集散控制系统(DCS)简介
DCS，即所谓的分布式控制系统，或在有些资料中称之为集散系统，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。在系统功能方面，DCS和集中式控制系统的区别不大，但在系统功能的实现方法上却完全不同。
首先，DCS的骨架——系统网络，它是DCS的基础和核心。由于网络对于DCS整个系统的实时性、可靠性和扩充性，起着决定性的作用，因此各厂家都在这方面进行了精心的设计。对于DCS的系统网络来说，它必须满足实时性的要求，即在确定的时间限度内完成信息的传送。这里所说的“确定”的时间限度，是指在无论何种情况下，信息传送都能在这个时间限度内完成，而这个时间限度则是根据被控制过程的实时性要求确定的。因此，衡量系统网络性能的指标并不是网络的速率，即通常所说的每秒比特数（bps），而是系统网络的实时性，即能在多长的时间内确保所需信息的传输完成。系统网络还必须非常可靠，无论在任何情况下，网络通信都不能中断，因此多数厂家的DCS均采用双总线、环形或双重星形的网络拓扑结构。为了满足系统扩充性的要求，系统网络上可接入的最大节点数量
应比实际使用的节点数量大若干倍。这样，一方面可以随时增加新的节点，另一方面也可以使系统网络运行于较轻的通信负荷状态，以确保系统的实时性和可靠性。在系统实际运行过程中，各个节点的上网和下网是随时可能发生的，特别是操作员站，这样，网络重构会经常进行，而这种操作绝对不能影响系统的正常运行，因此，系统网络应该具有很强在线网络重构功能。 其次，这是一种完全对现场I/O处理并实现直接数字控制（DOS）功能的网络节点。一般一套DCS中要设置现场I/O控制站，用以分担整个系统的I/O和控制功能。这样既可以避免由于一个站点失效造成整个系统的失效，提高系统可靠性，也可以使各站点分担数据采集和控制功能，有利于提高整个系统的性能。DCS的操作员站是处理一切与运行操作有关的人机界面（HMI-Human Machine Interface或operator interface）功能的网络节点。 系统网络是DCS的工程师站，它是对DCS进行离线的配置、组态工作和在线的系统监督、控制、维护的网络节点，其主要功能是提供对DCS进行组态，配置工作的工具软件（即组态软件），并在DCS在线运行时实时地监视DCS网络上各个节点的运行情况，使系统工程师可以通过工程师站及时调整系统配置及一些系统参数的设定，使DCS随时处在最佳的工作状态之下。与集中式控制系统不同，所有的DCS都要求有系统组态功能，可以说， 没有系统组态功能的系统就不能称其为DCS。
DCS自1975年问世以来，已经经历了二十多年的发展历程。在这二十多年中，DCS虽然在系统的体系结构上没有发生重大改变，但是经过不断的发展和完善，其功能和性能都得到了巨大的提高。总的来说，DCS正在向着更加开放，更加标准化，更加产品化的方向发展。
作为生产过程自动化领域的计算机控制系统，传统的DCS仅仅是一个狭义的概念。如果以为DCS只是生产过程的自动化系统，那就会引出错误的结论，因为现在的计算机控制系统的含义已被大大扩展了，它不仅包括过去DCS李海石中所包含的各种内容，还向下深入到了现场的每台测量设备、执行机构，向上发展到了生产管理，企业经营的方方面面。传统意义上的DCS现在仅仅是指生产过程控制这一部分的自动化，而工业自动化系统的概念，则应定位到企业全面解决方案，即total solution 的层次。只有从这个角度上提出问题并解决问题，才能使计算机自动化真正起到其应有的作用。
物权法论文 进入九十年代以后，计算机技术突飞猛进，更多新的技术被应用到了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。现场总线技术在进入九十年代中期以后发展十分迅猛，以至于有些人已做出预测：基于现场总线的FCS将取代DCS成为控制系统的主角。
DCS——魏晋南北朝志怪小说集散控制系统的工作原理
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。
即所谓的分布式控制系统，或在有些资料中称之为集散系统，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。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，通信、显示和控制等4C技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活以及组态方便。在系统功能方面，DCS和集中式控制系统的区别不大，但在系统功能的实现方法上却完全不同。
