DCS是分布式控制系統的英文縮寫（Distributed Control System），在國內自控行業又稱之為集散控制系統。即所謂的分布式控制系統，或在有些資料中稱之為集散系統，是相對于集中式控制系統而言的一種新型計算機控制系統，它是在集中式控制系統的基礎上發展、演變而來的。它是一個由過程控制級和過程監控級組成的以通信網絡為紐帶的多級計算機系統，綜合了計算機，通信、顯示和控制等4C技術，其基本思想是分散控制、集中操作、分級管理、配置靈活以及組態方便。

首先，DCS的骨架—系統網絡，它是DCS的基礎和核心。由于網絡對于DCS整個系統的實時性、可靠性和擴充性，起著決定性的作用，因此各廠家都在這方面進行了精心的設計。對于DCS的系統網絡來說，它必須滿足實時性的要求，即在確定的時間限度內完成信息的傳送。這里所說的“確定”的時間限度，是指在無論何種情況下，信息傳送都能在這個時間限度內完成，而這個時間限度則是根據被控制過程的實時性要求確定的。因此，衡量系統網絡性能的指標并不是網絡的速率DCS，即通常所說的每秒比特數（bps），而是系統網絡的實時性，即能在多長的時間內確保所需信息的傳輸完成。

系統網絡還必須非常可靠，無論在任何情況下，網絡通信都不能中斷，因此多數廠家的DCS均采用雙總線、環形或雙重星形的網絡拓撲結構。為了滿足系統擴充性的要求，系統網絡上可接入的最大節點數量應比實際使用的節點數量大若干倍。這樣，一方面可以隨時增加新的節點，另一方面也可以使系統網絡運行于較輕的通信負荷狀態，以確保系統的實時性和可靠性。在系統實際運行過程中，各個節點的上網和下網是隨時可能發生的，特別是操作員站，這樣，網絡重構會經常進行，而這種操作絕對不能影響系統的正常運行，因此，系統網絡應該具有很強在線網絡重構功能。

DCS控制系統的特點

1、高可靠性

由于DCS將系統控制功能分散在各臺計算機上實現，系統結構采用容錯設計，因此某一臺計算機出現的故障不會導致系統其它功能的喪失。此外，由于系統中各臺計算機所承擔的任務比較單一，可以針對需要實現的功能采用具有特定結構和軟件的專用計算機，從而使系統中每臺計算機的可靠性也得到提高。

2、開放性

DCS采用開放式、標準化、模塊化和系列化設計，系統中各臺計算機采用局域網方式通信，實現信息傳輸，當需要改變或擴充系統功能時，可將新增計算機方便地連入系統通信網絡或從網絡中卸下，幾乎不影響系統其他計算機的工作。

3、靈活性

通過組態軟件根據不同的流程應用對象進行軟硬件組態，即確定測量與控制信號及相互間連接關系、從控制算法庫選擇適用的控制規律以及從圖形庫調用基本圖形組成所需的各種監控和報警畫面，從而方便地構成所需的控制系統。

4、易于維護

功能單一的小型或微型專用計算機，具有維護簡單、方便的特點，當某一局部或某個計算機出現故障時，可以在不影響整個系統運行的情況下在線更換，迅速排除故障。

5、協調性

各工作站之間通過通信網絡傳送各種數據，整個系統信息共享，協調工作，以完成控制系統的總體功能和優化處理。

6、控制功能齊全

控制算法豐富，集連續控制、順序控制和批處理控制于一體，可實現串級、前饋、解耦、自適應和預測控制等先進控制，并可方便地加入所需的特殊控制算法。DCS的構成方式十分靈活，可由專用的管理計算機站、操作員站、工程師站、記錄站、現場控制站和數據采集站等組成，也可由通用的服務器、工業控制計算機和可編程控制器構成。處于底層的過程控制級一般由分散的現場控制站、數據采集站等就地實現數據采集和控制，并通過數據通信網絡傳送到生產監控級計算機。生產監控級對來自過程控制級的數據進行集中操作管理，如各種優化計算、統計報表、故障診斷、顯示報警等。隨著計算機技術的發展，DCS可以按照需要與更高性能的計算機設備通過網絡連接來實現更高級的集中管理功能，如計劃調度、倉儲管理、能源管理等。

dcs控制系統的應用實例詳解

整個DCS系統按整個電廠主要對象劃分成七個功能區，它們是：1#鍋爐、2#鍋爐、3#鍋爐、1#汽輪機、2#汽輪機、公用系統、電氣。每個功能區內根據工藝系統劃分成若干功能組，用于完成每組設備控制及操作。而每一個功能組下劃分為若干個子功能組，用于完成每個設備的控制及操作。

