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4.1.1 早期的DCS机柜
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4.1.2系统柜
控制防火墙 冗余数字与模拟 I/O 电源系统
C300 控制器
现场总线接口模件
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4.1.3辅助柜20ຫໍສະໝຸດ 4.1.4 辅操台21
4.2 操作站
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4.3 网络设备
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4.4 可编程控制器PLC
• 可编程逻辑控制器是种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系 统。它采用一种可编程的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定 时、计数和算术运算等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各 种类型的机械设备或生产过程。
DCS系统简介
张鹏宇
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一． 什么是DCS系统 二． DCS系统产生的背景 三． DCS系统的组成 四． DCS系统的硬件结构 五． DCS系统的软件组态 六． DCS系统的基础知识 七． SIS系统 八． 知识拓展-TCP/IP协议
目录
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一、什么是DCS系统
• DCS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。
• DCS系统通过某种通信网络将分布在工业现场附近的现场控制站和控制中心的操 作员站及工程师站等连接起来，以完成对现场生产设备的分散控制和集中操作 管理。
• DCS系统是工业流程关键的控制设备，被形象的称为过程工业的“大脑”和“眼 睛”。
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二、DCS产生的背景
• 上世纪三四十年代 • 第三次科技革命开始后 • 上世纪七十年代 • 上世纪九十年代以后
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6.1.2 DO信号典型回路图
• 电磁阀、泵、压缩机、指示灯……
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6.1.3 AI信号典型回路图
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2.2 1940~1970年
• 第三次科技革命开始后，随着计算机技术的发展，人们开始尝试将计算机用于 过程控制。但当时采用的办法是用一台计算机控制几十甚至上百个回路，这样 做的危险性很高，如果计算机出现故障，会导致很严重的后果，这造成了危险 集中。
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2.3 1970~1990年
• 直到上世纪70年代，随着计算机技术的日渐成熟，人们才开始将危险分散。就 是原来靠一台大计算机完成的任务，现在用几十台微处理器来完成，从而大大 降低了危险系数。至此DCS就诞生了。
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3.1硬件组成
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3.2.1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 。
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2.4 1990~
• 进入九十年代以后，计算机技术突飞猛进，更多新技术被应用到了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 笨重的继电器逻辑。
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2.5 霍尼韦尔DCS发展
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三、DCS系统的组成
• 3.1硬件组成分类：控制器、I/O模块、操作站、通讯网络、图形及编辑软件 • 3.2管理级别分类：现场控制级、过程控制级、过程管理级、经营管理级 • 3.3网络结构分类：一级网络、二级网络、三级网络
• 1.DI信号：数字输入信号（Digital Input） • 2.DO信号：数字输出信号（Digital Output） • 3.AI信号：模拟量输入(Analog Input) • 4.AO信号：模拟量输出(Analog Output)
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6.1.1 DI信号典型回路图
• 设备状态信号、阀门反馈、盘车开关、急停按钮……
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3.2.2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。
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3.2.3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、大容量储存器等。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。
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5.2 监控画面组态
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5.3 工作站组态
• 用于监视控制显示画面及部分组态功能。
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5.4 通讯组态
• 用于组态工作站，打印机及第三方控制器。
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• I/O信号 • 系统冗余 • DCS系统的特点
六、DCS的基础知识
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6.1 IO信号
• 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。
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五、DCS系统的软件组态
• 程序组态，用于组态控制器上的控制策略，即编写和监控下位机程序。 • 监控画面组态，用于组态上位机画面及数据显示。 • 工作站组态，用于监视控制显示画面及部分组态功能。 • 通讯组态，用于组态工作站，打印机及第三方控制器。
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5.1 程序组态
• 用于组态控制器上的控制策略，即编写和监控下位机程序。
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2.1 1930~1940年
• 上世纪三四十年代，工业自动化装置采用的是分散性控制系统。也就是所有设 备都是独立运行，不联网控制。操作员根据生产需求进行计算后，将独立设备 的特性调节到适合的程度，然后就开始工作。之后采用了气动、电动模拟仪表 组成过程控制系统，实现了一定程度上的集中监视、操作和分散控制。
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3.2.4经营管理级
• 又称上位机，功能强、速度快、容量大。通过专门的通信接口与高速数据通路 相连，综合监视系统各单元，管理全系统的所有信息。这是全厂自动化系统的 最高一层。只有大规模的集散控制系统才具备这一级。
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3.3网络结构
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四、DCS系统的硬件结构
• 现场控制单元：系统柜、辅助柜、辅操台…… • 操作站：服务器、工程师站、操作站……