dcspks问题总汇

1、DCS常见的干扰有哪几种时间:2014-07-15来源:电工之家作者:编辑部干扰又叫噪声，是窜入或叠加在系统电源、信号线上的与信号无关的电信号。干扰会造成测量的误差、严重的干扰（如雷击、。大的串模干扰可会造成设备损坏。 DCS常见的干扰有以下几种：1、电阻耦合引入的干扰（传导引入）当几种信号线在一起传输时，由于绝缘材料老化，漏电而影响到其它信号，即在其它信号中引入干扰。在一些用电能作为执行手段的控制系统中（如电热炉、电解槽等）信号传感器漏电，接触到带电体，也会引入很大的干扰。在一些老式仪表和执行机构中，现场端采用220V供电，有时设备烧坏，造成电源与信号线间短路，也会造成较大的干扰。

2、由于接地不合理，例如在信号线的两端接地，会因为地电位差而加入一较大的干扰，如图3.4.9所示。信号线的两端同时接地，这样，如果A、B两点的距离较远，则可能会有较大的电位差eN ，这个电位差可能会在A·B两端之间的信号线上产生一个很大的环流。2、电容电感耦合引入的干扰    因为在被控现场往往有很多信号同时接入计算机，而且这些信号线或者走电缆槽，或者走电缆管,但肯定是很多根信号在一起走线。这些信号之间均有分布电容存在，会通过这些分布电容将干扰加到别的信号线上，同时，在交变信号线的周围会产生个交变的磁通，而这些交变磁通会在并行的导体之间产生电动势，这也会造成

3、线路上的干扰。3、计算机供电线路上引入的干扰   在有些工业现场(特别是电厂冶金企业、大的机械加工厂）大型电气设备启动频繁，大的开关装置动作也较频繁，这些电动机的启动、开关的闭合产生的火花会在其周围产生很大的交变磁场这些交变磁场既可以通过在信号线上耦合产生干扰，也可能通过电源线上产生高频干扰，这些干扰如果超过容许范围，也会影响计算机系统的工作。4、雷击引入的干扰  雷击可能在系统周围产生很大的电磁干扰，也可能通过各种接地线引入干扰。ESD和DCS的关系时间:2014-06-04来源:电工之家作者:编辑部 1、ESD与DCS是完全分离的。DCS主要用于过程

4、工业参数指标的动态控制。在正常情况下，DCS动态监控着生产过程的连续运行，保证能生产出符合要求的优良产品。而ESD则是对于一些关键的工艺及设备参数进行连续的监测，在正常情况下ESD是“静止的”，不采取任何动作。但是当参数发生异常波动或故障时，它会按照已定的程序采取相应的安全动作，使装置停在安全水平线上。所以ESD和DCS在过程工业中所起的作用不同，既有分工，又成互补关系。  2、 同时，ESD也不单是实现联锁关系，它应该凌驾于生产过程控制之上，具有独立性，这样降低了两者同时失效的概率，ESD的安全等级要高于DCS。DCS主要是：动态控制，故障自动显示，维修时间不太关键，可以进行自动/

5、手动切换；ESD主要是：静态监测、保护，必须测试潜在故障，维修时间非常关键，必须始终在线，不允许离线。DCS控制系统接地的应用与要求时间:2014-04-12来源:电工之家作者:编辑部1 引言 随着化工行业的迅速发展和自动化水平的提高，DCS控制系统已在国内石化、电力、医药等行业中得到广泛应用，这对保证企业的安全稳定生产起到了十分重要的作用，并取得了良好的效果。 dcs合理、可靠的系统接地，是dcs系统非常重要的内容。为了保证dcs系统的监测控制精度和安全、可靠运行，必须对系统接地方式、接地要求、信号屏蔽、接地线截面选择、接地极设计、接地箱布置等方面，进行认真设计和统筹考虑

6、。本文根据dcs系统的设计规范要求，根据实际对dcs系统接地进行讨论和简要的介绍。 2 dcs系统接地的基本要求 dcs系统接地是为了保证当进入dcs系统的信号、供电电源或dcs系统设备本身出现问题时，可靠的接地系统能承受过载电流并可以迅速将过载电流导入大地。接地系统能够为dcs提供屏蔽层，消除电子噪声干扰，并为整个控制系统提供公共信号参考点(即参考零电位)。当接地系统发生问题时(接地电阻过大，多点接地控制工程网版权所有，接地线断线或接地线与高电压、大电流设备相接触等)，会造成人员的触电伤害及设备的损坏，还会造成dcs系统经常“死机”(或不明原因的“死机”)，大多是因为接地

7、系统不良或存在问题所引起的。 因此，完善、可靠、正确的接地，是dcs 系统能够安全、可靠和良好运行的关键。 2.1 dcs接地分类 在一般情况下，dcs控制系统需要两种接地：保护地和工作地(逻辑地、屏蔽地等)。对于装有安全栅防爆措施的系统如化工行业所用的系统，还要求有本安地。 (1) 保护地(cg，cabinet grounding)：cg是为了防止设备外壳的静电荷积累、避免造成人身伤害而采取的保护措施。dcs系统所有的操作员站、现场控制站、打印机、端子柜等均应接保护地。保护地应接至电气专业接地网，接地电阻小于4。 (2)逻辑地：也叫机器逻辑地