（l）每個鍋爐功能區劃分5個功能組，它們是：鍋爐汽水功能組、送引風功能組、煙氣系統功能組、燃油系統功能組、制粉系統功能組。

（2）每個汽輪機功能區劃分為3個功能組，它們是：汽水、回熱系統功能組;循環水及抽汽系統功能組;保安油系統功能組。

（3）除氧及減溫減壓功能區劃分為3個功能組，它們是：除氧器、給水泵功能組;減溫減壓功能組;疏水、回水、工業水功能組。

（4）電氣監控功能區劃分為5個功能組：發電機功能組、廠用10kV功能組、廠用380V/220V功能組、變壓器功能組、升壓站功能組（110kV、35kV、10kV）。

系統硬件配置及網絡

3臺鍋爐、2臺汽輪機、電氣及公用系統采用一套DCS分散控制系統，主要由工程師站、操作員站、現場控制站（1/0站）組成，每臺鍋爐、每臺汽輪機、公用系統和電氣控制在不同的控制站中實現。控制系統電源采用uPSAc220v供電，并考慮了冗余配電。整個DCS系統由7個控制單元（集中放在1個控制柜中）、13個1/0機柜、6個的繼電器柜、1個電源分配柜、1個工程師站、8個操作員站構成。

工程師站

設工程師站一個為AW7001，對整個系統進行集中控制和管理，主要用于對汽輪機、鍋爐DCS系統的程序開發、系統診斷、控制系統組態、數據庫和畫面的編輯及修改。而電氣DCS的組態在Aw7002（電氣工程師站兼操作員站）上。工程師站設置軟件保護密碼，以防一般人員擅自改變控制策略、使用程序和系統數據庫。其基本配置如下：

（l）主機：PENUMW/2。SGH：、512MB內存、soG硬盤、3。5英寸軟驅、節點總線接口卡、101標準鍵盤、鼠標、可讀寫光驅。

（2）顯示器：21英寸CRT、256種顏色、l600x1280像素、點距鑒0。26;刷新頻率）85H：;具有防眩、抗靜電、低輻射的功能。

（3）系統軟件：WindowsXP操作系統。

（4）報警記錄打印機4臺、彩色激光打印機1之執口0

操作員站

設操作員站8個，其中鍋爐3個（W7P001、WA7002、WP7007），汽輪機2個（WP7004、WP7005），公用l個WP7O03，電氣2個（W7P06、AW7002）。其任務是在標準畫面和用戶組態畫面上，匯集和顯示有關的運行信息，供運行人員據此對機組的運行工況進行監視和控制。為了防止操作員站對于控制程序進行修改，系統設有進人工程師環境的保護密碼。其基本配置如下：

（l）操作員主機：PENUMW/2。SGHz、256MB內存、SOG硬盤、節點總線接口卡、專用鍵盤或101標準鍵盤、球標。

（2）顯示器：21英寸CRT、256種顏色、l600x1280像素、點距落0。26;刷新頻率）85H：;具有防眩、抗靜電、低輻射的功能。

（3）系統軟件：Window，XP操作系統平臺及操作員軟件。

現場控制站（1/0站）

現場控制站由主控單元、智能1/0單元、電源單元、現場總線和專用機柜組成，采用分布式結構，擴展性強。其中主控單元運行工程師站所下載的控制程序，進行工程單位變換、控制運算，并通過節點總線與工程師站和操作員站進行通信，完成數據交換。現場總線為主控單元和1/0單元之間進行數據交換提供通信鏈路。

現場控制站按單爐、單機分開設置，即3臺鍋爐分設3個現場控制站（3對冗余控制器C6P0），分別為CP6001、CP6002、CP6003;2臺汽輪機設2個現場控制站（2對冗余控制器CP60），分別為Cp60o4、cp6005;公用系統設l個現場控制站為CP6006（l對冗余控制器CP60）;電氣設1個現場控制站為CP6007（l對冗余控制器CP60）。

