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1、什么(shnme)叫DCS？DCS也就是Distributed control system直译分布式控制系统，国内一般习惯称为集散控制系统。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(pizh)灵活、组态方便。 第1页/共34页第一页，共35页。DCS的特点(tdin)(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
2、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( jyu)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。第2页/共34页第二页，共35页。DCS的特点(tdin)(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(fngsh)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。第3页/共34页第三页，共35页。DCS的特点(tdin)(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
3、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(guchng)所需的控制系统。第4页/共34页第四页，共35页。DCS的特点(tdin)(4)易于维护功能单一的小型或微型专用计算机，具有( jyu)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。第5页/共34页第五页，共35页。DCS的特点(tdin)(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(knzhxtn)的总体功能和优化处理。第6页/共34页第六页，共35页
4、。DCS的特点(tdin)(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(zchn)，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，
5、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。第7页/共34页第七页，共35页。DCS的结构(jigu)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(wnchng)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。第8页/共34页第八页，共35页。DCS过程(guchng)控制站的组成DCS的过程(guchng)控制站是一个完整的计算机系统，主要
6、由电源、CPU（中央处理器）、网络接口和I/O组成。第9页/共34页第九页，共35页。第10页/共34页第十页，共35页。什么(shnme)叫PLC？PLC也就是ProgrammablelogicController，直译可编程逻辑控制器。在1987年国际电工委员会（InternationalElectricalCommittee）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作(cozu)的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作(cozu)的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和
7、输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。”第11页/共34页第十一页，共35页。PLC的组成(zchn)PLC主要由cpu模块(mkui)、输入模块(mkui)、输出模块(mkui)和编程装置组成。第12页/共34页第十二页，共35页。PLC与DCS的区别看看(knkn)业内人士怎么说第13页/共34页第十三页，共35页。PLC与DCS无法比较，PLC是控制器，是孤立的产品，而DCS是系统。但PLC可以与DCS的控制站比较，PLC的循环(xnhun)周期在10毫秒左右，而DCS控制站在500毫秒左右，PLC