8、、主机电源地，是计算机内部的逻辑电平负端公共地，也是+5v等的电源输出地。如cpu的正负5伏、正负12伏的负端。需要接入公共接地极。 (3)屏蔽地(ag，analog grounding)：ag也叫模拟地，它可以把现场信号传输时所受到的干扰屏蔽掉CONTROL ENGINEERING China版权所有，以提高信号精度。dcs系统中信号电缆的屏蔽层应做屏蔽接地。线缆屏蔽层必须一端接地，防止形成闭合回路干扰。铠装电缆的金属铠不应作为屏蔽保护接地，必须是铜丝网或镀铝屏蔽层接地。接入公共接地极。 (4) 本安地: 应独立设置接地系统，接地电阻4。本安地的接地系统应保持独立，与电气

9、地网或其它仪表系统接地网的距离应在5m以上。 2.2 dcs系统接地方式 (1) 利用电气接地网作为dcs接地网，即与电气接地网共地； (2) 设dcs系统专用独立的接地网； (3) 设dcs专用接地网，经接地线、再接至电气接地网。 2.3 dcs系统接地方式经验交流 由于第3种接地方式与第2种接地方式有较多相同处，过去，计算机或dcs系统曾经较多的采用过专用的接地网。但这种接地方式存在的缺点是：占地面积太大，投资高，电缆及接地网钢材耗量大，距厂房有相当的距离(因不易在厂房内找到合适的位置)，管理、维护、测量及查找接地极和接地线不方便

10、，且效果不甚良好。根据实际运行表明，设置专用的dcs接地网是既困难又不安全的。co2压缩机曾因接地问题，造成机组振值过高和跳车。dcs后来改用电气接地网接地，取得了良好的效果。 2.4 对公共接地极(网)的要求 (1) 当电气接地网对地分布电阻4时，可将电气接地网当着dcs系统的公共接地极(网)。 (2) 当电气接地网接地电阻较大或杂乱时，应独立设置接地系统，即为dcs系统的公共接地极(网)。 (3) 没有本安地接入的公共接地极(网)的对地分布电阻小于4欧姆；有本安地的小于1欧姆。接地总干线的线路阻抗小于0.1欧姆。 (4) 接地极周围15米内

11、无避雷地的接入点，8米内无30kw以上的高低压用电设备外壳的接入点。当现场无法满足该条件时，防雷保护地通过避雷器/冲击波抑制器与公共接地极的主干线相连。电焊地切勿与公共接地极及其接地网搭接在一起，二者应距离10米以上。 3 dcs系统的接地原则 3.1 dcs系统设置的接地装置 (1) 操作台、打印台、服务器柜：设有保护地螺钉。 (2) 继电器柜、ups柜、配电柜：设有保护地螺钉。 (3) dcs的i/o机柜：设有屏蔽接地汇流排，保护地螺钉。系统地(+24v地)悬浮。 (4) 仪表柜、手操盘台：设有屏蔽地接地汇流排，保护地螺钉。 (5

12、) 安全栅柜：设有屏蔽地接地汇流排，本安地接地汇流排，保护地螺钉。 3.2 信号屏蔽及其接地 (1)根据有关技术规定要求，计算机或 dcs系统信号电缆的屏蔽层不得浮空，必须接地，其接地方式应符合下列规定： 当信号源浮空时，屏蔽层应在计算机侧接地； 当信号源接地时，屏蔽层应在信号源侧接地； 当放大器浮空时，屏蔽层的一端与屏蔽罩相连，另一端宜接共模地(当信号源接地时，接信号地。当信号源浮空时接现场地)。 当屏蔽电缆途经接线盒分断或合并时，应在接线盒内将其两端电缆的屏蔽层连接。 (2)dcs系统信号电缆的选择与铺设，应严格按照有关

13、规定执行。屏蔽电缆的屏蔽层应按以上要求进行接地。为了提高dcs系统的抗干扰能力，dcs系统开关量输入/输出信号，选用阻燃型对绞铜网屏蔽计算机电缆还是比较恰当的。 4 dcs系统的接地方法 4.1 分散布置的dcs设备接地方法 分散布置dcs系统设备之间的连接一般是网络(通讯)线，例如：现场控制站分散到现场，而操作员站位于不同的控制室，分散直径在500米的范围内，各站点间使用多模光纤或5类双绞线或dp屏蔽双绞线等连接。 (1) 使用光纤连接的站点：各站点内的接地方法同集中布置的dcs设备。 (2) 使用5类双绞线或dp屏蔽双绞线连接的站点：

