生產(chǎn)的自動(dòng)控制?；鹆Πl(fā)電廠的自動(dòng)化水平日益提高和發(fā)展，就其控制方式而言，火力發(fā)電廠生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化的發(fā)展過(guò)程，大體經(jīng)歷了以下三個(gè)階段：電廠自動(dòng)化的產(chǎn)生1、就地控制階段

在20年代至30年代期間，火力發(fā)電機(jī)組的容量還不是很大，生產(chǎn)過(guò)程對(duì)自動(dòng)控制的要求以及當(dāng)時(shí)所具備的技術(shù)條件有限，僅能對(duì)發(fā)電機(jī)組實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的自動(dòng)自動(dòng)控制，例如鍋爐蒸汽壓力、汽包水位、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速等的控制。所有控制系統(tǒng)基本上分散在各控制對(duì)象所在的車間，各控制系統(tǒng)間相互獨(dú)立，沒(méi)有任何聯(lián)系。運(yùn)行人員在就地設(shè)置的控制表盤上進(jìn)行監(jiān)視和操作，所應(yīng)用的控制設(shè)備大都是尺寸較大的基地式儀表。國(guó)外40年代以前和我國(guó)50年代建設(shè)的火力發(fā)電廠基本上采用這種模式。2、集中控制階段

40年代初期，由于中間再熱式機(jī)組出現(xiàn)，進(jìn)一步密切了鍋爐和汽輪機(jī)之間的關(guān)系，為了協(xié)調(diào)機(jī)、爐之間的運(yùn)行，加強(qiáng)機(jī)組的操作管理和事故處理，滿足負(fù)荷變化對(duì)熱力設(shè)備的要求，維持運(yùn)行參數(shù)的穩(wěn)定等，要求對(duì)鍋爐和汽機(jī)實(shí)現(xiàn)集中控制，即把鍋爐和汽輪機(jī)的控制系統(tǒng)表盤相對(duì)集中地安裝在一起，由運(yùn)行人員同時(shí)監(jiān)視和控制機(jī)、爐的運(yùn)行，保證機(jī)組的正常運(yùn)行。當(dāng)時(shí)所采用的控制設(shè)備主要是氣動(dòng)或電動(dòng)單元組合儀表。國(guó)外40年代至50年代和我國(guó)60至70年代初期建設(shè)的火力發(fā)電廠大多采用這種控制方式——局部集中控制。1、就地控制階段進(jìn)入50年代后，隨著火電機(jī)組容量的增大，機(jī)、爐、電三者的關(guān)系更加密切，生產(chǎn)迫切需要對(duì)機(jī)、爐、電三者實(shí)現(xiàn)集中控制與管理。同時(shí)，由于儀表和控制設(shè)備的尺寸縮小，新型巡回檢測(cè)儀表和局部程控裝置的出現(xiàn)，使得整個(gè)機(jī)組的監(jiān)視和控制表盤集中在一個(gè)控制室內(nèi)的要求成為現(xiàn)實(shí)。此時(shí)采用的控制設(shè)備有電動(dòng)單元組合儀表、組件組裝式儀表，也有以微處理機(jī)為核心的數(shù)字式儀表。國(guó)外50年代至60年代及我國(guó)70至80年代建設(shè)的火力發(fā)電廠大都采用這種控制方式——機(jī)組集中控制。三、計(jì)算機(jī)控制階段

隨著火力發(fā)電機(jī)組向著高參數(shù)、大容量方向發(fā)展，生產(chǎn)設(shè)備走向大型化，生產(chǎn)系統(tǒng)日趨復(fù)雜。系統(tǒng)的耦合性、時(shí)變性、非線性等特點(diǎn)顯的更加突出，生產(chǎn)過(guò)程需要監(jiān)視的內(nèi)容愈來(lái)愈多，過(guò)程控制的任務(wù)愈來(lái)愈重，機(jī)組的運(yùn)行與操作要求更為嚴(yán)格，世界范圍內(nèi)的能源危機(jī)和劇烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，對(duì)節(jié)約能源和減少燃料消耗的要求不斷提高，環(huán)境保護(hù)和文明生產(chǎn)的呼聲日益高漲等，已反映出以往的生產(chǎn)自動(dòng)化方式逐漸不能適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，火力發(fā)電廠自動(dòng)化面臨著嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。另一方面，計(jì)算機(jī)的發(fā)展與普及、現(xiàn)代控制理論的產(chǎn)生與應(yīng)用、以及二者相結(jié)合的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的形成與工業(yè)領(lǐng)域的滲透，為進(jìn)一步提高工業(yè)自動(dòng)化水平創(chuàng)造了有利條件，提供了十分重要的物質(zhì)、理論基礎(chǔ)和技術(shù)手段。進(jìn)入50年代后，隨著火電機(jī)組容量的增大，機(jī)、爐、電三者的關(guān)系

1.集中型計(jì)算機(jī)控制

計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在電廠的應(yīng)用，始于50年代末、60年代初。1958年9月，美國(guó)斯特林（Sterling）電廠安裝了第一個(gè)計(jì)算機(jī)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。1962年，美國(guó)小吉普賽電廠進(jìn)行了第一次電廠計(jì)算機(jī)控制的嘗試，從那天起，火力發(fā)電廠開始步入了計(jì)算機(jī)應(yīng)用的發(fā)展階段。火力發(fā)電廠計(jì)算機(jī)控制技術(shù)應(yīng)用的初級(jí)階段，普遍采用的是集中型控制方式，即用一臺(tái)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)幾十甚至幾百個(gè)控制回路和若干過(guò)程變量的控制、顯示及操作、管理等。與常規(guī)的模擬儀表控制系統(tǒng)相比，集中型計(jì)算機(jī)控制的優(yōu)越性體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）功能齊全，而且可以實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的、復(fù)雜的控制和聯(lián)鎖功能；（2）可通過(guò)軟件增刪控制回路、改變控制方案、調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)，應(yīng)用靈活；（3）信息的集中管理，便于分析和綜合，為實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的優(yōu)化控制創(chuàng)造了條件；（4）CRT顯示替代了大量的模擬儀表，改善了人機(jī)接口，縮小了監(jiān)視面。1.集中型計(jì)算機(jī)控制

但是，集中型計(jì)算機(jī)控制也存在著嚴(yán)重的不足，反映在：（1）由于當(dāng)時(shí)的計(jì)算機(jī)硬件可靠性還不夠高，而由一臺(tái)計(jì)算機(jī)承擔(dān)所有的控制和監(jiān)視任務(wù)，使得危險(xiǎn)高度集中，一旦計(jì)算機(jī)發(fā)生故障，將導(dǎo)致生產(chǎn)過(guò)程全面瞬間癱瘓，危及設(shè)備安全；（2）軟件龐大、復(fù)雜，開發(fā)的難度大、周期長(zhǎng)；（3）一臺(tái)計(jì)算機(jī)所承受的工作負(fù)荷過(guò)大，在計(jì)算機(jī)速度和容量有限的情況下，影響系統(tǒng)工作的實(shí)時(shí)性與正確性。若采用多臺(tái)計(jì)算機(jī)，不僅要解決數(shù)據(jù)和控制信息的交換問(wèn)題，而且將大大增加投資和維護(hù)費(fèi)用，這是當(dāng)時(shí)存在的較大的實(shí)際困難。除此之外，由于生產(chǎn)過(guò)程內(nèi)部機(jī)理復(fù)雜，最優(yōu)控制所必需的有關(guān)數(shù)學(xué)模型難以建立，性能指標(biāo)不易確定，控制策略尚不完整等，使的現(xiàn)代控制理論一時(shí)難以適應(yīng)于技術(shù)機(jī)過(guò)程控制。歷史條件的限制和集中型計(jì)算機(jī)控制存在的缺陷，促使計(jì)算機(jī)控制向分散化發(fā)展。但是，集中型計(jì)算機(jī)控制也存在著嚴(yán)重的不足，反2.分散型計(jì)算機(jī)控制

70年代初，大規(guī)模集成電路的制造成功和微處理器的問(wèn)世，使得計(jì)算機(jī)的可靠性和運(yùn)算速度大大提高，計(jì)算功能增強(qiáng)、體積縮小，而價(jià)格大幅度下降。計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展與日益成熟的分散型計(jì)算機(jī)控制思想相結(jié)合，促使火力發(fā)電廠自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)入了分散型計(jì)算機(jī)控制的新時(shí)代。所謂分散型計(jì)算機(jī)控制，是指控制過(guò)程所采用的系統(tǒng)，是一種控制功能分散、操作管理集中、兼顧復(fù)雜生產(chǎn)過(guò)程的局部自治與整體協(xié)調(diào)的新型分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)（又稱分散控制系統(tǒng)）。自1975年以來(lái)，美國(guó)霍尼威爾（Honeyell）公司首先向市場(chǎng)推出了以微處理器為基礎(chǔ)的TDC-2000分散控制系統(tǒng)，世界各國(guó)的一些主要儀表廠家也相繼研制出各具特色的各種分散控制系統(tǒng)。分散控制系統(tǒng)以其功能強(qiáng)、可靠性高、靈活性好、維護(hù)和使用方便、良好的性能價(jià)格比等優(yōu)點(diǎn)，深受工業(yè)界的青睞。

