计算机控制技术第7章集散控制系统的构成

时间：2025-07-08

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第7章集散控制系统的构成

概述 DCS系统构成 PLC的DCS系统构成(PLC-DCS) DCS及应用的发展趋势

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7.1 概述

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什么是DCS?集散型控制系统 ( DISTRIBUTED CONTROL SYSTEM,简写为DCS): 在模拟量回路控制较多的行业中广泛使用的，尽量将控制所造成的危险性分散，而将管理和显示功能集中的一种自动化高技术产品。

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DCS的组成

控制器 I/O板操作站通讯网络图形及编程软件

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硬件发展一方面大规模、超大规模集成电路芯片的技术不断提高，使计算机性能得到大幅度提高；另一方面计算机体系结构的发展。这些变化使得通用计算机得到了广泛的应用和DCS本身的分布程度更高。

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采用PC机作为DCS中的各种节点，特别是操作员站和工程师站已是自然的发展趋势。由于PC机具有广泛的软件资源和网络支持、图形处理能力等，所以 PC 机在 DCS中的应用，极大地提高了DCS的功能和性能。6

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微型计算机从低向高发展小型机厂商从高向低发展的工作站方向

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影响“工作站”发展的因素两个概念：网络就是计算机形成Client/Server体系结构开放系统结构促进标准化、互操作、可移植性等的发展。

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CRT(显示器)的作用

早期的DCS中的CRT—显示模拟工艺流程图，对实时数据的表现方法仅限于数字显示和状态示意，如用图形的形状和颜色表示不同的状态。近几年出现了一种新的CRT图形概念—面向对象方式的图形处理。可以显示被控对象全貌，但不包括很多细节，总图可以被一级一级放大，每放大一级就可显示在高一级被隐藏的细节，越向下越细，直到最基本的元素，如一个具体的电机、阀门等。9

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I/O控制站

在传统的DCS中， I/O控制站是一个CPU控制的，各种I/O板通过控制器总线相连，I/O控制站的CPU完成数据采集、控制回路计算和控制输出的功能。这种结构在一定程度上实现了分散的要求，可以用多个这样的控制器分担整个系统的采集控制功能，分散了危险性，但它本身仍然为集中式的结构，一旦这台控制器出现故障，其影响面还是很大的。另外系统规模的扩大仍然有赖于增加控制器的数量，灵活性仍然受到限制。10

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I/O控制站的智能化随着微控制器技术的发展和成本进一步降低，使得各个I/O板实现智能化并互相通过现场总线交换信息成为可能。 DCS的进一步分散，使I/O控制站不再是一个集中式的结构，它本身也成了一和式结构。

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I/O站智能化的优越性1) 2) 3)

将危险性进一步分散； I/O控制站的冗余可以在站内实现；进一步分散了处理功能，使系统整

体处理能力得以提高；控制站的容量有较大的扩充余地，使系统的扩充更加灵活方便；系统的维修更加方便，实现分板维修；12

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大大增加系统的自诊断能力，各个I/O板由各自的CPU控制，板级自诊断功能的实现不会对系统性能造成影响；有条件将回路控制功能进一步下放到I/O板级，以便提高控制速度；有条件实现分散式安装，使现场信号的I/O更靠近被控对象，降低模拟信号电缆铺设的工作量和信号电缆成本，简化了现场布线的工作。13

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DCS软件技术的发展

软件界面标准的重要性通用硬件平台与专业软件开发商的行业导向 DCS厂家软件的开放性和标准化问题商品化软件所缺的只是与实际数据库之间的接口

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