14、60;(3) 控制室的各类地线先连接到公共连接板，公共连接板通过接地总干线与公共接地极相连。从公共接地极看过去，整个接地网络是一个星型结构。 (4) 使用5类双绞线或dp屏蔽双绞线两头通过网络连接保护设备(信号避雷器、通流量不小于5ka)与dcs的switch、hub、repeat、或其他网络设备相连。两边的站点有各自的公共接地极，二者不必有金属连接，各站点的接地方法同集中布置的dcs设备。5类双绞线或dp屏蔽双绞线必须穿镀锌钢管或金属桥架敷设，钢管或桥架必须可靠接地。当雷击或者电气事故造成两边地电位差过大时控制工程网版权所有，信号避雷器可以保护两边的设备。DCS系统中动态数据服务器

15、的设置时间:2014-04-12来源:电工之家作者:编辑部DCS控制系统属于基础自动化，MIS系统侧重于办公自动化。这两者在反映速度上的区别很大，DCS是属于秒级的，而MIS是以小时或更长时间为单位的。所以这两者之间必须要有隔离设备控制工程网版权所有，这个隔离设备就是动态数据服务器。它的功能是生产过程监控；历史数据的存储及管理；统计质量控制；设备预防性维护；设备故障诊断；生产优化等。DCS采集现场的生产过程数据通过通讯网络把数据传给操作站和动态数据服务器。动态数据服务器是采集生产全过程的模拟信号或逻辑信号，所以它的采集速度是海量的。要经过数据淘金，将信号送到生产管理部门。通常情况下，一个企业往

16、往有几种不同牌号的DCS、PLC，要把这几种信号都集中到动态数据服务器中，最好要选择一个通用显示平台。在这个平台上来显示不同型号的DCS、PLC的信号。通用显示平台可采用FIX、INTOUCH、组态王、Synall等软件，开发各种DCS和PLC的驱动软件。最近出厂的DCS采用通用操作站，它采用NT操作系统控制工程网版权所有，监控软件就是FIX、INTOUCH.不同DCS型号采用不同的驱动软件。各种DCS之间信号传输采用OPC服务器联接，也可以把少量的信号送到MIS系统的服务器中。FIX、INTOUCH等软件都能存储历史数据，几十个信号可存储280天之多。如要存储更多的历史数据，可以采用OSI历

17、史数据库，它可以存储三年以上。这些通用监控软件都有OSI的接口。老一代的DCS系统的操作站无论操作系统还是监控软件都是专用的，和其它系统通讯都非常困难。如要建立系统间的互联，通过计算机接口单元建立动态数据服务器控制工程网版权所有，监控软件仍然可以使用通用的，在NT平台上运行控制工程网版权所有，但它的数据只能上行，不能下行。在设计MIS系统过程中，最好使用动态数据服务器，不要把DCS和PLC数据直接送到Web否则会影响到DCS、PLC的正常运行。至于究竟需要建立多少个动态数据服务器，由所需采集的数据量和数据安全决定(一般情况下，可达10000点)。DCS控制系统与PLC控制区别时间:2014-0

18、3-12来源:电工之家作者:编辑部DCS控制系统与PLC控制区别     1. DCS是一种“分散式控制系统”，而PLC只是一种(可编程控制器)控制“装置”，两者是“系统”与“装置”的区别。系统可以实现任何装置的功能与协调,PLC装置只实现本单元所具备的功能.2. 在网络方面,DCS网络是整个系统的中枢神经，和利时公司的MACS系统中的系统网采用的是双冗余的100Mbps的工业以太网，采用的国际标准协议TCP/IP。它是安全可靠双冗余的高速通讯网络，系统的拓展性与开放性更好.而PLC因为基本上都为个体工作，其在与别的PLC或上位机进行通讯时，所采用的网络

19、形式基本都是单网结构，网络协议也经常与国际标准不符。在网络安全上，PLC没有很好的保护措施。我们采用电源,CPU,网络双冗余.3. DCS整体考虑方案,操作员站都具备工程师站功能,站与站之间在运行方案程序下装后是一种紧密联合的关系，任何站、任何功能、任何被控装置间都是相互连锁控制, 协调控制;而单用PLC互相连接构成的系统，其站与站（PLC与PLC）之间的联系则是一种松散连接方式，是做不出协调控制的功能。4. DCS在整个设计上就留有大量的可扩展性接口，外接系统或扩展系统都十分方便，PLC所搭接的整个系统完成后，想随意的增加或减少操作员站都是很难实现的。5. DCS安全性：为保证DCS控制的设

20、备的安全可靠，DCS采用了双冗余的控制单元，当重要控制单元出现故障时，都会有相关的冗余单元实时无扰的切换为工作单元，保证整个系统的安全可靠。PLC所搭接的系统基本没有冗余的概念，就更谈不上冗余控制策略。特别是当其某个PLC单元发生故障时，不得不将整个系统停下来，才能进行更换维护并需重新编程。所以DCS系统要比其安全可靠性上高一个等级。6. 系统软件，对各种工艺控制方案更新是DCS的一项最基本的功能，当某个方案发生变化后，工程师只需要在工程师站上将更改过的方案编译后，执行下装命令就可以了，下装过程是由系统自动完成的，不影响原控制方案运行。系统各种控制软件与算法可以将工艺要求控制对象控制精度提高。

