,计算机分散控制系统,
能 源 与 动 力 工 程 学 院
School of Energy & Power Engineering
2013-3-2 1
分散控制系统的结构与特点
第二章
,计算机分散控制系统,
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2013-3-2 2
, 分散控制系统, 一词, 是人们根据外国公司的产品
名称义译而得的 。 最为常见的有,
? 分散控制系统
(Distributed Control System 简称 DCS)；
? 集散控制系统
(Total Distributed Control System 简称 TDCS或 TDC)；
? 分布式计算机控制系统
(Distributed Computer Control System 简称 DCCS)。
我国电力行业习惯称其为分散控制系统 。
第一节 分散控制系统概述
一、分散控制系统的名称
,计算机分散控制系统,
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2013-3-2 3
二、分散控制系统的含义
着重体现在“分散”上，即,
二是指控制系统所具有的功能是分散的，即
计算机控制系统的数据采集、过程控制、运行显
示、监控操作等按功能进行分散，这种功能上的
分散同时意味着整个系统的危险性分散。
一是针对各被控设备的地理位臵分散，强调
相应地系统控制设备也分散配臵，即采用多台计
算机分别承担不同的控制任务；
,计算机分散控制系统,
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2013-3-2 4
功能分散是分散控制系统的主要内含。
在功能分散的基础上，分散控制系统又可将
运行的操作与显示集中起来，所以它又称之为
集散控制系统 。
,计算机分散控制系统,
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2013-3-2 5
分散控制系统是一个多重物理资源和逻辑
资源 (多计算机或处理单元, 多数据源, 多指
令源和程序 )分布, 采用某种互连网络或通讯
网络进行资源互连, 具有高度的局部资源自治
能力, 资源间的相互配合能力和资源的整体协
调与控制能力, 可实现分布资源的动态管理和
分配, 分布程序的并行运行, 功能分散的计算
机网络控制系统 。
概括的说,
,计算机分散控制系统,
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2013-3-2 6
三、分散控制系统的产生
DCS是在现代大型工业生产复杂的过程控制需
求推动下，在总结和吸取常规模拟仪表控制和早
期计算机控制的优点基础上，综合应用现代科技
成果而发展形成的。
美国 Honeywell公司于 1975年率先研制出世界
上第一套计算机分散控制系统 TDC-2000。 相继，
各种分散控制系统不断涌现。
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2013-3-2 7
分散控制系统的产生, 可谓是,
计算机 — Computer,
控制 — Control,
通信 — Communication,
阴极射线管 — Cathode-Ray Tube显示器 )
等, 4C”技术的结晶 。
,计算机分散控制系统,
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四、分散控制系统的发展
1,第一阶段（ 70年代中期）
是 DCS的 初创阶段 。这一时期的产品在技术
上尚存在一定的局限性。虽然系统的控制单元
得到了有效的分散，但控制单元的管理、全系
统的信息处理以及显示和操作管理等功能还相
当集中于监控计算机；系统尚采用 8位或 16位微
处理器；通讯所采用的是初级工业控制局部网
络；系统专用的通讯协议限制了其它系统的加
盟；有的系统还不具备顺序控制等功能。
,计算机分散控制系统,
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2013-3-2 9
是 DCS的 成长阶段 。 其特点是：产品设计
走向标准化, 模块化, 工作单元结构化；控
制功能更加完善, 用户界面更加友好；数据
通讯的能力大大加强并向着标准化方向发展；
管理功能得到分散；可靠性进一步提高；系
统的适应性及其扩充的灵活性增强 。
2,第二阶段 (80年代初、中期 )
,计算机分散控制系统,
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2013-3-2 10
3,第三阶段 (80年代中、后期 )
是 DCS的 完善阶段 。 目前分散控制系统仍在
不断融合多种先进技术，使其规模、功能、可
靠性、柔软性、适应性、灵活性、实时性、扩
展性、经济性等不断完善和提高，促进着分散
控制系统向模块化、标准化、开放化、综合化、
集成化、智能化的方向高速发展。
至今,世界上几十家公司已推出近百个分散
控制系统品种，且有几代产品。
,计算机分散控制系统,
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2013-3-2 11
五、分散控制系统的应用
DCS一经问世,在 电力工业领域中得到了广
泛地应用。不同程度上提高了单元火电机组的
数据采集与处理、生产过程控制、逻辑控制、
监视报警、联锁保护、操作、管理的能力和水
平，加速了我国火电生产自动化的发展。 DCS以
