控制系统精选(九篇)

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第1篇：控制系统范文

【关键词】控制系统；PLC；DCS；优势比较；应用

1.DCS系统

1.1 DCS简介

DCS在国内自控行业称之为集散控制系统。它综合了计算机、通讯、显示和控制等4C技术，其实质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，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活、组态方便。

1.2 DCS的结构

在结构上，DCS包括过程级、操作级和管理级三个部分。过程级是系统控制功能的主要实施部分，是由过程控制站、I/O单元和现场仪表组成。操作员站和工程师站组成了操作级，它的作用是完成系统的操作和组态。

1.3 DCS特点

高可靠性、开放性、灵活性、易于维护、协调性、控制功能齐全。DCS即为集散控制系统（Distributed Control System）。DCS是多级计算机系统，以通信网络为纽带，由过程控制级和过程监控级组成。DCS综合了计算机、通讯、显示和控制4项技术，也称为4C技术，DCS的主要思想是分散控制、分级管理、集中操作、灵活配置、组态便捷。DCS是拓扑大系统，呈树状，从上到下，通信是该系统的关键；PID在中断站里，现场仪器仪表和控制装置与计算机的连接依靠中断站；DCS是树状的拓扑结构，且结构是并行连续的链路状，也存在许多电缆由中继站并行到工程项目现场的仪器仪表；DCS系统的模拟信号由智能仪表的部件和几台计算机构成，渐渐的用数字信号来替代模拟信号，信号形式是A/D-D/A；由一台仪表与一对线连接到I/O，从控制站连接到局域网LAN；DCS控制系统是控制、操作和现场仪表的3级结构；每家企业的大的DCS控制系统不相同；主要使用于大型的连续过程控制。

2.PLC系统

2.1 PLC简介

PLC即可编程逻辑控制器，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。

2.2 PLC特点

可靠性高、抗干扰能力强、功能强适用面广、编程简单容易掌握、使用和维护方便。

2.3 PLC的特点

PLC即为可编程逻辑控制器（Program-mable Logic Controller），是使用一种可以编程的存储器，通过所存储的程序，来进行逻辑运算，或通过用户的指令来进行顺序控制、计数、定时和算术操作，并且通过模拟式或数字的输入或输出来控制各种类型的机械生产，或控制生产的过程。PLC已经从控制开关量的阶段发展到进行顺序控制或运算处理，是从低级向高级运送处理，从下往上的运算处理；PLC具有连续不间断的HD控制等多项功能，PID在中断站里；PLC可以使用一台PC机作为主站，同种型号多台PLC作为从站，PLC也可以使用一台PLC作为主站，同种型号PLC作为从站，组成PLC网络，后者比前者的方便之处是当用户进行编程时，不需要了解通信协议，按照说明书的格式编写就行；PLC网格不但可当做独立的DCS/TDCS，同时也可以当做DCS/TDCS的子系统；PLC大系统与DCS/TDCS一致。

3.DCS与PLC的区别

DCS是集散式控制系统的一种，PLC是控制装置，所以说DCS与PLC是系统和装置的区别。不管何种装置的功能和装置之间的协调，都可由系统来实现；而PLC装置所实现的只能是这个单元所具有的功能。

3.1 安全可靠性不同

DCS的设计使用的是双冗余过程处理器、双电源和双冗余网络。如果重要控制元件有了故障，其他与之相关的冗余元件就会实时没有干扰的变成工作元件，使系统能够安全运行。但起初的PLC控制系统完全没有把冗余的设计思想引入进去，系统没有足够的安全可靠性，经过改进后，实现了双冗余控制。同时，DCS系统的硬件插拔可以带电热插拔，即当某一模块遭到破坏或发生了其它故障时，系统不需要停止运行，维修技术人员就能及时替换被损坏的硬件。而很多PLC没有上述的功能。

3.2 兼容性和可扩展性不同

当前，DCS系统的兼容性和可扩展性非常强大，尤其适用于大型的系统工程。大多数操作级的网络平台都选择了以太网络的形式，采用的是当前标准的或变形的TCP/IP协议，进而为系统的扩展提供了很大的方便。而PLC系统最原始的开发目的是针对设备控制，大多数没有或只有很少部分有兼容性和扩展性的需求，所以，如果出现两个或两个以上的系统的资源需要共享时，PLC是相当的困难。

3.3 数据库不同

DCS系统具有比较统一的数据库，也就是说在任何情况下都可以引用DCS系统中的某一已经存在于数据库原始数据。但PLC系统的数据库就不是这样了，相比较而言它没有DCS统一，例如监控软件和组态软件抑或是归档软件都有各自的数据库。

3.4 时间调度和任务的处理方式不同

由于DCS系统已经实现了集散控制，因此它可以先灵活地设定任务周期，进而轻松的处理多个任务。但PLC的程序与之不同，大都不能按原来设定的周期进行循环运行。

3.5 网络结构不同

DCS网络是DCS系统的中枢神经，通常包括两层网络结构，而采用单网结构的PLc网络形式基本上是为个体而工作。TCP/IP协议是标准的以太网协议，是双冗余设计，具有很好的开放性与拓展性。而且PLC系统的网络安全也相对较差。

3.6 系统软件功能不同

DCS应用于化工、电力等大工业的过程控制更有优势，因为DCS的软件包功能强大，有配方的功能，不同的行业有不同的专家软件，简化了用户的组态编程工作。DCS的基本功能是对各种工艺进行控制，如果某一方案有了变化，技术人员只需在操作台就能更改方案，不影响原来的控制方案正常运行，它通过编译就可执行命令，然后由系统自动运行。PLC系统不利于维护，它的工作进程是先确定哪个PLC需要编译，然后再进行程序的编译，最后再一对一传送程序。

4.PLC与DCS比较及优势分析

目前工业控制领域效果最令人满意和最广泛使用的两种控制技术就包括可编程序控制器（PLC）及集散控制系统（DCS），同时它们各自的优势及劣势也是很明显的，如在高速的顺序控制中PLC占主导地位，而且PLC体积小，使用灵活，价格相对较低，而在复杂的过程控制中DCS占优势，但体积大，价格相对较高。但在通讯功能及管理能力方面PLC不及DCS，DCS通讯及管理能力较强。如果按从弱至强将PLC与DCS的性能划分为1至10个等级，则可将它们的对比列于表1。

数字量的顺序控制是早期的PLC主要的发展方向。但随着PLC技术的不断发展，PLC扩增了模拟量控制功能、通讯联网功能、PID调节功能及分级控制功能等，当前，即使是在过去DCS占统治地位的化工、冶金等行业PLC控制系统也能发挥巨大的作用。但PLC有一个弊端即难以组成大型、复杂、综合的系统，由于技术原因，如果过多的plc通过网络与过多的PLC通讯，则可能导致瓶颈现象及计时上的困难。

DCS的诸多优势使它在控制系统的高端市场仍占主流地位。DCS控制系统最初是由模拟仪表发展而来的，因此它初期的功能以回路调节为主，之后又扩展了顺序控制的功能。集中地操作管理，分散控制以提高整个系统的可靠性及管理能力是DCS的设计思想。但DCS比PLC价位稍高，因此国内一些资金有限的中小型企业有时难以承受DCS控制系统。

5.PLC与DCS系统的综合应用：混合式控制系统结构

随着当前计算机技术的进步与发展，通过研究人员多年的研究与开发，DCS与PLC两大系统除了保留有各自自身的特点之外，二者还能互相补充，形成新的控制系统。二者在很多领域可以并存，可以通过弥补对方的不足，形成新的控制系统。当前，越来越多的以PC+PLC组成DCS系统的工程应用逐渐广泛。

图1所示为混合式控制系统。该系统主要以DCS的设计思想为基础，综合PLC与DCS的各自优势。它主要由系统网络、操作员工作站、中央服务器、控制器及输入/输出（I/O）模块等部分组成。

5.1 系统网络

整个DCS系统的基础和核心就是系统网络，整个系统的实时性、可靠性和可扩充性都与系统网络息息相关。它的重要性对于混合式控制系统同样重要。

如图1所示，HCS是包括操作管理和过程控制在内的两级式控制系统。N1网连接的操作员工作站及中央服务器构成了操作管理级。N1网是一局域网（LAN），可以选用以太网，传输介质可使用双绞线、同轴电缆或光纤，它要能较快地传输大量的数据。星形、总线形、混合形等网络拓扑结构都可供N1网来选择。当前，工业控制网常用的网络结构是总线结构。因为它有成熟的网络技术，简单的施工过程，而且节点的加入退出时不需要中止网络运行。

N2网要具有实时性，这对实时性很强的过程控制十分重要。为了实现数据共享，一旦N2网上某节点发送数据，则该网络上所连接的各节点要能够同时接收到该数据。N2网的作用是将过程控制级的控制器与中央服务器相连，并且使控制器与远程I/O、远程I/O与远程I/O连接起来并中央服务器连接起来。

