DCS為分散控制系統(tǒng)的英文（TOTAL DISTRIBUTED CONTROL SYSTEM）簡稱。指的是控制危險分散、管理和顯示集中值桩。60年代末有人研制了作邏輯運算的可編程序控制器（Programmable Logic Controller）。簡稱PLC豪椿。主要應(yīng)用于汽車制造業(yè)奔坟。70年代中期以完成模擬量控制的DCS推向市場，代替以PID運算為主的模擬儀表控制祸弥。首先提出DCS這樣一種思想的是原制造儀表的廠商偎旱，當時主要應(yīng)用于化工行業(yè)船庐。后又有計算機行業(yè)從事DCS的開發(fā)。70年代微機技術(shù)還不成熟地捂，計算機技術(shù)還不夠發(fā)達羽捻。操作站、控制器滤重、I/O板和網(wǎng)絡(luò)接口板等都是DCS生產(chǎn)廠家自行開發(fā)的酣疏，也就是所有部件都是專用的。

70年代初鲫庆，有人用如PDP/1124這樣的小型機代替原來的集中安裝的模擬儀表控制诬曙。連接到中央控制室的電纜很多。如用小型機既作為控制器掏榜、同時把連接小型機的CRT又作為顯示設(shè)備（即人機界面）霹孙。一臺小型機需接收幾千臺變送器或別的傳感器來的信號，完成幾百個回路的運算络兜。很顯然其危險有點集中辐赞。和模擬儀表連接的電纜一樣多，并且一旦小型機壞了硝训，控制和顯示都沒有了响委。數(shù)字控制沒有達到預(yù)期的目的。

后有人提出把控制和顯示分開窖梁。一臺計算機完成控制計算任務(wù)晃酒，另一臺計算機完成顯示任務(wù)。另外窄绒，一個工藝過程作為被控對象可能需要顯示和控制的點很多贝次，其中有一些還需要閉環(huán)控制或邏輯運算，工藝過程作為被控對象的各個部分會有相對獨立性彰导，可以分成若干個獨立的工序蛔翅，再把在計算機控制系統(tǒng)中獨立的工序上需要顯示和控制的輸入、輸出的點分配到數(shù)臺計算機中去位谋，把原來由一臺小型機完成的運算任務(wù)由幾臺或幾十臺計算機（控制器）去完成山析。其中一臺機器壞了不影響全局。所謂“狼群代替老虎”的戰(zhàn)術(shù)掏父，這就是危險分散的意思羽嘉。把顯示、操作鹏亥、打印等管理功能集中在一起反腺，用網(wǎng)絡(luò)把上述完成控制和顯示的兩部分連成一個系統(tǒng)。當時有人把這種系統(tǒng)稱為集散系統(tǒng)。

危險究竟要分散到多少算合適呢聊浊？這與當時的計算機技術(shù)的發(fā)展水平有關(guān)薄好。70年代中期，徹底分散就是一個控制器完成一個回路的運算斩缘。當時由于人們對數(shù)字技術(shù)不太熟息唁底，習(xí)慣于模擬儀表，70年代末泳隶、80年代曾經(jīng)風(fēng)行回路控制器他幢，把數(shù)字控制器做成和原來模擬儀表在外觀上幾乎完全一樣，不改變操作習(xí)慣灭大，內(nèi)部把PID運算數(shù)字化订咆。一塊儀表（一臺計算機）完成一個回路的控制任務(wù)。其價格較為昂貴位仁，但危險是分散了柑贞。然后用通訊網(wǎng)絡(luò)把各個控制器和以CRT為基礎(chǔ)的人機界面連成一個系統(tǒng)方椎。這時網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)通常都是星形結(jié)構(gòu)聂抢。回路的控制器的制作成本太高棠众，價格/性能比不好琳疏。后來為了減低成本，就有兩回路的闸拿、四回路的控制器空盼，它的價格/性能比稍好一些。對于一個大中型系統(tǒng)來說新荤，DCS的價格/性能比比回路控制器組成的系統(tǒng)要好揽趾。有些特殊地方還是要用到一些回路控制器。