21、而对于PLC构成的系统来说，工作量极其庞大，首先需要确定所要编辑更新的是哪个PLC，然后要用与之对应的编译器进行程序编译，最后再用专用的机器（读写器）专门一对一的将程序传送给这个PLC，在系统调试期间，大量增加调试时间和调试成本，而且极其不利于日后的维护。在控制精度上相差甚远。这就决定了为什么在大中型控制项目中（500点以上），基本不采用全部由PLC所连接而成的系统的原因。7. 模块：DCS系统所有I/O模块都带有CPU，可以实现对采集及输出信号品质判断与标量变换，故障带电插拔，随机更换。而PLC模块只是简单电气转换单元，没有智能芯片，故障后相应单元全部瘫痪。   

22、;     8.现在高端的PLC与DCS的功能已经差不多，DCS对网络和分布式数据库还要定时扫描有较强的功能，同时对运算和模拟量的处量比较拿手。PLC还分大、中、小、微PLC，其中微型的只卖几百块到2000块，点数也好少，大型的可以带数千点，运算能力与DCS差不多，但对多机联网功能较弱。现在两个技术平台都差不多，只是重点不一样。 P.S.共同点均为计算机化的控制装置。不同的是：DCS和PLC这两个概念起源于不同的工业领域且字面定义也不同。-DCS的字面定义是“分布式控制系统（distributed control system)"是从

23、系统结构上定义的。最早的概念来源于石油化工行业的计算机控制（大）系统。连续过程控制能力很强。-PLC的字面定义是“可编程逻辑控制器（programable logic controller)"是从功能上定义的概念。概念最早指机械加工行业的计算机化逻辑控制装置。开关量处理能力强。最早的PLC系统较小。-现代的DCS和PLC的区别已越来越小。DCS处理连续量和开关量的能力都很强。PLC处理连续量的能力也越来越大，大型PLC系统结构上也是分布式的。-顺便介绍一个SCADA系统，这个概念发源于电力行业，也是从系统功能上定义的概念。也就是我国最早所说的”三遥系统（遥侧，遥信，遥控）“。最初的系

24、统是晶体管的。现代的SCADA系统则都是计算机化的。用DCS或PLC也可以组成具有SCADA功能的系统。DCS的基本结构和PLC的区别DCS为分散控制系统的英文（TOTAL DISTRIBUTED CONTROL SYSTEM）简称。指的是控制危险分散、管理和显示集中。60年代末有人研制了作逻辑运算的可编程序控制器（Programmable Logic Controller）。简称PLC。主要应用于汽车制造业。70年代中期以完成模拟量控制的DCS推向市场，代替以PID运算为主的模拟仪表控制。首先提出DCS这样一种思想的是原制造仪表的厂商，当时主要应用于化工行业。后又有计算机行业从事DCS的开发

25、。70年代微机技术还不成熟，计算机技术还不够发达。操作站、控制器、I/O板和网络接口板等都是DCS生产厂家自行开发的，也就是所有部件都是专用的。70年代初，有人用如PDP/1124这样的小型机代替原来的集中安装的模拟仪表控制。连接到中央控制室的电缆很多。如用小型机既作为控制器、同时把连接小型机的CRT又作为显示设备（即人机界面）。一台小型机需接收几千台变送器或别的传感器来的信号，完成几百个回路的运算。很显然其危险有点集中。和模拟仪表连接的电缆一样多，并且一旦小型机坏了，控制和显示都没有了。数字控制没有达到预期的目的。后有人提出把控制和显示分开。一台计算机完成控制计算任务，另一台计算机完成显示任

26、务。另外，一个工艺过程作为被控对象可能需要显示和控制的点很多，其中有一些还需要闭环控制或逻辑运算，工艺过程作为被控对象的各个部分会有相对独立性，可以分成若干个独立的工序，再把在计算机控制系统中独立的工序上需要显示和控制的输入、输出的点分配到数台计算机中去，把原来由一台小型机完成的运算任务由几台或几十台计算机（控制器）去完成。其中一台机器坏了不影响全局。所谓“狼群代替老虎”的战术，这就是危险分散的意思。把显示、操作、打印等管理功能集中在一起，用网络把上述完成控制和显示的两部分连成一个系统。当时有人把这种系统称为集散系统。危险究竟要分散到多少算合适呢？这与当时的计算机技术的发展水平有关。70年代中

27、期，彻底分散就是一个控制器完成一个回路的运算。当时由于人们对数字技术不太熟息，习惯于模拟仪表，70年代末、80年代曾经风行回路控制器，把数字控制器做成和原来模拟仪表在外观上几乎完全一样，不改变操作习惯，内部把PID运算数字化。一块仪表（一台计算机）完成一个回路的控制任务。其价格较为昂贵，但危险是分散了。然后用通讯网络把各个控制器和以CRT为基础的人机界面连成一个系统。这时网络结构通常都是星形结构。回路的控制器的制作成本太高，价格/性能比不好。后来为了减低成本，就有两回路的、四回路的控制器， 它的价格/性能比稍好一些。对于一个大中型系统来说，DCS的价格/性能比比回路控制器组成的系统要好。有些特