5.2 操作员工作站

操作员工作站能够完成HCS与用户间信息交换，它的功能主要有3个：（1）对生产过程进行调节和控制；（2）为运行操作人员提供人机界面；（3）便于操作人员及时全面地了解系统运行情况。现在操作员工作站主要由PC机承担，因为微型计算机性能在不断提高。

5.3 中央服务器

中央服务器用Windows NT为操作系统，配以系统应用软件，在部分行业还可与企业管理系统相连。它主要用来实现信息集中管理，如所有的系统信息、报告及总数据库。

5.4 控制器

自动控制系统中的控制中枢就是控制器。由HCS可组成较大型的分散的控制系统，这是因为每个HCS可支持多个控制器，而每个控制器又可支持多达上百个控制回路。HCS控制器体积比DCS小得多，与PLC一样采用了主要包括处理器、内存、I/O接口，外加通讯接口在内典型的计算机结构，它的框架沿袭了传统PLC的框架尺寸结构。从尺寸与外形上看，HCS控制器与PLC有许多相似之处，但它绝不是简单翻版PLC的，它有许多自己独特的特征和风格。HCS控制器在过程控制中能胜任DCS所承担的过程控制任务，它主要执行闭环及顺序控制。

5.5 输入/输出（I/O）模块

HCS提供了能与工业生产现场I/O信号直接相连的各种规格的I/O模块，如模拟量/数字量、直流/交流、电压/电流及不同电压等级的I/O模块等。这些I/O模块可与工业现场的按钮、变送器、传感器、电磁阀门及马达控制器等设备元件直接相连，使用灵活方便。

6.新型混合式控制系统特点

6.1 控制分级分散，管理集中

HCS的某些优势和DCS是一致的，比如它也具有信息集中，控制分散的优势。系统具有包括操作管理级及过程控制级在内的垂直的2级功能，并且在各级之间既有分工，又有联系，在系统的统一协调下平稳运行。在实际方面采用该分散控制结构，也就是将多个控制器及I/O框架分散后进行联网，这样设计的优点是：（1）避免因个别设备出现故障殃及整个系统而造成的危险，提高可靠性。（2）可将生产过程的全部信息通过网络传送至中央服务器以实现信息集中。

6.2 高灵活性、强可扩展性

HCS采用的结构形式是模块化及积木化，这样的话用户可选择不同数量、不同规格的单元设备以组成不同要求、不同规模的硬件系统，进而满足自身实际需要。组装上，灵活的组装方式使系统扩展变得容易，整个系统采用分级分散的网络结构形式，使增加或去除某些单元不会影响整个系统的性能，这有利于工厂按当前规模配置系统，使设备的利用效率全面提高。

6.3 可靠性高

（1）冗余技术

为了避免由于某个部件失效而影响整个系统运行，HCS允许用户在任何需要的关键部分扩充冗余部件。如将冗余的处理器、传输介质、中央服务器等加在控制器中，提升整个系统性能。

（2）自我诊断功效

HCS系统软件可整个系统的软硬件状态进行在线监视，如果有异常情况发生时，系统可立即自行采取有效措施，自行运行，使故障得到有效解决。

（3）断电保护功能

在HCS控制器的处理器模块内装有新型锂电池，因此在外部突然断电的情况下数据也不会丢失。

7.结束语

在未来，工业过程控制系统向智能化、开放性、网络化、信息化发展。同时，DCS及PLC系统将会更加完善，更多的应用于社会生产的各个环节。

参考文献

[1]夏晓莉.PLC、DCS两大控制系统的分析[J].中国新技术新产品,2009(9).

[2]童伟.集成PLC与DCS的新型过程控制系统[J].江西化工,2007(2).

[3]周明.现场总线控制系[M].中国电力出版社,2008,3.

第2篇：控制系统范文

关键词：数控控制原理；电气控制系统；软驱配置与梯形图

1数控控制原理

数控CNC系统就是利用计算机控制机床加工的功能，最终实现数字控制系统，数控CNC控制系统的基本组成如图1。数控控制原理是通过以下这几个部分实现的：（1）数控装置，图中微型计算机与计算机接口构成了数控装置，这是数控加工中心控制系统的核心，他是根据输入的程序和数据，经过计算机的运算、编码，翻译成为机器语言。（2）伺服系统、位置检测、辅助控制装置，这些是数控装置与机床连接的纽带，伺服系统是控制数控加工中心的动力部分，位置检测装置是对机床的进给速度、方向、位移以及每个执行部件的监控。（3）机床，机床本体就是数控加工中心的机械部分，包括主轴箱、进给运动部件、工作台等。

2电气控制系统

数控加工中心的电气控制系统可以分为三个部分，分别为电气原理图、电气元件布置图（图2）、电气安装接线图（图3）。（1）电气原理图，电气原理图是数控加工中心的电气元件、接线之间的相互关系，是整个机床的控制核心，包括主电路、辅助电路、照明电路等，反映了全部电机，电气元件，其他带点部件的控制线路图。（2）电气元件布置图主要是反映电气原理图中的电气控制元件在电气控制柜中的实际安装位置。（3）电气安装接线图是用规定的图形符号、电气元件绘制出数控加工中心实际的接线情况，图纸内包含了电气连接的关系以及选用电缆的型号等。

3软驱配置与梯形图

在数控加工中心的电气控制系统中还有一个装置，这个装置可以选择性安装，就是软驱，软驱的结构如图4。软驱的使用要注意，在数控加工中心关闭电源之前，一定要保证软盘没有在软驱内，同时不使用状态下禁止软驱盖打开。对于数控加工中心电气控制设计完成后，需要将控制系统的语言输入到计算机内，通过将电路图转化成梯形图，输入机床控制系统内，最终实现对机床的控制。

4结束语

通过对数控加工中心电气控制系统、数控原理的分析，对数控机床的基本控制有了更深的理解，而数控机床控制系统中，还有很多方面，例如伺服系统的控制，开环、闭环控制系统，这些都是电气控制系统的主要研究对象，怎样通过对闭环控制系统优化，达到数控控制系统的稳定性，这都是需要研究的课题，只有通过设计者不断的去开发去创新，才能设计出更好的数控机床。

参考文献

[1]刘金琪.机床电气自动控制[M].机械工业出版社，1989.

[2]曹凤.微机数控技术及其应用[M].电子科技大学出版社，1999.

[3]郭培全，王红岩.数控机床编程与应用[M].机械工业出版社，2000.

第3篇：控制系统范文

关键词：集散型控制系统；DCS系统功能

Abstract: this article will briefly introduce the concept and characteristics of distributed control system, composition, function and function of DCS system

Key words: distributed control system; DCS system function

中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)

一．集散型控制系统的概述

1．集散控制系统（Total Distributed Contorol System)是以微处理器为基础的集中分散型控制系统。集散控制系统是进行集中管理的，而系统的体系结构是分布式的，总体上是一种分布结构的控制系统。

自20世纪70年代中期第一套集散控制系统问世以来，集散控制系统已经在工业控制领域得到广泛的应用。目前，它作为新一代的工业自动化过程设备，在世界范围呢已被广泛应用于各行各业。随着现代化工业的飞跃发展、生产规模的不断扩大、生产技术大意机工艺过程越来越复杂，越来越多的仪表和控制工程师已经认识到集散控制系统必将成为流程工业的主流自动控制系统之一。在计算机继承制造系统（Computer Integrated Manufacturing System,CIMS)或计算机集成过程系统(Computer Integrated Process System,CIPS)中，集散控制系统将发挥其各方面的优势。

2．集散控制系统的主要特点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(Computer)、通讯(Communication)、显示(CRT)和控制(Control)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、组态方便。DCS具有以下特点：

(1)高可靠性

由于DCS将系统控制功能分散在各台计算机上实现，系统结构采用容错设计，因此某一台计算机出现的故障不会导致系统其它功能的丧失。此外，由于系统中各台计算机所承担的任务比较单一，可以针对需要实现的功能采用具有特定结构和软件的专用计算机，从而使系统中每台计算机的可靠性也得到提高。

(2)开放性

DCS采用开放式、标准化、模块化和系列化设计，系统中各台计算机采用局域网方式通信，实现信息传输，当需要改变或扩充系统功能时，可将新增计算机方便地连入系统通信网络或从网络中卸下，几乎不影响系统其他计算机的工作。

(3)灵活性

通过组态软件根据不同的流程应用对象进行软硬件组态，即确定测量与控制信号及相互间连接关系、从控制算法库选择适用的控制规律以及从图形库调用基本图形组成所需的各种监控和报警画面，从而方便地构成所需的控制系统。