如果所要完成的回路太多苛骨，如一個控制器采集幾千點篱瞎、完成幾百個回路的運算，危險又太集中痒芝。在這種情況下遥局，危險必需分散。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展肛精，計算機的運算能力莽烫、存儲容量和可靠性不斷提高，一臺計算機所完成的任務(wù)也可以增加炬山。完成的任務(wù)也可集中一點汉渣。另外，控制器、網(wǎng)絡(luò)等冗余技術(shù)也得到了發(fā)展，控制運算也可集中一些够吩。

從目前的DCS來看锤知，一個控制器完成幾十個回路的運算和幾百點的采集、再加適量的邏輯運算秽祷，經(jīng)現(xiàn)場使用，效果是比較好的位俩。這就產(chǎn)生控制器升級的問題了矗寂。有時控制器和檢測元件的距離還是比較遠，這就促進現(xiàn)場總線的發(fā)展勇蝙。如CAN沫勿、LOONWORKS、FF等現(xiàn)場總線味混，以及HART協(xié)議接收板等都用到DCS系統(tǒng)中产雹。

DCS分為三大部分，帶I/O板的控制器翁锡、通訊網(wǎng)絡(luò)和人機界面（HMI）蔓挖。由I/O板通過端子板直接與生產(chǎn)過程相連，讀取傳感器來的信號馆衔。I/O板有幾種不同的類型瘟判，每一種I/O板都有相應(yīng)的端子板。

　模擬量輸入角溃，4-20毫安的標準信號板和用以讀取熱電偶的毫伏信號板拷获；4-16個通道不等；

模擬量輸出减细，通常都是4-20毫安的標準信號匆瓜，一般它的通道比較少，4-8個個通道顷床；

開關(guān)量輸入跪悼；16-32個通道：

開關(guān)量輸出，開關(guān)量輸入和輸出還分不同電壓等級的板锨圣，如直流24伏陕绢、125伏；交流220伏或115伏等骗采；8-16個通道不等闯揪；

脈沖量輸入，用于采集速率的信號词趾；4-8通道不等避某；

快速中斷輸入；

HART協(xié)議輸入板；

現(xiàn)場總線I/O板蚯垫；

每一塊I/O板都接在I/O總線上闲涕。為了信號的安全和完整，信號在進入I/O板以前信號要進行整修咳碰，如上下限的檢查剖毯、溫度補償、濾波教馆，這些工作可以在端子板完成逊谋，也可以分開完成，完成信號整修的板現(xiàn)在有人稱它們?yōu)樾盘栒{(diào)理板土铺。

I/O總線和控制器相連胶滋。80年代的DCS由于控制器的運算能力不強，為了增加I/O點數(shù)悲敷，把控制器的任務(wù)分開究恤，實際上是有三種類型的控制器。即：完成閉環(huán)運算的控制器后德、模擬量數(shù)據(jù)采集器和邏輯運算器部宿。它們分別有自己的I/O總線，各種DCS的I/O總線各不相同探遵。如果要求快速窟赏，最好采用并行總線妓柜。一般采用串行總線比較多箱季。尤其是RS485總線較多，模擬量數(shù)據(jù)采集器和邏輯運算器的I/O點數(shù)可以多一些寸纠。

閉環(huán)控制器雳雄、模擬量數(shù)據(jù)采集器和邏輯運算器可以和人機界面直接連在通訊網(wǎng)絡(luò)上，在網(wǎng)絡(luò)上的每一個不同的控制器作為網(wǎng)絡(luò)上的一個獨立結(jié)點帮课。每一個結(jié)點完成不同的功能匙久。它們都應(yīng)有網(wǎng)絡(luò)接口。有的DCS為了節(jié)省網(wǎng)絡(luò)接口八泡，把所有的過程控制用的設(shè)備即閉環(huán)控制器趾马、模擬量數(shù)據(jù)采集器和邏輯運算器預(yù)先連在控制總線上，稱為過程控制站锚揍。這可以增加過程控制站能接收的I/O點數(shù)毁察，又能節(jié)省接口。然后再通過接口連到網(wǎng)絡(luò)上防养，與人機界面相連尚染。隨著計算機計術(shù)的發(fā)展，控制器的運算能力不斷增強，如PC機做的一個控制器能力很強逗柴，既可接收模擬量運算蛹头，也接收開關(guān)量邏輯運算。一個控制器成為網(wǎng)絡(luò)上的一個結(jié)點戏溺。通過網(wǎng)絡(luò)與人機界面相連渣蜗。