良好的技术效果和经济效果，显示出强大的竞
争力，被公认为当今最先进的过程控制系统。
目前，国内新建的大型火电机组都积极地采用
分散控制系统。
,计算机分散控制系统,
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2013-3-2 12
如今，火电厂分散控制系统的设备来源主要
靠国外进口。为加强行业管理，避免系统选型过
于杂乱，现阶段我国电力工业推荐了八种选用产
品，如表 2-2所示。
表 2-2 火电工业推荐选用的分散控制系统
系 统 名 称 厂 商 国内技术合作单位
I N F I - 9 0 B a i l e y C o n t r o l s 北京贝利控制有限公司
W D P F Ⅱ W e s t i n g H o u s e 新华电站控制工程有限公司
M A X - 1 0 0 0 L e e d s & N o r t h r u p 上海自动仪表公司
I / A S e r i e s F o x b o r o 上海福克斯波公司
H I A C S - 3 0 0 0 H I T A C H ( 日立 ) 北京日立华胜控制有限公司
T e l e p e r m - M E S i e m e n s 大连中德控制系统有限公司
P r o c o n t r o l - P ABB 电力部中能电力科技开发公司等
C o n t r o n i c - E H a r t m a n & B r a u n 四川仪表总厂
,计算机分散控制系统,
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2013-3-2 13
INFI-90系统是 Bailey控制公司 1987年推出的新型
分散控制系统。
,INFI”代表, 无限发展 (INFINITE)”的含义,
,90” 则说明该系统是在该公司 1980年推出的
Network-90系统基础上发展起来的, 且二者有着很好的
兼容性 。
INFI-90 系统又称之为：过程决策管理系统
(Strategic Process Management System),
其系统的结构如 2-1所示 。
第二节 典型分散控制系统的结构
一,INFI-90系统的结构,
本节主要介绍六种典型 DCS的结构,
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2013-3-2 14
图 2--1 INFI-90 系统
结构示意图
其它
计算机
计算机
接口单元
工程师
工作站
过程控制
观察站
操作员
接口站
计算机
网络接口
TU
TU TU
TU TU TU
网
桥
INFI-NET中心网
（ 10MHz 250个节点）
TU
网络接口 网络接口 网络管理 网络管理
控制公路 （ 1MHz 32个模件 ）
INFI-NET环（ 10 MHz 250个节点?）
或 INFI-工厂环（ 0.5 MHz 63个节点?） 端子单元
多
功
能
处
理
器
多
功
能
处
理
器
多
功
能
处
理
器
多
功
能
处
理
器
多
功
能
处
理
器
多
功
能
处
理
器
子总线
延长口
子总线
延长口
..,
..,
..,
..,
子总线 ( 500 KHz 64个模件 ) 子总线
...,
.,
...,
.,
1MHz
3000 m
远程 子总线
其
它
过
程
控
制
单
元
过
程
控
制
单
元
控
制
I/O
数
字
I/O
模
拟
I/O
现
场
总
线
..,
..,
TU TU TU TU TU TU TU
过程 I/O信号
...,..,.,9600bps
15个 设备
模
拟
控
制
站
脉
冲
输
入
..,
..,
数字 逻辑站
I/O I/O
...,.,
过程 I/O信号
..,
..,
主要设备包括,
(1) 过程控制单元 PCU
(2) 过程控制观察站 PCV
(3) 操作员接口站 OIS
(4) 工程师工作站 EWS
(5) 计算机接口单元 CIU
(6) 通讯网络等 。
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2013-3-2 15
二,WDPF系统的结构
WDPF是美国西屋电气公司过程控制部 1982
年 10月推出的分散处理系统,WDPFⅡ 为其升
级产品。
WDPFⅡ 系统在其发展过程中随着技术, 产
品的更新, 系统的结构也有所变化 。
西屋公司 90年代初推出的 WEStation工作站
所形成的系统结构形式反映了 WDPFⅡ 的近期发
展水平。
,计算机分散控制系统,
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2013-3-2 16
构成 WDPFⅡ 系统的主要设备有,
(1) 数据高速公路 (Data Highway);
(2) 信息高速公路 (Information Highway);
(3) 分布式处理单元 DPU(Distributed Processing Unit);
(4) 完全控制单元 TCU(Total Control Unit);
(5) 通用可编程控制器接口 UPCI
(Universal Programmable Controller Interface);
(6) 站接口单元 SIU(Station Interface Unit);
(7) WEStation工作站；
(8) PC机接口和中心遥控单元 CTU(Central Telemetry Unit)
系统的结构如图 2-2所示。