(4)易于维护

功能单一的小型或微型专用计算机，具有维护简单、方便的特点，当某一局部或某个计算机出现故障时，可以在不影响整个系统运行的情况下在线更换，迅速排除故障。

(5)协调性

各工作站之间通过通信网络传送各种数据，整个系统信息共享，协调工作，以完成控制系统的总体功能和优化处理。

(6)控制功能齐全

控制算法丰富，集连续控制、顺序控制和批处理控制于一体，可实现串级、前馈、解耦、自适应和预测控制等先进控制，并可方便地加入所需的特殊控制算法。 DCS的构成方式十分灵活，可由专用的管理计算机站、操作员站、工程师站、记录站、现场控制站和数据采集站等组成，也可由通用的服务器、工业控制计算机和可编程控制器构成。 处于底层的过程控制级一般由分散的现场控制站、数据采集站等就地实现数据采集和控制，并通过数据通信网络传送到生产监控级计算机。

3 .集散控制系统的问世标志着仪表计算机控制系统进入了一个新的历史时期。由于它具有通用性强、系统组态灵活、控制功能完善、集中式的操作和显示、友好的人—机界面、运行安全可靠等优点，在短短的30年中，系统功能不断完善，需要从简单孤立的自动化小岛不段地开放，与外部联系个别法方便，系统的可靠性、互操作性和其他性能都得到了不同程度的改进和提高。集散控制系统目前已被广泛应用于石油、化工、电力、纺织等工业生产部门，具有十分广阔的意义

集散控制系统的发展与电子信息技术的发展密切相关。随着半导体集成技术、显示技术、数据存储和压缩技术、计算机技术、网络和通信技术的不断进步，集散控制系统也进入了新的发展时期。通信技术的告诉发展使整个工厂的信息能够实时准确地交换；各种信息管理技术为集散控制系统管理功能提供了技术支持；现场总线的应用使集散控制系统以全数字化的崭新面貌出现在工业生产过程之中；处理器技术与现代电路制造工艺的发展促进了集散控制系统控制单元的小型化；工厂信息网和因特网的应用促进了集散控制系统的集中管理功能，成本和能耗下降，从而使经济效益明显提高。

集散控制系统将向两个方向发展，一个是向计算机集成制造系统（Computer IntegratedManufacturing System，CIMS）、计算机集成过程系统（Computer Integrated Process System，CIPS）发展；另一个是向现场总线控制系统发展。

二．集散控制系统体系结构

1．虽然各生产厂家的产品结构各有不同，但其基本组成还是大同小异。集散控制系统的基本组成一般包括以下几部分；现场检测站、现场控制站、操作员站、工程师站、上位机和通讯网络。

现场检测站有时又称数据采集站，直接与生产过程相连接，实现对生产过程中的非控制变量进行数据采集。它完成数据采集和预处理，并对实时数据进行加工，为操作站提供数据，实现对过程变量和状态的监视、打印以及报警等，实现开环监视，或为控制回路运算提供辅助数据和信息。

现场控制站同样直接与生产过程相连接，对控制变量进行检测、处理，并产生控制信号来控制现场的执行机构，实现生产过程的闭环控制。它可控制多个回路，具有极强的运算和控制能力，能够自主地完成回路控制任务，实现连续控制、顺序控制和批量控制等。

操作员站是操作人员进行过程监视、过程控制系统的主要设备。操作员站提供良好的人机交互界面，用以实现集中显示、集中操作和集中管理等功能。操作员站可以进行系统组态的部分或全部工作，兼具工程师站的功能。

工程师站主要用于对集散控制系统进行离线组态和在线监督、控制与维护。工程师能够借助于组态软件对系统进行离线组态，并在集散控制系统在线运行时实时监视集散控制系统网络上各站的运行情况。上位计算机通过通信网络收集系统中各单元的数据信息，根据建立的数学模型和优化控制指标进行计算，完成优化控制的功能。

通信网络是集散控制系统的中枢，是连接集散控制系统中各部分的高速公路。各部分之间的信息传递都是通过通讯网络实现的，它完成数据、指令和其他信息的传递，从而使实现整个系统协调一致地工作，实现数据和信息共享。

总之，操作员站、工程师站和上位计算机构成集散控制系统的集中管理部分；现场监测、现场控制站构成了分散控制部分；通信网络是连接集散控制系统各部分的纽带，是实现集中管理、分散控制的关键。

2 .集散控制系统功能分层体系。目前，层次化已成为DCS的体系特点，使其体现集中操作管理、分散控制的思想。可以将DCS的层次分成以下四级

现场装置管理层次的直接控制级（过程控制级）在这一级上，过程控制计算机直接与现场各类装置（如变送器、执行器、记录仪表等）相连，对所连接的装置的特性数据和采集到的实时数据。

过程管理级 在这一级上的过程管理计算机主要有监控计算机、操作站、工程师站。它综合监视过程各站的所有信息，集中显示操作，控制回路组态和参数修改，优化过程处理等。

生产管理级（产品管理级） 在这一级上的管理计算机根据产品各部件的特点，协调各单元级的参数设定，是产品的总体协调员和控制器。

工厂总体管理级（经营管理级） 这一级居于中央计算机上，并与办公自动化连接起来，担负起全厂的总体协调管理，包括各类经营活动、人事管理等。

3 .DCS系统功能特点

（1）工程师／操作员站

工程师／操作员站（OPS,Station operators）以CRT为基础，可把多个现场控制站送到的数据进行处理，使操作人员能通过键盘或鼠标灵活、方便、准确地监视过程量，以及根据变化调整过程参数等，在本系统中，它还替代工程师站（以节省投资）。可实时采集它所对应现场控制站的各种数据，可以对不同性质的参数以不同颜色区别，可以对不同环节分页，如：汽水系统、送风系统、炉膛和烟道系统。并以人们熟悉的图形和表格方式进行显示。可显示实时参数、报警参数、各种曲线、趋势信息等，并有时钟提示当前时间。同时可对控制参数、设定值等进行在线修改。其具体功能有：

1）监视工艺参数及流程

2）显示趋势信息

3）越界参数显示

4）控制参数修改

5）事件记录

6）生产数据计量统计

7）运行报表生成

8）替代工程师站完成系统组态

工程师／操作员站采用开放式结构，选用高可靠工业控制机，配以其他设备，组成一个完整的工程师／操作员站系统。

（2）现场控制站：

现场控制站是DCS系统与现场打交道的设备，现场控制站对锅炉及汽机的各个参数进行采集，上传给现场操作站和监控站，并接受现场操作站和监控站下传的控制参数作实时调节，其功能如下：

1）与现场变送器、执行器一起构成具有调节功能的控制站。

2）对现场送来的各种信号，进行信号调理。

3）配置一定的输入/输出模块，可完成相应的处理。

4）可以执行预先设定好的控制算法。

5）具备与工程师／操作员站（OPS）进行数据交换的通讯接口。

6）可以下设远程I/O单元。

（3）数据采集系统：（DAS，Data Acquisition System）

每个CRT都具有图形和字符显示功能，通过各种画面或图表对现场运行过程的各个环节进行操作、控制和监视。

所有过程点：包括模拟量输入、输出；数字量输入、输出等都可以用相应的工艺流程图、棒形图、曲线图及参数表等多种形式进行显示。根据实际参数的正常、越限等不同状态而用不同的颜色来表示。所有屏幕的信息均可打印输出，而报表的输出，可根据用户的在线任意选择，组合打印输出。多种曲线可显示在同一幅屏幕内，参数名和各参数显示的颜色可任意选择。画面显示的内容可随实际状态或数据的变化而实时变化。

显示的转化采用软“按钮”和“菜单”的形式实现，全中文引导信息，符合工程实际的结构编排，使操作人员可方便地翻页或调阅任一画面。

具有对历史数据的存储和检索功能。系统每五分钟（可由用户决定）自动存储一组实时数据。所有历史数据都可用图、表、曲线或用户需求的方式显示或归类排列出来，以便进行分析。

（4）模拟量控制系统：（MCS,Analog Control System）

模拟量控制系统是实现锅炉经济燃烧、维持各系统运行参数正常，保证各系统安全、正常运行的重要环节。

本系统可适应负荷在较大范围内变动时的正常控制，并有各种自动保护措施，输出4~20mA（1~5VDC可选），并可在线实时设定上下限位。在变送器信号消失或越位，均有报警功能，同时受影响部分自动切换至手动状态。每一控制回路均有完善的后备手操功能。任何控制参数的修改、设定都具有不同权限的密码口令授权，以防止误操作和无关人员随意操作。

