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第七章 集散控制系统 兰州石化职业技术学院 电子电气工程系 第7章 集散控制系统 7.1 概述 7.1.1集散控制系统的基本概念 分散控制系统DCS（Distributed Control System）又名集中分散控制系统，简称集散控制系统，是一种集计算机技术、控制技术、通讯技术和CRT技术为一体的新型控制系统。集散控制系统通过控制站对工艺过程各部分进行分散控制，通过操作站对整个工艺过程进行集中监视、操作和管理。它采用了分层多级、合作自治的结构形式，体现了其控制分散、危险分散，而操作、管理集中的基本设计思想。目前在石油、化工、冶金、电力、制药等行业获得广泛应用。 7.1.2集散控制系统的特点 1.集散控制系统采用层次化体系结构 集散控制系统的体系结构分为四个层次，如图所示。 2. 集散控制系统具有多样化控制功能 集散控制系统的现场控制站，一般都有多种运算控制算法或其它数学和逻辑功能，如PID控制、前馈控制、自适应控制、四则运算和逻辑运算等，还有顺序控制和各种联锁保护、报警功能。根据控制对象的不同要求，把这些功能有机地组合起来，能方便地满足系统的要求。 3. 集散控制系统操作简便、系统扩展灵活 集散控制系统具有功能强大且操作灵活方便的人机接口，操作员通过CRT和功能键可以对过程进行集中监视和操作，通过打印机可以打印各种报表及需要的信息。DCS的部件设计采用积木式的结构，可以以模板、模板箱甚至于控制柜（站）等为单位，逐步增加。用户可以方便地从单台控制站扩展成小系统，或将小规模系统扩展成中规模或大规模系统。可根据控制对象生成所需的自动控制系统。 4. 集散控制系统可靠性高、维护方便 集散控制系统的控制分散，因而局部故障的影响面小，并且在设计制造时已考虑到元器件的选择，采用冗余技术、故障诊断、故障隔离等措施，大大提高了系统的可靠性。DCS的积木式的模板功能单一，便于装配和维修更换；系统配置有故障自诊断程序和再启动等功能，故障检查和维护方便。 5. 集散控制系统采用局部网络通信技术 通过高速数据通信总线，把检测、操作、监视和管理等部分有机地连接成一个整体，进行集中显示和操作，使系统操作和组态更为方便。集散控制系统配备有不同模式的通讯接口，可方便地与其它计算机联用，组成工厂自动化综合控制和管理系统。随着DCS系统向开放式系统发展，符合开放系统标准的各制造厂商的产品可以相互连接与通信，并进行数据交换，第三方的应用软件也能应用于系统中，从而使DCS进入更高的阶段。 7.1.3集散控制系统的发展趋势 随着集散控制系统的发展及其在工业控制领域越来越多的应用，集散控制系统充分表现出比模拟控制仪表优越的性能。但是，目前使用广泛的传统的集散控制系统，用于对工业生产过程实施监视、控制的过程监控站仍然是集中式的；现场信号的检测、传输和控制与常规模拟仪表相同，即通过传感器或变送器检测到的信号，转换成4～20mA信号以模拟方式传输到集散控制系统，这种方式精度低、动态补偿能力差、无自诊断功能。同时，各集散控制系统制造厂商开发和使用各自的专用平台，使得不同集散控制系统生产商的产品之间相互不兼容，互换性能差。 随着新技术的不断应用，以及用户对集散控制系统使用的更高要求，集散控制系统领域有许多新进展，主要表现在以下几方面。 1.向开放式系统发展 对于传统的集散控制系统，不同制造商的产品不兼容。基于PC机的集散控制系统成为解决这一问题的开端。PC机具有丰富的软硬件资源、强大的软件开发能力，尤其是OPC（OLE for Process Control）标准的制定，大大简化了I/O驱动程序的开发，降低了系统的开发成本，并使得操作界面的性能得到提高。目前，国内已有基于PC机为操作站的集散控制系统产品，可以集成不同类型的集散控制系统、PLC、智能仪表、数据采集与控制软件等。在这种集散控制系统中，用户可以根据自己的实际情况自由地选择不同厂商的产品。 2.采用智能仪表，使控制功能下移 在集散控制系统中，广泛采用智能现场仪表、远程I/O和现场总线等智能仪表，进一步使现场测控功能下移，实现真正的分散控制。 3.集散控制系统与PLC功能相互融合 传统的集散控制系统主要用于连续过程控制，而PLC则常用于逻辑控制、顺序控制。在实际应用时，常常会有较大的、复杂的过程控制既需要连续过程控制功能，也需要逻辑和顺序控制功能。有些集散控制系统的控制器既可以实现连续过程控制，也可以实现逻辑、顺序和批量控制；有些集散控制系统提供专门的实现逻辑或批