8、的开放性更好，作为产品其独立工作的能力更强。OMRON公司陆斌第14页/共34页第十四页，共35页。DCS是一个系统包括上位软件(runjin)、网络与控制器，而PLC只是一个控制器，要构成系统还需要上位SCADA系统和与之相连的网络。对PID回路控制，现在三菱的过程控制器也可以实现象SAMA组态一样的FBD编程；DCS系统更大，控制的回路数目更多，有比较多的控制和算法，可以完成比较复杂的回路间的控制。硬件可靠性差不多。DCS可以做到I/O的冗余，PLC则不可以。相对而言，PLC构成的系统成本更低。三菱电机自动化精密控制部经理宋葭晖第15页/共34页第十五页，共35页。DCS是一种“分散式控制
9、系统”，硬件上包括现场控制器、操作员站计算机、工程师站计算机，以及联系他们的网络系统；DCS软件上是一个整体(zhngt)方案，解决的是一个系统的所有技术问题，系统各部分之间结合严密。PLC是一个装置，硬件上等同于DCS中的现场控制器；软件上是一个局部方案，站与站之间组织松散。贝加莱负责APROL产品应用开发的技术经理陈志平第16页/共34页第十六页，共35页。分析DCS与PLC的区别，最关键的是两点，一是DCS是分布式控制，拥有全局(qunj)数据库；二是PLC是顺序扫描机制，DCS是以时间为基准的控制。我们的系统符合第一点，例如一个I/O标签的修改，在HMI也可以同步体现。罗克韦尔自动化过
10、程市场产品经理王广野第17页/共34页第十七页，共35页。DCS系统采用一个统一的开发环境，工程师站（过程管理层）用于现场控制站的组态，控制算法的开发以及流程图画面(humin)的开发。采用一个统一数据库！而PLC用于过程控制需要不同的开发环境，首先要对PLC(相当于DCS的现场控制站层)进行逻辑开发，建立相应的数据库，然后再通过相应的上位机软件，例如GEFanuc的ProficyHMI/SCADA-iFIX或CIMPLICITYPlantEdition软件，建立与PLC相对应的数据库，然后进行流程图画面(humin)的开发。DCS开发控制算法采用仪表技术人员熟悉的风格，仪表人员很容易将P&I
11、图转化成DCS提供的控制算法，而PLC采用梯形图逻辑来实现过程控制，对于仪表人员来说相对困难。尤其是复杂回路的算法，不如DCS实现起来方便。DCS系统通常提供完整的系统给用户，包括机柜，电源，工程师站，操作员站，用户只需在现场简单的安装。而PLC则需要系统集成。DCS实现顺序连锁功能相对于PLC来讲是弱势，且逻辑执行速度不如PLC,也不如PLC编程方便。DCS的现场控制站层通常采用集中式控制，尽管支持远程分布式I/O,但由于成本原因，很少采用。而PLC基于现场总线的远程分布式I/O更灵活易用，能有效的节省接线成本。GEFanuc全球自动化解决方案中国区总经理贲志刚第18页/共34页第十八页，共
12、35页。什么(shnme)叫FCS?FCS是FieldbusControlSystem，直译就是现场总线控制系统(knzhxtn)。随着微处理器和通信技术的发展，控制界也不断在控制精度、可操作性、可维护性、可移植性等方面提出新需求。由此，导致了现场总线的产生。第19页/共34页第十九页，共35页。FCS和DCS区别(qbi)前面已经论述过，分布式控制系统将向两个方向发展：一个方向是向上发展：向CIMS计算机集成制造(zhzo)系统、CIPS计算机集成生产系统发展；另一个方向是向下发展：向FCS（FieldbusControlSystem）现场总线控制系统发展我们下面的比较将是针对现场级DCS与
13、FCS的比较第20页/共34页第二十页，共35页。现场总线控制系统由于采用了现场总线设备，能够把原先现场总线控制系统由于采用了现场总线设备，能够把原先DCSDCS系统中处于控制室的控制模块、输入输出模块置于现场系统中处于控制室的控制模块、输入输出模块置于现场总线设备，加上现场总线设备具有通信能力，现场的测量变总线设备，加上现场总线设备具有通信能力，现场的测量变送仪表可以与阀门等执行器直接传送信号，因而控制系统功送仪表可以与阀门等执行器直接传送信号，因而控制系统功能能够不依赖控制室的计算机或控制仪表，直接在现场完成，能能够不依赖控制室的计算机或控制仪表，直接在现场完成，实现了彻底的分散控制。实现
14、了彻底的分散控制。由于采用数字信号替代模拟信号，因而可实现一对电线上由于采用数字信号替代模拟信号，因而可实现一对电线上传输多个信号传输多个信号( (包括多个运行参数值、多个设备状态、故障包括多个运行参数值、多个设备状态、故障信息信息) )，同时又为多个现场总线设备提供电源；现场总线设，同时又为多个现场总线设备提供电源；现场总线设备以外不再备以外不再(b zi)(b zi)需要需要A/DA/D、D/AD/A转换部件。这样就为简转换部件。这样就为简化系统结构、节约硬件设备、节约连接电缆与各种安装、维化系统结构、节约硬件设备、节约连接电缆与各种安装、维护费用创造了条件。护费用创造了条件。 第21页/