三．结束语

集散控制系统的显著特性是实现集中管理和分散控制。其实质是利用计算机技术对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的一种新型控制技术。它是有计算机技术、信号处理技术、测量控制技术、通信网络技术和人机接口技术相互发展而综合产生的。随着计算机技术的发展，网络技术已经使集散控制系统不仅主要用于分散控制，而且向着集成管理的方向发展，系统的开放性不仅使不同制造厂商的集散控制系统产品可以互相连接，而且使得它们可以方便地进行数据的交换，系统的开放也使第三放的软件可以方便地在现有的集散控制系统上应用。我国引进了大量的不同型号集散控制系统，应用的工业控制领域已遍及石油化工、冶金、炼油、建材、纺织、制药等各行各业。为了使集散控制系统获得更好的应用，对其进行细致的学习、分析和研究，了解集散控制系统的选择、设计和应用方法，具有重要意义。

参考文献

[1]赵众， 冯晓东著.《集散控制系统原理及应用》.电子工业出版社.2007年

[2]俞金涛著.《集散控制系统原理及应用（第二版）》.化学工业出版社.2002年

[3]贺庆之著.《过程控制仪表及装置》.中国轻工业出版社.1994年

第4篇：控制系统范文

本文说明了楼宇自动化系统集成的组成部分，重点分析了集散控制系统，给出了其结构模式,并对OPC技术在多现场总线楼宇自动化系统集成中的应用进行了探讨。

关键字：楼宇自动化系统；系统集成模式；集散控制系统

Abstract:

This article illustrates the building automation system integration of the part, and analyses the distributed control system, it also presents the structure model, and the more OPC technology in the fieldbus building automation system integration paper discusses the application.

Key word: building automation system; System integration mode; Distributed control system

中图分类号： TU855 文献标识码：A 文章编号：

楼宇自控系统是一种将建筑物内有关电力、照明、空调通风、给排水、防灾等电气设备进行控制和管理的综合系统,简称BAS,(BuidingAutomationSystem）。其职责是为人们提供一个既安全可靠，又节约能源，而且舒适宜人的工作或居住环境。

一、楼宇自动化控制系统集成

1、 系统集成的组成部分

（1）通讯网络

操作站及网络控制单元之间最常用的连接方式是N1通讯网络。这构造采用以太网(ETHERNET)技术,通过一张ETHERNET卡(网络介面卡),在N1线上通讯。METASYS N1总线执行各种通讯,包括分享监控点讯息、数据库的上传和下载、对现场设备之指令、摘要、状态改变讯息。N1支持METASYS系统之分布特性,每一个枢纽都有特定功能,其互相联系以分享讯息。如一个在地连负责冷冻机的枢纽。N1 ETHERNET采用由传送控制协议/协议(TCP/IP)符合工业标准的用户数据协议(UDP)。

(2) 操作站

对操作站的介面,特性,功能进行改进,增加许多更直观的视觉显示效果,并且通过OPC(OLE for Process Control)软件技术使所有的设备管理系统均可在简单明了的图形显示下集中完成。

(3)网络控制器(NCU)

网络控制器(NCU)是一种模块式.智能化的控制盘,为METASYS网络的心脏。在单一网络控制器中即可将办公大楼管理情况的每一个侧面进行全面综合的管理。通过相互共享整个网络中的所有信息,每个NCU能用高级控制算法提供全建筑物范围的最优控制。网络控制器可配置手提终端检测器,该检测器完全可以代替操作站的功能,存取整个系统中所有信息和发出控制指令。

(4) 直接数字控制器(DX-9100)

METASYS 数字式控制器对于冷冻机组、空调系统HVAC处理过程、工作分布照明及有关电气设备的控制来说,都是一种理想的控制器。DX-9100控制器可以在扩展总线上连接I/O扩展模块,来增加它的输入点、输出点的容量。DX可通过内置的LED来监控这些点。当这条网连入完整的METASYS网络时,DX控制器可将所有监控点情况和各种控制信息准确地提供给整个METASYS网络或控制站。

控制器具有独立运作的功能,当中央操作站及网络控制器发生问题时,控制器不受影响,继续进行运作,完成原有的全部监控功能。

(5) 楼宇自控系统DDC配置

如何合理的配置DDC就成为方案设计中最重要的问题。JOHNSON CONTROLS根据实际特点,结合多年的工程经验,设计中不仅保证系统功能全面实现,又减少施工中的不必要浪费,并且DDC的配置为以后的扩展留有足够的余量。考虑到办公大楼机电设备的分布每一层都布置了相应的直接数字控制器,一般情况下,空调主机设备增加的可能性不大,因此对于其他设备监控点数的增加只需采用增加扩展模块的方式即可解决。

2 、系统集成的应用

(1)视频应用,采用SYV-75-5同轴电缆,支持卫星电视、有线电视、天线、闭路电视和电缆调解器。

(2)通讯应用,采用五类水平电缆至每一个需要话音或数据服务的用户插座。通过ISDN、VDSL或ADSL连上互联网和网络电视。在无边的信息海洋中漫游。

(3)利用安保系统确保室内防火、防盗的要求。在紧急情况时自动向管理处发送报警信号。通过连接到局域网的闭路电视系统观察室外环境,及时了解住宅附近的情况。甚至还可以连接传真的办公设备,配合正在逐渐兴起的家庭办公的需求。

3 、多总线楼宇自动化系统集成

在当今楼宇自动化系统建设中,由于资金和建设周期等诸多因素,不同厂商开发的各种控制系统、子系统往往不可避免地混杂在整个大楼的系统中,而这些子系统和设备又有着不同的网络结构,遵循着不同的网络协议。在实现智能建筑的集成时,如何实现各种协议或总线技术的子系统的集成已经成为无法回避的问题。OPC/DA规范实现了应用程序对不同现场总线协议设备之间的数据访问,为不同总线协议之间的互连和互操作提供了一个重要的手段。基于OPC技术的多总线系统集成是通过软件实现的,这种方法灵活通用,同时还提供了与管理层软件通信的接口。

二、集散控制系统

集散型计算机控制系统的结构是一个分布式系统。从整体逻辑结构上讲，是一个分支树结构，这与工业生产过程的行政管理结构相一致。按系统结构进行垂直分解，它分为过程控制级、控制管理级和生产管理级。各级既相互独立又相互联系，每一级有可按水平分解成若干子集。从功能分散看，纵向分散意味着不同级的设备有不同的功能，如实时控制、实时监视、生产过程管理等。横向分散则意味在相同级上的设备有类似功能。按照这种思想设计集散控制系统的硬件和软件，就是要贯彻既集中又分散的原则。

1、集散控制系统的组成部分

（1）分散过程控制装置

分散过程控制装置是集散控制系统与生产过程间的界面，生产过程中的各种过程变量通过分散过程控制装置转化为操作监视的数据，而操作的各种信息也通过分散过程控制装置传送到执行机构。在分散过程控制装置内，进行模拟量和数字量的相互转换，完成控制算法的各种运算，对输入与输出量进行有关的软件滤波及其他运算。

（2）操作管理装置

操作管理装置是操作人员与集散控制系统间的界面，操作人员通过操作管理装置了解生产过程的运行状况，并通过它发出操作指令给生产过程。

（3）通信系统

分散过程控制装置与操作管理装置之间需要一个桥梁来完成数据之间的传递和交换，这就是通信系统。

2、集散控制系统结构特征

集散控制系统是由一些微处理器、计算机组成的子系统合成的大系统。它的结构具有递阶控制结构、分散控制结构和冗余化结构的特征。

第5篇：控制系统范文

关键词：汽提塔；冷却器；调节阀；自动控制系统

中图分类号：TQ053 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）13-0025-03

1 汽提塔的工艺流程及生产作用

首先将Ⅰ精制汽提塔部分的工艺流程图和汽提塔在生产过程中的作用介绍如下：

1.1 工艺过程

1.2 汽提塔的主要作用

2 汽提塔原来的仪表显示和调节阀存在的问题

Ⅰ精制汽提塔的系统压力表安装在塔顶尾气出口DN80的管线上，仪表引压线经常被氨结晶堵死，压力变送器不能正常显示。汽提塔塔底液位实际高有6米，塔底液位测量采用差压变送器，并且测量范围只有最高处的1.5米，这使得塔底液位在低于4.5米时不能准确知道塔底液位的高度，给操作带来很大的不便。原料水的进塔和净化水出塔流量都采用的是靶式流量计，靶式流量计的准确度不高，进料和出料能相差4立方米左右。汽提塔侧线抽出调节阀内采用的是橡皮软密封，经过3个月左右的使用后，就出现关不死的现象，检修时打开一看，就发现橡皮软密封已经变形卡死，调节阀只能从100%全开到50%的开度状态。

