横河AAV144-S53模块
                                                      《 DCS培训教材 》
2．DCS的特点
        对一个规模庞大、结构复杂。功能全面的现代化生产过程控制系统，首先按系统结构进行垂直方向分解成分散过程控制级。集中操作监控级、综合

信息管理级，各级相互独立又相互联系；然后对每一级按功能进行水平方向分成若干个子块。与一般的计算机控制系统相比，DCS具有以下几个特点。
      1）硬件积木化
         DCS采用积木化硬件组装式结构。由于硬件采用这种积木化组装结构，使得系统配置灵活，可以方便地构成多级控制系统。如果要扩大或缩小系统的规模，只需按要求在系统中增加或拆除部分单元，而系统不会受任何影响。这样的组合方式，有利于企业分批投资，逐步形成一个在功能和结构上从简单到复杂。从低级到高级的现代化管理系统。
      2）软件模块化
        DCS为用户提供了丰富的功能软件，用户只需按要求选用即可，大大减少了用户的开发工作量。功能软件主要包括控制软件包。操作显示软件包和报表打印软件包等，

并提供至少一种过程控制语言，供用户开发高级的应用软件。
        控制软件包为用户提供各种过程控制的功能，主要包括数据采集和处理、控制算法、常用运算式和控制输出等功能模块。这些功能固化在现场控制站、PLC、智能调节器等装置中。用户可以通过组态方式自由选用这些功能模块，以便构成控制系统。
        操作显示软件包为用户提供了丰富的人一机接口联系功能，在CRT和键盘组成的操作站上进行集中操作和监视。可以选择多种CRT显示画面，如总貌显示、分组显示、回路显示。趋势显示。流程显示、报.警显示和操作指导等画面，并可以在CRT画面上进行各种操作，所以它可以完全取代常规模拟仪表盘。

报表打印软件包可以向用户提供每小时、班、日、月工作报表，打印瞬时值、累计值、平均值、打印事件报.警等。
        过程控制语言可供用户开发高级应用程序，如最优控制、自适应控制、生产和经营管理等。如 TDCS－3000提供了 FORTRAN 77和 PASCAL语言。
（3）控制系统组态
        DCS设计了使用方便的面向问题的语言POL（Problem Oriented Language），为用户提供了数十种常用的运算和控制模块，控制工程师只需按照系统的控制方案，从中任意选择模块，并以填表的方式来定义这些软功能模块，进行控制系统的组态。系统的控制组态一般是在操作站上进行的。填表组态方式极大地提高了系统设计的效率，解除了用户使用计算机必须编程序的困扰，这也是DCS能够得到广泛应用的原因之一。

（4）通信网络的应用
         通信网络是分散型控制系统的神经中枢，它将物理上分散配置的多台计算机有机地连接起来，实现了相互协调、资源共享的集中管理。通过高速数据通信线，将现场控制站、局部操作站、监控计算机。工程师操作站。管理计算机连接起来，构成多级控制系统。
        DCS一般采用同轴电缆或光纤作为通信线，也使用双绞线，通信距离可按用户要求从十几米到十几公里，通信速率为l~10MbpS，而光纤高达100Mbp。由于通信距离长和速度快，可满足大型企业的数据通信，实现实时控制和管理的需要。
    （5）可靠性高
        DCS的可靠性高体现在系统结构、冗余技术、自诊断功能、抗干扰措施和高性能元件。   

3.典型的DCS
        CENTUM－XL是日本横河电机推出的分散型控制系统，如图10－2所示。CENTUM采用 HF通信总线，基本长度为 2km，使用中继器可延长到 10km，通信速度为1Mbps。另外备有光导纤维通信系统YEWLINK32，环形结构，节点间长度为5km，环形线总长为20km，通信速度为32Mbps。同时采用两根同轴电缆，实现冗余化通信。HF通信总线上可以连接32台设备，图中，YEWCOM－9000为管理计算机，AIWS为人工智能站，ECMP为计算机站，ENGS为工程师站，EOPS为中央操作站，PlllN为打印机，COPY为拷贝机，COPSV为局部操作站，CFCSZ／EFCS为现场控制站，CFCDZ／EFCD为双重化控制站，CFMSZ／EFMS为现场监视站，CFBSZ为高分散控制站。

