DCS集散控制系统课程总结

集散控制系统课程总结

本文将从课程学习框架（附件）、各章节内容、学习心得体会三个方面阐述自己对集散控制系统这门学科的了解，并作出以下总结：（其中学习框架参考书中目录及其自己所看章节而定位；各章节内容由看书过程中认为的重要及疑难问题内容设置而成）

一、DCS概述与PLC的关系

1.1 DCS的概述

1、计算机如何进行处理信息？

控制计算机处理的信息只能是数字量，在实际生产过程中，被控量（如温度、压力、流量等）都是模拟量，执行机构接受的大多数是模拟量。所以，系统需有将模拟信号转换为数字信号的模/数（A/D）转换器和将数字信号转换为模拟信号的数/模（A/D）转换器。 2、计算机控制系统的组成？

主机、输入/输出设备、通信设备、现场设备、操作台、系统软件、应用软件 3、计算机控制系统的分类有哪些？

数据采集系统（DAS）、直接数字控制系统（DDC）、计算机监督控制系统（SCC）、分散控制系统（DCS）、现场总线控制系统（FCS）、综合自动化系统（CIPS） 4、DCS的概念？

集散型控制系统(Total Distributed Control Systems以下称作DCS) 也称为分散控制系统(Distributed Computer Control Systems)，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，分析了计算机、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、配置灵活、组态方便。它是以微处理器为核心，采用数据通讯技术和图形显示技术的新型计算机控制系统。该系统能够完成直接数字控制、顺序控制、批量控制、数据采集与处理、多变量解耦控制以及最优控制等功能，在先进的集散型控制系统中，还包含有生产的指挥、调度和管理功能。

5、DCS集散控制系统的特点？

1).采用分散技术、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调发展的设计原则，大大提高系统的可靠性。

2).采用4C技术，即Control控制技术；Computer计算机技术；Communication 通信技术；Cathode Ray Tube CRT显示技术。

3).由上而下形成多级控制结构，及过程控制、集中监控级和生产管理级。 4).采用网络方式实现各级间的信息传递。

1.2 DCS的现状及发展

1、简述DCS的发展史？

按技术特征其发展可划分为三个阶段： 1). 70年待末期-初创(chu chuang)期

比较著名的有美国Honeywell 公司的TDC－2000；Foxboro公司的Spectrum、Bailey公司的NetWork-90；日本YOKOGAWA公司(gong si)的 Centum等。这一时期的产榀，在技术上有明显的局限性，微处理器多采用8位CPU。 2). 80年待初中期-发展期

80年待随着微处理器运算能力的增强可靠性进一步提高，功能进一步扩展，出现了多功能过程控制站、增强型操作站、增加了光纤通讯技术。待表产榀有美国 Honeywell公司的TDC－3000；TAYLOR公司的MOD300；Westing House公司的WDPF；等。这一待产榀的特点是采用16位CPU，标准化和模块化设计，扩充灵活，功能完善，用户界面友好。 3). 80年待末期－成熟期

集散控制系统第三待产榀，把过程控制、监督控制、管理调度有机地结合起来，加强了断续控制功能，采用专家系统、MAP通信标准。其待表产榀有美国 Honeywell公司的TDC-3000/LCN；Foxboro公司的I/A Series；Bailey公司的INFI-90；等。这一待产榀的特点是采用32位CPU和专用集成电路，使控制功能更强、体积更小、可靠性更高，其通信系统实现了开放式通信。 2、第四代DCS基本结构？

综合管理级 生产管理级 集中管理级 过程控制级 现场设备 1.3 DCS的基本组成及特点

1、最基本的DCS应包括哪四大部分？

一台现场控制站、一台工程师站、一条系统网络、一个典型的DCS体系结构

2、 PLC基本概念及其技术特点？

PLC：早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller,PLC），它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机（Personal Computer）的简称混淆，所以将可编程序控制器简称PLC。PLC自1969年美国数据设备公司（DEC）研制出现，现行美国、日本、德国的可编程序控制器质量优良，功能强大。 1）其技术特点有如下六点：

2）从开关量控制发展到顺序控制，运算处理是从下往上的

3）具备逻辑控制、定时控制、计数控制、步进（顺序）控制、连续PID控制、数据处理控制能力、通信和连网等多功能。

4）可用一台PC 为主站，多台同型PLC为从站。 5）也可用一台PLC为主站，多台同型PLC为从站。

6）PLC网络既可作为独立的DCS/TDCS，也可作为DCS/TDCS的子系统。 7）主要用于工控中的顺序控制，新型的PLC也兼有闭环控制功能。 3、DCS与PLC的对比：（根据书中内容总结如下） 1)从发展来说：

DCS从传统的仪表盘监控系统发展而来。因此，DCS从先天性来说较为侧重仪表的控制。PLC从传统的继电器回路发展而来，最初的PLC甚至没有模拟量的处理能力，因此，PLC从开始就强调的是逻辑运算能力。 2）从系统的可扩展性和兼容性的方面来说：

市场上控制类产品繁多，无论DCS还是PLC，均有很多厂商在生产和销售。

DCS在发展的过程中也是各厂家自成体系，但大部分的DCS系统，比如横YOKOGAWA、霍尼维尔、ABB等等，虽说系统内部（过程级）的通讯协议不尽相同，但操作级的网络平台不约而同的选择了以太网络，采用标准或变形的TCP/IP协议。这样就提供了很方便的可扩展能力。

对于PLC系统来说，一般没有或很少有扩展的需求，因为PLC系统一般针对于设备来使用。一般来讲，PLC也很少有兼容性的要求，比如两个或以上的系统要求资源共享，对PLC来讲也是很困难的事。 3）从数据库来说：

DCS一般都提供统一的数据库。在DCS系统中一旦一个数据存在于数据库中，就可在任何情况下引用，比如在组态软件中，在监控软件中，在趋势图中，在报表中??

PLC系统的数据库通常都不是统一的，组态软件和监控软件甚至归档软件都有自己的数据库。

4）从时间调度上来说：

PLC的程序一般不能按事先设定的循环周期运行。PLC程序是从头到尾执行一次后又从头开始执行。（现在一些新型PLC有所改进，不过对任务周期的数量还是有限制） DCS可以设定任务周期。比如，快速任务等。同样是传感器的采样，压力传感器的变化时间很短，我们可以用200ms的任务周期采样，而温度传感器的滞后时间很大，我们可以用2s的任务周期采样。这样，DCS可以合理的调度控制器的资源。 5）从网络结构发面来说：

DCS惯常使用两层网络结构，一层为过程级网络，大部分DCS使用自己的总线协议。其现场IO模块，特别是模拟量的采样数据（机器代码，213/扫描周期）十分庞大，同时现场干扰因素较多，因此应该采用数据吞吐量大、抗干扰能力强的网络标准。

PLC系统的工作任务相对简单，因此需要传输的数据量一般不会太大，所以常见的PLC系统为一层网络结构。过程级网络和操作级网络要么合并在一起，要不过程级网络简化成模件之间的内部连接。PLC不会或很少使用以太网。 6）从应用对象的规模上来说：

PLC一般应用在小型自控场所，比如设备的控制或少量的模拟量的控制及联锁，而大型的应用一般都是DCS。习惯上我们把大于600点的系统称为DCS，小于这个规模叫做PLC。 PLC与DCS发展到今天，事实上都在向彼此靠拢，严格的说，现在的PLC与DCS已经不能一刀切开，很多时候之间的概念已经模糊了。