3 自动控制系统存在的问题

Ⅰ精制车间汽提塔（T3401），进塔的物质有原料水和蒸汽；出塔的有净化水、蒸汽冷凝水、尾气。这当中，进塔蒸汽和进塔的原料水有自动控制回路（如图1所示）。

进塔的蒸汽靠自身流量控制蒸汽进塔流量：如果流量大，调节阀关小；流量小，调节阀开大。但是，当塔内压力低时，需要增大进汽提塔的蒸汽流量；而蒸汽流量大，调节阀要关小，此时不能实现蒸汽进装置的自动控制。

出塔的净化水也是靠自身流量控制：如果流量大，调节阀关小；流量小，调节阀开大。但是，汽提塔液位高时，需要增大净化水出塔流量；而流量大，调节阀就要关小，此时不能实现汽提塔液位的自动控制。

4 针对仪表显示和调节阀存在的问题处理方案

4.1 汽提塔压力显示

汽提塔压力显示选择DN50深入式压力变送器，优点：一次解决问题，不需要伴热，节约能源、蒸汽。

4.2 汽提塔塔底液位

汽提塔塔底液位改为双法兰液位差压变送器，从新动焊开孔，放大测量范围。优点：不需要灌液位变送器的负引压线，测量准确；不需要伴热，节约能源，仪表维护难度少。

4.3 进塔原料水和出塔净化水的流量

进塔原料水和出塔净化水的流量采用电磁流量计，优点：只需要设定流量量程就能使用，不需要伴热，仪表维护难度较小。

4.4 侧线抽出调节阀

将原来碟阀阀体部分的橡皮软密封改为硬密封。优点：不需要对工艺管线动焊，能利用原来的执行机构，费用少。

5 针对汽提塔的塔底液位控制和压力控制进行方案设计及实施

5.1 液位控制

原料水进塔和净化水出塔是汽提塔液位的决定因素，为了实现汽提塔液位的自动控制，我们设计了3套方案。

方案一：在原料水的进塔管线上设一调节阀，用汽提塔的液位（LICA5303）进行控制。

缺点：不管调节阀加在冷进料管线还是热进料管线，都存在如下问题：因为原料水进塔是分两路进料，一路调节阀关小，流量减少，另一路抢料，流量增大。工程量大：需要将装置停下，拆除原来的调节阀，重新焊接管线；重新安装一套调节阀；然后进行试压重新开车。

方案二：在汽提塔净化水出塔管线紧挨汽提塔的位置上设一调节阀，用汽提塔的液位（LICA5303）进行控制，实现汽提塔的液位自动控制。

缺点：后面11个换热器流量没有保证。优点：不存在调节置后等问题，调试简单。

方案三：在汽提塔的净化水出塔管线上，E3409后面设一调节阀，用汽提塔的液位（LICA5303）进行控制，实现汽提塔的液位自动控制。

5.2 压力控制

蒸汽进塔、蒸汽出塔和尾气出塔对汽提塔的压力和温度起决定的因素，为了实现汽提塔压力和温度的自动控制，我们设计了3套方案。

方案一：蒸汽进塔用汽提塔的系统压力（PRC5302）来实现自动控制。蒸汽管网的蒸汽压力在0.8～1.0MPa之间，温度在240℃左右，对改变汽提塔的压力、温度能起决定因素。

方案二：尾气（包括：塔顶尾气和侧线粗氨气）出塔用汽提塔的系统压力（PRC5302）来实现自动控制。

缺点：首先，汽提的主要目的除去水中的H2S和氨。塔顶尾气和侧线粗氨气的排出就是这个目的，一旦减少排出，就是减弱汽提效果。其次，无论塔顶尾气还是侧线粗氨气都有氨，减少排出流量，温度降低就容易结晶，阻塞管线。

方案三：蒸汽出塔用汽提塔的系统压力（PRC5302）来实现自动控制。

缺点：蒸汽出塔后，再经过塔底冲沸器进行循环，再进入汽提塔，这只是工艺流程上的辅助调节，不能很好地对汽提塔的系统压力和温度进行自动控制。

经过论证，我们决定采用方案一。汽提塔的系统压力表安装在塔顶尾气出口DN80的管线上，仪表引压线经常被氨结晶堵死，压力变送器不能正常显示。我们在汽提塔塔底三层液相（液相无硫化物结晶气体）位置重新增设一套压力测量显示（PRC5308），彻底解决了塔顶压力变送器引压线易堵的问题，再在该压力与蒸汽流量设一控制回路。并且在塔底蒸汽流量控制回路（FRC5302）和新增塔底压力控制回路的跨路之间加装一个回路转换开关，实现了可用塔底压力控制塔底进蒸汽量，又可用塔底进蒸汽流量测量系统控制塔底蒸汽量。这样当通常情况下，用汽提塔的系统压力（PRC5308）控制进塔蒸汽量。当特殊情况下（主要是当蒸汽管网压力低于0.8MPa），用塔底蒸汽流量控制系统来控制进塔蒸汽量。

5.3 参数设定

6 技改后的效果

实施后，实现了汽提塔主液位、压力和温度的自动控制，取得了良好的效果。工艺规定参数操作范围：温度（主要以17层为主）150℃～160℃，压力0.48～0.52MPa，塔底液位40%～60%；从操作记录来看各参数的操作范围远超过了规定的范围，温度（主要以17层为主）150℃～160℃，压力0.49～0.5MPa，塔底液位50%～60%。汽提塔参数波动小就使原料水的处理合格，处理后硫化氢含量≤0.05‰（合格为≤0.05‰）；处理后氨含量≤0.1‰（合格为≤0.1‰）。

参考文献

[1] 陈洪金，岳智.仪表工程施工手册[M].北京：化学工业出版社，2005.

[2] 孙金瑜，向守源，丁传峰，等.仪表维修工[M].北京：中国石油大学出版社，2011.

[3] 吴俊良，刘彦波，王存申，等.仪表[M].北京：中国石化出版社，2004.

[4] 吴国熙.调节阀使用与维护[M].北京：化学工业出版社，2008.

第6篇：控制系统范文

一、前言

可编程控制器（PLC）是以微处理器为基础，综合计算机技术、自动控制技术和通信技术，面向控制过程、面向用户，适应工业环境，操作方便的数字式电子装置。它使用可以编程的记忆单元来存储指令，执行数字和逻辑运算，并通过数字量的输入、输出实现对工业生产过程的控制。就PLC本身来说，在设计和制造过程中厂家已采取了多层次的抗干扰措施，具有一定的稳定性和可靠性，但由于PLC的应用场合越来越广，应用环境越来越复杂，所受的干扰也就越来越多。如来自电源波形的畸变；现场设备产生的电磁干扰；接地电阻的耦合；输入元件的抖动等各种形式的干扰，都可能使系统不能正常工作。因此，研究PLC控制系统抗干扰信号的来源、成因及其抑制措施，对于提高PLC控制系统的抗干扰能力及可靠性具有重要意义。

二、PLC控制系统的安装和使用环境

PLC是专为工业控制设计的，一般不需要采取什么特殊措施就可以直接在工业环境中使用。但是，在PLC控制系统中，如果环境过于恶劣，或安装使用不当，将会降低系统的可靠性。PLC使用环境温度通常在0℃～55℃范围内，应避免太阳光直接照射，安装位置应远离发热量大的器件，同时应保证有足够大的散热空间和通风条件。环境湿度一般应小于85%，以保证PLC有良好的绝缘。在含有腐蚀性气体、浓雾或粉尘的场合，需将PLC封闭安装。此外，如果PLC安装位置有强烈的振动源，系统的可靠性也会降低，所以应采取相应的减振措施。

三、影响PLC控制系统稳定的干扰类型

1、辐射干扰。能产生空间辐射电磁场的设备均能影响到PLC的正常运行。如，大的电力网络、电器设备的暂态过程、运行中的高频感应加热设备以及雷电等。若此时PLC置于其辐射场内，其信号、数据线和电源线即可充当天线接受辐射干扰。此种干扰与现场设备布置及设备所产生的电磁场的大小、频率有关。

2、传导干扰

（1）来自电源的干扰。在工业现场中，开关操作浪涌、大型电力设备的起停、交直流传动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等均能在电网中形成脉冲干扰。PLC的正常供电电源均由电网供电，因而会直接影响到PLC的正常工作。由于电网覆盖范围广，它将受到所有空间的电磁干扰而产生持续的高频谐波干扰。特别在断开电网中的感性负载时产生的瞬时电压峰值是额定值的几十倍，其脉冲功率足以损坏PLC半导体器件，并且含有大量的谐波可以通过半导体线路中的分布电容、绝缘电阻等侵入逻辑电路，引起误动作。