80年代中期，我國(guó)開始在火電機(jī)組上應(yīng)用分散控制系統(tǒng)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，僅“七.五”期間，我國(guó)引進(jìn)約30套分散控制系統(tǒng)應(yīng)用于電廠自動(dòng)化。如今幾乎所有新建火電機(jī)組都采用了分散控制系統(tǒng)。由于常規(guī)儀表的維護(hù)費(fèi)用愈來(lái)愈大，有的儀表廠家已放棄對(duì)原來(lái)的常規(guī)儀表提供備件和服務(wù)，故100MW以上的老廠的技術(shù)改造也幾乎全采用了分散控制系統(tǒng)。2.分散型計(jì)算機(jī)控制

90年代以來(lái)我國(guó)國(guó)產(chǎn)的分散控制系統(tǒng)，也有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，正以其優(yōu)良的性能價(jià)格比、良好的過(guò)程服務(wù)，贏得愈來(lái)愈多的用戶的信任。分散控制系統(tǒng)的應(yīng)用及其自身的不斷完善與發(fā)展，加速了火力發(fā)電廠自動(dòng)化的進(jìn)程。目前，分散控制系統(tǒng)的應(yīng)用方興未艾，在此基礎(chǔ)上，火力發(fā)電廠正向著更加完善、更高層次的綜合自動(dòng)化方向發(fā)展。3.綜合自動(dòng)化

綜合自動(dòng)化是一種集控制、管理、決策為一體的全自動(dòng)化模式。它是對(duì)各局部生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的基礎(chǔ)上，從全局最優(yōu)的觀點(diǎn)出發(fā)，把火電廠的運(yùn)作體系視為一個(gè)整體，在新的管理模式和工藝指導(dǎo)下，綜合運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)與手段，將各自獨(dú)立的局部自動(dòng)化子系統(tǒng)有機(jī)地綜合成一個(gè)較完整的大系統(tǒng)，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的物質(zhì)流、管理過(guò)程的信息流、決策過(guò)程的決策流等進(jìn)行有效的控制和協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)的全局自動(dòng)化，以適應(yīng)生產(chǎn)和管理過(guò)程在社會(huì)發(fā)展的新形勢(shì)下提出的高質(zhì)量、高速度、高效率、高性能、高靈活性和低成本的綜合要求。開放型分散控制系統(tǒng)的應(yīng)用，為綜合自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)奠定了良好的基礎(chǔ)。目前，綜合自動(dòng)化的研究和應(yīng)用正向著縱深發(fā)展，已成為火力發(fā)電廠自動(dòng)化的重要發(fā)展方向。90年代以來(lái)我國(guó)國(guó)產(chǎn)的分散控制系統(tǒng)，也有了長(zhǎng)足的分散控制系統(tǒng)（DCS）的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)分散控制系統(tǒng)（DCS）的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)一、分散控制系統(tǒng)的名稱“分散控制系統(tǒng)”一詞，是人們根據(jù)外國(guó)公司的產(chǎn)品名稱意譯而得的。由于產(chǎn)品廠家眾多，對(duì)產(chǎn)品的命名也不盡相同。常見(jiàn)的名稱有：分散控制系統(tǒng)（DistributedControlSystem，簡(jiǎn)稱DCS）；集散控制系統(tǒng)（TotalDistributedControlSystem，簡(jiǎn)稱TDCS或TDC）；分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)（DistributedComputerControlSystem，簡(jiǎn)稱DCCS）；名稱不同，其系統(tǒng)本質(zhì)基本相同。我國(guó)電力行業(yè)習(xí)慣稱其為分散控制系統(tǒng)。二、分散控制系統(tǒng)的含義分散控制系統(tǒng)的含義著重體現(xiàn)在“分散”上，“分散”有兩方面的意思在里面：一是各種被控的生產(chǎn)設(shè)備的地理位置是分散的，系統(tǒng)相應(yīng)的控制設(shè)備也在地理位置上分散布置（橫向分塊）；二是指控制系統(tǒng)所具有的功能是分散的，即計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、過(guò)程控制、運(yùn)行顯示、監(jiān)視操作等功能進(jìn)行分散（縱向分級(jí)），這種功能上的分散同時(shí)意味著整個(gè)系統(tǒng)的危險(xiǎn)分散。功能分散是分散控制系統(tǒng)的主要內(nèi)涵。分散控制系統(tǒng)又把操作和管理集中在一起，即操作管理集中，所以它又被稱為集散控制系統(tǒng)。分散控制系統(tǒng)可以定義為是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行集中監(jiān)測(cè)、操作、管理和分散控制的一種控制技術(shù)。一、分散控制系統(tǒng)的名稱三、分散控制系統(tǒng)的產(chǎn)生分散控制系統(tǒng)是在現(xiàn)代化大型工業(yè)生產(chǎn)復(fù)雜的過(guò)程控制需求推動(dòng)下，和“4C”技術(shù)相結(jié)合的一個(gè)產(chǎn)物。所謂的“4C”技術(shù)即是計(jì)算機(jī)－Computer、控制－Control、通信－Communication，以及陰極射線管－Cathode-RayTube技術(shù)。它產(chǎn)生在70中期，第一臺(tái)DCS是美國(guó)霍尼威爾（Honeywell）公司于1975年研制的TDC－2000。相繼，許多自動(dòng)化公司紛紛推出了自己的DCS產(chǎn)品。四、分散控制系統(tǒng)的發(fā)展自1975年美國(guó)的（Honeywell）公司的TDC－2000問(wèn)世以來(lái)，分散控制系統(tǒng)以驚人的速度發(fā)展，其發(fā)展過(guò)程大致分為四個(gè)階段。第一階段（1975-1980年）DCS的初創(chuàng)期：功能：具有數(shù)據(jù)采集的功能和模擬量控制的功能；硬件：8位控制器CPU；I/O板為“傻板”；操作站專用軟件：專用操作系統(tǒng)；非圖形界面；網(wǎng)絡(luò)：采用系統(tǒng)專用的通訊協(xié)議；第二階段（1980－1985年）DCS的成熟期：功能：控制功能更加豐富，可完成數(shù)據(jù)采集、順序控制、批量控制等；硬件：16位控制器CPU；I/O板開始出現(xiàn)智能板；操作站為工作站軟件：Unix操作系統(tǒng)；Xwindows圖形界面；圖形組態(tài)網(wǎng)絡(luò)：采用了局域網(wǎng)絡(luò)，提高了網(wǎng)絡(luò)速度和可靠性

三、分散控制系統(tǒng)的產(chǎn)生第三代（1985年以后）DCS的擴(kuò)展期功能：

1）系統(tǒng)除了以前的控制功能外，又引入了專家系統(tǒng)人工智能，實(shí)現(xiàn)自整定、自診斷；

2）操作員站的功能進(jìn)一步加強(qiáng)，引入了三維圖形顯示技術(shù)、多窗口顯示技術(shù)、觸摸屏技術(shù)、多媒體技術(shù)；

3）為了適應(yīng)信息社會(huì)發(fā)展的需要，系統(tǒng)加強(qiáng)了信息管理的功能，提供和MIS或SIS的接口；硬件：32位控制器CPU；全為智能I/O板（模件）；表面貼安裝技術(shù)用于硬件設(shè)計(jì)中；PC機(jī)；現(xiàn)場(chǎng)總線；軟件：MicrosoftWindows操作系統(tǒng)；LD、FBD、專用編程語(yǔ)言；開放接口；網(wǎng)絡(luò)：標(biāo)準(zhǔn)化；

DCS一直在發(fā)展著，現(xiàn)在硬件方面又朝著智能化、小型化、現(xiàn)場(chǎng)化發(fā)展；軟件方面信息化、集成化、支持IEC61131-3控制組態(tài)；OPC或ODBC；INTERNET等。第三代（1985年以后）DCS的擴(kuò)展期

1993年國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織IEC（國(guó)際電工技術(shù)委員會(huì)）的SC65BWG7（其前身為SC65AWG6）工作組制定發(fā)布IEC1131-3標(biāo)準(zhǔn)，是控制軟件第一種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)工作組由來(lái)自不同的PLC廠商、控制編程軟件公司和用戶代表組成，這樣制定的標(biāo)準(zhǔn)可以偉大多數(shù)的廠商和用戶接受，是雙方獲利IEC1131-3IEC1131-3IEC1131IEC61131IEC（InternationalElectrotechnicalCommission）國(guó)際電工委員會(huì)是一個(gè)全球標(biāo)準(zhǔn)組織幾乎各個(gè)國(guó)家都有自己的標(biāo)準(zhǔn)組織，如我國(guó)的國(guó)標(biāo)GBT，這些國(guó)標(biāo)都接受IEC的標(biāo)準(zhǔn)

在將IEC的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化為本國(guó)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)往往被改編為保持IEC與各國(guó)標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)的一致性，加了一個(gè)數(shù)字“6”

