DCS是什么意思？DCS是计算机技术、控制技术和网络技术高度集成的产物，是目前最先进、最合理的过程控制系统，能满足各种过程控制的要求。其过程控制点分散，系统可靠性高。通过集中操作和监控，DCS具有方便的操作和维护性能。DCS具有标准接口，使外部连接更加方便简单。DCS的主要特点可以用一句话来概括：“分散控制，集中管理”。DCS是一种系统控制系统，也称为分散控制系统。这一系统是随着大规模工业的兴起而产生的，解决了一些工业系统复杂、环境恶劣、工艺流程复杂的企业在控制中因一个小系统而导致整个系统无法安全运行的问题。现在的控制系统主要有PLC和DCS两种，可以完成复杂的逻辑运算，尤其是温度、压力、流量等一些模拟信号的采集和处理，非常简单实用。DCS(DistributedControlSystem)的缩写，是由过程控制级和过程监控级组成的多级计算机系统，通过通信网络连接。它集成了计算机、通信、显示(CRT)和控制等4C技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、灵活配置、方便配置。
DCS控制系统的结构DCS的过程控制站是一个完整的计算机系统，主要由电源、高性能中央处理器(CPU)和网络接口组成。高性能CPU是现场过程控制的中心，它存储和运行所有过程控制程序、现场仪表数据和控制数据。DCS的所有控制决策都由其执行。过程控制站的网络接口是操作员站和上一级工程师站之间的连接通道。操作员的操作控制信息和工程师站的组态程序通过该通道发送到过程控制站，过程控制站采集和整理的现场数据也通过该通道传输到操作员站。过程控制站通过现场总线与I/O模块连接。用于操作、监控、报警、趋势显示、记录和打印报告的PC。操作员站通常装有完成上述功能的操作软件，并通过以太网与过程控制站相连。一台计算机，用于配置过程控制软件、诊断和监控过程控制站的运行，以及供DCS工程师开发、测试和维护DCS系统。DCS通常用几个控制器(过程站)来控制一个生产过程中的多个控制点，控制器之间通过网络连接，可以交换数据。生产控制操作采用计算机操作站，通过网络与控制器相连，采集生产数据，传达操作指令。从结构上看，DCS包括过程层、操作层和管理层。过程级主要由过程控制站、I/O单元和现场仪表组成，是系统控制功能的主要实现部分。操作层包括：操作员站和工程师站，完成系统的操作和组态。管理层主要指工厂管理信息系统(MIS)。作为DCS更高层次的应用，目前国内造纸行业应用到这一层次的系统很少。
DCS通常用几个控制器(过程站)来控制一个生产过程中的多个控制点，控制器之间通过网络连接，可以交换数据。生产控制操作采用计算机操作站，通过网络与控制器相连，采集生产数据，传达操作指令。从结构上看，DCS包括过程层、操作层和管理层。过程级主要由过程控制站、I/O单元和现场仪表组成，是系统控制功能的主要实现部分。操作层包括：操作员站和工程师站，完成系统的操作和组态。管理层主要指工厂管理信息系统(MIS)。作为DCS的更高层次应用，有
DCS控制系统的发展DCS将扩展到信息管理系统和计算机网络控制，并将过程控制和信息管理系统紧密结合，形成计算机集成过程系统(CIPS)。CIPS不仅要完成传统DCS过程控制的功能，还要实现运行支持和决策支持的功能，包括质量控制、过程管理、在线优化、运行管理和决策分析。网络是当今工厂自动化的核心，是计算机集成过程系统的基础，工厂自动化的每一层都有自己的网络。工厂级(上层和管理层)包括工厂信息管理和生产管理，负责与工厂管理计算机的连接，计算机之间的管理数据交换通过工厂骨干网实现。主干网络采用ISO/OSI-MAP/TOP或TCP/IP-Ethernet网络协议标准。随着工厂自动化规模的不断扩大，这一级别的功能也越来越强，这是DCS向CIPS发展的重要标志。车间级(中间层、监控层)包括过程控制和过程管理，用于连接控制室、现场控制设备和各种现场控制装置。通信网络采用中速工业过程数据高速公路(ProwayC或IEEE802.4)的形式。这就是DCS的实时工业控制网络，应该具有高可靠性，高可用性，强实时性，自诊断功能，自配置功能，易于接入新站。现场级(下层)用于连接过程控制中的传感器、执行器和智能仪表。领域的发展目标是标准现场总线，现在有两个国际组织的现场总线产品，现场总线将是DCS的一个重要发展方向。
