横河AAV144-S50/K4A00输入模块
《 DCS培训教材 》
第10章 分散型控制系统
10.1 分散型控制系统(DCS)
        分散型计算机控制系统又名分布式计算机控制系统，简称分散型控制系统（Distributed Control System即DCS）。分散型控制系统综合了计算机（Computer）技术、控制（Control）技术、通信（Communication）技术、CRT显示技术，即4C技术，集中了连续控制、批量控制、逻辑顺序控制、数据采集等功能。先进的分散型控制系统将以计算机集成制造系统（CIMS）为目标，以新的控制方法、现场总线智能化仪表、专家系统、局域网络等新技术，为用户实现过程控制自动化与信息管理自动化相结合的管控一体化的综合集成系统。
       分散型控制系统采用分散控制、集中控制、综合管理和分而自治的设计原则。系统安全可靠、通用灵活性、最优控制性能和综合管理能力，为工业过程的计算机控制开创了新方法。本章首先概述分散型控制系统、DCS的特点、DCS的体系结构、典型的DCS，然后分别介绍DCS的分散过程控制级、集中操作监控级、综合信息管理级AAV144-S50/K4A00输入模块。
10.1.1 DCS概述
        自从美国的Honey Well公司于1975年成功地推出了世界上第一套分散型控制系统以来，经历了20多年的时间，DCS已经走向成熟并获得了广泛应用。DCS的发展历程也是不断地由小到大规模的过程，从最初的小规模控制系统发展到综合控制管理系统，从而使工业控制系统进入了信息管理与综合控制的时代。本节主要介绍DCS的体系结构、特点和典型形式AAV144-S50/K4A00输入模块。

l．DCS的体系结构
        DCS的体系结构通常为三级。第一级为分散过
程控制级；第二级为集中操作监控级；第三级为综合信息管理级。各级之间由通信网络连接，级内各装置之间由本级的通信网络进行通信联系。其典型的DCS体系结构如图10－l所示。
 1）分散过程控制级AAV144-S50/K4A00输入模块
        如图10－1所示，此级是直接面向生产过程的，是  DCS的基础，它直接完成生产过程的数据采集、调节控制。顺序控制等功能，其过程输入信息是面向传感器的信号，如热电偶、热电阻、变送器（温度。压力、液位）及开关量等信号，其输出是驱动执行机构。构成这一级的主要装置有：
    ①现场控制站（工业控制机）；
    ②可编程序控制器(PLC)；   

③智能调节器；
④其它测控装置。
（2）集中操作监控级
        这一级以操作监视为主要任务，兼有部分管理功能。这一级是面向操作员和控制系统工程师的，因而这一级配备有技术手段齐备、功能强的计算机系统及各类外部装置，特别是CRT显示器和键盘，
以及需要较大存储容量的硬盘或软盘支持，另外还需要功能强的软件支持，确保工程师和操作员对系统进行组态、监视和操作，对生产过程实行高级控制策略、故障诊断、质量评估。其具体组成包括：
    ①监控计算机；
    ②工程师显示操作站；
    ③操作员显示操作站。   

（3）综合信息管理级
        这一级由管理计算机、办公自动化系统、工厂自动化服务系统构成，从而实现整个企业的综合信息管理。综合信息管理主要包括生产管理和经营管理。
（4）通信网络系统
         DCS各级之间的信息传输主要依靠通信网络系统来支持。根据各级的不同要求，通信网也分成低速、中速、高速通信网络。低速网络面向分散过程控制级；中速网络面向集中操作监控级；高速网络面向管理级。
    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。