集散控制系统概述

集散控制系统（Distributated Control System，DCS)是以微型计算机为基础、将分散型控制装置、通信系统、集中操作与信息管理系统综合在一起的新型过程控制系统。1975年*套集散控制系统的问世，标志着过程计算机控制技术划时代的进步。目前，集散控制技术已发展成为过程计算机控制的主流技术之一。因此，学习、研究与应用集散控制技术，是过程控制工程技术人员面临的重要任务之一。

集散控制系统的主干与核心是基于计算机的控制装置和通信网络。本节将介绍集散控制系统的概念、特点与基本构成、系统通信、系统类型以及集散控制系统在过程控制中的应用等。

1.集散控制系统的基本概念

基于工业过程计算机的控制系统按总体结构可分为集中型控制、分散型控制和集散型控制三大类。

(1)集中型过程计算机控制系统由一台计算机对大型生产装置或生产过程进行控制和管理，计算机、指示器、记录仪等安装在中央控制室中，现场传感器、执行器等通过电缆或双绞线与之相连，计算机采集过程数据，进行运算并发出控制信号，以这种方式构成的过程计算机控制系统称为集中型过程计算机控制系统。

集中型过程计算机控制系统结构简单，便于实现与维护，但存在如下严重缺点：

1) 系统主机过于庞大，一旦出现故障，影响全局，可靠性差。

2) 用一台计算机完成多种不同的任务，实时性差，效率低。

3) 信息源（检测点）和执行器距离主机远，传输信息的线路费用高。

4) 缺乏灵活性与可扩展性。

(2) 分散型过程计算机控制系统分散型过程计算机控制系统是将计算机安装在现场附近，就地实现各回路的控制与管理，在布局上形成一种按地理位置分散的控制结构。而对整个系统的管理与操作，则需要技术人员巡回进行。

(3) 集散型过程计算机控制系统集散型过程计算机控制系统吸取了 “集中型”与 “分散型”的优点，以计算机技术和网络技术为基础，对生产过程进行集中监视、操作和管理，而将控制功能分散到现场的一种过程计算机控制系统。图9-1示出了它的组成结构框 图。

如图9-1所示，集散型控制系统的基本结构可以由分散控制装置、集中操作与管理系统和通信系统三部分组成。

1) 分散控制装置是基于微处理器的过程控制单元（process control unit，PCU),亦称现场控制单元（field control unit, FCU)。它由各类多回路控制器、批量控制器以及数据采集装置等组成，是DCS与生产过程的接口部分。分散控制装置按地理位置分散于工厂的各个控制现场，分别独立地控制一个或多个回路。每个控制单元具有几十种甚至上百种运算功能，可独立地对各个回路进行简单或复杂的控制。据此，一个由成百上千个回路组成的、全场范围的复杂大型过程控制系统就被分散到许多现场控制单元或单元控制室。在单元控制室中设有本地操作站。

2) 集中操作和管理系统主要由系统操作站、各种管理单元和管理计算机组成。系统操作站是系统的人/机接口，习惯上也称为系统与操作管理人员的界面。

3) 通信系统是DCS各单元（亦称工作站）的内联网络。全厂范围的中央控制室可通过通信系统汇集分散在各过程控制单元或单元控制室的信息，从而实现信息综合与集中管理。图9-2说明 了以上三部分的关系。

从技术的角度，集散控制系统综合了计算机技术、通信技术、图形显示技术和过程控制技术，采用了多级分层的结构形式。它不但继承和发展了常规仪表控制系统和计算机集中控制系统的优点，而且还弥补了它们各自的不足。它以崭新的结构体系、*技术面貌、复杂的信息处理能力和*风格的控制方式应用于过程控制的各个领域，已成为当前乃至今后一段时间内过程计算机控制系统发展的主流之一。

2.集散控制系统的功能

(1) 数据采集功能该功能可将生产过程中的大量过程参数，以数字信号的形式定时采集到计算机中，并将有用信号通过通信网络向系统发送，由各操作站的计算机按预定要求对数据进行分析、计算和处理，并进行CRT显示、报警、存储或打印等。

(2) 监视操作功能该功能可将生产过程的各种数据及变化趋势以各种不同的图形 (如模拟图、棒形图、曲线图、相关图等）进行画面显示，还可进行制表打印（如定时制表 打印、随机打印）等。

(3) 过程控制功能DCS的过程控制功能分为开环和闭环两大类。被控过程的输入、 输出信息可以是连续的，也可以是离散的，但其控制方式则为直接数字控制（direct digital control，DDC) 。