,计算机分散控制系统,
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以太网信息高速公路
工
程
师
工
作
站
操
作
员
工
作
站
历
史
站
记
录
站
PC机局域网
Westnet II 数据高速公路 ( 2 Mbps,254个站 )
PC 机
PC机接口 中心遥控
远程终端
分
布
式
处
理
单
元
1
分
布
式
处
理
单
元
n
完
全
控
制
单
元
通用
可编程
控制器
接口
站
接
口
单
元
可编程 逻辑 控制器 过程 I / O 信号 非 WDPF 计算机
.,,,..,.,
..,
..,
,计算机分散控制系统,
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2013-3-2 18
MAX-1000系统是美国利兹 — 诺斯拉普
(Leeds & Northrup)公司 1992年推出的新
型分散控制系统, 是该公司 1980年推出的
MAX-1系统的升级产品 。 MAX-1000系统与
MAX-1系统完全兼容, 且比 MAX-1系统有着
更多的功能和更强的性能, 但在系统结构
上二者没有多少差异 。
三,MAX-1000系统的结构
MAX-1000系统的结构如图 2-4所示。
,计算机分散控制系统,
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操作
管理装置
操作
管理装置
信息
管理装置
外部
设备接口
实时
处理器
可接另外三条光纤
数据高速公路
光 纤 数 据 高 速 公 路
通讯
处理器
随机
存储器
I/O
处理器
数字
信号
处理器
RS232/422
I/O模板
过 程 I/O 信 号
DPU
分
散
处
理
单
元
DPU
RS232/422
并行 I/O总线
I/O模板
.......,
..,
远
程
处
理
单
元
其
它
远
程
处
理
单
元
.......,
..,
.....,
工作站 1
.......,
..,
工
作
站
n
光电接口
打印机
PC机 电话线 以太网 组
成
系
统
的
主
要
设
备
有
,
(
1)
远
程
处
理
单
元RPU
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(
2)
工
作
站W
S(W
ork
St
ati
on
);
(
3)
通
讯
网
络
,计算机分散控制系统,
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HIACS-3000系统是日本日立 （ HITACH)公司
基于对电厂过程的认识, 在总结自己 HIACS-
1000,HIACS-2000系统的经验基础上, 针对发
电机组的自动控制, 于 1985年推出的分散控制
系统 。 HIACS-3000系统在总体结构设计上, 考
虑到了火电厂工艺过程的热能发生, 蒸汽产生,
发电及辅助等四个主要环节, 明确地按照受控
物理过程及信息流动过程划分系统, 突出了自
治分层, 提高分散度, 增强总体可靠性的思想 。
四,HIACS-3000系统的结构
HIACS-3000系统的结构如图 2-5所示。
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主控站
工程师
工作站
操作员
工作站
管理
计算机
系统
控制站
机群
控制器
D
C
M
D
C
M
D
C
M
..,
..,
BUS
机群
控制器
D
C
M
D
C
M
D
C
M
..,
..,
BUS
CV-Net
..,
..,
.....,系统 控制站
CV-Net
.....,
.....,
系统
控制站
机群
控制器
D
C
M
D
C
M
D
C
M
..,
..,
BUS
机群
控制器
D
C
M
D
C
M
D
C
M
..,
..,
BUS
CV-Net
..,
..,
被 控 对 象
组成 HIACS-3000
的主要设备包括,
主控站,
工程师工作站,
操作员工作站,
管理计算机,
系统控制器,
机群控制器,
驱动控制模件 DCM
通讯网络 。
μ -∑ 网络
,计算机分散控制系统,
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I/A Series是 1987年美国福克斯波罗
(Foxboro)公司推出新一代计算机 —— 智能 /自
动化分散控制系统, 是该公司的 Spectrum系统
的升级换代产品, 且具有兼容性 。 它的硬件,
软件和通讯设计都采用国标标准, 为工业自动
化提供了开放性, 完整性, 灵活性, 安全性很
强的控制系统, 其系统结构为全厂信息集成,
综合管理和过程自动化奠定了良好的基础 。
五 I/A Series的结构
I/A Series的基本结构如图 2-6所示。
,计算机分散控制系统,
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宽带接口
宽 带 局 域 网 络 （ 10Mb/s 15Km ）
载 带 局 域 网 络
宽带接口
载
带
接
口
硬
盘
驱
动
器
软
盘
驱
动
器
磁
带
机
操作站 彩 色
喷
墨
机
应 用 处 理 机
操 作 站
处 理 机
打
印
机
被 控 对 象
F
B
M
通 讯 处 理 机
RS232
节 点 总 线
控 制 处 理 机 个 人
计 算 机
网 间 连 接 器
现场总线
RS-485
现场总线
RS-485
F
B
M
F
B