通信網絡

DCS系統設有冗余通信網絡一套，由兩個網絡層次組成即監控網絡和控制網絡。監控網絡采用節點總線，主要用于工程師站、操作員站、現場控制站的通信連接;控制網絡存在于各個現場控制站的內部，采用現場總線，主要用于主控單元設備和1/0單元設備的通信連接。

節點總線和現場總線均有冗余設計，冗余的數據通信總線在任何時候都同時工作，通信速度為10oMhit/s。連接到數據通信系統上的任一系統或設備發生故障，不會導致通信系統癱瘓或影響其他聯網系統和設備的工作。任何站與數據通信網絡之間的接口都是無源的。通信總線的故障不會引起機組跳閘或使分散控制器不能工作。

現場FO信號的數量

3臺130t/h鍋爐、2臺25MW汽輪機及公用系統、電氣控制系統的現場1/0信號總數量為4256點，其中Al點1484、AO點176、Dl點l348、DO點924、Pl點76、SOE點238，加15%的裕量后實際配置5120點。

基本功能及控制方式

數據采集系統（DAS）

連續采集和處理所有與機組有關的重要測點信號及設備狀態信號，以便及時向操作人員提供有關的運行信息，實現機組安全經濟運行。當機組發生任何異常工況時，及時發出報警，提高機組的可利用率。包含的功能有：過程數據采集、顯示;工藝流程圖、棒圖、趨勢圖顯示;過程報警顯示;CRT軟光字牌及語音報警;歷史數據記錄及顯示;SOE記錄。

模擬t控制系統（MCS）

MCS系統可通過控制變量自動完成被控制變量調節的回路。主要功能如下：

（1）主汽母管壓力自動調節系統在鍋爐與汽輪機及供熱系統之間有機地建立維持母管壓力恒定的關系即維持主汽母管壓力為定值。它利用同時改變并列運行鍋爐的煤粉量作為調節手段，來適應熱負荷、電負荷，也就是耗氣量的變動，達到保持主汽母管壓力為一定的目的。

（2）汽輪機控制汽輪機控制主要由汽輪機廠提供的DEH系統實現。

（3）鍋爐控制由若干子系統組成，這些子系統應協調運行;并具有前饋特征，使鍋爐能靈敏、安全、快速與穩定地運行，保證在任何工況下，均滿足機組負荷指令要求。包含有磨煤機控制、二次風量控制、風箱擋板控制、一次風道壓力控制、爐膛壓力控制、主蒸汽溫度控制、給水控制、燃油壓力控制、除氧器水位和壓力控制、高低加水位控制。

順序控制系統（S件）

對火電機組的輔機及輔助系統，按照運行規程規定的順序（輸人信號條件順序、動作順序或時間順序）實現啟動或停止過程的自動控制系統。SCS系統控制機組所有的輔機、閥門和擋板及控制設備保護和聯鎖，受控主要對象為：鍋爐汽水系統，鍋爐燃燒系統，鍋爐風系統，鍋爐煙氣系統，鍋爐點火燃油系統，汽輪機蒸汽系統，汽輪機潤滑油系統及盤車、凝汽器真空、循環水系統，減溫減壓系統，除氧器給水系統。

爐膛安全監控系統（SFS）

對鍋爐點火和油槍進行程序自動控制，并有防止鍋爐爐膛由于燃燒熄火、過壓等原因引起爐膛爆炸（內爆或外爆）而采取的監視和自動控制措施。其包括燃燒器控制系統BCS和爐膛安全系統FSS，實現功能有：爐膛吹掃、燃油系統OFT、點火器及油槍切投控制、火焰監視及爐膛滅火保護、主燃料跳閘MFT。

汽輪機跳閘保護系統（EST）

確保在下列事故狀態都能關閉汽輪機全部蒸汽進汽閥門、抽汽逆止門等，以使汽輪機安全停機。汽輪機主機保護有：潤滑油壓低（0。02MaP）真空低（60kaP）跳閘、就地機頭手動停機、主控停機按鈕停機、DEH停機、軸向位移大跳閘（+l.4mm）、發電機跳閘停機、電超速保護、推力軸承回油溫度高跳閘（75℃）、支持軸承金屬溫度高（95℃）。