控制器是DCS的核心部件，它相當于一臺PC機旷祸。有的DCS的控制器本身就是PC機袍睡。它主要有CPU、RAM肋僧、E2PROM和ROM等芯片斑胜，還有兩個接口，一個向下接收I/O總線來的信號嫌吠，另一個接口是向上把信號送到網(wǎng)絡(luò)上與人機界面相連止潘。ROM用來存貯完成各種運算功能的控制算法（有的DCS稱為功能塊庫）。在庫中存功能塊辫诅，如控制算法PID凭戴、帶死區(qū)PID，積分分離PID炕矮，算術(shù)運算加逆酣、減、乘堡它、除殖锹、平方、開方衍醒、函數(shù)運算一次濾波席磕、正弦、余弦父驮、X-Y函數(shù)發(fā)生器照窥、超前-滯后；比較先進的算法有史密斯預(yù)估涎瓜，C語言接口羹李、矩陣加、矩陣乘慈宾；邏輯運算有邏輯與猖驹、邏輯或、邏輯非救鲤、邏輯與非等久窟。通常用站功能塊不僅把模擬量和開關(guān)量結(jié)合起來秩冈，還與人連系起來。功能塊越多斥扛，用戶編寫應(yīng)用程序（即組態(tài)）越方便入问。組態(tài)按照工藝要求，把功能塊連接起來形成控制方案稀颁。把控制方案存在E2PROM中芬失。因為E2PROM可以擦寫，組態(tài)要隨工藝改變而改變匾灶，所以把組態(tài)存在E2PROM中棱烂。不同用戶有不同組態(tài)。組態(tài)時阶女，用戶從功能塊庫中選擇要的功能塊颊糜，填上參數(shù)，把功能塊連接起來秃踩。形成控制方案存到E2PROM中衬鱼。這時控制器在組態(tài)方式，投入運行后就成為運行方式酿萄。

控制器中安裝有操作系統(tǒng)序机，功能塊組態(tài)軟件和通訊軟件。

為了系統(tǒng)安全運行争峭，閉環(huán)控制器一定是冗余運行的寥只，一用一備，并且是熱備馍逗。為了使冗余成功冻找，應(yīng)注意以下幾點：兩個控制器的硬件、軟件版本必需一致烦盛；檢查發(fā)送-接收的芯片是否完好梦迂；冗余的芯片是否完好肚轴。兩個模件的設(shè)定是否一樣紧邑、還要檢查有沒有帶手操站等。

通訊網(wǎng)絡(luò)把過程站和人機界面連成一個系統(tǒng)稠还。通訊網(wǎng)絡(luò)有幾種不同的結(jié)構(gòu)行式伞缺。如總線式、環(huán)形和星形叁丧∑√埽總線形在邏輯上也是環(huán)形的。星形的只適用于小系統(tǒng)拥娄。不論是環(huán)形還是總線形蚊锹，一般都采用廣播式瞳筏。其它一些協(xié)議方式已用的較少。通訊網(wǎng)絡(luò)的速率在10M和100M左右牡昆。

人機界面有4種不同形式的結(jié)點姚炕，它們是操作站、工程師工作站丢烘、歷史趨勢站和動態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)器柱宦。

操作站安裝有操作系統(tǒng)、監(jiān)控軟件和控制器的驅(qū)動軟件播瞳。顯示系統(tǒng)的標簽掸刊、動態(tài)流程圖和報警信息。

工程師工作站給控制器組態(tài)（CAD）赢乓，也可以給操作站組態(tài)（作動態(tài)流程圖）忧侧。如果監(jiān)控軟件作圖能力很強，作圖工作可以由監(jiān)控軟件獨立完成子钱。工程師站的另外一個功能是讀控制器的組態(tài)红狗，用于控制器升級，查找故障暴遂。我們稱之為逆向工程師站暂呈。