M
.....,
F
B
M
F
B
M
F
B
M
F
B
M
.....,
F
B
M
.....,
.....,
现场总线模件 (FBM)
节
点
1
节
点
n
节
点,.,
节
点
...........,
?现场总线模件 (FBM),
?控制处理机,
?操作处理机,
?应用处理机,
?通讯处理机,
?个人计算机,
?宽带接口和载带接口,
?网间连接器,
?通讯网络等等 。
I/A Series系统的主要硬件设备有,
,计算机分散控制系统,
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六 Teleperm-ME系统的结构
Teleperm-ME电站过程控制系统 (简称 T-ME)
是德国西门子 (Siemens)公司于 1980年推出的
产品，它是该公司 T-C系统的改进型和 T-M系
统的增强型产品，历经十多年的应用与发展，
产品也得到不断完善。 T-ME系统是由一系列
现代的，功能强大的系统组件而组成的分散
控制系统，适应于电厂分散控制、分层管理
的需求，能提供电厂所需的安全、经济运行
的所有功能。
T-ME系统的基本结构如图 2-7所示。
,计算机分散控制系统,
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AS(220EAI)
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í? 2--7 Teleperm-ME ? μ í3 μ? ?á 1 ê? òa í?
...
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自
动
子
系
统AS(A
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统OS(O
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,
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过
程
计
算
机
,
?
中
央
组
态
工
作
站
,
?
通
讯
网
络
和
接
口
等
。
T-ME系统构成主体
,计算机分散控制系统,
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2013-3-2 26
第三节 分散控制系统的结构分析
分散控制系统是一个技术先进、功能全面、应用
广泛、结构复杂的现代化计算机控制系统。不同厂商
推出的不同分散控制系统产品，其系统结构各有不同。
1,从构成系统的物理角度看
DCS不外乎由硬件系统和软件系统组成。
硬件系统是其躯体，软件系统是其灵魂。
2,从构成系统的仪表角度看
DCS是由一系列承担指定任务的数字化功能组件组
成的新一代数字式仪表控制系统 。
,计算机分散控制系统,
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2013-3-2 27
3,从系统的信息处理角度看
DCS是由一系列实现不同功能，完成不同的信息采
集、信息加工、信息处理、信息管理、信息传输的站
通过信息网络连接所组成。
4,从系统的功能角度看
DCS是一个多功能分级
控制系统的结构体系。
其结构如图 2-8所示。
经营
管 理 级
生 产 管 理 级
过 程 管 理 级
直 接 控 制 级
连续过程 批量过程 离散过程 现 场 设 备
第四层
第一层
第三层
第二层
,计算机分散控制系统,
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2013-3-2 28
DCS是一个分支树结构的系统 。 在整体逻辑上, 系
统的最上层网络是分支树的主干, 由此向下多支点,
多层次进行分支 。 这种系统结构与工业生产和行政管
理的结构相一致 。
5,从系统的网络角度看
6,从系统的设备主体角度看
DCS是由过程控制设备、操作管理设备、系统通讯
设备三大类主要设备组成。
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2013-3-2 29
无论从何角度去认识分散控制系统的结构, 它所
体现的是控制分散, 功能分散, 负荷分散, 危险分散,
监视集中, 操作集中, 综合管理集中的思想 。
7,从系统的应用角度看
DCS可以在众多领域构成实际应用系统。
就火电厂自动化而言，它的应用系统有,
数据采集系统 (DAS),
协调控制系统 (CCS),
燃烧器管理系统 (BMS),
顺序控制系统 (SCS),
汽轮发电机数字电液控制 (DEH)系统,
集中管理系统。
等局部控制系统
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2013-3-2 30
1,控制分散, 信息集中
第四节 分散控制系统的特点
DCS融合了先进的,4C”技术，采用了标准化、模块
化、系列化的设计和全方位 (纵向、横向 )分散的结构体
系，使之与常规的模拟控制系统和集中式计算机控制系
统相比，具有它自身的特点,
2,控制功能齐全 控制算法丰富
3,人机界面友好 操作使用简便
4,灵活性好 适应性强
5,实时性好 协调性强
6,技术先进 可靠性高
7,在线性好 可用性高
8,安装简单 调试方便
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分散控制系统的结构与特点
第二章