DCS的通信网络1、发展历程随着计算机技术、网络技术和控制技术的不断发展，DCS自20世纪70年代问世以来，经历了四个发展时期，具体分为：(1)1975-1980年的初创期。此时，DCS通信系统只是一个一级局域网，整个系统由一个通信指挥员指挥，依次接入各个单元。例如TDC-2000和MOD-3。(2) 1980-1985年到期。利用局域网，将主从星型网络改造成对等总线网络通信或环网通信，扩大了通信范围，提高了传输速率。比如TDC-3000，MOD-300等等。(3)从1985年到1990年的延长期。在局域网中，采用国际标准组织ISO的OSI开放系统互连的参考模型，使各厂商符合开放系统的产品可以互连，互相通信，交换数据，可以应用第三方软件。它改变了以往DCS工厂的封闭结构，DCS从只应用发展到不仅应用而且开发。TDC-3000(带UCN网络)Centum XL等。(4)90后，网络开放。采用符合国际标准的通信协议和规范，即IEE802(以太网)、IEE802.4(令牌总线)、EEFDDI(光纤分布式数据接口)、TCP/IP(传输控制协议/互连协议)或MAP(制造自动化协议)等。不同厂家、不同操作系统的计算机可以共存于一个网络标准中，从而达到产品互换、资源共享的目的。如Centum CS-3000和Advant-500。
2、通信网络的特点通信网络是DCS的重要支柱，所有执行分散控制的单元和各级人机界面都由通信系统连接成一个整体。这种在局部区域使用各种数据通信设备的通信网络称为局域网(LAN)。它是一种通信速率高、误码率低、响应速度快的局域网，具有组织灵活、易于扩展、资源共享的特点。而DCS是用于工业控制的，所以它不同于一般的办公局域网，具有以下特点：(1)具有快速的实时响应能力，一般办公自动化计算机局域网的响应时间为2-6s。要求0.01-0.5s(2)具有极高的可靠性，必须连续准确运行，数据传输误码率低于10-8-10-11，系统利用率在99.999%以上。(3)适合在恶劣环境下工作，能抗电源干扰、雷电干扰、电磁干扰和低电位差干扰。(4)层次结构，为了适应DCS的层次结构，其通信网络也必须具有层次结构，如分为现场总线、车间级网络系统、工厂级网络系统等不同层次。
3、通信网络的层次体系早期的DCS系统的通信网络都是专用的，DCS有几级网络来完成不同模块之间的通信。从目前的情况来看，DCS网络有四个层次，分别是I/O总线、现场总线、控制总线和DCS网络。(1) I/O总线，向控制器发送各种I/O信号，控制器读取I/O信号，而不需要在I/O模块之间交换数据。I/O总线包括并行总线和串行总线。I/O总线的传输速率不高，从几十K到几兆不等。为了快，最好用并行总线。使用并行总线时，其I/O模块必须与控制器模块相邻。如果使用串行总线，I/O模块和控制器之间的距离应该相对较近。通常，控制器模块和I/O模块安装在一个机柜或相邻的机柜中。(2) Fieldbus现场总线发展于90年代初，远程I/O应采用现场总线，如CAN、LONWORKS、HART总线等。在DCS系统中，HART总线广泛应用于远程I/O，如现场的变送器距离控制器机柜较远，来自16个变送器的信号往往被分组为一组，通过HART总线将信号发送给控制器，控制器同时读取16个变送器的信号。有了现场总线，控制器和变送器之间的距离可以达到1 km以上。(3)控制总线将三个完成不同任务的控制器连接到一条总线上，实现控制器之间的通信，称为控制总线。控制总线上不同控制器的数量不受限制。除了三个不同的控制器模块外，该总线上还有DCS网络的接口模块。在控制总线上，控制器之间可以调用数据，这使得模拟值和开关量之间的结合非常好。并不是所有的DCS系统都有控制总线，可以将各种控制器分别连接到DCS网络上，控制器之间的数据可以通过DCS网络进行传输。控制总线的传输速率类似于I/O总线的传输速率。通常在几十k到几兆之间。当CPU和内存的能力比较强的时候，开关量的逻辑运算和模拟量的采集都是在一个控制器中完成的，所以控制总线上只有一种形式的控制器。其通信协议类似于以太网，使用载波监控和令牌广播。(4) DCS网络，将现场控制器和人机界面连接成一个系统。为了保证可靠的通信，DCS制造商制造冗余电缆和通信接口。如果一个网络出现故障，另一个备用网络将立即投入运行。连接到DCS通信网络的组件称为节点。从地理上来说，节点可以是分布式的，每个节点之间的距离对于每个DCS系统来说都是不一样的，有的可以达到几百米。DCS网络的传输速率在几百K到一百兆之间。网络总长度可达数公里，最短的也有几百米。网络不够长的时候，就要加直放站。
计算机集成技术和现场总线的发展将对DCS的结构产生重大影响。目前，DCS的结构将自上而下被肢解，上层工作站将与CIPS紧密结合，DCS将演变为CIPS的下层；在现场级，现场总线的应用将彻底改变传统的DCS I/O结构。现场总线将对自动控制领域产生深远的影响。21世纪工业控制系统的体系结构将由统一的现场总线构成，FCS将是一个开放的控制系统。
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