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DCS控制系統(tǒng)定義及組成
閱讀：590 發(fā)布時間：2013-8-23
DCS是分布式控制系統(tǒng)的英文縮寫（Distributed Control System），在國內(nèi)自控行業(yè)又稱之為集散控制系統(tǒng)。
即所謂的分布式控制系統(tǒng)，或在有些資料中稱之為集散系統(tǒng)，是相對于集中式控制系統(tǒng)而言的一種新型計算機控制系統(tǒng)，它是在集中式控制系統(tǒng)的基礎上發(fā)展、演變而來的。在系統(tǒng)功能方面，DCS和集中式控制系統(tǒng)的區(qū)別不大，但在系統(tǒng)功能的實現(xiàn)方法上卻*不同。
首先，DCS的骨架—系統(tǒng)網(wǎng)絡，它是DCS的基礎和核心。由于網(wǎng)絡對于DCS整個系統(tǒng)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(tǒng)網(wǎng)絡來說，它必須滿足實時性的要求，即在確定的時間限度內(nèi)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(nèi)完成，而這個時間限度則是根據(jù)被控制過程的實時性要求確定的。因此，衡量系統(tǒng)網(wǎng)絡性能的指標并不是網(wǎng)絡的速率，即通常所說的每秒比特數(shù)（bps），而是系統(tǒng)網(wǎng)絡的實時性，即能在多長的時間內(nèi)確保所需信息的傳輸完成。系統(tǒng)網(wǎng)絡還必須非常可靠，無論在任何情況下，網(wǎng)絡通信都不能中斷，因此多數(shù)廠家的DCS均采用雙總線、環(huán)形或雙重星形的網(wǎng)絡拓撲結構。為了滿足系統(tǒng)擴充性的要求，系統(tǒng)網(wǎng)絡上可接入的zui大節(jié)點數(shù)量應比實際使用的節(jié)點數(shù)量大若干倍。這樣，一方面可以隨時增加新的節(jié)點，另一方面也可以使系統(tǒng)網(wǎng)絡運行于較輕的通信負荷狀態(tài)，以確保系統(tǒng)的實時性和可靠性。在系統(tǒng)實際運行過程中，各個節(jié)點的上網(wǎng)和下網(wǎng)是隨時可能發(fā)生的，特別是操作員站，這樣，網(wǎng)絡重構會經(jīng)常進行，而這種操作不能影響系統(tǒng)的正常運行，因此，系統(tǒng)網(wǎng)絡應該具有很強在線網(wǎng)絡重構功能。
其次，這是一種*對現(xiàn)場I/O處理并實現(xiàn)直接數(shù)字控制（DOS）功能的網(wǎng)絡節(jié)點。一般一套DCS中要設置現(xiàn)場I/O控制站，用以分擔整個系統(tǒng)的I/O和控制功能。這樣既可以避免由于一個站點失效造成整個系統(tǒng)的失效，提高系統(tǒng)可靠性，也可以使各站點分擔數(shù)據(jù)采集和控制功能，有利于提高整個系統(tǒng)的性能。DCS的操作員站是處理一切與運行操作有關的人機界面（HMI-Human Machine Interface或operator interface）功能的網(wǎng)絡節(jié)點。
系統(tǒng)網(wǎng)絡是DCS的工程師站，它是對DCS進行離線的配置、組態(tài)工作和在線的系統(tǒng)監(jiān)督、控制、維護的網(wǎng)絡節(jié)點，其主要功能是提供對DCS進行組態(tài)，配置工作的工具軟件（即組態(tài)軟件），并在DCS在線運行時實時地監(jiān)視DCS網(wǎng)絡上各個節(jié)點的運行情況，使系統(tǒng)工程師可以通過工程師站及時調(diào)整系統(tǒng)配置及一些系統(tǒng)參數(shù)的設定，使DCS隨時處在*的工作狀態(tài)之下。與集中式控制系統(tǒng)不同，所有的DCS都要求有系統(tǒng)組態(tài)功能，可以說，沒有系統(tǒng)組態(tài)功能的系統(tǒng)就不能稱其為DCS。
集散控制系統(tǒng)（簡稱DCS）由哪幾部分組成
世界上有多種類型的DCS，在功能、容量、特點上各具特色，其結構特點主要有以下五大部分。
（1）人機接口。包括操作員接口和工程師接口。前者實現(xiàn)對工藝過程運行的監(jiān)視和操作，通過通訊網(wǎng)絡與現(xiàn)場控制站連接；后者實現(xiàn)對控制功能的組態(tài)，直接與現(xiàn)場控制站連接。
（2）現(xiàn)場控制站。現(xiàn)場控制站是DCS的核心，DCS由它實現(xiàn)對現(xiàn)場過程信號進行輸入/輸出、數(shù)據(jù)采集、反饋控制、順序控制等。
（3）通訊網(wǎng)絡。用于連接各個站進行相互通訊、交換數(shù)據(jù)。
（4）通用計算機接口。用于DCS與通用計算機連接通訊，完成更高層次的控制和管理。
（5）上位機。上位機主要實現(xiàn)高層次的優(yōu)化管理。如優(yōu)化控制、成本管理與控制等。