,计算机分散控制系统,
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, 分散控制系统, 一词, 是人们根据外国公司的产品
名称义译而得的 。 最为常见的有,
? 分散控制系统
(Distributed Control System 简称 DCS)；
? 集散控制系统
(Total Distributed Control System 简称 TDCS或 TDC)；
? 分布式计算机控制系统
(Distributed Computer Control System 简称 DCCS)。
我国电力行业习惯称其为分散控制系统 。
第一节 分散控制系统概述
一、分散控制系统的名称
,计算机分散控制系统,
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二、分散控制系统的含义
着重体现在“分散”上，即,
二是指控制系统所具有的功能是分散的，即
计算机控制系统的数据采集、过程控制、运行显
示、监控操作等按功能进行分散，这种功能上的
分散同时意味着整个系统的危险性分散。
一是针对各被控设备的地理位臵分散，强调
相应地系统控制设备也分散配臵，即采用多台计
算机分别承担不同的控制任务；
,计算机分散控制系统,
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功能分散是分散控制系统的主要内含。
在功能分散的基础上，分散控制系统又可将
运行的操作与显示集中起来，所以它又称之为
集散控制系统 。
,计算机分散控制系统,
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分散控制系统是一个多重物理资源和逻辑
资源 (多计算机或处理单元, 多数据源, 多指
令源和程序 )分布, 采用某种互连网络或通讯
网络进行资源互连, 具有高度的局部资源自治
能力, 资源间的相互配合能力和资源的整体协
调与控制能力, 可实现分布资源的动态管理和
分配, 分布程序的并行运行, 功能分散的计算
机网络控制系统 。
概括的说,
,计算机分散控制系统,
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三、分散控制系统的产生
DCS是在现代大型工业生产复杂的过程控制需
求推动下，在总结和吸取常规模拟仪表控制和早
期计算机控制的优点基础上，综合应用现代科技
成果而发展形成的。
美国 Honeywell公司于 1975年率先研制出世界
上第一套计算机分散控制系统 TDC-2000。 相继，
各种分散控制系统不断涌现。
,计算机分散控制系统,
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2013-3-2 7
分散控制系统的产生, 可谓是,
计算机 — Computer,
控制 — Control,
通信 — Communication,
阴极射线管 — Cathode-Ray Tube显示器 )
等, 4C”技术的结晶 。
,计算机分散控制系统,
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2013-3-2 8
四、分散控制系统的发展
1,第一阶段（ 70年代中期）
是 DCS的 初创阶段 。这一时期的产品在技术
上尚存在一定的局限性。虽然系统的控制单元
得到了有效的分散，但控制单元的管理、全系
统的信息处理以及显示和操作管理等功能还相
当集中于监控计算机；系统尚采用 8位或 16位微
处理器；通讯所采用的是初级工业控制局部网
络；系统专用的通讯协议限制了其它系统的加
盟；有的系统还不具备顺序控制等功能。
,计算机分散控制系统,
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2013-3-2 9
是 DCS的 成长阶段 。 其特点是：产品设计
走向标准化, 模块化, 工作单元结构化；控
制功能更加完善, 用户界面更加友好；数据
通讯的能力大大加强并向着标准化方向发展；
管理功能得到分散；可靠性进一步提高；系
统的适应性及其扩充的灵活性增强 。
2,第二阶段 (80年代初、中期 )
,计算机分散控制系统,
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2013-3-2 10
3,第三阶段 (80年代中、后期 )
是 DCS的 完善阶段 。 目前分散控制系统仍在
不断融合多种先进技术，使其规模、功能、可
靠性、柔软性、适应性、灵活性、实时性、扩
展性、经济性等不断完善和提高，促进着分散
控制系统向模块化、标准化、开放化、综合化、
集成化、智能化的方向高速发展。
至今,世界上几十家公司已推出近百个分散
控制系统品种，且有几代产品。
,计算机分散控制系统,
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2013-3-2 11
五、分散控制系统的应用
DCS一经问世,在 电力工业领域中得到了广
泛地应用。不同程度上提高了单元火电机组的
数据采集与处理、生产过程控制、逻辑控制、
监视报警、联锁保护、操作、管理的能力和水
平，加速了我国火电生产自动化的发展。 DCS以
良好的技术效果和经济效果，显示出强大的竞
争力，被公认为当今最先进的过程控制系统。
目前，国内新建的大型火电机组都积极地采用
分散控制系统。
,计算机分散控制系统,
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2013-3-2 12