28、殊地方还是要用到一些回路控制器。如果所要完成的回路太多，如一个控制器采集几千点、完成几百个回路的运算，危险又太集中。在这种情况下，危险必需分散。随着计算机技术的发展，计算机的运算能力、存储容量和可靠性不断提高，一台计算机所完成的任务也可以增加。完成的任务也可集中一点。另外，控制器、网络等冗余技术也得到了发展，控制运算也可集中一些。从目前的DCS来看，一个控制器完成几十个回路的运算和几百点的采集、再加适量的逻辑运算，经现场使用，效果是比较好的。这就产生控制器升级的问题了。有时控制器和检测元件的距离还是比较远，这就促进现场总线的发展。如CAN、LOONWORKS、FF等现场总线，以及HART协议接

29、收板等都用到 DCS系统中。DCS分为三大部分，带I/O板的控制器、通讯网络和人机界面（HMI）。由I/O板通过端子板直接与生产过程相连，读取传感器来的信号。I/O板有几种不同的类型，每一种I/O板都有相应的端子板。l 模拟量输入，4-20毫安的标准信号板和用以读取热电偶的毫伏信号板；4-16个通道不等；l 模拟量输出，通常都是4-20毫安的标准信号，一般它的通道比较少，4-8个个通道；l 开关量输入；16-32个通道：l 开关量输出，开关量输入和输出还分不同电压等级的板，如直流24伏、125伏；交流220伏或115伏等；8-16个通道不等；l 脉冲量输入，用于采集速率的信号；4-8通道不等；

30、l 快速中断输入；l HART协议输入板；l 现场总线I/O板；每一块I/O板都接在I/O总线上。为了信号的安全和完整，信号在进入I/O板以前信号要进行整修，如上下限的检查、温度补偿、滤波，这些工作可以在端子板完成，也可以分开完成，完成信号整修的板现在有人称它们为信号调理板。I/O总线和控制器相连。80年代的DCS由于控制器的运算能力不强，为了增加I/O点数，把控制器的任务分开，实际上是        控制器是DCS的核心部件，它相当于一台PC机。有的DCS的控制器本身就是PC机。它主要有CPU、RAM、E2PRO

31、M和ROM等芯片，还有两个接口，一个向下接收I/O总线来的信号，另一个接口是向上把信号送到网络上与人机界面相连。ROM用来存贮完成各种运算功能的控制算法（有的DCS称为功能块库）。在库中存功能块，如控制算法PID、带死区PID，积分分离PID，算术运算加、减、乘、除、平方、开方、函数运算一次滤波、正弦、余弦、X-Y函数发生器、超前-滞后；比较先进的算法有史密斯预估，C语言接口、矩阵加、矩阵乘；逻辑运算有逻辑与、逻辑或、逻辑非、逻辑与非等。通常用站功能块不仅把模拟量和开关量结合起来，还与人连系起来。功能块越多，用户编写应用程序（即组态）越方便。组态按照工艺要求，把功能块连接起来形成控制方案。把控

32、制方案存在E2PROM中。因为E2PROM可以擦写，组态要随工艺改变而改变，所以把组态存在E2PROM中。不同用户有不同组态。组态时，用户从功能块库中选择要的功能块，填上参数，把功能块连接起来。形成控制方案存到E2PROM中。这时控制器在组态方式，投入运行后就成为运行方式关于DCS控制系统的功能与原理说明时间:2014-02-27来源:电工之家作者:编辑部什么是DCS控制系统？ 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

33、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。 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

34、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DCS，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

35、，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（DDC）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。 工程师站是对D

36、CS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，已经经历了三十多年的发展历程。在这三十多年中，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，DC

37、S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

38、。 DCS控制系统的功能组成 典型的DCS体系结构分为三层，第一层为分散过程控制级；第二层为集中操作监控级；第三层为综合信息管理级。层间由高速数据通路HW和局域网络LAN两级通信线路相连，级内各装置之间由本级的通信网络进行通信联系。 第一层：分散过程控制级 分散过程控制级是DCS的基础层,它向下直接面向工业对象，其输入信号来自于生产过程现场的传感器（如热电偶、热电阻等）、变送器（如温度、压力、液位、流量等）及电气开关（输入触点）等，其输出去驱动执行器（如调节阀、电磁阀、电机等），完成生产过程的数据采集、闭环调节控制、顺序控制等功能；其向上与集中操作监控级

39、进行数据通信，接收操作站下传加载的参数和操作命令，以及将现场工作情况信息整理后向操作站报告。  构成这一级的主要装置有：现场控制站，可编程控制器，智能调节器及其它测控装置。 1、.现场控制站 现场控制站具有多种功能集连续控制、顺序控制、批量控制及数据采集功能为一身。（1）现场控制站的硬件构成现场控制站一般是标准的机柜式机构，柜内由电源、总线、I/O模件、处理器模件、通信模件等部分组成。一般在机柜的顶部装有风扇组件，其目的是带走机柜内部电子部件所散发出来的热量；机柜内部设若干层模件安装单元，上层安装处理器模件和通信模件，中间安装I/O模件，最下边安装电源组