工程师站是对DCS进行离线的配置、组态工作和在线的系统监督、控制、维护的网络节点，其主要功能是提供对DCS进行组态，配置工作的工具软件（即组态软件），并在DCS在线运行时实时地监视DCS网络上各个节点的运行情况，使系统工程师可以通过工程师站及时调整系统配置及一些系统参数的设定，使DCS随时处在最佳的工作状态之下。
集散控制系统及应用
一、集散控制系统的基本概念
集散控制系统是以微处理为基础的集中分散控制系统，它的主要特征是集中管理和分散控制。
基本思路：（霍尼韦尔公司）
1、把集中的计算机控制系统分解为分散的控制系统，有专门的过程分散控制装置，在过程控制级各自完成过程中的部分控制和操作。
2、从模拟电动仪表的操作习惯出发，开发人—机间良好的操作界面，用于操作人员的监视操作。
3、为了使操作站与过程控制装置之间建立数据的联系，建立数据的通信系统，使数据能在操作人员和生产过程间相互传递。
二、集散控制系统的基本结构
1、分散过程控制装置 2、操作管理装置 3、通信系统
三、DCS的基本组成部分
1、面向被控制现场的现场I/O控制站。
2、面向操作人员的操作员站。
3、面向DCS监督管理的工程师站。
DCS操作员站主要功能是为系统的运行操作提供人机界面，使操作员可以通过操作员站及时了解现场运行状态、各种运行参数、是否有异常情况发生。
四、DCS的特点
1、分级阶梯结构 2、分散控制 3、自治和协调性
五、DCS功能设计
1、现场的数据采集功能
2、监视报警功能
3、日志管理服务器功能
4、事故追忆功能
5、时间顺序记录功能（SOE）
6、二次高级计算功能
7、DCS的人机界面
DCS在石油储运行业上的应用
1 引言
某储运销售分公司是年外输计量交接原油4000多万吨和存储能力60万m3的大型油库，总占地面积约80万平方米。该油库主要担负着油田80%左右的原油计量以及向炼油厂、石化总厂外输原油计量等任务，年进出库原油约1100万吨。该石油储运集团油库通过社会招标建设油库管控一体化综合自动化系统。项目最终选择采用DCS。搞项目存在监测区域面积大、参数实时准确性要求高、现场通讯互联设备多等工程困难，项目实施很好的完成了实现现场数据的实时采集和信息化管理，大大的提高了南三油库石油储运工作的效率，降低了岗位工人的劳动强度。
2 WebField DCS
DCS的基本组成包括工程师站(ES)、操作站(OS)、控制站(CS)和通讯网络SCnet II。在通讯网络上挂接通信接口单元(CIU)可实现DCS与PLC等数字设备的连接;通过多功能计算站(MFS)和相应的应用软件AdvanTrol-PIMS可实现与企业管理计算机网的信息交换，从而实现整个企业生产过程的管理、控制全集成综合自动化。DCS覆盖了大型集散系统的安全性、冗余功能、网络扩展功能、集成的用户界面及信息存取功能,系统规模变换灵活，可以
实现从一个单元的过程控制，到全厂范围的自动化集成。
DCS控制网络SCnet Ⅱ连接工程师站、操作站、控制站和通讯处理单元。通讯网络采用总线形或星形拓扑结构，曼彻斯特编码方式，遵循开放的TCP/IP协议和IEEE802.3标准。54631部队SCnet Ⅱ采用1∶1冗余的工业以太网，TCP/IP的传输协议辅以实时的网络故障诊断。其特点是可靠性高、纠错能力强、通信效率高。SCnet Ⅱ真正实现了控制系统的开放性和互连性。通过配置交换器(SWITCH)，操作站之间的网络速度达100Mbps，而且可以接多个SCnet Ⅱ子网，形成一种组合结构。
3 装置控制系统总体设计
油田南三油库现下设主要计量岗位4个，即:集输队计量站、1＃泵房计量站、2＃泵房计量站和总外输计量站。根据南三油库的实际情况，DCS主要由7个分散的单元组成，各个单元间的距离较远，分别为集输队计量站主控制室、1＃泵房控制室、2＃泵房控制室、总外输控制室、队部调度室、队部交换机房和队部调度室。
集输队计量站控制站为本地主控制站、工程师站兼做数据监测站;1＃泵房控制站、2＃泵房控制站均为远程I/O单元、数据监测站，通过DCS内部远程I/O通讯线实现与集输队计量