如今，火电厂分散控制系统的设备来源主要
靠国外进口。为加强行业管理，避免系统选型过
于杂乱，现阶段我国电力工业推荐了八种选用产
品，如表 2-2所示。
表 2-2 火电工业推荐选用的分散控制系统
系 统 名 称 厂 商 国内技术合作单位
I N F I - 9 0 B a i l e y C o n t r o l s 北京贝利控制有限公司
W D P F Ⅱ W e s t i n g H o u s e 新华电站控制工程有限公司
M A X - 1 0 0 0 L e e d s & N o r t h r u p 上海自动仪表公司
I / A S e r i e s F o x b o r o 上海福克斯波公司
H I A C S - 3 0 0 0 H I T A C H ( 日立 ) 北京日立华胜控制有限公司
T e l e p e r m - M E S i e m e n s 大连中德控制系统有限公司
P r o c o n t r o l - P ABB 电力部中能电力科技开发公司等
C o n t r o n i c - E H a r t m a n & B r a u n 四川仪表总厂
,计算机分散控制系统,
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2013-3-2 13
INFI-90系统是 Bailey控制公司 1987年推出的新型
分散控制系统。
,INFI”代表, 无限发展 (INFINITE)”的含义,
,90” 则说明该系统是在该公司 1980年推出的
Network-90系统基础上发展起来的, 且二者有着很好的
兼容性 。
INFI-90 系统又称之为：过程决策管理系统
(Strategic Process Management System),
其系统的结构如 2-1所示 。
第二节 典型分散控制系统的结构
一,INFI-90系统的结构,
本节主要介绍六种典型 DCS的结构,
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2013-3-2 14
图 2--1 INFI-90 系统
结构示意图
其它
计算机
计算机
接口单元
工程师
工作站
过程控制
观察站
操作员
接口站
计算机
网络接口
TU
TU TU
TU TU TU
网
桥
INFI-NET中心网
（ 10MHz 250个节点）
TU
网络接口 网络接口 网络管理 网络管理
控制公路 （ 1MHz 32个模件 ）
INFI-NET环（ 10 MHz 250个节点?）
或 INFI-工厂环（ 0.5 MHz 63个节点?） 端子单元
多
功
能
处
理
器
多
功
能
处
理
器
多
功
能
处
理
器
多
功
能
处
理
器
多
功
能
处
理
器
多
功
能
处
理
器
子总线
延长口
子总线
延长口
..,
..,
..,
..,
子总线 ( 500 KHz 64个模件 ) 子总线
...,
.,
...,
.,
1MHz
3000 m
远程 子总线
其
它
过
程
控
制
单
元
过
程
控
制
单
元
控
制
I/O
数
字
I/O
模
拟
I/O
现
场
总
线
..,
..,
TU TU TU TU TU TU TU
过程 I/O信号
...,..,.,9600bps
15个 设备
模
拟
控
制
站
脉
冲
输
入
..,
..,
数字 逻辑站
I/O I/O
...,.,
过程 I/O信号
..,
..,
主要设备包括,
(1) 过程控制单元 PCU
(2) 过程控制观察站 PCV
(3) 操作员接口站 OIS
(4) 工程师工作站 EWS
(5) 计算机接口单元 CIU
(6) 通讯网络等 。
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2013-3-2 15
二,WDPF系统的结构
WDPF是美国西屋电气公司过程控制部 1982
年 10月推出的分散处理系统,WDPFⅡ 为其升
级产品。
WDPFⅡ 系统在其发展过程中随着技术, 产
品的更新, 系统的结构也有所变化 。
西屋公司 90年代初推出的 WEStation工作站
所形成的系统结构形式反映了 WDPFⅡ 的近期发
展水平。
,计算机分散控制系统,
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2013-3-2 16
构成 WDPFⅡ 系统的主要设备有,
(1) 数据高速公路 (Data Highway);
(2) 信息高速公路 (Information Highway);
(3) 分布式处理单元 DPU(Distributed Processing Unit);
(4) 完全控制单元 TCU(Total Control Unit);
(5) 通用可编程控制器接口 UPCI
(Universal Programmable Controller Interface);
(6) 站接口单元 SIU(Station Interface Unit);
(7) WEStation工作站；
(8) PC机接口和中心遥控单元 CTU(Central Telemetry Unit)
系统的结构如图 2-2所示。
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2013-3-2 17
以太网信息高速公路
工
程
师
工
作
站
操
作
员
工
作
站
历
史
站
记
录
站
PC机局域网
