第01章集散系统概述

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1、第一章集散系统概述11.DCS的产生和发展11.1DCS的产生过程11.2DCS的发展历程22.集散控制系统的特点52.1相同或类似的构成52.2采用分级递阶结构62.3采用计算机技术62.4丰富的功能软件包62.5采用局部网络通信技术72.6强有力的操作界面72.7采用高可靠性的技术73.集散控制系统的发展趋势83.1系统开放化83.2中、小型及微型化83.3操作站的功能强化83.4通信网络光缆化93.6软件更加丰富103.7引入现场总线1010第一章集散系统概述随着现代化工业的飞速发展，生产规模不断扩大，工艺过程愈趋复杂，工艺流程前后工序相互关联与制约更

2、加紧密；热量平衡和物料平衡相互依赖，能源得以充分利用；与此同时，为连续、安全、平稳生产，增加产量，提高产品质量，相应地对过程信息与控制管理提出了更高的要求。根据工业生产过程需要，1975年诞生了世界上第一套集散型控制系统，到目前，集散型控制系统已在世界范围内的过程控制领域得到了广泛的应用，它是工业自动化代表领域的一个重大变革，是过程自动控制技术发展史上出现的划时代进步，标志着生产过程控制的一个新的发展阶段。所谓集散型控制系统，简称集散系统，其英语名称为DistributedControlSystem（简称DCS），其含义是，利用微处理机或微型计算机技术对生产

3、过程进行集中管理和分散控制的系统。1995年国际标准化组织（ISO）为DCS系统作了如下定义：DCS系统是一类满足大型工业生产和日益复杂的过程控制要求，从综合自动化角度出发，按功能分散、管理集中的原则构思，具有高可靠性指标，将微处理机技术、数字通讯技术、人机接口技术、I/O接口技术相结合，用于数据采集、过程控制和生产管理的综合控制系统。从上述定义可以看出，DCS的技术基础是微型计算机，应用对象是生产过程，技术特点是集中操作、管理和分散控制。1.DCS的产生和发展1.1DCS的产生过程早在50年代，工业自动化仪表以气动仪表为主流。大家很熟悉的气动单元组合仪表，

4、是根据自动调节系统中各个环节的不同功能，将整个调节系统分成若干个具有独立作用的单元，各个单元之间用统一的信号相互联系。单元的品种并不很多，可以满足生产工艺的需要，组成各种调节系统。目前，一些工厂或装置仍有气动单元组合仪表控制系统在运行。1050年代后期，由于电子技术的迅速发展，出现了电动单元组合仪表，它的明显优点是速度快、功能强、应用范围广、组成系统规模大，因此很快发展成为主流，控制室里安装的仪表愈来愈多，仪表盘的面积愈来愈大。现在，我国大多数工厂或装置仍采用电动单元组合仪表控制系统。60年代，随着工业生产过程的大规模化、复杂化，要求控制系统既能处理大量数据

5、，又能实现较高级控制，便逐渐引入计算机，开始采用直接数字控制（DDC）技术。计算机控制具有容易实现高级控制，容易进行信息通信，实现集中控制显示操作，控制精度高等优点，从而使生产过程综合控制水平得到进一步提高。但是，在一个大型化工厂或装置中，一台计算机控制系统，往往要集中控制几十个甚至几百个回路，要集中显示几百个过程变量的报警信息，显然随着控制功能高度集中，事故发生的危险性也高度集中，一旦计算机控制系统出现故障，控制、监视、操作都将无法进行，势必给生产带来重大损失。因此，DDC技术在带来很多优点的同时，也带来了“危险集中”的隐患。为此，解决危险分散及可靠性问题

6、日益重要。进入70年代，大规模集成电路问世，微处理器(MicroProcessor)诞生，使4C技术（即控制技术、显示技术、计算机技术、通信技术）得到重大发展，人们为了继承常规模拟仪表和计算机控制系统的优点，进—步提高控制系统安全性和可靠性，降低成本，开发研制了集散型控制系统（即DCS）。DCS按控制功能或区域将微处理器进行分散配置，每个带微处理器的控制站控制装置的一部分，使控制功能得以分散，从而实现了危险分散，较好地解决了DDC危险性集中的问题。同时，DCS系统还极大地改进了操作界面，实现多种控制功能，将操作、管理与生产过程密切地结合了起来。继1975年美

7、国霍尼韦尔公司（Honeywell）和日本横河电机株式会社(Yokogawa)率先相继推出TDCS2000(TotalDistributedControlSystem，TDCS)系统和CENTUM系统后，世界各国各大仪表制造公司推出了一个又一个DCS产品，从此，过程控制进入了DCS的新时期。1.2DCS的发展历程从1975年以来，DCS的硬件和软件功能不断完善和强化，其发展过程大体可分三个阶段。10第一阶段（1975年至1980年）为DCS的初创期。第一代DCS产品中比较著名的还有：美国FOXBORO公司的Spectrum，Bailey公司的Network9

8、0，德国西门子(Simens)公司的TeleperM