现场控制站（CFCSZ）和双重化现场控制站（CFCDZ呐部有255个软功能模块（亦称内部
仪表）和40张命令表，使用填表语言构成40个回路的控制系统。高分散现场控制站(CFBSZ)
内安装6个独立的现场控制单元（CFCUZ），每个CFCUZ具有63个软功能模块和4张顺序
命令表，可以组成 8个控制回路。现场监视站（CFMS）可以输入 255点模拟信号，如热电偶、热电阻和 mVDC等。
        为了提高系统的可靠性，控制站采用两种冗余方式、一种是1对1备用(如CFCD2)，
另一种是N对 1(N最大为12)备用(如CFBSZ)。CFCD2内有两套完相同的CPU。输入/输出、电源和内部总线，其中一套处于工作状态，另一套处于热备状态。一旦发生故障，进入无扰动切换。CFBSZ是高分散型现场控制站，其内部有6个独立的现场控制单元CFCU2，当某一个单元发生故障时，备用单元BCU便立即投入运行。
        CENTUM从1975年问世以来，不断加以改进，1988年又推出CENTUM－XL分散控制系统，如图10－2所示。该系统将控制、操作、管理、专家系统、开发和维护等功能融为一体，并且有计算机辅助设计（CAD）功能。它所采用的SV－NET通信总线按国际标准MAP（Manufacture Automation Protocol）
设计，通信速度为 10Mbps传送距离标准为 500m，加光适配器可达 5500m，最多可连接 100台设备。
CENTUM－XL保留了原有的HF通信总线，并增加了现场控制站的功能。例如，现场控制站（EFCS）的255个内部仪表中，80个为控制单元，100个为指示单元，75个为运算单元；另外还有200张顺序命令表，一般控制周期为1s，并且有0.2s周期的高速控制。双重化现场控制站（EFCD）采用 1对 1备用。现场监视站（EFMS）可以输入255点模拟信号，如热电偶、热电阻和mVDC信号等；不仅有信号处理功能，而且有控制功能，比如补偿运算127个、内部仪表有255个。内部开关255个、关系式和运算式147个等。
    CENTUM－XL具有了 3个操作站（EOPS），OPS
采用 32位 CPUpeC 68020），内存4MB／SMB，硬磁盘40MB／80MB，20英寸（inch）彩色CRT显示器；一台EOPS可连接3个操作台(EOPC)、 4台打印机和一台彩色拷贝机；具有各种图形画面、语音信息和音响作息，监视16000点。300幅画面和233点趋势记录。计算机站（ECMP）采用UNIX操作系统，支持实时多任务BASIC语言、FORTRAN语言和C语言，进行高级控制、生产管理  和经营管理等。人工智能站（AIWS）是一台具有人工智能的专家系统，进行最优化控制与决策。工程师站（ENGS）进行计算机辅助设计(CAD)、系统生成和控制系统组态等。
 10.1.2   DCS的分散过程控制级
        DCS的分散过程控制级，直接与生产过程现场的传感器（热电偶、热电阻）、变送器（温度、压力、液位、流量变送器等）、执行机构（调节阀、电磁阀等）、电气开关（触点输入/输出）相连，完成生产过程控制，并能与集中操作监控级进行数据通信，接收显示操作树下传加载的参数和作业命令，以及将现场工作情况信息整理后向显示操作站报告。
        分散过程控制级有许多类型的测控装置，但最常用的类型有三种，即现场控制站、可编程序控制器（PLC）。智能调节器，如图10－l所示。下面我们来分别讨论之。