IEC1131-3->IEC61131-3,標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容沒(méi)變同時(shí)，增加了第一版的勘誤表和附錄IEC1131IEC61131IEC（Inter控制系統(tǒng)的演化50年代以前，生產(chǎn)規(guī)模小，檢測(cè)儀表都安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)、只具備簡(jiǎn)單測(cè)控功能的基地式氣動(dòng)式儀表，信號(hào)只限在儀表內(nèi)，不能傳送給備的儀表和系統(tǒng)，完全封閉獨(dú)立。操作員只能到現(xiàn)場(chǎng)巡檢。隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，需要掌控更多的信息，出現(xiàn)了氣動(dòng)、電動(dòng)的組合式儀表，出現(xiàn)了集中控制室和控制盤數(shù)字技術(shù)的出現(xiàn)，進(jìn)入工業(yè)儀表領(lǐng)域，出現(xiàn)了DDC。用一臺(tái)計(jì)算機(jī)取代多臺(tái)儀表進(jìn)行控制，出現(xiàn)了集中式控制系統(tǒng)。但是，限于當(dāng)時(shí)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，可靠性還較差，一旦計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障，所有的相關(guān)控制回路癱瘓，造成非正常停產(chǎn)要求分散控制風(fēng)險(xiǎn)是自然而然的60-70年代，出現(xiàn)數(shù)字調(diào)節(jié)器、PLC、和由多個(gè)計(jì)算機(jī)遞階構(gòu)成的集中與分散相結(jié)合的集散控制系統(tǒng)---DCS控制系統(tǒng)的演化50年代以前，生產(chǎn)規(guī)模小，檢測(cè)儀表都安裝在生四代DCS的基本特征第一代DCS的特征硬件：8位控制器CPU；I/O板為“傻板”；操作站專用軟件：專用操作系統(tǒng)；非圖形界面第二代DCS的特征：硬件：16位控制器CPU；I/O板開始出現(xiàn)智能板；操作站為工作站軟件：Unix操作系統(tǒng)；Xwindows圖形界面；圖形組態(tài)第三代DCS的特征硬件：（準(zhǔn)）32位控制器CPU；全為智能I/O板（模件）；PC機(jī)；現(xiàn)場(chǎng)總線軟件：MicrosoftWindows操作系統(tǒng)；LD、FBD、專用編程語(yǔ)言；開放接口第四代DCS的特征：硬件：智能化、小型化、現(xiàn)場(chǎng)化；網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化軟件：信息化、集成化；IEC61131-3控制組態(tài)；OPC；INTERNET

四代DCS的基本特征第一代DCS的特征DCS的分散設(shè)計(jì)思想…早期的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的成熟度還不夠，不僅價(jià)格昂貴，可靠性也不能滿足工業(yè)控制的要求，系統(tǒng)采取分布式設(shè)計(jì)、以分散控制風(fēng)險(xiǎn)的思想是自然而然的。DCS的設(shè)計(jì)者利用當(dāng)時(shí)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、測(cè)量控制技術(shù)、通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、CRT技術(shù)、圖形顯示技術(shù)及人機(jī)接口技術(shù)，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行集中監(jiān)測(cè)、操作、管理，同時(shí)分散了控制、分散了風(fēng)險(xiǎn)。DCS既不同于分散的儀表控制，又不同于早期的集中式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)克服了二者的缺陷而集中了二者的優(yōu)勢(shì)。DCS的分散設(shè)計(jì)思想……..DCS的分散設(shè)計(jì)思想理論上，設(shè)計(jì)得越分散，耦合性越小，系統(tǒng)的總體安全性就越高；但會(huì)帶來(lái)系統(tǒng)成本的提高。實(shí)際發(fā)展過(guò)程中，控制的集中程度，隨著計(jì)算機(jī)硬件可靠性和成熟程度的提高而提高，基本上經(jīng)歷了分布—集中—再分布的過(guò)程市場(chǎng)一直在尋求當(dāng)時(shí)最高性價(jià)比的控制系統(tǒng)…..DCS的分散設(shè)計(jì)思想理論上，設(shè)計(jì)得越分散，耦合性越…..DCS的分散設(shè)計(jì)思想網(wǎng)絡(luò)是DCS的基礎(chǔ)骨架，所有DCS都是一種基于網(wǎng)絡(luò)的分層、分布式結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)上各子系統(tǒng)的功能和運(yùn)行都相對(duì)獨(dú)立，一個(gè)子系統(tǒng)故障不會(huì)影響到其他子系統(tǒng)的正常工作，使得系統(tǒng)由于某個(gè)局部的故障造成對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的損害降到很低的程度…..DCS的分散設(shè)計(jì)思想網(wǎng)絡(luò)是DCS的基礎(chǔ)骨架，所垂直劃分---分層、集中DCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行垂直分解，可分為I/O采集層、過(guò)程控制層、操作監(jiān)視層和高級(jí)應(yīng)用（信息管理）層，各層既相互獨(dú)立又相互聯(lián)系，每一層又可水平分解成若干子集。從功能上，縱向分層意味著不同層的設(shè)備承擔(dān)不同的系統(tǒng)功能，如實(shí)時(shí)控制、實(shí)時(shí)監(jiān)視、生產(chǎn)過(guò)程管理等。體現(xiàn)了數(shù)據(jù)集中監(jiān)視和管理的特點(diǎn)I/O采集層：來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)儀表的輸入、輸出模擬信號(hào)的處理過(guò)程控制層：周期執(zhí)行控制運(yùn)算操作監(jiān)視層：人與系統(tǒng)的會(huì)話接口信息管理層：在基礎(chǔ)DCS功能之上的各種高級(jí)應(yīng)用，優(yōu)化控制、WEBServer、與MIS、MES、ERP的接口等垂直劃分---分層、集中DCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行垂直分解橫向劃分---分布、分散系統(tǒng)結(jié)構(gòu)按橫向劃分，則同層的設(shè)備具有類似的功能，甚至可以互為替代，體現(xiàn)了DCS控制分散、減少風(fēng)險(xiǎn)的特點(diǎn)操作監(jiān)視層：一個(gè)系統(tǒng)通常擁有多臺(tái)操作站，各操作站的功能一致或近似，獨(dú)立工作且具有相互替代性，一臺(tái)故障或退出，對(duì)其他操作站沒(méi)有影響，其監(jiān)視和操作功能可在其他操作站上完成過(guò)程控制層：工程配置時(shí)，一般按控制回路，將相關(guān)信號(hào)分配在不同的控制器上，實(shí)現(xiàn)信號(hào)分離、控制分離。I/O采集層：根據(jù)信號(hào)的類型，由不同的I/O采集板完成信號(hào)采集?，F(xiàn)在DCS的I/O采集普遍采用智能板，板子本身帶有一個(gè)甚至幾個(gè)CPU，可獨(dú)立工作，I/O板與控制器之間通過(guò)總線連接，一個(gè)I/O的損壞影響其他板和控制器的正常工作橫向劃分---分布、分散系統(tǒng)結(jié)構(gòu)按橫向劃分，則同層的設(shè)備四、分散控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

1.幾種典型分散控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)四、分散控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和利時(shí)教學(xué)講解課件和利時(shí)教學(xué)講解課件和利時(shí)教學(xué)講解課件2.分散控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析