Westnet II 数据高速公路 ( 2 Mbps,254个站 )
PC 机
PC机接口 中心遥控
远程终端
分
布
式
处
理
单
元
1
分
布
式
处
理
单
元
n
完
全
控
制
单
元
通用
可编程
控制器
接口
站
接
口
单
元
可编程 逻辑 控制器 过程 I / O 信号 非 WDPF 计算机
.,,,..,.,
..,
..,
,计算机分散控制系统,
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2013-3-2 18
MAX-1000系统是美国利兹 — 诺斯拉普
(Leeds & Northrup)公司 1992年推出的新
型分散控制系统, 是该公司 1980年推出的
MAX-1系统的升级产品 。 MAX-1000系统与
MAX-1系统完全兼容, 且比 MAX-1系统有着
更多的功能和更强的性能, 但在系统结构
上二者没有多少差异 。
三,MAX-1000系统的结构
MAX-1000系统的结构如图 2-4所示。
,计算机分散控制系统,
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2013-3-2 19
操作
管理装置
操作
管理装置
信息
管理装置
外部
设备接口
实时
处理器
可接另外三条光纤
数据高速公路
光 纤 数 据 高 速 公 路
通讯
处理器
随机
存储器
I/O
处理器
数字
信号
处理器
RS232/422
I/O模板
过 程 I/O 信 号
DPU
分
散
处
理
单
元
DPU
RS232/422
并行 I/O总线
I/O模板
.......,
..,
远
程
处
理
单
元
其
它
远
程
处
理
单
元
.......,
..,
.....,
工作站 1
.......,
..,
工
作
站
n
光电接口
打印机
PC机 电话线 以太网 组
成
系
统
的
主
要
设
备
有
,
(
1)
远
程
处
理
单
元RPU
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Pro
ces
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nit
);
(
2)
工
作
站W
S(W
ork
St
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on
);
(
3)
通
讯
网
络
,计算机分散控制系统,
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2013-3-2 20
HIACS-3000系统是日本日立 （ HITACH)公司
基于对电厂过程的认识, 在总结自己 HIACS-
1000,HIACS-2000系统的经验基础上, 针对发
电机组的自动控制, 于 1985年推出的分散控制
系统 。 HIACS-3000系统在总体结构设计上, 考
虑到了火电厂工艺过程的热能发生, 蒸汽产生,
发电及辅助等四个主要环节, 明确地按照受控
物理过程及信息流动过程划分系统, 突出了自
治分层, 提高分散度, 增强总体可靠性的思想 。
四,HIACS-3000系统的结构
HIACS-3000系统的结构如图 2-5所示。
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2013-3-2 21
主控站
工程师
工作站
操作员
工作站
管理
计算机
系统
控制站
机群
控制器
D
C
M
D
C
M
D
C
M
..,
..,
BUS
机群
控制器
D
C
M
D
C
M
D
C
M
..,
..,
BUS
CV-Net
..,
..,
.....,系统 控制站
CV-Net
.....,
.....,
系统
控制站
机群
控制器
D
C
M
D
C
M
D
C
M
..,
..,
BUS
机群
控制器
D
C
M
D
C
M
D
C
M
..,
..,
BUS
CV-Net
..,
..,
被 控 对 象
组成 HIACS-3000
的主要设备包括,
主控站,
工程师工作站,
操作员工作站,
管理计算机,
系统控制器,
机群控制器,
驱动控制模件 DCM
通讯网络 。
μ -∑ 网络
,计算机分散控制系统,
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2013-3-2 22
I/A Series是 1987年美国福克斯波罗
(Foxboro)公司推出新一代计算机 —— 智能 /自
动化分散控制系统, 是该公司的 Spectrum系统
的升级换代产品, 且具有兼容性 。 它的硬件,
软件和通讯设计都采用国标标准, 为工业自动
化提供了开放性, 完整性, 灵活性, 安全性很
强的控制系统, 其系统结构为全厂信息集成,
综合管理和过程自动化奠定了良好的基础 。
五 I/A Series的结构
I/A Series的基本结构如图 2-6所示。
,计算机分散控制系统,
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2013-3-2 23
宽带接口
宽 带 局 域 网 络 （ 10Mb/s 15Km ）
载 带 局 域 网 络
宽带接口
载
带
接
口
硬
盘
驱
动
器
软
盘
驱
动
器
磁
带
机
操作站 彩 色
喷
墨
机
应 用 处 理 机
操 作 站
处 理 机
打
印
机
被 控 对 象
F
B
M
通 讯 处 理 机
RS232
节 点 总 线
控 制 处 理 机 个 人