40、件。机柜内还设有各种总线，如电源总线，接地总线，数据总线，地址总线，控制总线等等。现场控制站的电源不仅要为柜内提供电源，还要为现场检测器件提供外供电源，这两种电源必须互相隔离，不可共地，以免干扰信号通过电源回路耦合到I/O通道中去。 一个现场控制站中的系统结构，包含一个或多个基本控制单元，基本控制单元是由一个完成控制或数据处理任务的处理器模件以及与其相连的若干个输入输出模件所构成的（有点类似于IPC）。基本控制单元之间，通过控制网络Cnet 连接在一起，Cnet 网络上的上传信息通过通信模件，送到监控网络Snet，同理Snet 的下传信息，也通过通信模件和Cnet 传到各个基本控制单

41、元。在每一个基本控制单元中，处理器模件与I/O模件之间的信息交换由内部总线完成。内部总线可能是并行总线，也可能是串行总线。近年来，多采用串行总线 。（2）现场控制站的软件功能 现场控制站的主要功能有6种，即数据采集功能、DDC控制功能、顺序控制功能、信号报警功能、打印报表功能、数据通信功能： 数据采集功能：对过程参数，主要是各类传感变送器的模拟信号进行数据采集、变换、处理、显示、存储、趋势曲线显示、事故报警等。 DDC控制功能：包括接受现场的测量信号，进而求出设定值与测量值的偏差，并对偏差进行PID控制运算，最后求出新的控制量，并将此控制量转换成相应的电流送至执行

42、器驱动被控对象。 顺序控制功能：通过来自过程状态输入输出信号和反馈控制功能等状态信号，按预先设定的顺序和条件，对控制的各阶段进行顺序控制。 信号报警功能：对过程参数设置上限值和下限值，若超过上限或下限则分别进行越限报警；对非法的开关量状态进行报警；对出现的事故进行报警。信号的报警是以声音、光或CRT屏幕显示颜色变化来表示。 打印报表功能：定时打印报表；随机打印过程参数；事故报表的自动记录打印。 数据通信功能：完成分散过程控制级与集中操作监控之间的信息交换。 2智能调节器 智能调节器是一种数字化的过程控制仪表，也称可编程调节器。其外形类

43、似于一般的盘装仪表，而其内部是由微处理器CPU、存储器RAM、ROM、模拟量和数字量I/0 通道、电源等部分组成的一个微型计算机系统。智能调节器可以接受和输出420mA模拟量信号和开关量信号，同时还具有RS232或RS-485等串行通信接口。一般有单回路、2回路、或4回路的调节器，控制方式除一般的单回路PID之外，还可组成串级控制、前馈控制等复杂回路。因此，智能调节器不仅可以在一些重要场合下单独构成复杂控制系统，完成1 4个过程控制回路，而且可以作为大型分散控制系统中最基层的一种控制单元，与上位机（即操作监控级）连成主从式通信网络，接受上位机下传的控制参数，并上报各种过程参数。 3可

44、编程控制器 可编程控制器即PLC，与智能调节器最大的不同点是：它主要配制的是开关量输人、输出通道，用于执行顺序控制功能。在新型的PLC中，也提供了模拟量输入输出及PID控制模块，而且均带有RS-485标准的异步通信接口。同智能调节器一样，PLC的高可靠性和不断增强的功能，使它既可以在小型控制系统中担当控制主角，又可以作为大型分散控制系统中最基层的一种控制单元。  二、第二层集中操作监控级 集中操作监控级是面向现场操作员和系统工程师的，如图1所示的中间层。这一级配有技术手段先进，功能强大的计算机系统及各类外部装置，通常采用较大屏幕、较高分辨率的图形显示器和

45、工业键盘，计算机系统配有较大存储容量的硬盘或软盘，另外还有功能强大的软件支持，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、质量评估等。集中操作监控级以操作监视为主要任务：把过程参数的信息集中化，对各个现场控制站的数据进行收集，并通过简单的操作，进行工程量的显示、各种工艺流程图的显示、趋势曲线的显示以及改变过程参数（如设定值、控制参数、报警状态等信息）；另一个任务是兼有部分管理功能：进行控制系统的组态与生成。 构成这一级的主要装置有：面向操作人员的操作员操作站、面向监督管理人员的工程师操作站、监控计算机及层间网络联接器。一般情况下，一个DCS系统

46、只需配备一台工程师站，而操作员站的数量则需要根据实际要求配置。 1操作员操作站 DCS的操作员站是处理一切与运行操作有关的人-机界面功能的网络节点，其主要功能就是使操作员可以通过操作员站及时了解现场运行状态、各种运行参数的当前值、是否有异常情况发生等。并可通过输出设备对工艺过程进行控制和调节，以保证生产过程的安全、可靠、高效、高质。 （1）操作员站的硬件 操作员站由IPC或工作站、工业键盘、大屏幕图形显示器和操作控制台组成，这些设备除工业键盘外，其他均属通用型设备。目前DCS一般都采用IPC来作为操作员站的主机及用于监控的监控计算机。 操作员键