1)垂直劃分---分層、集中DCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行垂直分解，可分為I/O采集層、過(guò)程控制層、操作監(jiān)視層和高級(jí)應(yīng)用（信息管理）層，各層既相互獨(dú)立又相互聯(lián)系，每一層又可水平分解成若干子集。從功能上，縱向分層意味著不同層的設(shè)備承擔(dān)不同的系統(tǒng)功能，如實(shí)時(shí)控制、實(shí)時(shí)監(jiān)視、生產(chǎn)過(guò)程管理等。體現(xiàn)了數(shù)據(jù)集中監(jiān)視和管理的特點(diǎn)I/O采集層：來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)儀表的輸入、輸出模擬信號(hào)的處理過(guò)程控制層：周期執(zhí)行控制運(yùn)算操作監(jiān)視層：人與系統(tǒng)的會(huì)話接口信息管理層：在基礎(chǔ)DCS功能之上的各種高級(jí)應(yīng)用，優(yōu)化控制、WEBServer、與MIS、MES、ERP的接口等2.分散控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析2)橫向劃分---分布、分散系統(tǒng)結(jié)構(gòu)按橫向劃分，則同層的設(shè)備具有類似的功能，甚至可以互為替代，體現(xiàn)了DCS控制分散、減少風(fēng)險(xiǎn)的特點(diǎn)操作監(jiān)視層：一個(gè)系統(tǒng)通常擁有多臺(tái)操作站，各操作站的功能一致或近似，獨(dú)立工作且具有相互替代性，一臺(tái)故障或退出，對(duì)其他操作站沒(méi)有影響，其監(jiān)視和操作功能可在其他操作站上完成過(guò)程控制層：工程配置時(shí)，一般按控制回路，將相關(guān)信號(hào)分配在不同的控制器上，實(shí)現(xiàn)信號(hào)分離、控制分離。I/O采集層：根據(jù)信號(hào)的類型，由不同的I/O采集板完成信號(hào)采集?，F(xiàn)在DCS的I/O采集普遍采用智能板，板子本身帶有一個(gè)甚至幾個(gè)CPU，可獨(dú)立工作，I/O板與控制器之間通過(guò)總線連接，一個(gè)I/O的損壞影響其他板和控制器的正常工作2)橫向劃分---分布、分散系統(tǒng)結(jié)構(gòu)按橫向劃分，則同層的2.分散控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析從系統(tǒng)的功能角度上看，分散控制系統(tǒng)是一個(gè)多功能分級(jí)控制系統(tǒng)，縱向可分為經(jīng)營(yíng)管理、生產(chǎn)管理、過(guò)程管理（監(jiān)督控制）、直接控制等四個(gè)層次級(jí)別。橫向每層由一些具有相似功能的相對(duì)獨(dú)立的設(shè)備組成。2.分散控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析從系統(tǒng)的功能角度直接控制級(jí)是分級(jí)控制系統(tǒng)的最低層，它與被控生產(chǎn)過(guò)程直接相連，可以對(duì)生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、過(guò)程控制、設(shè)備監(jiān)測(cè)、系統(tǒng)測(cè)試和診斷、冗余切換等功能。監(jiān)督控制級(jí)主要實(shí)現(xiàn)綜合顯示、操作指導(dǎo)、集中操作、歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、定時(shí)報(bào)表打印、控制回路組態(tài)和參數(shù)修改、故障報(bào)告和處理等功能。生產(chǎn)管理級(jí)負(fù)責(zé)全廠的生產(chǎn)協(xié)調(diào)，指揮和控制生產(chǎn)的全局。包括制定生產(chǎn)計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)調(diào)度，協(xié)調(diào)生產(chǎn)運(yùn)行；安排設(shè)備檢修，組織備品備件；收集生產(chǎn)信息，監(jiān)督生產(chǎn)工況，調(diào)整生產(chǎn)策略；分析生產(chǎn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行生產(chǎn)評(píng)估等，它還可以與上一級(jí)控制層相互傳遞數(shù)據(jù)，接受上級(jí)生產(chǎn)指令，報(bào)告全廠生產(chǎn)狀況。

經(jīng)營(yíng)管理級(jí)負(fù)責(zé)企業(yè)的經(jīng)營(yíng)方向和決策，它全面收集來(lái)自各方面、各部門以及用戶、市場(chǎng)和相關(guān)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)信息和技術(shù)、管理要求，按照經(jīng)濟(jì)規(guī)律、組織原則、整體優(yōu)化和全面協(xié)調(diào)的要求以及實(shí)際具備的能力，進(jìn)行全方位大范圍的綜合決策，并及時(shí)將決策結(jié)果通知它的下一級(jí)管理計(jì)算機(jī)，必要時(shí)也可向上級(jí)主管部門傳輸有關(guān)信息。經(jīng)營(yíng)管理涉及范圍很廣，它包括工程技術(shù)、生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)、資源、商務(wù)、質(zhì)量、后勤、人事、教育、檔案、環(huán)境等眾多方面，是企業(yè)的最高管理層次?，F(xiàn)代先進(jìn)的分散控制系統(tǒng)皆可實(shí)現(xiàn)上述各層的功能，但對(duì)某一具體的應(yīng)用系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，并非全部具有上述四層功能，一般只配置和發(fā)揮的第一和第二層，少數(shù)有應(yīng)用到第三層。直接控制級(jí)是分級(jí)控制系統(tǒng)的最低層，它與被控生產(chǎn)主要設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)控制站DCS系統(tǒng)中，控制站繼承了DDC技術(shù)，它是一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)，實(shí)際運(yùn)行中可以不與操作站及網(wǎng)絡(luò)相連的情況下，完成過(guò)程控制策略，保證生產(chǎn)裝置正常運(yùn)行。從計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，控制站屬于過(guò)程控制專用計(jì)算機(jī)，其特點(diǎn)是第一代采用8位微處理器，第二代采用16位微處理器，第三代采用32位微處理器；DCS控制站微處理器大都采用精減指令集（ReducedInstructionSetComputer,RISC）嵌入式芯片，高效且低功耗；第三代DCS控制站采用多CPU分別用于控制運(yùn)算、通信、冗余切換等處理。第四代DCS，控制器、I/O都可作為獨(dú)立的設(shè)備分開設(shè)計(jì)，之間采用現(xiàn)場(chǎng)總線連接。

主要設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)控制站DCS系統(tǒng)中，控制站繼承了主要設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)控制站I/O采集板（模件）：主要完成開關(guān)量、模擬量信號(hào)的采集。模擬量采集板上主要完成模擬和數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換（A/D和D/A轉(zhuǎn)換）；轉(zhuǎn)換精度有8位、12位、16位等，轉(zhuǎn)換位數(shù)越大精度越高早期的I/O板不帶CPU，由控制器CPU統(tǒng)一控制調(diào)度，加大了控制器的負(fù)荷?，F(xiàn)在的主流都是智能板，自帶CPU，有的甚至有多個(gè)，分別承擔(dān)采集處理和通訊；I/O的采集和預(yù)處理如開關(guān)量消抖、模擬量超量程保護(hù)，都在I/O板上完成。實(shí)現(xiàn)采集功能的分布式處理，減少控制器的負(fù)擔(dān)，同時(shí)進(jìn)一步分散了危險(xiǎn)。且智能板易于實(shí)現(xiàn)I/O冗余功能。四代系統(tǒng)普遍都有遠(yuǎn)程I/O、回路調(diào)節(jié)單元、其他智能設(shè)備等，作為I/O采集的補(bǔ)充和豐富。主要設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)控制站主要設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)控制站I/O采集板（模件）控制器：普遍都采用32位RISC芯片。RISC適合作嵌入式應(yīng)用，相對(duì)精簡(jiǎn)指令集的ASIC芯片，效率高，功耗低，更滿足工業(yè)環(huán)境的要求。多CPU的控制器可以有不同的CPU分別完成控制運(yùn)算、通訊、冗余等功能。

DCS的控制器普遍采用冗余配置方案，以保證控制站運(yùn)行的高可靠性。也是與PLC設(shè)計(jì)的一大區(qū)別。

主要設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)控制站主要設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)控制站I/O采集板（模件）控制器電源：控制站的供電一般采用兩路220VAC冗余供電一般分為系統(tǒng)電源和儀表電源，系統(tǒng)電源為站內(nèi)的系統(tǒng)供電，儀表電源為外部的儀表供電。內(nèi)外獨(dú)立的供電是為了電源隔離，減少相互間的干擾。系統(tǒng)電源和儀表電源在控制站中也普遍采用冗余配置，提高電源供電的可靠性主要設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)控制站主要設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)控制站I/O采集板（模件）控制器電源網(wǎng)絡(luò)

網(wǎng)絡(luò)是DCS系統(tǒng)的骨架，沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)，DCS的各子系統(tǒng)雖可保持各自的正常運(yùn)行，但是已不成為完整的系統(tǒng)，控制站成為“盲站”，不能保證安全運(yùn)行。網(wǎng)絡(luò)也是DCS系統(tǒng)中變化最快的設(shè)備，而且也是影響未來(lái)DCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與形態(tài)的最重要的因素之一。不同的DCS系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)有較大的差異。拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)有總線型、星型、環(huán)形….

主要設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)控制站主要設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)控制站I/O采集板（模件）控制器電源網(wǎng)絡(luò)

星型網(wǎng)總線型網(wǎng)環(huán)網(wǎng)

主要設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)控制站主要設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)控制站I/O采集板（模件）控制器電源網(wǎng)絡(luò)

物理介質(zhì)有雙絞線、同軸電纜、光纖、無(wú)線

主要設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)控制站

Costefficientwiring: twistedpair(without同軸電纜光纖屏蔽層保護(hù)層絕緣層雙絞線flexible,cheap,mediumattenuation~1MHz..12MHzinflexible,costly,lowlosses10MHz..100MHzZw=85?..120?Zw=50?...100?銅軸

干擾抵消IsGaAsLEDPIN電光轉(zhuǎn)換器光電轉(zhuǎn)換器保護(hù)層不同的反射率Costefficientwiring:同軸電纜光纖主要設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)控制站I/O采集板（模件）控制器電源網(wǎng)絡(luò)

功能上可分為傳感器總線、現(xiàn)場(chǎng)總線、控制總線、監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)和管理網(wǎng)絡(luò)。

不是每種DCS都有上述全部的網(wǎng)絡(luò)，但傳統(tǒng)的DCS至少有控制總線、監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)兩層網(wǎng)絡(luò)。理想中的FCS則將上述兩層網(wǎng)絡(luò)合二為一。

主要設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)控制站主要設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)控制站I/O采集板（模件）控制器電源網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器服務(wù)器是DCS系統(tǒng)中完成信息集中監(jiān)控管理的核心，既是監(jiān)視數(shù)據(jù)的收集者，又是數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)地，同時(shí)，還要響應(yīng)各個(gè)操作站的請(qǐng)求命令和事件處理。數(shù)據(jù)庫(kù)一般分為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)、報(bào)警庫(kù)、日志庫(kù)等。不同公司的DCS的服務(wù)器功能有不同分配法，早期的系統(tǒng)往往有獨(dú)立的歷史服務(wù)器，有的還有高級(jí)運(yùn)散服務(wù)器