（2）来自信号传输线上的干扰。除了传输有效的信息外，PLC系统连接的各类信号传输线总会有外部干扰信号的侵入。此干扰主要有两种途径：①通过变送器供电电源或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰；②信号线上的外部感应干扰，其中静电放电、脉冲电场及切换电压为主要干扰来源。由信号线引入的干扰会引起I/O信号工作异常和测量精度大大降低，严重时将引起元器件损伤。若系统隔离性能较差，还将导致信号间互相干扰，引起共地系统总线回流，造成逻辑数据变化、误动作甚至死机。

3、地电位的分布干扰。PLC控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。地电位的分布干扰主要是各个接地点的电位分布不均，不同接地点间存在地电位差，从而引起地环路电流，该电流可能在地线上产生不等电位分布，影响PLC内逻辑电路和模拟电路的正常工作。由于PLC工作的逻辑电压干扰容限较低，逻辑地电位的分布干扰容易影响PLC的逻辑运算和数据存贮，造成数据混乱、程序跑飞或死机。模拟地电位的分布将导致测量精度下降，引起对信号测控的严重失真和误动作。

4、PLC系统本身产生的干扰。产生这种干扰的主要原因是系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射。如，逻辑电路相互辐射及其对模拟电路的影响；模拟地与逻辑地的相互影响及元器件间的相互不匹配使用等。

四、抗干扰设计

1、选择抗干扰性能好的设备。在选择设备时，首先要选择有较高抗干扰能力的产品，其包括了电磁兼容性，尤其是抗外部干扰能力，如采用浮地技术、隔离性能好的PLC系统；其次还应了解生产厂家给出的抗干扰指标，如共模抑制比、差模抑制比、耐压能力、允许在多大电场强度和多高频率的磁场强度环境中工作等；再次是靠考查其在类似工作中的应用实绩。在选择国外进口产品时要注意，我国是采用220V高内阻电网制式，而欧美地区是110V低内阻电网。由于我国电网内阻大、零点电位漂移大、地电位变化大，工业企业现场的电磁干扰至少要比欧美地区高4倍以上，对系统抗干扰性能要求更高。在国外能正常工作的PLC产品在国内工业中就不一定能可靠运行，这就要在采用国外产品时，按我国的标准（GB/T13926）合理选择。

2、综合抗干扰设计。主要考虑来自系统外部的几种抑制措施，内容包括：对PLC系统及外引线进行屏蔽以防空间辐射电磁干扰；对外引线进行隔离、滤波，特别是动力电缆应分层布置，以防通过外引线引入传导电磁干扰；正确设计接地点和接地装置，完善接地系统。另外，还必须利用软件手段，进一步提高系统的安全可靠性。

五、主要抗干扰措施

1、对电源干扰的抑制。PLC系统电源必须要与整个供电系统的动力电源分开，一般在进入PLC系统之前加隔离变压器，并合理布置电源线，强电与弱电电缆要严格分开。电网干扰串入PLC控制系统主要通过PLC系统的供电电源（如CPU电源、I/O电源等）、变送器供电电源和与PLC系统具有直接电气连接的仪表供电电源等耦合进入的。现在对于PLC系统供电的电源，一般都采用隔离性能较好的电源，而对于变送器供电电源以及和PLC系统有直接电气连接的仪表供电电源，并没受到足够的重视。虽然采取了一定的隔离措施，但普遍还不够，主要是使用的隔离变压器分布参数大，抑制干扰能力差，经电源耦合而串入共模干扰、差模干扰。所以，对于变送器和共用信号仪表供电应选择分布电容小、抑制带大（如采用多次隔离和屏蔽及漏感技术）的配电器，以减少PLC系统的干扰。

2、对线间干扰的抑制。PLC控制系统线路中有电源线、输入/输出线、动力线和接地线，布线不恰当则会造成电磁感应和静电感应等干扰，因此必须按照特定要求布线，如尽可能的等间距，以及避免线路绕圈等。不同类型的信号分别由不同电缆传输，信号电缆应按传输信号种类分层敷设，严禁用同一电缆的不同导线同时传送动力电源和信号，避免信号线与动力电缆靠行敷设，以减少电磁干扰。

3、硬件及软件抗干扰措施。信号在接入计算机前，在信号线与地间并接电容，以减少共模干扰；信号两极间加装滤波器可减少差模干扰。硬件抗干扰措施的目的是尽可能地切断干扰进入控制系统，但由于干扰存在的随机性，尤其是在工业生产环境下，硬件抗干扰措施并不能将各种干扰完全拒之门外，这时可以发挥软件的灵活性与硬件措施相结合来提高系统的抗干扰能力。如，利用“看门狗”方法对系统的运动状态进行监控；数字滤波和工频整形采样，可有效消除周期性干扰；定时校正参考点电位，并采用动态零点，可防止电位漂移；采用信息冗余技术，设计相应的软件标志位；采用间接跳转，设置软件保护等。

第7篇：控制系统范文

【关键词】DCS控制系统；改造

前言

DCS控制系统是一种多级的有计算机控制的可视化、集中化的控制系统，它由全过程的监控系统和控制系统组成，其中的信息传递主要依靠通信网络。这种新型的控制系统综合了计算机的通讯、显示以及控制的诸C多技术，这种控制系统的核心思想是分散性的控制、集中化的操作、分级别的管理、系统的配置灵活简单、组态方便。

1 DCS控制系统简介

1.1 DCS构成

DCS控制系统的主要组成元素包括了在现场控制的控制站、以网络通讯为纽带的数据通讯系统、分级明确的人机接口单元、一些主要的机柜、系统能源等。在数据通讯系统中，配备了开放式的体系结构，可以提供一层或者多层的开放数据接口。DCS控制系统除了软件以外，系统整体所用到的硬件也是非常先进的，这些硬件在环境恶劣的工作现场也能保持高度的灵敏性、可靠性。底层的处理软件具有强大的处理功能，这些软件都是汉化处理过的，适用于国内人员的使用，而且，DCS控制系统的汉化软件提供了组织复杂控制系统地能力，可以将所有自身的系统和开发人员开发的软件进行有机组合，提高整体系统的能力；DCS控制系统还提供了多种接口，支持在任何环境下的总线标准，这是为了适应将来的系统扩充需要。这种新型的控制系统，开发中设计有独立控制系统，系统中的任何组件或者系统发生故障，将不会影响整个系统地正常工作。

1.2 DCS各部分功能

这种新型的DCS控制系统包括了主要的两个部分，即：DAS和MCS。其中DAS实现了全程的系统检测功能，MCS则是实现了全程的对系统的控制。DCS系统的组成部分从功能上来区分的话，可以分成操作员站、工程师站和现场控制站三种类型。这些核心部分通过通讯网络连接在一起，所有核心部分之问的数据和信息传递都依靠通讯网络完成。操作员站由可靠性以及灵敏性兼备的系统硬件组成，站上运行的软件是DCS控制系统专用的实时监控软件。这种专用的实时监控能够实现的功能包括了图形的显示与会话、报警显示与管理、报表打印、系统库管理、历史库管理、追忆库管理等。工程师站和操作员站所使用的是除操作员站以外的独立的硬件设施，这两个站点配备了DCS控制系统专用的组态包以及软件，供用户快速有效的实现新系统和原有系统的组合，现场控制站是DCS控制系统完成现场测拉的重要站点DCS控制系统的现场控制站部分的主要构成元素包括了主控模块、智能I/O输入输出设备、电源和专用机柜四部分组成。DCS控制系统地现场控制站主要能够完成的功能包括了：对系统接受和发出的信号进行转换和处理以及对这些处理后的数据作出控制运算。

2 举例说明对DCS控制系统改造

DCS控制系统的快速引用以及这个系统的迅速成长，越来越多的科研人员对DCS控制系统地改造也越来越频繁，这致使DCS控制系统变的越来越廉价，接下来，本文列举一例来说明企业对DCS控制系统的改造。

2.1 锅炉系统的控制方案

2.1.1 DCS控制系统改造原则

根据实际情况，首先对两台中温中压链条锅炉进行DCS控制系统地改造，在采用了DCS控制系统后还需要保留锅炉原有的的紧急停止和重要发动辅机的手动操作系统，与锅炉配备的汽轮机暂时保留PLC系统的控制，辅助车间还是由常规仪表控制。

2.1.2 锅炉改造后实现的控制任务

自动检测：引用DCS控制系统之后需要能够实现用检测元件和显示仪表，对锅炉的压力、温度、流量等参数进行实时的连续的测量和显示功能，并为自动调节和安全保护提供检测信号。

自动调节：对锅炉的进行压力、温度、流量等参数进行自动调整，以适应外界负荷，并使锅炉保持在节约能源和资金的情况下运行。

程序控制：使锅炉的启动、运行以及停止等一系列操作能够实现DCS控制之后的自动化。比如说整个锅炉系统的启动能够按照先启动引风机、再启动鼓风机、再启动炉排的顺序进行工作。