计 算 机
网 间 连 接 器
现场总线
RS-485
现场总线
RS-485
F
B
M
F
B
M
.....,
F
B
M
F
B
M
F
B
M
F
B
M
.....,
F
B
M
.....,
.....,
现场总线模件 (FBM)
节
点
1
节
点
n
节
点,.,
节
点
...........,
?现场总线模件 (FBM),
?控制处理机,
?操作处理机,
?应用处理机,
?通讯处理机,
?个人计算机,
?宽带接口和载带接口,
?网间连接器,
?通讯网络等等 。
I/A Series系统的主要硬件设备有,
,计算机分散控制系统,
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2013-3-2 24
六 Teleperm-ME系统的结构
Teleperm-ME电站过程控制系统 (简称 T-ME)
是德国西门子 (Siemens)公司于 1980年推出的
产品，它是该公司 T-C系统的改进型和 T-M系
统的增强型产品，历经十多年的应用与发展，
产品也得到不断完善。 T-ME系统是由一系列
现代的，功能强大的系统组件而组成的分散
控制系统，适应于电厂分散控制、分层管理
的需求，能提供电厂所需的安全、经济运行
的所有功能。
T-ME系统的基本结构如图 2-7所示。
,计算机分散控制系统,
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2013-3-2 25
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í? 2--7 Teleperm-ME ? μ í3 μ? ?á 1 ê? òa í?
...
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自
动
子
系
统AS(A
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统OS(O
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,
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过
程
计
算
机
,
?
中
央
组
态
工
作
站
,
?
通
讯
网
络
和
接
口
等
。
T-ME系统构成主体
,计算机分散控制系统,
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2013-3-2 26
第三节 分散控制系统的结构分析
分散控制系统是一个技术先进、功能全面、应用
广泛、结构复杂的现代化计算机控制系统。不同厂商
推出的不同分散控制系统产品，其系统结构各有不同。
1,从构成系统的物理角度看
DCS不外乎由硬件系统和软件系统组成。
硬件系统是其躯体，软件系统是其灵魂。
2,从构成系统的仪表角度看
DCS是由一系列承担指定任务的数字化功能组件组
成的新一代数字式仪表控制系统 。
,计算机分散控制系统,
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2013-3-2 27
3,从系统的信息处理角度看
DCS是由一系列实现不同功能，完成不同的信息采
集、信息加工、信息处理、信息管理、信息传输的站
通过信息网络连接所组成。
4,从系统的功能角度看
DCS是一个多功能分级
控制系统的结构体系。
其结构如图 2-8所示。
经营
管 理 级
生 产 管 理 级
过 程 管 理 级
直 接 控 制 级
连续过程 批量过程 离散过程 现 场 设 备
第四层
第一层
第三层
第二层
,计算机分散控制系统,
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2013-3-2 28
DCS是一个分支树结构的系统 。 在整体逻辑上, 系
统的最上层网络是分支树的主干, 由此向下多支点,
多层次进行分支 。 这种系统结构与工业生产和行政管
理的结构相一致 。
5,从系统的网络角度看
6,从系统的设备主体角度看
DCS是由过程控制设备、操作管理设备、系统通讯
设备三大类主要设备组成。
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2013-3-2 29
无论从何角度去认识分散控制系统的结构, 它所
体现的是控制分散, 功能分散, 负荷分散, 危险分散,
监视集中, 操作集中, 综合管理集中的思想 。
7,从系统的应用角度看
DCS可以在众多领域构成实际应用系统。
就火电厂自动化而言，它的应用系统有,
数据采集系统 (DAS),
协调控制系统 (CCS),
燃烧器管理系统 (BMS),
顺序控制系统 (SCS),
汽轮发电机数字电液控制 (DEH)系统,
集中管理系统。
等局部控制系统
,计算机分散控制系统,
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2013-3-2 30
1,控制分散, 信息集中
第四节 分散控制系统的特点
DCS融合了先进的,4C”技术，采用了标准化、模块
化、系列化的设计和全方位 (纵向、横向 )分散的结构体
系，使之与常规的模拟控制系统和集中式计算机控制系
统相比，具有它自身的特点,
2,控制功能齐全 控制算法丰富
3,人机界面友好 操作使用简便
4,灵活性好 适应性强
5,实时性好 协调性强
6,技术先进 可靠性高
7,在线性好 可用性高
8,安装简单 调试方便