主要設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)控制站主要設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)控制站I/O采集板（模件）控制器電源網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器服務(wù)器軟件的邏輯結(jié)構(gòu)

主要設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)控制站主要設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)控制站I/O采集板（模件）控制器電源網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器工程師站

主要用于完成整個(gè)系統(tǒng)的組態(tài)和調(diào)試。包括系統(tǒng)配置、控制站控制策略組態(tài)、數(shù)據(jù)庫(kù)組態(tài)、顯示畫面組態(tài)、報(bào)表組態(tài)、離線/在線的系統(tǒng)調(diào)試等功能。

在一個(gè)控制系統(tǒng)中，往往配置有一臺(tái)單獨(dú)的機(jī)器作為工程師站，有專用的CRT、鍵盤和打印設(shè)備。

主要設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)控制站主要設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)控制站I/O采集板（模件）控制器電源網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器工程師站操作站是主要的人機(jī)界面，既為運(yùn)行操作人員提供各種方式的現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程數(shù)據(jù)顯示，又是運(yùn)行人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行運(yùn)行干預(yù)和發(fā)送命令的接口

一般配備有CRT、操作鍵盤、鼠標(biāo)/軌跡球主要設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)控制站主要設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)控制站I/O采集板（模件）控制器電源網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器工程師站操作站其它輔助設(shè)備開放的DCS系統(tǒng)可根據(jù)應(yīng)用需要，配置相應(yīng)的通訊站、網(wǎng)關(guān)、WebServer等DCS輔助功能設(shè)備，用于更大范圍的監(jiān)視控制和信息管理，實(shí)現(xiàn)管控一體化。主要設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)控制站ABBFreelance2000系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖ABBFreelance2000系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖HollySysDCS結(jié)構(gòu)HollySysDCS結(jié)構(gòu)工業(yè)自動(dòng)化與DCS體系結(jié)構(gòu)杭州和利時(shí)公司工業(yè)自動(dòng)化與DCS體系結(jié)構(gòu)繼電器電子元件儀表調(diào)節(jié)器集成控制過(guò)程控制DCS現(xiàn)場(chǎng)智能,通訊技術(shù),IT集成混合控制HybridControl

DCS控制系統(tǒng)的淵源1970198019902000低費(fèi)用緊湊型工廠自動(dòng)化PLCsPID回路邏輯控制繼電器電子元件儀表調(diào)節(jié)器集成控制過(guò)程控制DCS現(xiàn)場(chǎng)智能,混合何謂DCS

-------分布式控制系統(tǒng)-------集散型控制系統(tǒng)

集中管理，分布控制何謂DCS-

電廠自動(dòng)化的產(chǎn)生和發(fā)展

1766年波爾佐諾夫鍋爐給水調(diào)節(jié)裝置、1784年瓦特發(fā)明的蒸汽機(jī)離心擺調(diào)速裝置，是熱能動(dòng)力設(shè)備最早的自動(dòng)控制裝置，也是整個(gè)自動(dòng)化領(lǐng)域的早期成果。在近百年的火力發(fā)電廠建設(shè)歷史中，由于初始階段的機(jī)組容量都很小，其生產(chǎn)過(guò)程的控制和一切操作幾乎全部由運(yùn)行人員手動(dòng)工作來(lái)實(shí)現(xiàn)。直到1920年前后，火力發(fā)電廠開始普遍采用鏈條爐，同時(shí)出現(xiàn)煤粉爐，機(jī)組容量逐漸增大到60MW左右的時(shí)候，明顯體現(xiàn)出用人工控制火力發(fā)電廠的生產(chǎn)過(guò)程已是極為困難或不可能的事了。為了減輕人們的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高機(jī)組的安全性和運(yùn)行效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量，火電廠陸續(xù)開始采用各種自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置，實(shí)現(xiàn)部分生產(chǎn)的自動(dòng)控制?；鹆Πl(fā)電廠的自動(dòng)化水平日益提高和發(fā)展，就其控制方式而言，火力發(fā)電廠生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化的發(fā)展過(guò)程，大體經(jīng)歷了以下三個(gè)階段：電廠自動(dòng)化的產(chǎn)生1、就地控制階段

在20年代至30年代期間，火力發(fā)電機(jī)組的容量還不是很大，生產(chǎn)過(guò)程對(duì)自動(dòng)控制的要求以及當(dāng)時(shí)所具備的技術(shù)條件有限，僅能對(duì)發(fā)電機(jī)組實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的自動(dòng)自動(dòng)控制，例如鍋爐蒸汽壓力、汽包水位、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速等的控制。所有控制系統(tǒng)基本上分散在各控制對(duì)象所在的車間，各控制系統(tǒng)間相互獨(dú)立，沒(méi)有任何聯(lián)系。運(yùn)行人員在就地設(shè)置的控制表盤上進(jìn)行監(jiān)視和操作，所應(yīng)用的控制設(shè)備大都是尺寸較大的基地式儀表。國(guó)外40年代以前和我國(guó)50年代建設(shè)的火力發(fā)電廠基本上采用這種模式。2、集中控制階段

40年代初期，由于中間再熱式機(jī)組出現(xiàn)，進(jìn)一步密切了鍋爐和汽輪機(jī)之間的關(guān)系，為了協(xié)調(diào)機(jī)、爐之間的運(yùn)行，加強(qiáng)機(jī)組的操作管理和事故處理，滿足負(fù)荷變化對(duì)熱力設(shè)備的要求，維持運(yùn)行參數(shù)的穩(wěn)定等，要求對(duì)鍋爐和汽機(jī)實(shí)現(xiàn)集中控制，即把鍋爐和汽輪機(jī)的控制系統(tǒng)表盤相對(duì)集中地安裝在一起，由運(yùn)行人員同時(shí)監(jiān)視和控制機(jī)、爐的運(yùn)行，保證機(jī)組的正常運(yùn)行。當(dāng)時(shí)所采用的控制設(shè)備主要是氣動(dòng)或電動(dòng)單元組合儀表。國(guó)外40年代至50年代和我國(guó)60至70年代初期建設(shè)的火力發(fā)電廠大多采用這種控制方式——局部集中控制。1、就地控制階段進(jìn)入50年代后，隨著火電機(jī)組容量的增大，機(jī)、爐、電三者的關(guān)系更加密切，生產(chǎn)迫切需要對(duì)機(jī)、爐、電三者實(shí)現(xiàn)集中控制與管理。同時(shí)，由于儀表和控制設(shè)備的尺寸縮小，新型巡回檢測(cè)儀表和局部程控裝置的出現(xiàn)，使得整個(gè)機(jī)組的監(jiān)視和控制表盤集中在一個(gè)控制室內(nèi)的要求成為現(xiàn)實(shí)。此時(shí)采用的控制設(shè)備有電動(dòng)單元組合儀表、組件組裝式儀表，也有以微處理機(jī)為核心的數(shù)字式儀表。國(guó)外50年代至60年代及我國(guó)70至80年代建設(shè)的火力發(fā)電廠大都采用這種控制方式——機(jī)組集中控制。三、計(jì)算機(jī)控制階段

隨著火力發(fā)電機(jī)組向著高參數(shù)、大容量方向發(fā)展，生產(chǎn)設(shè)備走向大型化，生產(chǎn)系統(tǒng)日趨復(fù)雜。系統(tǒng)的耦合性、時(shí)變性、非線性等特點(diǎn)顯的更加突出，生產(chǎn)過(guò)程需要監(jiān)視的內(nèi)容愈來(lái)愈多，過(guò)程控制的任務(wù)愈來(lái)愈重，機(jī)組的運(yùn)行與操作要求更為嚴(yán)格，世界范圍內(nèi)的能源危機(jī)和劇烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，對(duì)節(jié)約能源和減少燃料消耗的要求不斷提高，環(huán)境保護(hù)和文明生產(chǎn)的呼聲日益高漲等，已反映出以往的生產(chǎn)自動(dòng)化方式逐漸不能適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，火力發(fā)電廠自動(dòng)化面臨著嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。另一方面，計(jì)算機(jī)的發(fā)展與普及、現(xiàn)代控制理論的產(chǎn)生與應(yīng)用、以及二者相結(jié)合的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的形成與工業(yè)領(lǐng)域的滲透，為進(jìn)一步提高工業(yè)自動(dòng)化水平創(chuàng)造了有利條件，提供了十分重要的物質(zhì)、理論基礎(chǔ)和技術(shù)手段。進(jìn)入50年代后，隨著火電機(jī)組容量的增大，機(jī)、爐、電三者的關(guān)系