安裝調試

DCS系統于2005年7月5日開始安裝，2005年7月20日上電進人調試階段。1#機組于2005年8月29日首次沖轉做各項試驗，9月2日1#機組再次開機并網，并于9月24日通過72h滿負荷試運。2#機組于2005年1月巧日首次開機做各項試驗，12月13日2#機組再次開機并網，并于12月16日通過72h滿負荷試運。

調試步驟

2005年7月20日系統上電后進人調試階段，對DCS系統做了如下調試：

（1）DCS系統接線、接地檢查。

（2）DCS機柜、卡件上電。

（3）nCS系統nl、no卡件檢查，RTn、rC、Al、AO卡件精度校驗。

（4）熱工保護信號、輔機、電動門狀態、開關信號檢查。

（5）RTD、TC溫度信號，模擬量輸入，輸出信號檢查。

（6）執行器開、關動作及閥位信號檢查、調整。

（7）電動門開、關動作及方向檢查、調整。

（8）鍋爐、汽輪機所有試運轉。

（9）鍋爐、汽輪機靜態聯鎖、保護試驗。

調試過程中出現的主要技術問題

（l）在靜態試驗中，對電動門開、關行程時間進行了記錄和修改，以保證電動門在卡澀的情況下，及時中斷開、關操作，保護電動門。

（2）輔機靜態凋試主要是記錄和修改輔機的啟、停脈沖寬度和判斷輔機是否正常動作的時間長度。在輔機、電動門靜態試驗中，及時發現和修改了部分輔機、電動門聯鎖條件，以滿足實際運行要求。

（3）在執行器靜態調試中，發現二次風門、制粉系統等執行器出現振蕩。進一步檢查發現開環就地控制執行器剎車不良，根據執行器實際動作情況，逐一修正了開關死區，保證執行器不振蕩。修改了執行器閥位指令與實際閥位的偏差報警及偏差大于允許偏差一定時間后，將執行器閥位指令跟蹤實際閥位。

（4）在MCS閉環控制系統靜態試驗中，進行了全部的離線仿真試驗，檢查了IPD模塊動作方向和動作精度，調整了汽鍋筒給水大旁路控制、送風機人口擋板控制方案。

（5）由于3#爐Dcs上汽鍋筒水位補償后值與電接點及就地水位偏差大，為此修改了組態邏輯，將3#爐給水自動設計值，由原上下限（+10，-100）改為（+100，一200）。

（6）在DCS自動串級控制回路未設計自動跟蹤，修改組態回路，實現手/自動無擾切換。

（7）多個信號選擇時，組態邏輯錯誤。如：兩個信號中一個是壞值，邏輯判斷后應該選好的;三個信號中若兩好一壞，應該選兩個好值的平均。但由于組態錯誤，均選了壞值或與壞值的平均值。另外，風量大小信號信號選擇時，應選小值;而溫度則應選大值。已修改了組態回路。

（8）潤滑油、磨煤機等溫度保護曾因測點瞬間高值使設備多次跳閘，為此在原設計中增加了105延時，濾去瞬間的干擾信號，保證了設備的穩定運行。

（9）由于設計原因，磨油站電源開關無法實現自動切換，需要運行人員人為合上備用開關，但當主電失去后油泵停運已引起磨跳閘。為此在“磨油站故障停機”和“磨人口油壓低”保護的組態中，各增加了1805延時，讓運行人員恢復磨油站運行。

應用效果分析

在電廠中采用DCS系統提高了電廠運行中的自動化控制水平，極大地方便了運行人員的日常操作，同時也達到了節能降耗、減人增效的目的。在事故發生以后還能夠提供多種有效的手段，展開事故調查分析，為及時準確地查明事故原因起到了很好的作用。

減少非計劃停機次數

通過對影響機組運行的關鍵參數的監控，使設備的運行狀態保持平穩，當機組運行工況發生變化時，可以及時地作出反映，避免或減少裝置及設備停運造成的不必要的損失

軟件編程

在軟件編程中，因為使用的PLC是以前牽伸機配套的PLC，所以硬件組態工作不需要;按照已經分配好的1/0點，根據控制系統的原理，把PLC程序分成12個Network，分別完成各自的控制任務。

系統調試

使用iSemens的筆記本電腦通過PLC的DP接口連接，通信方式為PROIFBuS通信;也可以通過PLC的MIP接口連接，通信方式為MIP通信。下裝系統的pLC程序，運用SiemensManager軟件的在線監控功能，在線監控PLC程序的運行狀態，完成系統調試。