保护连锁：改造之后的DCS控制系统必须要具有对超压、水位过高、水位过低声光的危险报警以及超压之后停止锅炉运行和水位过低停炉等有效的保护功能。

2.1.3 控制系统的标准参数

根据锅炉实际使用需要以及对锅炉自动化的要求，确定了10个需要被DCS控制系统自动调节的标准参数，这些标准参数分别是：除氧水位、除氧压力、主汽减压、分汽缸出口稳压、炉膛负压主汽温度、汽包水位、炉排转速、鼓风转速、给煤机转速等。其中汽包水位、主汽温度能够实现自动控制是锅炉DCS系统控制改造时候的重点，燃烧自动功能的自动控制则是锅炉DCS系统控制改造时候的难点。

2.1.4 对锅炉燃烧系统地控制

锅炉重要性能参数中，主汽压力的数值是衡量蒸汽量与外界负荷是否适应的指标。能够造成主汽压力数值波动的主要因素包括两个，分别是：燃料量的影响，是主汽压力变动的基本干扰因素，还有就是用汽量的变动影响了主汽压力的数值，称为外界负荷的干扰。基本干扰因素是可以通过自身的调节闭环来克服的，外界负荷干扰的排除则是很难做到额。外界负荷变化时母管压力出现瞬时改变，而调节通道的迟延较大，对象扰动通道与调节通道的动态比较悬殊，这对于整体系统的调节来说很是不利。根据炉工经验，煤从进入炉膛到完全燃烧需要20min以上。若使用常规的P、I、D系统进行调节的话，由于这种系统的滞后性比较大，所以无法完成这样一个大滞后系统的自动调节。若是通过DCS控制系统实现了燃烧周期的自动调整的话，就加快了外界负荷大幅变化时燃烧控制的响应速度。

下图是整个DCS控制系统的系统图：

3 总结

通过对DCS控制系统地改造，进一步的扩展了DCS控制系统的功能范围，实现了系统控制的一体化。采用先进DCS控制软件，能够进一步发挥DCS控制系统的效能。为提高采用了DCS控制系统的企业或者公司管理的自动化水平，进一步扩大DCS的应用范围是必要的手段。

参考文献：

第8篇：控制系统范文

关键词： 列车控制系统；车载系统；地面子系统；CTCS-2；CTCS-3；

中图分类号：TK323文献标识码：A

前言

列车运行控制系统是将先进的控制技术、通信技术、计算机技术与铁路信号技术融为一体的行车指挥、控制、管理自动化系统，是保证行车安全、提高运输效率的核心。

20世纪末，为解决跨国列车运行及高速铁路中列控系统的互联互通和兼容性问题，欧洲各种信号厂商联合制定了ERTMS/ETCS技术规范，包含了欧洲列车运行控制系统（ETCS）、欧洲铁路综合调度移动通信系统（GSM-R）两个方面。随着我国铁路的不断发展，列车速度的不断提高，促进高速时代的到来，靠地面信号行车已不能保证行车安全,必须依靠车载信号设备对列车实施先进的运行控制才能得到安全保障。

依靠高速铁路通信信号列车速度控制技术、地面一车上信息传输技术、数字通信技术、移动无线组网技术、微电子设备安全技术、电磁兼容技术等关键技术的不断研究和发展，尤其是列车运行速度控制技术和与之相应的地面一车上信息传输技术的不断提高，我国在欧洲各国经验的基础上，结合我国国情、路情，制定了统一的中国列车运行控制系统为Chinese Train Control System的缩写――CTCS，它是参照欧洲列车运行控制系统(简称ETCS)编制的。以下的介绍将以CTCS为主并以图表示：

一、CTCS列控系统构成

CTCS列控系统是为了保证列车安全运行,并以分级形式满足不同线路运输需求的先进列车运行控制系统，它有两个子系统，即车载系统和地面子系统。

按功能系统看，车载子系统又由CTCS车载设备和无线系统车载模块两部分组成。正是靠无线系统车载模块把整个车载子系统与地面列车控制中心进行双向信息交换。

基于安全计算机的控制系统，一方面是通过CTCS车载设备，与地面子系统交换信息来控制列车运行。另一方面是地面列车控制中心根据地面子系统或来自外部地面系统的信息，如轨道占用信息、联锁状态等产生列车行车许可命令，并通过车地信息传输系统传输给车载子系统，保证列车控制中心管辖内列车的运行安全。

地面子系统可由以下部分组成：应答器、轨道电路、无线通信网络（GSM-R）、列车控制中心（TCT）/无线闭塞中心（RBC）。其中GSM-R是传输媒界，不属于CTCS设备，但是重要组成部分。

应答器是一种能向车载子系统发送报文信息的传输设备，既可以传送固定信息，也可连接轨旁单元传送可变信息。

轨道电路具有轨道占用检查、沿轨道连续传送地车信息功能，应采用UM系列轨道电路或数字轨道电路。

无线通信网络（GSM-R）是用于车载子系统与地面列车控制中心进行双向信息传输的车地通信系统。

列车控制中心是基于安全计算机的控制系统，它根据地面子系统或来自外部地面系统的信息，如轨道占用信息、联锁状态等产生列车行车许可命令，并通过车地信息传输系统传输给车载子系统，保证列车控制中心管辖内列车的运行安全[1]。

二、CTCS列控系统根据功能要求和设备配置划分应用等级，分为0-4级。

（一）、为了规范的一致性，将目前干线铁路应用的地面信号设备和车载设备定义为CTCS0级。0级由通用机车信号+列车运行监控装置组成，对这一定义，业内尚有不同的看法。0级到底是在等级内还是在等级外不够明确，目前的通用机车信号尚未能成为主体机车信号，列车运行监控装置尚未能被公认为安全系统，所以，严格地讲：称列车运行控制系统还是不够格的，但目前确实在运用，并起着保证安全的作用。

0级的控制模式也是目标距离式，它在既有地面信号设备的基础上，采取大贮存的方式把线路数据全部贮存在车载设备中，靠逻辑推断地址调取所需的线路数据，结合列车性能计算给出目标距离式制动曲线。

正因为0级尚未成为安全系统，适用于列车最高运行速度为160km/h及以下，一般自动闭塞设计仍按固定闭塞方式进行，采用四显示自动闭塞，信号显示具有分级速度控制的概念，其目标距离式制动曲线可作为参考。应该说这是一个过渡阶段。

（二）、CTCS1级由主体机车信号+加强型运行监控装置组成，面向 160km/h及以下的区段，在既有设备基础上强化改造，达到机车信号主体化要求，增加点式设备，实现列车运行安全监控功能。利用轨道电路完成列车占用检测及完整性检查，连续向列车传送控制信息。

1级与0级的差别在于全面提高了系统的安全性，是对0级的全面加强，可称为线路数据全部贮存在车载设备上的列车运行控制系统。

（三）、CTCS2级是基于轨道电路和点式信息设备传输信息的列车运行控制系统，面向提速干线和高速新线，适用于各种限速区段，地面可不设通过信号机。是一种点-连式列车运行控制系统，功能比较齐全和适合国情。

轨道电路完成列车占用检测及完整性检查，连续向列车传送控制信息；点式信息设备传输定位信息、进路参数、线路参数、限速成和停车信息。

CTCS2级采取目标距离控制模式（又称连续式一次速度控制）。目标距离控制模式根据目标距离、目标速度及列车本身的性能确定列车制动曲线，不设定每个闭塞分区速度等级，采用一次制动方式。

CTCS2级采取闭塞方式称为准移动闭塞方式，准移动闭塞的追踪目标点是前行列车所占用闭塞分区的始端，留有一定的安全距离，而后行列车从最高速开始一次制动曲线的计算点是根据目标距离、目标速度及列车本身的性能计算决定的。目标点相对固定，在同一闭塞分区内不依前行列车的走行而变化，而制动的起始点是随线路参数和列车本身性能不同而变化的。空间间隔的长度是不固定的，由于要与移动闭塞相区别，所以称为准移动闭塞。显然其追踪运行间隔要比固定闭塞小一些。

（四）CTCS3级是基于无线通信（如GSM-R）的列车运行控制系统，它可以叠加在既有干线信号系统上。

轨道电路完成列车占用检测及完整性检查，点式信息设备提供列车用于测距修正的定位基准信息。无线通信系统实现地-车间连续、双向的信息传输，行车许可由地面列控中心产生，通过无线通信系统传送到车上。

CTCS3级与2级一样，采取目标距离控制模式（又称连续式一次速度控制）和准移动闭塞方式。由于其实现了地-车间连续、双向的信息传输，所以功能更丰富些，实时性更强些[2]。

（五）CTCS4级是完全基于无线通信（如GSM-R）的列车运行控制系统。由地面无线闭塞中心（RBC）和车载设备完成列车占用检测及完整性检查，点式信息设备提供列车用于测距修正的定位基准信息。