47、盘多采用工业键盘，它是一种根据系统的功能用途及应用现场的要求进行设计的专用键盘，这种键盘侧重于功能键的设置、盘面的布置安排及特殊功能键的定义。 由于DCS操作员的主要工作基本上都是通过CRT屏幕、工业键盘完成的，因此，操作控制台必须设计合理，使操作员能长时间工作不感吃力。另外在操作控制台上一般还应留有安放打印机的位置，以便放置报警打印机或报表打印机。 作为操作员站的图形显示器均为彩色显示器，且分辨率较高、尺寸较大。 打印机是DCS操作员站的不可缺少的外设。一般的DCS配备两台打印机，一台为普通打印机，用于生产记录报表和报警列表打印；另一台为彩色打印机，用来拷贝流程

48、画面。 （2）操作员站的功能 操作员站的功能主要是指正常运行时的工艺监视和运行操作，主要由总貌画面、分组画面、点画面、流程图画面、趋势曲线画面、报警显示画面及操作指导画面等7种显示画面构成。 2工程师操作站 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，配置工具软件即组态软件，并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随时处于最佳工作状态之下。 （1）工程师站的硬件 对系统工程师站的硬件没有什么特殊要求，由于工程师站一般放在计算机房内，工作环境较好

49、，因此不一定非要选用工业型的机器，选用普通的微型计算机或工作站就可以了，但由于工程师站要长期连续在线运行，因此其可靠性要求较高。目前，由于计算机制造技术的巨大进步，便得IPC的成本大幅下降，因而工程师站的计算机也多采用IPC。其它外设一般采用普通的标准键盘、图形显示器，打印机也可与操作员站共享。 （2）工程师站的功能 系统工程师站的功能主要包括对系统的组态功能及对系统的监督功能。 组态功能：工程师站的最主要功能是对DCS进行离线的配置和组态工作。在DCS进行配置和组态之前，它是毫无实际应用功能的，只有在对应用过程进行了详细的分析、设计并按设计要求正确地完成了组态工

50、作之后，DCS才成为一个真正适合于某个生产过程使用的应用控制系统。系统工程师在进行系统的组态工作时，可依照给定的运算功能模块进行选择、连接、组态和设定参数，用户无须编制程序。监督功能：与操作员站不同，工程师站必须对DCS本身的运行状态进行监视，包括各个现场I/O控制站的运行状态、各操作员站的运行情况、网络通信情况等等。一旦发现异常，系统工程师必须及时采取措施，进行维修或调整，以使DCS能保证连续正常运行，不会因对生产过程的失控造成损失。另外还具有对组态的在线修改功能，如上、下限定值的改变，控制参数的修整，对检测点甚至对某个现场I/O站的离线直接操作。 在集中操作监控级这一层，当被监控

51、对象较多时还配有监控计算机；当需要与上下层网络交换信息时还需配备网间联接器。  三、第三层综合信息管理级 这一级主要由高档微机或小型机担当的管理计算机构成，如图12-1所示的顶层部分。DCS的综合信息管理级实际上是一个管理信息系统（Management lnformation System，简称MIS），由计算机硬件、软件、数据库、各种规程和人共同组成的工厂自动化综合服务体系和办公自动化系统。 MIS是一个以数据为中心的计算机信息系统。企业MIS可粗略地分为市场经营管理、生产管理、财务管理和人事管理四个子系统。子系统从功能上说应尽可能独立，子系统之间通过

52、信息而相互联系。 DCS的综合信息管理级主要完成生产管理和经营管理功能。比如进行市场预测，经济信息分析；对原材料库存情况、生产进度、工艺流程及工艺参数进行生产统计和报发电厂DCS系统的防雷与接地防护措施时间:2014-02-06来源:电工之家作者:编辑部随着近年来电子技术的飞速发展,人类对电气设备尤其是计算机设备的依赖越来越严重，同时电子元器件的微型化、集成化程度越来越高，而这些高精度的微电子设备内置大量的cmos半导体集成模块，导致过压、过流保护能力极其脆弱。（美国通用研究公司提供磁场脉冲超过0.07高斯，就可引起计算失效；磁场脉冲超过2.4高斯就可以引起集成电路永久性损坏。）结果

53、是各类电子设备的耐过电压能力下降，遭雷电和过电压破坏的比例呈不断上升的趋势，对设备与网络的的安全运行造成严重威胁。据统计，全世界每年因雷害造成的损失高达十亿美元以上。发电厂的通信系统、mis系统、dcs系统是对雷电分敏感的弱电子设备，特别是dcs系统如果出现故障，会严重影响发电厂的正常生产。今年造成300亿美元损失的美加大停电最初的起因就是雷击。由于有了这样深刻的教训，我国电力系统对雷电防护更加关注了。电力系统相关部门也正在采取更完善防护措施。发电厂的厂房属国家级二类防雷建筑物，一般来说，在建厂时已经具备依据建筑物防雷设计规范gb50057-94设计的直接雷击防护措施，而且接地系统都做得很完善

