名称/分布式控制系统
简介/分布式控制系统
系统distributed control systems由多台计算机分别控制生产过程中多个控制回路，同时又可集中获取数据、集中管理和集中控制的自动控制系统&。分布式控制系统采用微处理机分别控制各个回路，而用中小型工业控制计算机或高性能的微处理机实施上一级的控制&。各回路之间和上下级之间通过高速数据通道交换信息。分布式控制系统具有数据获取、直接数字控制、人机交互以及监控和管理等功能。分布式控制系统是在计算机监督控制系统、直接数字控制系统和计算机多级控制系统的基础上发展起来的，是生产过程的一种比较完善的控制与管理系统。在分布式控制系统中，按地区把微处理机安装在测量装置与控制执行机构附近，将控制功能尽可能分散，管理功能相对集中&。这种分散化的控制方式能改善控制的可靠性，不会由于计算机的故障而使整个系统失去控制。当管理级发生故障时，过程控制级（控制回路）仍具有独立控制能力，个别控制回路发生故障时也不致影响全局。与计算机多级控制系统相比&，分布式控制系统在结构上更加灵活、布局更为合理和成本更低。
发展历史/分布式控制系统
DCS是分布式控制系统的英文缩写（Distributed&Control&System），在国内自控行业又称之为集散控制系统。
即所谓的分布式控制系统，或在有些资料中称之为，是相对于集中式控制系统而言的一种新型计算机控制系统，它是在集中式控制系统的基础上发展、演变而来的。在系统功能方面，DCS和集中式控制系统的区别不大，但在系统功能的实现方法上却完全不同。分布式控制系统&
1975年至80年代前期为第一代产品。1975年美国最大的仪表控制公司霍尼韦尔首次向世界推出了它的综合分散控制系统TDC—2000(TotalDistributedControl-2000),这一系统的发表,立即引起美国工业控制界高度评价,称之为“最鼓舞人心的事件”。世界各国的各大公司也纷纷仿效,推出了一个又一个集散系统,从此过程控制进入了集散系统的新时期。
80年代中期至90年代前期为第二代产品。随着计算机的发展与网络开发使各控制厂商更多地采用商业计算机的技术,80年代末许多公司推出新一代的集散系统,其主要特征是新系统的局部网络采用MAP协议;引用智能变送器与现场总线结构;在控制软件上引入PLC的顺序控制与批量控制,使DCS也具有PLC的功能。
90年代中期至21世纪初为第三代产品。至90年代初各国知名的DCS有:Bailey的INFI—90,Rosemount的RS—3,WestHoose的WDPF,Leeds&Nonthrup的MAX—1000,日本横河的CENTUM。这里所提到的均为大型的DCS,为了适应市场的需要各厂商也开发了不少中小型的DCS系统如S—9000,MAX—2,LXL,A2PACS等等。
3代产品的区别，可从DCS的三大部分，即控制站、操作站和通信网络的发展来判断。
特点/分布式控制系统
（1）高可靠性
由于DCS将系统控制功能分散在各台计算机上实现，系统结构采用，因此某一台计算机出现的故障不会导致系统其它功能的丧失。此外，由于系统中各台计算机所承担的任务比较单一，可以针对需要实现的功能采用具有特定结构和软件的专用计算机，从而使系统中每台计算机的可靠性也得到提高。
（2）开放性
DCS采用开放式、标准化、模块化和系列化设计，系统中各台计算机采用局域网方式通信，实现信息传输，当需要改变或扩充系统功能时，可将新增计算机方便地连入系统通信网络或从网络中卸下，几乎不影响系统其他计算机的工作。
（3）灵活性
通过组态软件根据不同的流程应用对象进行软硬件组态，即确定测量与控制信号及相互间连接关系、从控制算法库选择适用的控制规律以及从图形库调用基本图形组成所需的各种监控和报警画面，从而方便地构成所需的控制系统。
（4）易于维护
功能单一的小型或微型专用，具有维护简单、方便的特点，当某一局部或某个计算机出现故障时，可以在不影响整个系统运行的情况下在线更换，迅速排除故障。
（5）协调性
各工作站之间通过通信网络传送各种数据，整个系统信息共享，协调工作，以完成控制系统的总体功能和优化处理。
（6）控制功能齐全
控制算法丰富，集连续控制、顺序控制和批处理控制于一体，可实现串级、前馈、解耦、自适应和预测控制等先进控制，并可方便地加入所需的特殊控制算法。
DCS的构成方式十分灵活，可由专用的管理计算机站、操作员站、工程师站、记录站、现场控制站和数据采集站等组成，也可由通用的服务器、工业控制计算机和可编程控制器构成。
处于底层的过程控制级一般由分散的现场控制站、数据采集站等就地实现数据采集和控制，并通过数据通信网络传送到生产监控级计算机。生产监控级对来自过程控制级的数据进行集中操作管理，如各种优化计算、统计报表、故障诊断、显示报警等。随着计算机技术的发展，DCS可以按照需要与更高性能的计算机设备通过网络连接来实现更高级的集中管理功能，如计划调度、仓储管理、能源管理等。
