1.4.4 分布式控制系統（DCS）

20世紀80年代，由于微處理器的出現而產生了分布式控制系統。它以微處理器為核心，實現地理上和功能上的控制，同時通過高速數據通道把各個分散點的信息集中起來進行監視和操作，并實現復雜的控制和優化。分布式控制系統的設計原則是分散控制、集中操作、分級管理、分而治之和綜合協調。

世界上許多國家，包括中國，都已大批量生產各種型號的分布式控制系統。雖然它們型號不同，但其結構和功能都大同小異，均是由以微處理器為核心的基本控制器、高速數據通道、CRT操作站和監督計算機等組成，其結構如圖1-10所示。

分布式控制系統較之過去的集中控制系統具有以下特點。

1.控制分散、信息集中

根據大系統遞階控制的思想，生產過程的控制采用全分散的結構，而生產過程的信息則全部集中并存儲于數據庫，利用通信網絡輸送到有關設備。這種結構使系統的故障風險得到分散，提高了系統的可靠性。

2.系統模塊化

在分布式控制系統中，有許多不同的功能模塊，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。選擇不同數量和不同功能的模塊可組成不同規模和不同要求的硬件環境。同樣，系統的應用軟件也采用模塊化結構，用戶只需借助組態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。若要增加某些功能或擴大規模，只要在原有系統上增加一些模塊，再重新組態即可。顯然，這種軟、硬件的模塊化結構提高了系統的靈活性和可擴展性。

由于采用模塊化結構，所以分布式控制系統容易實現通用化與系列化，系統的擴充也很方便，還可以對系統進行重構，實現實時動態分配與系統管理，以適應不同環境和用戶的需求。

3.數據通信能力較強

利用高速數據通道連接各個模塊或設備，并經通道接口與局域網絡相連，從而保證各設備間的信息交換及數據庫和系統資源的共享。

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過程的信息，如流程畫面、趨勢顯示、報警顯示、數據表格等。同時，操作員還可以通過功能鍵直接改變操作量，干預生產過程、改變運行狀況或進行事故處理。

5.性價比高

分布式控制系統由低成本的微機構成，與同樣功能的大、中型計算機相比，分布式控制系統所需的價格不到其1/3。

6.資源共享

分布式控制系統中的數據、程序、外設等資源都可以由各子系統共享，這也是提高系統性價比的重要方面，還能提高系統的適應性與靈活性。

7.可靠性高

一般情況下，子系統故障不影響全局，可由其他子系統以容錯方式帶故障運行。各子系統間還可互相診斷、檢測和保護，從而提高整個系統的可靠性。分布式控制系統對故障的處理能力或帶故障運行的能力（即系統的容錯運行能力）也稱為堅定性（或堅強性），它是可靠性指標的重要組成部分。分布式控制系統的堅定性大大優于集中式的單機系統。

8.響應速度快

分布式控制系統可通過并行處理或各子系統分別處理來實現快速響應。集中式控制則采用分時處理方式來對多個對象的申請按優先級排隊響應，往往會有滯后，且等待時間較長。