15、共34页第二十一页，共35页。第22页/共34页第二十二页，共35页。第23页/共34页第二十三页，共35页。第24页/共34页第二十四页，共35页。第25页/共34页第二十五页，共35页。FCSFCS和和DCSDCS的详细的详细(xingx)(xingx)对比对比FCSDCS(1)结构 一对多：一对传输线接多台仪表，双向传输多个信号。一对一：一对传输线接一台仪表，单向传输一个信号。(2)可靠性可靠性好：数字信号传输抗干扰能力强，精度高。可靠性差：模拟信号传输不仅精度低，而且容易受干扰。第26页/共34页第二十六页，共35页。FCSDCS（3）失控状态操作员在控制室既可以了解现场设备过现场仪表
16、的工作情况，也能对设备进行参数调整，还可以预测或寻找故障，使设备始终处于操作员的过程监控与可控状态之中。操作员在控制室既不了解模拟仪表的工作情况，也不能对其进行参数调整，更不能预测故障，导致操作员对仪表处于“失控”状态。（4）控制控制功能分散在各个智能仪器中。所有的控制功能集中在控制站中。第27页/共34页第二十七页，共35页。FCSDCS（5）互换性用户可以自由选择不同制造商提供的性能价格比最优的现场设备和仪表，并将不同品牌的仪表互连，实现“即插即用”。尽管模拟仪表统一了信号标准（420mA DC），可是大部分技术参数仍由制造厂自定，致使不同品牌的仪表互换性差。（6）仪表智能仪表除了具有模拟
17、仪表的检测、变换、补偿等功能外，还具有数字通信能力，并且具有控制和运算能力。模拟仪表只具有检测、变换、补偿等功能。第28页/共34页第二十八页，共35页。通信(tngxn)方式DCS采用层次化的体系结构，通信(tng xn)网络分布于各层并采用数字通信(tng xn)方式，唯有生产现场层的常规模拟仪表仍然是一对一模拟信号(如420 mA DC)传输方式，DCS是一个“半数字信号”系统。FCS采用全数字化、双向传输的通信(tng xn)方式。从最底层的传感器、变送器和执行器就采用现场总线网络，逐层向上直到最高层均为通信(tng xn)网络互联。多条分支通信(tng xn)线延伸到生产现场，用来连
18、接现场数字仪表，采用一对N连接。第29页/共34页第二十九页，共35页。分散控制在DCS中，生产现场的多台模拟(mn)仪表集中接于输入输出单元，而与控制有关的输入、输出、控制、运算等功能块都集中于DCS的控制站内。DCS只是一个“半分散”系统。FCS废弃了DCS的输入输出单元，由现场仪表取而代之，即把DCS控制站的功能化整为零，功能块分散地分配给现场总线上的数字仪表，实现彻底的分散控制。第30页/共34页第三十页，共35页。互操作性DCS系统的现场级设备都是各制造商自行研制开发的，不同厂商的产品由于通信协议的专有(zhun yu)与不兼容，彼此难以互联、互操作。而FCS的现场设备只要采用同一总
19、线标准，不同厂商的产品既可互联也可互换，并可以统一组态，从而彻底改变传统DCS控制层的封闭性和专用性。具有很好的可集成性。第31页/共34页第三十一页，共35页。可靠性、易维护(wih)FCS采用总线连接方式替代传统的DCS一对一的I/O连线，对于大规模的I/O系统来说，减少了DCS由接线点造成的不可靠因素。同时，数字化的现场设备替代模拟仪表，FCS具有现场设备的在线(zi xin)故障诊断、报警、记录功能，可完成现场设备的远程参数设定、参数修改等工作，因而增强系统的可维护性。第32页/共34页第三十二页，共35页。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
20、多公司(ns)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MAP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。第33页/共34页第三十三页，共35页。感谢您的欣赏(xnshng)！第34页/共34页第三十四页，共35页。内容(nirng)总结什么叫DCS。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展(kuzhn)其功能的原则而设计。对PID回路控制，现在三菱的过程控制器也可以实现象SAMA组态一样的FBD编程。而PLC基于现场总线的远程分布式I/O更灵活易用，能有效的节省接线成本。一对多：一对传输线接多台仪表，双向传输多个信号。从最底层的传感器、变送器和执行器就采用现场总线网络，逐层向上直到最高层均为通信网络互联。感谢您的欣赏第三十五页，共35页。