54、。但是对于内部的设备防雷目前还没有做到非常系统的防护。一般防雷理论2.1雷电侵入的途径雷电对电气设备的影响，主要由以下四个方面造成：1.直击雷直击雷蕴含极大的能量，电压峰值可达5000kv，具有极大的破坏力。如建筑物直接被雷电击中，巨大的雷电流沿引下线入地，会造成以下三种影响：1巨大的雷电流在数微秒时间内流下地，使地电位迅速抬高，造成反击事故，危害人身和设备安全。2雷电流产生强大的电磁波，在电源线和信号线上感应极高的脉冲电压。3雷电流流经电气设备产生极高的热量，造成火灾或爆炸事故。2.传导雷远处的雷电击中线路或因电磁感应产生的极高电压，由室外电源线路和通信线路传至建筑物内，损坏电气设备。3.感

55、应雷云层之间的频繁放电产生强大的电磁波，在电源线和信号线上感应极高的脉冲电压，峰值可达50kv。4.开关过电压供电系统中的电感性和电容性负载开启或断开、地极短路、电源线路短路等，都能在电源线路上产生高压脉冲，其脉冲电压可达到线电压的3.5倍，从而损坏设备。破坏效果与雷击类似。DCS系统I/O点数计算方法时间:2014-02-01来源:电工之家作者:编辑部 DCS控制系统点数通常由设计院统计提供，DCS系统点数是仪表专业I/O点数、电气专业I/O点数和DCS系统与其他系统的通讯点数总和。准确统计电气和仪表I/O点数可避免电气和仪表专业出现协调不一致的问题，准确的DCS点数能为使用单位决

56、策DCS系统品牌和DCS系统造价提供依据。    DCS系统通常涉及热工检测、模拟量控制、顺序控制和逻辑控制等自动化控制内容，DCS系统点数是从AI模拟输入点数、AO模拟输出点数、DI开关量输入点数、DO开关量输出点数和DCS与其他系统通讯点数五个方面统计结果得出，下面介绍仪表专业和电气专业DCS系统点数计算方法： 1、DCS控制系统AI点数如何计算    AI指进入DCS系统或PLC的模拟量输入信号。从现场可以直接输入DCS系统的AI输入信号有热电偶（J、K、T、N、E、R、S和B分度号热电偶）、热电阻信号（Cu50、Cu

57、100、Pt100和Pt50分度号）、标准电流信号（4-20mA、0-20mA）、标准电压信号（1-5V、0-5V和0-10V）和脉冲信号；其他形式的信号如需送入DCS系统，则要用信号隔离器、电流变送器、电压变送器等信号转换设备将该信号转换为4-20mA或1-5V在送入DCS系统。（1）热电偶AI输入点数统计    单支装配式热电偶或者单支铠装热电偶按1个AI点计算；双支装配式热电偶或者双支铠装热电偶需要在DCS系统显示同一测点的两个传感器温度按2个AI点计算，只显示该测点的一个温度按1个AI点计算；单支多点热电偶或多点热电偶常用于监测同一测点不同部位温度，热电偶

58、有几个测量点则计算几个点热电偶AI输入。（2）热电阻AI输入点数统计    热电阻AI输入点数统计方法和热电偶AI输入点数统计方法相同。（3）标准电流、电压AI输入点统计    每一路送入DCS系统的4-20mA、0-2mA、0-5V、1-5V或0-10V信号分别计算1个AI点，同时统计该输入信号对应的量程范围。二线制变送器（包括温度变送器、压力变送器、液位变送器、流量变送器等）因涉及DC24V供电，最好单独统计AI点数，方便DCS系统集成接线。特别说明：在现场显示的压力表、双金属温度计、玻璃转子流量计等现场仪表不进入DCS系统点数计

59、算。2、DCS控制系统AO点数如何计算    AO指DCS系统或PLC发出的控制现场执行设备的模拟量输出信号。AO输出一般有4-20mA、0-20mA、0-5V、1-5V和0-10V五种类型，4-20mA为最常用DCS系统AO输出，AO输出通常接入电动执行机构、气动执行机构、变频器、电力调整器和工业控制模块等设备，通常每一个被控对象对应一路AO输出，AO输出点数与被控设备数量相同。3、DCS控制系统DI点数如何计算    DI指进入DCS系统或PLC的开关量输入信号，DI输入必须是无源触点、TTL或CMOS电平信号，DI进入DCS系统

60、或PLC后通常会接通DC24V或者DC48V查询电压。    仪表专业DI输入通常来自现场电接点压力表、电接点双金属温度计、电接点水位计、液位开关、流量开关、火焰检测、电接点水位计等仪表的报警触点，每一个报警触点接入DCS系统时计算为一个点DI输入。电气专业DI点数计算较为复杂，文章后面专门介绍。4、DCS控制系统DO点数如何计算    DO指DCS系统或PLC发出的控制现场设备的开关量输出信号，通常通过中间继电器再接入其他不同电压等级的用电设备。仪表专业DO输出常用于控制外部指示灯、电磁阀、声光报警器、电气控制和多回转电动执行机构、接触器等设备。DCS系统控制不同设备其所需要的DO输出点数不同，以下是常见被控对象I/O点数:（1）开关型电动执行机构:每台执行机构阀位反馈4-20mA计算AI输入1点，阀门正转/反转控制计算DO输出2个点，