歷史趨勢站用于存儲歷史數(shù)據(jù)，一般用磁盤陣列（稱為RAID技術(shù)）粘伊。

動態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)器是DCS和MIS系統(tǒng)的接口辜辰，也是DCS和Web的隔離設(shè)備。

DCS和PLC的設(shè)計原理區(qū)別較大惠翼，PLC是由摸仿原繼電器控制原理發(fā)展起來的束敦，70年代的PLC只有開關(guān)量邏輯控制，首先應(yīng)用的是汽車制造行業(yè)支摹。它以存儲執(zhí)行邏輯運算匾瓣、順序控制、定時代郊、計數(shù)和運算等操作的指令袱耽；并通過數(shù)字輸入和輸出操作，來控制各類機械或生產(chǎn)過程干发。用戶編制的控制程序表達了生產(chǎn)過程的工藝要求朱巨，并事先存入PLC的用戶程序存儲器中。運行時按存儲程序的內(nèi)容逐條執(zhí)行枉长，以完成工藝流程要求的操作冀续。PLC的CPU內(nèi)有指示程序步存儲地址的程序計數(shù)器，在程序運行過程中必峰，每執(zhí)行一步該計數(shù)器自動加1洪唐，程序從起始步（步序號為零）起依次執(zhí)行到最終步（通常為END指令）钻蹬，然后再返回起始步循環(huán)運算。PLC每完成一次循環(huán)操作所需的時間稱為一個掃描周期凭需。不同型號的PLC脉让，循環(huán)掃描周期在1微秒到幾十微秒之間。程序計數(shù)器這樣的循環(huán)操作功炮，這是DCS所沒有的溅潜。這也是使PLC的冗余不如DCS的原因。DCS是在運算放大器的基礎(chǔ)上得以發(fā)展的薪伏。把所有的函數(shù)墅瑟、各過程變量之間的關(guān)系都作成功能塊（有的DCS系統(tǒng)稱為膨化塊）。70年代中期的DCS只有模擬量控制疯蓄。如TDC2000系統(tǒng)枪素，一個控制器一秒鐘內(nèi)能完成8個PID回路的運算。首先應(yīng)用的是化工行業(yè)猩镰。DCS和PLC的表現(xiàn)的主要差別是在開關(guān)量的邏輯解算和模擬量的運算上芹倔，即使后來兩者相互有些滲透，但是還是有區(qū)別氨鹤。80年代以后威脯，PLC除邏輯運算外，也有一些控制回路用的算法何煞，但要完成一些復(fù)雜運算還是比較困難跨略，PLC用梯形圖編程，模擬量的運算在編程時不太直觀柿患，編程比較麻煩烁犀。但在解算邏輯方面，表現(xiàn)出快速的優(yōu)點森枪，在微秒量級视搏，解算1K邏輯程序不到1毫秒。它把所有的輸入都當成開關(guān)量來處理县袱，16位（也有32位的）為一個模擬量浑娜。而DCS把所有輸入都當成模擬量，1位就是開關(guān)量显拳。解算一個邏輯是在幾百微秒至幾毫秒量級棚愤。對于PLC解算一個PID運算在幾十毫秒，這與DCS的運算時間不相上下杂数。大型PLC使用另外一個CPU來完成模擬量的運算。把計算結(jié)果送給PLC的控制器瘸洛。不同型號的DCS揍移，解算PID所需時間不同次和，但都在幾十毫秒的量級。如早期的TDC2000系統(tǒng)那伐，1秒鐘內(nèi)完成8個回路的控制運算踏施。隨著芯片技術(shù)的發(fā)展，解算一個算法的時簡在縮短披滑。解算一個算法所需時間與功能塊的安排方式和組態(tài)方式有關(guān)徒锄。

在接地電阻方面，對PLC也許要求不高羹卷，但對DCS一定要在幾歐姆以下（通常在4歐姆以下）安芋。模擬量隔離也是非常重要的。在有爆炸危險的地方淀胞，應(yīng)配置本質(zhì)安全柵售芳。