1.集中型計(jì)算機(jī)控制

計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在電廠的應(yīng)用，始于50年代末、60年代初。1958年9月，美國(guó)斯特林（Sterling）電廠安裝了第一個(gè)計(jì)算機(jī)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。1962年，美國(guó)小吉普賽電廠進(jìn)行了第一次電廠計(jì)算機(jī)控制的嘗試，從那天起，火力發(fā)電廠開始步入了計(jì)算機(jī)應(yīng)用的發(fā)展階段?；鹆Πl(fā)電廠計(jì)算機(jī)控制技術(shù)應(yīng)用的初級(jí)階段，普遍采用的是集中型控制方式，即用一臺(tái)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)幾十甚至幾百個(gè)控制回路和若干過(guò)程變量的控制、顯示及操作、管理等。與常規(guī)的模擬儀表控制系統(tǒng)相比，集中型計(jì)算機(jī)控制的優(yōu)越性體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）功能齊全，而且可以實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的、復(fù)雜的控制和聯(lián)鎖功能；（2）可通過(guò)軟件增刪控制回路、改變控制方案、調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)，應(yīng)用靈活；（3）信息的集中管理，便于分析和綜合，為實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的優(yōu)化控制創(chuàng)造了條件；（4）CRT顯示替代了大量的模擬儀表，改善了人機(jī)接口，縮小了監(jiān)視面。1.集中型計(jì)算機(jī)控制

但是，集中型計(jì)算機(jī)控制也存在著嚴(yán)重的不足，反映在：（1）由于當(dāng)時(shí)的計(jì)算機(jī)硬件可靠性還不夠高，而由一臺(tái)計(jì)算機(jī)承擔(dān)所有的控制和監(jiān)視任務(wù)，使得危險(xiǎn)高度集中，一旦計(jì)算機(jī)發(fā)生故障，將導(dǎo)致生產(chǎn)過(guò)程全面瞬間癱瘓，危及設(shè)備安全；（2）軟件龐大、復(fù)雜，開發(fā)的難度大、周期長(zhǎng)；（3）一臺(tái)計(jì)算機(jī)所承受的工作負(fù)荷過(guò)大，在計(jì)算機(jī)速度和容量有限的情況下，影響系統(tǒng)工作的實(shí)時(shí)性與正確性。若采用多臺(tái)計(jì)算機(jī)，不僅要解決數(shù)據(jù)和控制信息的交換問(wèn)題，而且將大大增加投資和維護(hù)費(fèi)用，這是當(dāng)時(shí)存在的較大的實(shí)際困難。除此之外，由于生產(chǎn)過(guò)程內(nèi)部機(jī)理復(fù)雜，最優(yōu)控制所必需的有關(guān)數(shù)學(xué)模型難以建立，性能指標(biāo)不易確定，控制策略尚不完整等，使的現(xiàn)代控制理論一時(shí)難以適應(yīng)于技術(shù)機(jī)過(guò)程控制。歷史條件的限制和集中型計(jì)算機(jī)控制存在的缺陷，促使計(jì)算機(jī)控制向分散化發(fā)展。但是，集中型計(jì)算機(jī)控制也存在著嚴(yán)重的不足，反2.分散型計(jì)算機(jī)控制

70年代初，大規(guī)模集成電路的制造成功和微處理器的問(wèn)世，使得計(jì)算機(jī)的可靠性和運(yùn)算速度大大提高，計(jì)算功能增強(qiáng)、體積縮小，而價(jià)格大幅度下降。計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展與日益成熟的分散型計(jì)算機(jī)控制思想相結(jié)合，促使火力發(fā)電廠自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)入了分散型計(jì)算機(jī)控制的新時(shí)代。所謂分散型計(jì)算機(jī)控制，是指控制過(guò)程所采用的系統(tǒng)，是一種控制功能分散、操作管理集中、兼顧復(fù)雜生產(chǎn)過(guò)程的局部自治與整體協(xié)調(diào)的新型分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)（又稱分散控制系統(tǒng)）。自1975年以來(lái)，美國(guó)霍尼威爾（Honeyell）公司首先向市場(chǎng)推出了以微處理器為基礎(chǔ)的TDC-2000分散控制系統(tǒng)，世界各國(guó)的一些主要儀表廠家也相繼研制出各具特色的各種分散控制系統(tǒng)。分散控制系統(tǒng)以其功能強(qiáng)、可靠性高、靈活性好、維護(hù)和使用方便、良好的性能價(jià)格比等優(yōu)點(diǎn)，深受工業(yè)界的青睞。

80年代中期，我國(guó)開始在火電機(jī)組上應(yīng)用分散控制系統(tǒng)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，僅“七.五”期間，我國(guó)引進(jìn)約30套分散控制系統(tǒng)應(yīng)用于電廠自動(dòng)化。如今幾乎所有新建火電機(jī)組都采用了分散控制系統(tǒng)。由于常規(guī)儀表的維護(hù)費(fèi)用愈來(lái)愈大，有的儀表廠家已放棄對(duì)原來(lái)的常規(guī)儀表提供備件和服務(wù)，故100MW以上的老廠的技術(shù)改造也幾乎全采用了分散控制系統(tǒng)。2.分散型計(jì)算機(jī)控制

90年代以來(lái)我國(guó)國(guó)產(chǎn)的分散控制系統(tǒng)，也有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，正以其優(yōu)良的性能價(jià)格比、良好的過(guò)程服務(wù)，贏得愈來(lái)愈多的用戶的信任。分散控制系統(tǒng)的應(yīng)用及其自身的不斷完善與發(fā)展，加速了火力發(fā)電廠自動(dòng)化的進(jìn)程。目前，分散控制系統(tǒng)的應(yīng)用方興未艾，在此基礎(chǔ)上，火力發(fā)電廠正向著更加完善、更高層次的綜合自動(dòng)化方向發(fā)展。3.綜合自動(dòng)化

綜合自動(dòng)化是一種集控制、管理、決策為一體的全自動(dòng)化模式。它是對(duì)各局部生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的基礎(chǔ)上，從全局最優(yōu)的觀點(diǎn)出發(fā)，把火電廠的運(yùn)作體系視為一個(gè)整體，在新的管理模式和工藝指導(dǎo)下，綜合運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)與手段，將各自獨(dú)立的局部自動(dòng)化子系統(tǒng)有機(jī)地綜合成一個(gè)較完整的大系統(tǒng)，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的物質(zhì)流、管理過(guò)程的信息流、決策過(guò)程的決策流等進(jìn)行有效的控制和協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)的全局自動(dòng)化，以適應(yīng)生產(chǎn)和管理過(guò)程在社會(huì)發(fā)展的新形勢(shì)下提出的高質(zhì)量、高速度、高效率、高性能、高靈活性和低成本的綜合要求。開放型分散控制系統(tǒng)的應(yīng)用，為綜合自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)奠定了良好的基礎(chǔ)。目前，綜合自動(dòng)化的研究和應(yīng)用正向著縱深發(fā)展，已成為火力發(fā)電廠自動(dòng)化的重要發(fā)展方向。90年代以來(lái)我國(guó)國(guó)產(chǎn)的分散控制系統(tǒng)，也有了長(zhǎng)足的分散控制系統(tǒng)（DCS）的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)分散控制系統(tǒng)（DCS）的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)一、分散控制系統(tǒng)的名稱“分散控制系統(tǒng)”一詞，是人們根據(jù)外國(guó)公司的產(chǎn)品名稱意譯而得的。由于產(chǎn)品廠家眾多，對(duì)產(chǎn)品的命名也不盡相同。常見(jiàn)的名稱有：分散控制系統(tǒng)（DistributedControlSystem，簡(jiǎn)稱DCS）；集散控制系統(tǒng)（TotalDistributedControlSystem，簡(jiǎn)稱TDCS或TDC）；分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)（DistributedComputerControlSystem，簡(jiǎn)稱DCCS）；名稱不同，其系統(tǒng)本質(zhì)基本相同。我國(guó)電力行業(yè)習(xí)慣稱其為分散控制系統(tǒng)。二、分散控制系統(tǒng)的含義分散控制系統(tǒng)的含義著重體現(xiàn)在“分散”上，“分散”有兩方面的意思在里面：一是各種被控的生產(chǎn)設(shè)備的地理位置是分散的，系統(tǒng)相應(yīng)的控制設(shè)備也在地理位置上分散布置（橫向分塊）；二是指控制系統(tǒng)所具有的功能是分散的，即計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、過(guò)程控制、運(yùn)行顯示、監(jiān)視操作等功能進(jìn)行分散（縱向分級(jí)），這種功能上的分散同時(shí)意味著整個(gè)系統(tǒng)的危險(xiǎn)分散。功能分散是分散控制系統(tǒng)的主要內(nèi)涵。分散控制系統(tǒng)又把操作和管理集中在一起，即操作管理集中，所以它又被稱為集散控制系統(tǒng)。分散控制系統(tǒng)可以定義為是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行集中監(jiān)測(cè)、操作、管理和分散控制的一種控制技術(shù)。一、分散控制系統(tǒng)的名稱三、分散控制系統(tǒng)的產(chǎn)生分散控制系統(tǒng)是在現(xiàn)代化大型工業(yè)生產(chǎn)復(fù)雜的過(guò)程控制需求推動(dòng)下，和“4C”技術(shù)相結(jié)合的一個(gè)產(chǎn)物。所謂的“4C”技術(shù)即是計(jì)算機(jī)－Computer、控制－Control、通信－Communication，以及陰極射線管－Cathode-RayTube技術(shù)。它產(chǎn)生在70中期，第一臺(tái)DCS是美國(guó)霍尼威爾（Honeywell）公司于1975年研制的TDC－2000。相繼，許多自動(dòng)化公司紛紛推出了自己的DCS產(chǎn)品。四、分散控制系統(tǒng)的發(fā)展自1975年美國(guó)的（Honeywell）公司的TDC－2000問(wèn)世以來(lái)，分散控制系統(tǒng)以驚人的速度發(fā)展，其發(fā)展過(guò)程大致分為四個(gè)階段。第一階段（1975-1980年）DCS的初創(chuàng)期：功能：具有數(shù)據(jù)采集的功能和模擬量控制的功能；硬件：8位控制器CPU；I/O板為“傻板”；操作站專用軟件：專用操作系統(tǒng)；非圖形界面；網(wǎng)絡(luò)：采用系統(tǒng)專用的通訊協(xié)議；第二階段（1980－1985年）DCS的成熟期：功能：控制功能更加豐富，可完成數(shù)據(jù)采集、順序控制、批量控制等；硬件：16位控制器CPU；I/O板開始出現(xiàn)智能板；操作站為工作站軟件：Unix操作系統(tǒng)；Xwindows圖形界面；圖形組態(tài)網(wǎng)絡(luò)：采用了局域網(wǎng)絡(luò)，提高了網(wǎng)絡(luò)速度和可靠性