CTCS4级采取目标距离控制模式，列车按移动闭塞或虚拟闭塞方式运行。

虚拟闭塞是准移动闭塞的一种特殊方式，它不设轨道占用检查设备，采取无线定位方式来实现列车定位和占用轨道的检查功能，闭塞分区是以计算机技术虚拟设定的。

移动闭塞的追踪目标点是前行列车的尾部，留有一定的安全距离，后行列车从最高速开始制动的计算点是根据目标距离、目标速度及列车本身的性能计算决定的。目标点是前行列车的尾部，与前行列车的走行和速度有关，是随时变化的，而制动的起始点是随线路参数和列车本身性能不同而变化的。空间间隔的长度是不固定的，所以称为移动闭塞。其追踪运行间隔要比准移动闭塞更小一些。

通过分析CTCS的应用等级划分，发现有以下两个特点：

1、各应用等级均采用目标距离控制模式，采取连续一次制动方式。

这是由于我国的列控系统的应用起步虽晚，但起点高，第一步就瞄准了比较先进的控制模式。所以说除移动闭塞外，各等级CTCS控制模式均为目标距离控制模式。

2、各应用等级是根据设备配置来划分的，其主要差别在于地对车信息传输的方式和线路数据的来源。

根据国情多信息轨道电路（UM系列18信息）比较成熟，已达到国产化程度，所以把它为基础设备之一；欧标应答器通用性强，供货厂商多，也作为基础设备之一；轨道电缆和计轴器不准备推广；数字轨道电路国际上唯有日本用它实现了目标距离控制模式，国内研制尚未成熟，暂不于确定，数字轨道电路的生命力将取决于其国产化程度和进度；无线通信（如GSM-R）欧洲推广，能实现地-车间连续、双向的大信息量传输，有发展趋势，用于高等级列控系统。

线路数据大贮存于车载数据库靠逻辑推算来提取相应数据的方式，用于较低等级列控系统；点式信息设备传输线路数据的方式，增加了线路数据的实时性，用于中等级列控系统，至于采用贮存电子地图和点式信息设备提供闭塞区段地址码的方式将在技术发展中比选；无线通信连续、双向信息传输，有大信息量和实时性的优势，用于高等级列控系统。

结束语：通过简要论述，可以看出我国的CTCS列车运行控制系统具有良好的技术基础，开阔的发展前景和广泛的应用空间，相信在不久的将来，CTCS列车运行控制系统一定会朝着更高技术、更加安全、更能提升铁路运输效率这个目标发展！

【参考文献】：

第9篇：控制系统范文

索引词：智能照明控制调光照明节能

一、智能照明控制系统综述

照明控制系统是组成建筑的元素之一。随着近年人们对建筑智能化的关注和重视，智能建筑快速发展起来，而照明控制系统也成为照明发展的一个全新而重要的方向。今天，照明系统应用在各种情景场合中，控制要求也在不断提高，以前单纯的开关控制已经不能完成所有的控制要求。于是，智能照明控制技术也在现代计算机、电子、自控技术的高速发展条件下应运而生。所谓智能照明控制系统，就是利用计算机技术、通信网络技术、自动控制技术、微电子技术等，实现可根据环境变化、客观要求、用户需求等条件而自动采集分析系统中的各种信息，并对结果进行存储、显示、传送、反馈控制等处理，以达到更好照明控制效果。

智能照明控制系统具有广阔的应用前景。首先可以提高建筑照明光环境质量，充分考虑到视觉作业、合适照度、亮度分布、视觉舒适性、眩光控制、显色性、使用者主观感觉等。其次可以体现以人为本的思想，创造舒适、个性化的灯光工作环境，从而提高工作效率。第三，其具有通信功能，可作为智能建筑系统的子系统，并与电视、网络、家居入侵报警等共同构成智能网络系统。第四，提高系统的控制管理水平，节省能源，减少系统运营成本。

二、照明控制系统发展及构成

照明控制有一个由简单到复杂的发展过程。最初的控制为开与关的控制。控制的主要方式有翘班开关、低压断路器、延时开关和声控开关、红外移动探测开关等。

随后，照明控制发展到了对亮度的控制即调光控制。下面列举几种常用灯具的调光：

（1）白炽灯调光现在大多采用晶闸管或晶体管进行前沿相控或后沿相控调光。

可控硅前沿相调光输出电压幅值为Uo=Ui[sin2φ1/2π+（π-φ）/π](0≤φ1≤π)。式中：φ1―可控硅关断角度。晶体管后沿相调光输出电压幅值为Uo=Ui(φ/π-sin2φ2/

2π)1/2(0≤φ2≤π)。式中：φ2―可控硅导通角度。无论是前沿相还是后沿相调光，都会带来高次谐波，有一定危害性。目前可控硅调光器大多采用大的铁心电感线圈来遏制高频干扰。

（2）传统白炽灯调光方法不适合于荧光灯。基于控制集成电路（IC）的电子镇流器，为荧光灯调光提供了可能性。荧光灯调光方案主要有以下两种：

电压控制频率调制：可调光荧光灯电子镇流器的控制IC一般都内置一个电压控制振荡器（VCO）,改变VCO的电压，则可以改变振荡器频率，从而实现调光目的。

相位调制：是通过调制镇流器的工作频率和驱动电路，以控制荧光灯电压与电流间的相位移。电压与电流同相位时，镇流器交付给灯的功率最大；电压与电流不同相位时，仅有部分功率递交给灯。

（3）LED调光。现在市场上存在PWM、模拟及双向可控硅三种方案。模拟调光通过改变流过LED的电流大小实现光亮度变化。

在调光器基础上，智能照明控制系统出现了，它经历了从模拟到数字化的转变。先期的模拟技术典型控制方式是1~10v电压调光接口，而后来数字控制方案的代表是数字可寻址照明接口技术，它是全数字、模块化、分布式的控制系统。整个系统由管理模块、调光模块、探测模块、操作模块等各种功能模块组成。每个模块中含有微处理器和存储器，也可仅含存储器，系统的每个功能都储存于某个模块中。而系统网络连接只需通过网线相连，它可以是一般的五类双绞线，或是通过载波方式调制在电力线上，或是通过无线网络方式进行通信。

三、智能照明控制系统控制器选择

智能照明控制设备分为三大类：开关控制器、调光控制器和LED调光控制器。输入电压既可为单相交流220v或三相交流380v。下面以邦奇公司产品为例，介绍控制器的选择。

邦奇开关控制器（如DRC,DDRC系列）的通道输出有三种结构形式：无电源的多进多出通道输出，单相或三相电源输入多通道输出，三相电源输入交流接触器输出。如原来系统为6路6KW开关控制灯回路，根据邦奇样本选用DDRC810，出线配220V交流接触器。邦奇Dynalite调光器分为前沿相控(如DTK,DLE系列)和后沿相控调光器（如DTE310，DTE1210）。后沿相控调光器适用于具有电容性阻抗的电子变压器低压灯，而不太适用于具有电感性阻抗的灯。前沿相控调光器适用于具有电感性阻抗的灯，而不太适用于具有电容性阻抗的灯。不同性能的灯具选择不同调光器：（1）白炽灯为电阻性阻抗，Dynalite的所有调光器都可控制用220V电压点亮白炽灯。（2）荧光灯。一般有4只引脚的荧光灯附加电子可调光镇流器后是可调光的。因为其调光是通过低压信号控制镇流器完成的，所以控制荧光灯调光有两对线，一对是低压控制信号线，另一对是220V电源线。（3）冷阴极灯（发光、充气、霓虹）。当这种灯采用铁芯电感型变压器工作时，可采用前沿相控调光器，一般可低调到20%。 (4)充气灯。这种灯可以用正弦波电压变换器SVC210调光，可下调到40%~50%，一般金卤灯采用开关方式工作。（5）LED灯。采用LED专用的调光控制器调光。如果照明系统为4路2KW和12路0.5KW出线调光灯回路，可根据邦奇公司产品样本选用一台单相4通道10A（型号DLE410）和一台单相12通道5A(型号DLE1205)调光控制器，再配上控制面板后，组成智能照明控制系统。

控制器模块可直接安装在配电间的墙上，也可安装在机柜内。控制面板内部是低压小信号微电子器件，因而严禁与强电设备混装在一起。

四、智能照明控制系统节能效果

采用智能照明控制系统的目的，是在大幅度提高照明质量的前提下，使得建筑照明的时间与数量更加准确、节能效果更佳。原来进行照明计算时，照明设备的计算负荷是照明设备安装容量乘以需要系数得到的，即Pjs=kc*Pe。采用智能照明控制系统后，照明设备计算负荷就等于安装容量，即：Pjs=Pe。

五、应用举例