站本地控制站之间的联网通讯;总外输控制室设置与Foxboro I/A系统、北京安控阴极保护RTU系统通讯的数据监测站;队部调度室设置远程数据监测站;队部交换机房设立SQL SERVER网关服务器，构成信息化管理SQL数据库，为油库信息化管理网提供实时数据和历史数据;总外输交换机房作为网络调度室，负责所有监测单元的网络数据交换。
DCS控制站通过主控制卡、数据转发卡和多功能智能I/O卡件实现现场过程信号的采集、处理、控制等。系统监测点为油库设备550台套，其中主要设备有:5万立方米储油罐12座;输油泵房两座，机泵23台，输油计量间两座，流量计32台(其中有刮板流量计20台)，标准体积管两套，大型进库油阀组间两座，大型消汽器间一座，9台消汽器及5套收球装置。DCS将各个分散的控制单元的石油储运数据，例如各条石油管道中原油的温度、压力、流量等实时参数及各台储油泵、输油泵的运行电流、电压等实时参数数据集中采集监测，并通过DCS的内部算法实现石油储运瞬时流量累计的监测。
油库DCS中主控制卡、数据转发卡及控制系统内部、外部网络均按冗余设置，控制站的所有卡件，都按智能化要求设计，均采用专用的微处理器，负责该卡件的控制、检测、运算、处理以及故障诊断等工作，在系统内部实现了全数字化的数据传输和数据处理。
4 DCS与其他智能设备的通讯实现
油库DCS工程实施中涉及与UBG-II仪表液位数据通讯，与总外输控制站Foxboro I/A系统通讯，以及与北京安控阴极保护RTU系统通讯等通讯工作，通过DCS中的SP244通讯接口网关卡、JX-Extend OPC客户端软件和MisInter Mis接口软件很好地完成了安全可靠的通讯数据交换。
4.1 DCS与UBG-II仪表液位数据通讯
油库所使用的UBG系列光导电子液位仪是北京航天科智科技有限公司产品。该系列仪表由现场一次表(安装结构件及变送器)和控制室二次仪表组成，与DCS一起构成罐区监控管理系统。现场安装的液位仪型号为UBG-II型，共有UBG-IIA 1台，UBG-IICH 12台。其中，UBG-IIA二次仪表提供输出RS485专用接口。
(1) 通讯模式、通讯接口电气标准:符合RS-232、RS-485国际标准。
(2) 通讯协议
●采用串行通讯方式，自定义协议;
●通讯参数:波特率9600，无奇偶校验，8位数据位，1位停止位;
●通讯控制方式:采用主从控制方式，SP244通讯接口网关卡为主站，通讯转换器为从站;
●通讯数据格式:上位机(网关卡)发送报文格式:0FFH，站号，01H，站号，00H,00H,81H;下
位机应答报文格式(141个字节):11个字节的字头，60个字节的液位数据，4个分割字节，60个温度数据，4个分割字节，2个结束标志。
(3) 硬件配置
●DCS SP244通讯接口网关卡1块;
●通讯信号转换仪一台，型号为变形计爱在远山全集MODBUSCOMM- CARD，RS485-RS232接口;
● 1根“UBG”专用通讯电缆，用于从二次表引出RS-485信号至通讯信号转换仪;
●1根232串行通讯电缆，从转换仪引出RS-232信号至SP244卡。
(4) 实施方法
在工程实施中，我们使用DCS SCX语言自定义通讯函数读取UBG仪表监测的12座储油罐数据，并写入到DCS自定义位号中，在通过上位机编程实现上位机数据实时监测。
4.2 DCS 与其他智能设备的OPC 通讯实现
(1) DCS与总外输控制站Foxboro I/A系统通讯原理
油库总外输计量站运用Foxboro I/A系统对各条石油管道中原油的温度、压力、流量等实时参数数据集中采集监测。由于不同控制系统采用的通讯格式和数据结构都不一样，此次采用DCS JX-Extend OPC客户端软件与Foxboro I/A系统进行数据通讯，以获取Foxboro I/
A系统监测数据参数。
在工程实施过程中，将Foxboro I/A系统从原来的AW51B升级到AW51F，增加一台Foxboro操作站(SUN)，SUN操作站配置:CPU处理机为64位UltraSPARC B5RISC芯片，内存为512MB，1.44MB软驱40GB硬盘，一个以太网卡，644MBCD-ROM，21”显示器，分辨率为1280×1024，鼠标，工程师键盘，输入电压220VAC，功耗120W。在原有的Foxboro系统操作站中插入一块通讯卡，数据通过此通讯卡送到增加的SUN工作站中进行处理，处理后的数据再送入网关计算机中，Foxboro I/A系统AIM*AT OPC Server、浙大中控的OPC-Client JX-Extend OPC客户端接口软件安装在网关计算机内，将SUN操作站和网关计算机通过以太网连接起来，数据先在SUN操作站内处理后变成以太网数据送到网关计算机，然后通过OPC接口再送入DCS内部。