三、分散控制系統(tǒng)的產(chǎn)生第三代（1985年以后）DCS的擴(kuò)展期功能：

1）系統(tǒng)除了以前的控制功能外，又引入了專家系統(tǒng)人工智能，實(shí)現(xiàn)自整定、自診斷；

2）操作員站的功能進(jìn)一步加強(qiáng)，引入了三維圖形顯示技術(shù)、多窗口顯示技術(shù)、觸摸屏技術(shù)、多媒體技術(shù)；

3）為了適應(yīng)信息社會(huì)發(fā)展的需要，系統(tǒng)加強(qiáng)了信息管理的功能，提供和MIS或SIS的接口；硬件：32位控制器CPU；全為智能I/O板（模件）；表面貼安裝技術(shù)用于硬件設(shè)計(jì)中；PC機(jī)；現(xiàn)場(chǎng)總線；軟件：MicrosoftWindows操作系統(tǒng)；LD、FBD、專用編程語(yǔ)言；開放接口；網(wǎng)絡(luò)：標(biāo)準(zhǔn)化；

DCS一直在發(fā)展著，現(xiàn)在硬件方面又朝著智能化、小型化、現(xiàn)場(chǎng)化發(fā)展；軟件方面信息化、集成化、支持IEC61131-3控制組態(tài)；OPC或ODBC；INTERNET等。第三代（1985年以后）DCS的擴(kuò)展期

1993年國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織IEC（國(guó)際電工技術(shù)委員會(huì)）的SC65BWG7（其前身為SC65AWG6）工作組制定發(fā)布IEC1131-3標(biāo)準(zhǔn)，是控制軟件第一種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)工作組由來(lái)自不同的PLC廠商、控制編程軟件公司和用戶代表組成，這樣制定的標(biāo)準(zhǔn)可以偉大多數(shù)的廠商和用戶接受，是雙方獲利IEC1131-3IEC1131-3IEC1131IEC61131IEC（InternationalElectrotechnicalCommission）國(guó)際電工委員會(huì)是一個(gè)全球標(biāo)準(zhǔn)組織幾乎各個(gè)國(guó)家都有自己的標(biāo)準(zhǔn)組織，如我國(guó)的國(guó)標(biāo)GBT，這些國(guó)標(biāo)都接受IEC的標(biāo)準(zhǔn)

在將IEC的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化為本國(guó)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)往往被改編為保持IEC與各國(guó)標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)的一致性，加了一個(gè)數(shù)字“6”

IEC1131-3->IEC61131-3,標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容沒(méi)變同時(shí)，增加了第一版的勘誤表和附錄IEC1131IEC61131IEC（Inter控制系統(tǒng)的演化50年代以前，生產(chǎn)規(guī)模小，檢測(cè)儀表都安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)、只具備簡(jiǎn)單測(cè)控功能的基地式氣動(dòng)式儀表，信號(hào)只限在儀表內(nèi)，不能傳送給備的儀表和系統(tǒng)，完全封閉獨(dú)立。操作員只能到現(xiàn)場(chǎng)巡檢。隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，需要掌控更多的信息，出現(xiàn)了氣動(dòng)、電動(dòng)的組合式儀表，出現(xiàn)了集中控制室和控制盤數(shù)字技術(shù)的出現(xiàn)，進(jìn)入工業(yè)儀表領(lǐng)域，出現(xiàn)了DDC。用一臺(tái)計(jì)算機(jī)取代多臺(tái)儀表進(jìn)行控制，出現(xiàn)了集中式控制系統(tǒng)。但是，限于當(dāng)時(shí)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，可靠性還較差，一旦計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障，所有的相關(guān)控制回路癱瘓，造成非正常停產(chǎn)要求分散控制風(fēng)險(xiǎn)是自然而然的60-70年代，出現(xiàn)數(shù)字調(diào)節(jié)器、PLC、和由多個(gè)計(jì)算機(jī)遞階構(gòu)成的集中與分散相結(jié)合的集散控制系統(tǒng)---DCS控制系統(tǒng)的演化50年代以前，生產(chǎn)規(guī)模小，檢測(cè)儀表都安裝在生四代DCS的基本特征第一代DCS的特征硬件：8位控制器CPU；I/O板為“傻板”；操作站專用軟件：專用操作系統(tǒng)；非圖形界面第二代DCS的特征：硬件：16位控制器CPU；I/O板開始出現(xiàn)智能板；操作站為工作站軟件：Unix操作系統(tǒng)；Xwindows圖形界面；圖形組態(tài)第三代DCS的特征硬件：（準(zhǔn)）32位控制器CPU；全為智能I/O板（模件）；PC機(jī)；現(xiàn)場(chǎng)總線軟件：MicrosoftWindows操作系統(tǒng)；LD、FBD、專用編程語(yǔ)言；開放接口第四代DCS的特征：硬件：智能化、小型化、現(xiàn)場(chǎng)化；網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化軟件：信息化、集成化；IEC61131-3控制組態(tài)；OPC；INTERNET

四代DCS的基本特征第一代DCS的特征DCS的分散設(shè)計(jì)思想…早期的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的成熟度還不夠，不僅價(jià)格昂貴，可靠性也不能滿足工業(yè)控制的要求，系統(tǒng)采取分布式設(shè)計(jì)、以分散控制風(fēng)險(xiǎn)的思想是自然而然的。DCS的設(shè)計(jì)者利用當(dāng)時(shí)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、測(cè)量控制技術(shù)、通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、CRT技術(shù)、圖形顯示技術(shù)及人機(jī)接口技術(shù)，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行集中監(jiān)測(cè)、操作、管理，同時(shí)分散了控制、分散了風(fēng)險(xiǎn)。DCS既不同于分散的儀表控制，又不同于早期的集中式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)克服了二者的缺陷而集中了二者的優(yōu)勢(shì)。DCS的分散設(shè)計(jì)思想……..DCS的分散設(shè)計(jì)思想理論上，設(shè)計(jì)得越分散，耦合性越小，系統(tǒng)的總體安全性就越高；但會(huì)帶來(lái)系統(tǒng)成本的提高。實(shí)際發(fā)展過(guò)程中，控制的集中程度，隨著計(jì)算機(jī)硬件可靠性和成熟程度的提高而提高，基本上經(jīng)歷了分布—集中—再分布的過(guò)程市場(chǎng)一直在尋求當(dāng)時(shí)最高性價(jià)比的控制系統(tǒng)…..DCS的分散設(shè)計(jì)思想理論上，設(shè)計(jì)得越分散，耦合性越…..DCS的分散設(shè)計(jì)思想網(wǎng)絡(luò)是DCS的基礎(chǔ)骨架，所有DCS都是一種基于網(wǎng)絡(luò)的分層、分布式結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)上各子系統(tǒng)的功能和運(yùn)行都相對(duì)獨(dú)立，一個(gè)子系統(tǒng)故障不會(huì)影響到其他子系統(tǒng)的正常工作，使得系統(tǒng)由于某個(gè)局部的故障造成對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的損害降到很低的程度…..DCS的分散設(shè)計(jì)思想網(wǎng)絡(luò)是DCS的基礎(chǔ)骨架，所垂直劃分---分層、集中DCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行垂直分解，可分為I/O采集層、過(guò)程控制層、操作監(jiān)視層和高級(jí)應(yīng)用（信息管理）層，各層既相互獨(dú)立又相互聯(lián)系，每一層又可水平分解成若干子集。從功能上，縱向分層意味著不同層的設(shè)備承擔(dān)不同的系統(tǒng)功能，如實(shí)時(shí)控制、實(shí)時(shí)監(jiān)視、生產(chǎn)過(guò)程管理等。體現(xiàn)了數(shù)據(jù)集中監(jiān)視和管理的特點(diǎn)I/O采集層：來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)儀表的輸入、輸出模擬信號(hào)的處理過(guò)程控制層：周期執(zhí)行控制運(yùn)算操作監(jiān)視層：人與系統(tǒng)的會(huì)話接口信息管理層：在基礎(chǔ)DCS功能之上的各種高級(jí)應(yīng)用，優(yōu)化控制、WEBServer、與MIS、MES、ERP的接口等垂直劃分---分層、集中DCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行垂直分解橫向劃分---分布、分散系統(tǒng)結(jié)構(gòu)按橫向劃分，則同層的設(shè)備具有類似的功能，甚至可以互為替代，體現(xiàn)了DCS控制分散、減少風(fēng)險(xiǎn)的特點(diǎn)操作監(jiān)視層：一個(gè)系統(tǒng)通常擁有多臺(tái)操作站，各操作站的功能一致或近似，獨(dú)立工作且具有相互替代性，一臺(tái)故障或退出，對(duì)其他操作站沒(méi)有影響，其監(jiān)視和操作功能可在其他操作站上完成過(guò)程控制層：工程配置時(shí)，一般按控制回路，將相關(guān)信號(hào)分配在不同的控制器上，實(shí)現(xiàn)信號(hào)分離、控制分離。I/O采集層：根據(jù)信號(hào)的類型，由不同的I/O采集板完成信號(hào)采集?，F(xiàn)在DCS的I/O采集普遍采用智能板，板子本身帶有一個(gè)甚至幾個(gè)CPU，可獨(dú)立工作，I/O板與控制器之間通過(guò)總線連接，一個(gè)I/O的損壞影響其他板和控制器的正常工作橫向劃分---分布、分散系統(tǒng)結(jié)構(gòu)按橫向劃分，則同層的設(shè)備四、分散控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