1975年美国(Honey&Well)第一套分布式控制系统TDCS-2000问世以来，分布式控制系统已经在工业控制的各个领域得到了广泛的应用，以其高度的可靠性、方便的组态软件、丰富的控制算法、开放的联网能力，逐渐成为过程工业自动控制的主流系统。
迄今，全世界数百家厂商已经开发了各种类型的分布式控制系统1500余种，DCS&以其先进、可靠、灵活和操控简便以及合理的价格而得到广大工业用户的青睐，广泛应用于冶金、电力、化工、石油和造纸等工业领域。&&分布式控制系统
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紫金桥组态软件的常用通讯方式解析
在工业控制系统中，通讯是整个系统设计的关键所在。支持的主要分为以下几种： 　　板卡 　　串口 　　以太网通讯方式 　　无线通讯方式　　以下就这几种方式作简单的分析与比较板卡通讯方式　　板卡通讯即在控制系统中通过在上位机加装板卡，由计算机为板卡分配一定的总线带宽或中断进行数据处理的一种通讯方式。　　常见的板卡通讯方式主要是通过占用或的方式实现。其中的通讯效率远大于，因此现在工业控制系统中PCI板卡的使用远远大于的使用。　　从采样速率上考虑：由于板卡能直接与计算机内部总线进行通讯，其数据处理速度是所有通讯方式中速度最快的。典型应用如研华PCI高速采集卡，以及不断发展完善的各类工业控制现场总线如PROFIBUS、DEVICENET等都是通过板卡方式实现高速采集的。　　以国际应用最为广泛的现场总线profibus为例，其现场仪表的数据刷新速率能达到100ms以内；研华的PCI-1714能达到30ms/s的采样速率。　　从成本上考虑：板卡方式的使用成本也相对低廉。　　从通讯距离上考虑：普通的板卡抗干扰通讯距离为1~10m；如果采用现场总线，从理论上讲profibus在使用中继的情况下的最大值能够达到96公里，但是由于必须使用专门设备工程造价就相对高昂。　　支持的板卡主要有：研华、研祥、北京科日新、博硕、宏拓、康拓、横河、天博、及中泰等厂家的部分或全系列板卡。串口通讯方式　　串口就是RS-232-C接口（又称 EIA RS-232-C）是目前最常用的一种串行通讯接口。它是在1970年由美国电子工业协会（EIA）联合贝尔系统、 调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标 准。它的全名是“数据终端设备（DTE）和数据通讯设备（DCE）之间 串行二进制数据交换接口技术标准”该标准规定采用一个25个脚的 DB25连接器，对连接器的每个引脚的信号内容加以规定，还对各种信 号的电平加以规定，现在常见的接口为9针连接器。　　从通讯速率讲：RS-232-C标准规定的数据传输速率为每秒50、75、 100、150、300、600、、、19200波特，现在最快能达到115200，典型的数据结构为（传输时隙+数据位+校验位+停止位），同时还要考虑数据建立连接，数据请求等指令的传输，因此在实际应用中一个串口的通讯速度是相对较慢的。在数据量较大的系统中通常可考虑通过扩展串口卡的方式来进行数据的采集。　　从通讯距离上讲：由于RS-232-C标准规定，驱动器允许有2500pF的电容负载，通信距离将受此电容限制，例如，采用150pF/m的通信电缆时，最大通信距离为15m；若每米电缆的电容量减小，通信距离可以增加。　　传输距离短的另一原因是RS-232属单端信号传送，存在共地噪声和不能抑制共模干扰等问题，因此一般用于20m以内的通信。 在要求通信距离为几十米到上千米时，广泛采用RS-485 串行总线标准。RS-485采用平衡发送和差分接收，因此具有抑制共模干扰的能力。加上总线收发器具有高灵敏度，能检测低至200mV的电压，故传输信号能在千米以外得到恢复。 RS-485采用半双工工作方式，任何时候只能有一点处于发送状态，因此，发送电路须由使能信号加以控制。RS-485用于多点互连时非常方便，可以省掉许多信号线。应用RS-485 可以联网构成分布式系统，其允许最多并联32台驱动器和32台接收器。　　在RS232或RS485设备联成的设备网中，如果设备数量超过2台，就必须使用RS485做通讯介质，RS485网的设备间要想互通信息只有通过“主（Master）”设备中转才能实现，这个主设备通常是PC，而这种设备网中只允许存在一个主设备，其余全部是从（Slave）设备。例如在modbus网络中最多可有1个主站和127个从站。　　从成本和系统结构的组网的便捷性来讲：由于串口通讯结构简单，成本相对较低，发展较早，到目前为止串口通讯仍然是整个工业控制系统中应用最为广泛的通讯方式。　　不仅可以通过串口实现对PLC、智能仪表无纸记录仪等设备的数据读写，同时也可以通过串口实现基于CS构架的分布式控制系统。
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