(2) 通讯实现方法
●Foxboro I/A系统提供的AIM×AT OPC Server将当前控制信息转化为标准的数据格式;
●JX-Extend OPC客户端软件负责从AIM×AT OPC Server中读取数据，并且把那些已被原控制系统或智能设备转化后的标准数据映射为DCS相应的自定义变量;
●再把从AIM×AT OPC Server中取到的已被转化为标准格式的数据通过以太网传输，写到D
CS自定义变量中去;
● DCS再把写到自定义变量中的数据通过以太网传输，在DCS监控软件中反映出来，实现对Foxboro I/A系统监测数据参数的监测。
(3) OPC 接口软件介绍
●JX-Extend OPC客户端接口软件实现OPC客户端的功能，与OPC服务器交换数据，并把数据传递到DCS的下位机的自定义变量中去。
●AIM×AT OPC Server提供符合OPC Specifications标准的接口，为OPC Clients提供实时数据 (OPC DA) 和历史数据(OPC HDA)。该医用拉链Server支持OPC Data Access Custom Interface standard V1.0和V2.04，以及OPC Historical Data Access Custom Interface standard V1.0。
●软件运行平台
网关计算机硬件系统:计算机(微处理器PIV1.8G，256MB内存，40G硬盘，40速光驱，3.5"软驱，标准键盘，鼠标)，17"显示器，卧式机箱;
网关计算机操作系统:Win2000 Workstation SP2。
(4) DCS与北京安控阴极保护RTU系统通讯
油库总外输计量站运用北京安控阴极保护RTU系统对各台储油泵、输油泵的运行电流、电压等实时参数数据集中采集监测。
北京安控公司提供RTU系统将现场的20个电量信号检测到后发送到总外输控制室内的的一台网关计算机内，在此网关计算机上安装一块RS-485卡用来接收阴极保护数据，并安装北京安控的OPC-Server软件以及浙大中控的JX-Extend OPC客户端接口软件。阴极保护数据通过这两个软件写到DCS的控制站中从而能够在上位机上进行监视。
5 储运管理信息化实现
考虑到石油储运系统的特殊性，对于各类石油储运系统的运行参数的实时性和历史性要求都很高，岗位工人每两个小时都要对油库各个储油进行巡检，不仅仅工作量大，而且人工记录的数据的时间统一性和精确都有明显的不足，因此油田南三油库急需一套现场数据信息化管理系统，一来降低岗位工人的工作强度，更重要的是提高石油储运的计量管理。
DCS很好的为油田南三油库解决了以上问题。我们通过浙大中控MisInter2.2软件将DCS监测的数据按照标准格式写入SQL SERVER 2000数据库中，能够很方便的将采集的实时数据以及保存后的历史数据上传至大庆石油储运集团管理网。
在油库队部交换机房设置SQL SERVER网关服务器，硬件配置如下:DELL计算机(微处理器PIV1.8G，256MB内存，40G硬盘，40速光驱，3.5"软驱，标准键盘，鼠标)，DELL17"显示器，卧式机箱，安装3块标准PCI以太网卡，其中两块用于DCS内部的冗余工业以太网，另外一块网卡用于向管理网传送数据;操作系统配置为:Win2000 SERVER。该网关计算机安装浙大中控MisInter2.2软件和MicroSoft SQL SERVER 2000软件。
在工程实施上，我们根据油库岗位工人原有手工录入报表样张，在DCS中制作了一套岗位2小时/次整点巡检数据报表，岗位操作人员可以通过DCS离线浏览软件在岗位上直接浏览报表，并且将这些报表保存在控制室各台机器的本地硬盘上构成历史数据库，并且可以对本地历史数据库中每张报表的进行选择性打印。同时，我们在SQL SERVER 2000数据库中建立了两套数据记录表，一个用来记录DCS采集的现场实时数据，另一个用来记录2小时/次整点巡检数据。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议