1.幾種典型分散控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)四、分散控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和利時(shí)教學(xué)講解課件和利時(shí)教學(xué)講解課件和利時(shí)教學(xué)講解課件2.分散控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析

1)垂直劃分---分層、集中DCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行垂直分解，可分為I/O采集層、過(guò)程控制層、操作監(jiān)視層和高級(jí)應(yīng)用（信息管理）層，各層既相互獨(dú)立又相互聯(lián)系，每一層又可水平分解成若干子集。從功能上，縱向分層意味著不同層的設(shè)備承擔(dān)不同的系統(tǒng)功能，如實(shí)時(shí)控制、實(shí)時(shí)監(jiān)視、生產(chǎn)過(guò)程管理等。體現(xiàn)了數(shù)據(jù)集中監(jiān)視和管理的特點(diǎn)I/O采集層：來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)儀表的輸入、輸出模擬信號(hào)的處理過(guò)程控制層：周期執(zhí)行控制運(yùn)算操作監(jiān)視層：人與系統(tǒng)的會(huì)話接口信息管理層：在基礎(chǔ)DCS功能之上的各種高級(jí)應(yīng)用，優(yōu)化控制、WEBServer、與MIS、MES、ERP的接口等2.分散控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析2)橫向劃分---分布、分散系統(tǒng)結(jié)構(gòu)按橫向劃分，則同層的設(shè)備具有類似的功能，甚至可以互為替代，體現(xiàn)了DCS控制分散、減少風(fēng)險(xiǎn)的特點(diǎn)操作監(jiān)視層：一個(gè)系統(tǒng)通常擁有多臺(tái)操作站，各操作站的功能一致或近似，獨(dú)立工作且具有相互替代性，一臺(tái)故障或退出，對(duì)其他操作站沒(méi)有影響，其監(jiān)視和操作功能可在其他操作站上完成過(guò)程控制層：工程配置時(shí)，一般按控制回路，將相關(guān)信號(hào)分配在不同的控制器上，實(shí)現(xiàn)信號(hào)分離、控制分離。I/O采集層：根據(jù)信號(hào)的類型，由不同的I/O采集板完成信號(hào)采集?，F(xiàn)在DCS的I/O采集普遍采用智能板，板子本身帶有一個(gè)甚至幾個(gè)CPU，可獨(dú)立工作，I/O板與控制器之間通過(guò)總線連接，一個(gè)I/O的損壞影響其他板和控制器的正常工作2)橫向劃分---分布、分散系統(tǒng)結(jié)構(gòu)按橫向劃分，則同層的2.分散控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析從系統(tǒng)的功能角度上看，分散控制系統(tǒng)是一個(gè)多功能分級(jí)控制系統(tǒng)，縱向可分為經(jīng)營(yíng)管理、生產(chǎn)管理、過(guò)程管理（監(jiān)督控制）、直接控制等四個(gè)層次級(jí)別。橫向每層由一些具有相似功能的相對(duì)獨(dú)立的設(shè)備組成。2.分散控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析從系統(tǒng)的功能角度直接控制級(jí)是分級(jí)控制系統(tǒng)的最低層，它與被控生產(chǎn)過(guò)程直接相連，可以對(duì)生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、過(guò)程控制、設(shè)備監(jiān)測(cè)、系統(tǒng)測(cè)試和診斷、冗余切換等功能。監(jiān)督控制級(jí)主要實(shí)現(xiàn)綜合顯示、操作指導(dǎo)、集中操作、歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、定時(shí)報(bào)表打印、控制回路組態(tài)和參數(shù)修改、故障報(bào)告和處理等功能。生產(chǎn)管理級(jí)負(fù)責(zé)全廠的生產(chǎn)協(xié)調(diào)，指揮和控制生產(chǎn)的全局。包括制定生產(chǎn)計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)調(diào)度，協(xié)調(diào)生產(chǎn)運(yùn)行；安排設(shè)備檢修，組織備品備件；收集生產(chǎn)信息，監(jiān)督生產(chǎn)工況，調(diào)整生產(chǎn)策略；分析生產(chǎn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行生產(chǎn)評(píng)估等，它還可以與上一級(jí)控制層相互傳遞數(shù)據(jù)，接受上級(jí)生產(chǎn)指令，報(bào)告全廠生產(chǎn)狀況。

經(jīng)營(yíng)管理級(jí)負(fù)責(zé)企業(yè)的經(jīng)營(yíng)方向和決策，它全面收集來(lái)自各方面、各部門以及用戶、市場(chǎng)和相關(guān)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)信息和技術(shù)、管理要求，按照經(jīng)濟(jì)規(guī)律、組織原則、整體優(yōu)化和全面協(xié)調(diào)的要求以及實(shí)際具備的能力，進(jìn)行全方位大范圍的綜合決策，并及時(shí)將決策結(jié)果通知它的下一級(jí)管理計(jì)算機(jī)，必要時(shí)也可向上級(jí)主管部門傳輸有關(guān)信息。經(jīng)營(yíng)管理涉及范圍很廣，它包括工程技術(shù)、生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)、資源、商務(wù)、質(zhì)量、后勤、人事、教育、檔案、環(huán)境等眾多方面，是企業(yè)的最高管理層次。現(xiàn)代先進(jìn)的分散控制系統(tǒng)皆可實(shí)現(xiàn)上述各層的功能，但對(duì)某一具體的應(yīng)用系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，并非全部具有上述四層功能，一般只配置和發(fā)揮的第一和第二層，少數(shù)有應(yīng)用到第三層。直接控制級(jí)是分級(jí)控制系統(tǒng)的最低層，它與被控生產(chǎn)主要設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)控制站DCS系統(tǒng)中，控制站繼承了DDC技術(shù)，它是一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)，實(shí)際運(yùn)行中可以不與操作站及網(wǎng)絡(luò)相連的情況下，完成過(guò)程控制策略，保證生產(chǎn)裝置正常運(yùn)行。從計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，控制站屬于過(guò)程控制專用計(jì)算機(jī)，其特點(diǎn)是第一代采用8位微處理器，第二代采用16位微處理器，第三代采用32位微處理器；DCS控制站微處理器大都采用精減指令集（ReducedInstructionSetComputer,RISC）嵌入式芯片，高效且低功耗；第三代DCS控制站采用多CPU分別用于控制運(yùn)算、通信、冗余切換等處理。第四代DCS，控制器、I/O都可作為獨(dú)立的設(shè)備分開設(shè)計(jì)，之間采用現(xiàn)場(chǎng)總線連接。

主要設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)控制站DCS系統(tǒng)中，控制站繼承了主要設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)控制站I/O采集板（模件）：主要完成開關(guān)量、模擬量信號(hào)的采集。模擬量采集板上主要完成模擬和數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換（A/D和D/A轉(zhuǎn)換）；轉(zhuǎn)換精度有8位、12位、16位等，轉(zhuǎn)換位數(shù)越大精度越高早期的I/O板不帶CPU，由控制器CPU統(tǒng)一控制調(diào)度，加大了控制器的負(fù)荷?，F(xiàn)在的主流