1.4.4 分布式控制系統(tǒng)（DCS）

20世紀80年代，由于微處理器的出現(xiàn)而產(chǎn)生了分布式控制系統(tǒng)（DCS）。它以微處理器為核心，實現(xiàn)地理上和功能上的控制，同時通過高速數(shù)據(jù)通道把各個分散點的信息集中起來，進行集中的監(jiān)視和操作，并實現(xiàn)復(fù)雜的控制和優(yōu)化。DCS的設(shè)計原則是分散控制、集中操作、分級管理、分而自治和綜合協(xié)調(diào)。

世界上許多國家和地區(qū)，包括中國都已大批量生產(chǎn)各種型號的分布式控制系統(tǒng)。雖然它們型號不同，但其結(jié)構(gòu)和功能都大同小異，均是由以微處理器為核心的基本數(shù)字控制器、高速數(shù)據(jù)通道、CRT操作站和監(jiān)督計算機等組成，其結(jié)構(gòu)如圖1-10所示。

圖1-10 分布式控制系統(tǒng)

分布式控制系統(tǒng)較過去的集中控制系統(tǒng)具有以下特點。

1.控制分散、信息集中

采用大系統(tǒng)遞階控制的思想，生產(chǎn)過程的控制采用全分散的結(jié)構(gòu)，而生產(chǎn)過程的信息則全部集中并存儲于數(shù)據(jù)庫，利用高速數(shù)據(jù)通道或通信網(wǎng)絡(luò)輸送到有關(guān)設(shè)備。這種結(jié)構(gòu)使系統(tǒng)的危險分散，提高了可靠性。

2.系統(tǒng)模塊化

在分布式控制系統(tǒng)中，有許多不同功能的模塊，如CPU模塊、AI和AO模塊、DI和DO模塊、通信模塊、CRT模塊、存儲器模塊等。選擇不同數(shù)量和不同功能的模塊可組成不同規(guī)模和不同要求的硬件環(huán)境。同樣，系統(tǒng)的應(yīng)用軟件也采用模塊化結(jié)構(gòu)，用戶只需借助于組態(tài)軟件，即可方便地將所選硬件和軟件模塊連接起來組成控制系統(tǒng)。若要增加某些功能或擴大規(guī)模，只要在原有系統(tǒng)上增加一些模塊，再重新組態(tài)即可。顯然，這種軟、硬件的模塊化結(jié)構(gòu)提高了系統(tǒng)的靈活性和可擴展性。

3.數(shù)據(jù)通信能力較強

利用高速數(shù)據(jù)通道連接各個模塊或設(shè)備，并經(jīng)通道接口與局域網(wǎng)絡(luò)相連，從而保證各設(shè)備間的信息交換及數(shù)據(jù)庫和系統(tǒng)資源的共享。

4.友好而豐富的人機接口

操作員可通過人機接口及時獲取整個生產(chǎn)過程的信息，如流程畫面、趨勢顯示、報警顯示、數(shù)據(jù)表格等。同時，操作員還可以通過功能鍵直接改變操作量，干預(yù)生產(chǎn)過程、改變運行狀況或做事故處理。

5.可靠性高

在分布式控制系統(tǒng)中，采用了各種措施來提高系統(tǒng)的可靠性，如硬件自診斷系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡(luò)、高速數(shù)據(jù)通道、電源以及輸入/輸出接口等關(guān)鍵部分的雙重化（又稱冗余），還有自動后援和手動后援等。并且由于各個控制功能的分散，使得每臺計算機的任務(wù)相應(yīng)減少，同時有多臺同樣功能的計算機，彼此之間有很大的冗余量，必要時可重新排列或調(diào)用備用機組。因此集散控制系統(tǒng)的可靠性相當高。