DCS自1975年問世以來，已經(jīng)經(jīng)歷了二十多年的發(fā)展歷程。在這二十多年中，DCS雖然在系統(tǒng)的體系結構上沒有發(fā)生重大改變，但是經(jīng)過不斷的發(fā)展和完善，其功能和性能都得到了巨大的提高。總的來說，DCS正在向著更加開放，更加標準化，更加產(chǎn)品化的方向發(fā)展。
即所謂的分布式控制系統(tǒng)，或在有些資料中稱之為集散系統(tǒng)，是相對于集中式控制系統(tǒng)而言的一種新型計算機控制系統(tǒng)，它是在集中式控制系統(tǒng)的基礎上發(fā)展、演變而來的。在系統(tǒng)功能方面，DCS和集中式控制系統(tǒng)的區(qū)別不大，但在系統(tǒng)功能的實現(xiàn)方法上卻*不同。
首先，DCS的骨架—系統(tǒng)網(wǎng)絡，它是DCS的基礎和核心。由于網(wǎng)絡對于DCS整個系統(tǒng)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(tǒng)網(wǎng)絡來說，它必須滿足實時性的要求，即在確定的時間限度內(nèi)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(nèi)完成，而這個時間限度則是根據(jù)被控制過程的實時性要求確定的。因此，衡量系統(tǒng)網(wǎng)絡性能的指標并不是網(wǎng)絡的速率，即通常所說的每秒比特數(shù)（bps），而是系統(tǒng)網(wǎng)絡的實時性，即能在多長的時間內(nèi)確保所需信息的傳輸完成。系統(tǒng)網(wǎng)絡還必須非常可靠，無論在任何情況下，網(wǎng)絡通信都不能中斷，因此多數(shù)廠家的DCS均采用雙總線、環(huán)形或雙重星形的網(wǎng)絡拓撲結構。為了滿足系統(tǒng)擴充性的要求，系統(tǒng)網(wǎng)絡上可接入的zui大節(jié)點數(shù)量應比實際使用的節(jié)點數(shù)量大若干倍。這樣，一方面可以隨時增加新的節(jié)點，另一方面也可以使系統(tǒng)網(wǎng)絡運行于較輕的通信負荷狀態(tài)，以確保系統(tǒng)的實時性和可靠性。在系統(tǒng)實際運行過程中，各個節(jié)點的上網(wǎng)和下網(wǎng)是隨時可能發(fā)生的，特別是操作員站，這樣，網(wǎng)絡重構會經(jīng)常進行，而這種操作不能影響系統(tǒng)的正常運行，因此，系統(tǒng)網(wǎng)絡應該具有很強在線網(wǎng)絡重構功能。
其次，這是一種*對現(xiàn)場I/O處理并實現(xiàn)直接數(shù)字控制（DOS）功能的網(wǎng)絡節(jié)點。一般一套DCS中要設置現(xiàn)場I/O控制站，用以分擔整個系統(tǒng)的I/O和控制功能。這樣既可以避免由于一個站點失效造成整個系統(tǒng)的失效，提高系統(tǒng)可靠性，也可以使各站點分擔數(shù)據(jù)采集和控制功能，有利于提高整個系統(tǒng)的性能。DCS的操作員站是處理一切與運行操作有關的人機界面（HMI-Human Machine Interface或operator interface）功能的網(wǎng)絡節(jié)點。
系統(tǒng)網(wǎng)絡是DCS的工程師站，它是對DCS進行離線的配置、組態(tài)工作和在線的系統(tǒng)監(jiān)督、控制、維護的網(wǎng)絡節(jié)點，其主要功能是提供對DCS進行組態(tài)，配置工作的工具軟件（即組態(tài)軟件），并在DCS在線運行時實時地監(jiān)視DCS網(wǎng)絡上各個節(jié)點的運行情況，使系統(tǒng)工程師可以通過工程師站及時調(diào)整系統(tǒng)配置及一些系統(tǒng)參數(shù)的設定，使DCS隨時處在*的工作狀態(tài)之下。與集中式控制系統(tǒng)不同，所有的DCS都要求有系統(tǒng)組態(tài)功能，可以說，沒有系統(tǒng)組態(tài)功能的系統(tǒng)就不能稱其為DCS。
集散控制系統(tǒng)（簡稱DCS）由哪幾部分組成
世界上有多種類型的DCS，在功能、容量、特點上各具特色，其結構特點主要有以下五大部分。
（1）人機接口。包括操作員接口和工程師接口。前者實現(xiàn)對工藝過程運行的監(jiān)視和操作，通過通訊網(wǎng)絡與現(xiàn)場控制站連接；后者實現(xiàn)對控制功能的組態(tài)，直接與現(xiàn)場控制站連接。
（2）現(xiàn)場控制站。現(xiàn)場控制站是DCS的核心，DCS由它實現(xiàn)對現(xiàn)場過程信號進行輸入/輸出、數(shù)據(jù)采集、反饋控制、順序控制等。
（3）通訊網(wǎng)絡。用于連接各個站進行相互通訊、交換數(shù)據(jù)。
（4）通用計算機接口。用于DCS與通用計算機連接通訊，完成更高層次的控制和管理。
（5）上位機。上位機主要實現(xiàn)高層次的優(yōu)化管理。如優(yōu)化控制、成本管理與控制等。
DCS自1975年問世以來，已經(jīng)經(jīng)歷了二十多年的發(fā)展歷程。在這二十多年中，DCS雖然在系統(tǒng)的體系結構上沒有發(fā)生重大改變，但是經(jīng)過不斷的發(fā)展和完善，其功能和性能都得到了巨大的提高。總的來說，DCS正在向著更加開放，更加標準化，更加產(chǎn)品化的方向發(fā)展。