過程集中監控DCS系統
一、 系統概述
集散控制系統簡稱DCS，也可直譯為“分散控制系統”或“分布式計算機控制系統”。它采用控制分散、操作和管理集中的基本設計思想，采用多層分級、合作自治的結構形式。其主要特征是它的集中管理和分散控制。目前DCS在電力、冶金、石化等各行各業都獲得了極其廣泛的應用。
系統采用分層分布式體系結構，分為三層：集控層、各廠站系統層、各廠站現地層，集控層設集控中心監控系統。
集控層的任務是對整個熔煉車間、分系統等進行集中監控。根據集控層的任務要求，集控調度計算機監控系統應具有對各子系統進行數據采集與處理、安全運行監視管理等功能，以便對整個車間進行有效的監視及管理。
現地層一般以各分系統為單元，配有PLC控制柜以及輔機控制單元等，不同的控制對象分散在車間各個位置，或是中控室。在站控層及網絡層故障的情況下，現地層仍能獨立完成各間隔的監測和控制功能。現地層各LCU完成各單元的任務，相互獨立，一個LCU故障不會影響其他 LCU 的運行。
網絡層是站控層與現地層數據傳輸通道通。網絡層可以按不同規模的各分系統和不同的客戶需求，配置成單以太網、雙以太網和光纖自愈環網。網絡通訊介質可采用光纖、同軸電纜或屏蔽雙絞線。
遠程集控中心監控系統與一般各分系統監控系統的不同之處在于，遠程數據監控系統需要考慮與各分系統間的網絡系統構建及各分系統之間的調度關系等問題。
本項目設計最終目的：實現熔煉系統的遠程信號采集、控制與傳輸；利用數據報表系統為熔煉部門和生產管理層面服務；保障安全生產,方便集團公司統一管理。
二、 設計項目及依據
設計依據：
① 用戶對本系統的要求；
② 對用戶的現場勘測；
③ 國家有關設計規范；
④ 設備生產廠家的專業設備資料；
⑤ 長期從事同類工程設計、施工、維修所積累的專業經驗。
本方案設計嚴格遵循國家的各項標準和規范，具體如下：
●HG/T20507-2000《自動化儀表選型設計規定》
●HG/T20508-2000《控制室設計規定》
●HG/T20510-2000《儀表供氣設計規定》
●HG/T20509-2000《儀表供電設計規定》
●HG/T20505-2000《過程測量和控制儀表的功能標志及圖形符號》
●HG/T20512-2000《儀表配管配線設計規定》
●HG/T20699-2000《自控設計常用名詞術語》
●HG/T21581-95《自控安裝圖冊》
●HG/T20513-2000《儀表系統接地設計規定》
●HG/T20573-95《分散型控制系統工程設計規定》
●HG/T20511-2000《信號報警﹑安全聯鎖系統設計規定》
●工業電視系統工程設計規范（GBJ115-87）；
●通訊接地設計規范（GBJ79-85）；
●中華人民共和國公共安全行業標準（GA/T 74-94）；
●民用閉路監視電視系統工程技術規范（GB50198-94）
●GA/T75-94安全防范工程程序與要求。
●GA/T74-94安全防范系統通用圓形符號。
三、 設計原則
各分系統均采用全計算機監視控制方式，各站均有一套完整的上、下位機及LAN網絡系統。按“方便操作,統一管理”（少人職守）能實現現地及遠方（調度）計算機監控系統監控的原則進行總體設計和配置；
集控中心正常運行時，各分系統計算機監控上位機系統接受集控中心遠程監視，直接作用到各 LCU，實現遙測、遙信及管理功能；
與現地各后臺系統并列運行。
集控中心為高可靠、高性能地全計算機遠程監視、全網絡化信息交換的系統。
實現與集控中心和各主要流程控制設備監測系統之間的數據通信；
集控中心與各分系統的運行參數和信息數據傳輸采用點對點的通信，形成專網；
系統應高度可靠、冗余，其本身的局部故障不應影響各站計算機監控系統的正常運行，系統的MTBF、MTTR及各項可用性指標均應達到有關規程規定；
系統支持組態數據的每日報表呈現和導出功能，便于用戶針對各分系統生產情況進行分析；
系統配置和設備選型在保證整個系統可靠性、設備運行的安全穩定性、實時性和實用性的前提下，在系統硬件及軟件上充分考慮系統的開放性；
集控中心操作員工作站顯示畫面和數據格式應與各站上位機系統操作員工作站人機界面保持一致；
系統為全分布、全開放系統，既便于功能和硬件的擴充，又能充分保護應用資源和投資，分布式數據庫及軟件模塊化、結構化設計，使系統能適應功能的增加和規模的擴充，并能自診斷；
實時性好、抗力強，界面友好，操作方便。
四、 系統結構、功能及特點
- 1. 總體結構
系統采用全開放式分層分布結構，監控功能和實時數據均分布到各個現地控制單元中，各個現地控制單元通過交換機和光纜，構成一個環形網，并與集控中心主干網交換機相連。
集控中心的監控系統主要由下列系統組成：系統服務器、操作員工作站、工程師工作站等。生產控制網絡采用1000Mbps工業級以太網設備，連接系統服務器、網關計算機、管理信息計算機等設備；采用100Mbps工業級以太網交換機。
網絡應用層協議應采用國際上通用的、使用范圍較廣的開放標準，例如TCP/IP、IEC60870-5-104、101等，以便其他后續各分系統系統的接入。
- 2. 系統功能
系統應能夠實時、準確、有效地完成所有被控對象的安全監視和控制，并按“方便操作,統一管理”設計原則設計整個集控系統。
由集控中心主控級進行操作控制，同時，還將有運行人員通過各分系統中控室的操作員站進行監視控制，亦可在現地控制單元(LCU)上進行控制操作，從而實現既可在集控中心，又可在各分系統進行現地監視和控制。
在平穩運行一段時間后，可將各分系統的操作權限交由集控中心控制室，運行人員全部集中在集控中心值班，從而實現“方便操作,統一管理”的運行模式。正常運行時，由集控中心集控系統對各分系統進行遠方實時控制、安全監視及調度管理；當由于通信故障使各分系統的監控系統與集控中心監控系統聯系中斷時，則可在各分系統通過移動式MMI或現地控制單元(LCU)進行控制操作。
各分系統和集控中心監控系統還可通過INTERNET接收遠方調度控制。
監控系統應具有多種調控方式，以滿足各分系統運行的需要。
在工程投運初期，調度調中心集控系統對各分系統的調控方式為：
調度中心通過各分系統的通信計算機，能直接控制、調度到各分系統的主要設備，單機設定值和命令可通過上位機系統發到LCU， LCU執行這些命令并返回足夠的信息給上位機集控系統進行監視。
在工程運行成熟后，各分系統的上位機系統控制權將移植到集控中心，調度中心對各分系統的調控方式有兩種：
1) 調控命令和流程控制主要參數設定值等可發到集控中心各分系統集控系統，由中心集控系統調控各分系統內各個主要設備。
2) 集控中心通過各分系統保留的通信計算機，仍能直接控制、調度到各分系統主要設備，參數設定值和命令可通過上位機系統發到LCU，LCU執行這些命令并返回足夠的信息給上位機集控系統進行監視。
為保證控制和調節的正確、可靠，監控系統以手動優先，下層優先的方式，或者其它用戶的方式選擇對設備的控制權。操作步驟按 “選擇－確認－執行”的方式進行，并且每一步驟都應有嚴格的軟件校核、檢錯和安全閉鎖邏輯功能，硬件方面也應有防誤措施。