相同I/O點數(shù)的系統(tǒng)，用PLC比用DCS两军，其成本要低一些（大約能省40%左右）肿犁。PLC沒有專用操作站，它用的軟件和硬件都是通用的备秋，所以維護成本比DCS要低很多整空。一個PLC的控制器，可以接收幾千個I/O點（最多可達8000多個I/O）聂祈。DCS的控制器拢掷，只能幾百個I/O點（不超過500個I/O）。如果被控對象主要是設(shè)備連鎖曹动、回路很少斋日，采用PLC較為合適。如果主要是模擬量控制墓陈、并且函數(shù)運算很多恶守，最好采用DCS。DCS在控制器贡必、I/O板兔港、通訊網(wǎng)絡(luò)等的冗余方面，一些高級運算仔拟、行業(yè)的特殊要求方面都要比PLC好的多衫樊。PLC由于采用通用監(jiān)控軟件，在設(shè)計企業(yè)的管理信息系統(tǒng)方面利花，要容易一些科侈。

特別要指出的是，DCS的專用操作站炒事，不是天經(jīng)地義的臀栈。它是由歷史原因形成的蔫慧。DCS廠家如再不開放操作站，與工廠的管理信息系統(tǒng)連網(wǎng)岭蚜，個別DCS就有從市場中消失的危險脯阔。

隨著新技術(shù)的誕生，負面影響也跟著而來孝揉。新操作站的開放摇值，病毒和黑客容易侵入到系統(tǒng)。在作設(shè)計時垃批，在操作站上設(shè)置密碼茫步，系統(tǒng)多加隔離和防火墻。把負面影響減到最小伞让。DCS為分散控制系統(tǒng)的英文（TOTAL DISTRIBUTED CONTROL SYSTEM）簡稱康逝。指的是控制危險分散、管理和顯示集中停濒。60年代末有人研制了作邏輯運算的可編程序控制器（Programmable Logic Controller）菲恢。簡稱PLC。主要應(yīng)用于汽車制造業(yè)衣右。70年代中期以完成模擬量控制的DCS推向市場锁孟，代替以PID運算為主的模擬儀表控制。首先提出DCS這樣一種思想的是原制造儀表的廠商茁瘦，當時主要應(yīng)用于化工行業(yè)品抽。后又有計算機行業(yè)從事DCS的開發(fā)。70年代微機技術(shù)還不成熟甜熔，計算機技術(shù)還不夠發(fā)達圆恤。操作站、控制器腔稀、I/O板和網(wǎng)絡(luò)接口板等都是DCS生產(chǎn)廠家自行開發(fā)的盆昙，也就是所有部件都是專用的。

70年代初焊虏，有人用如PDP/1124這樣的小型機代替原來的集中安裝的模擬儀表控制淡喜。連接到中央控制室的電纜很多。如用小型機既作為控制器诵闭、同時把連接小型機的CRT又作為顯示設(shè)備（即人機界面）炼团。一臺小型機需接收幾千臺變送器或別的傳感器來的信號，完成幾百個回路的運算疏尿。很顯然其危險有點集中存妇。和模擬儀表連接的電纜一樣多，并且一旦小型機壞了，控制和顯示都沒有了尸惭。數(shù)字控制沒有達到預(yù)期的目的氯摆。

后有人提出把控制和顯示分開埠邻。一臺計算機完成控制計算任務(wù)男磅，另一臺計算機完成顯示任務(wù)。另外苞惰，一個工藝過程作為被控對象可能需要顯示和控制的點很多蜂澄，其中有一些還需要閉環(huán)控制或邏輯運算，工藝過程作為被控對象的各個部分會有相對獨立性咕诊，可以分成若干個獨立的工序墨攻，再把在計算機控制系統(tǒng)中獨立的工序上需要顯示和控制的輸入、輸出的點分配到數(shù)臺計算機中去焚卖，把原來由一臺小型機完成的運算任務(wù)由幾臺或幾十臺計算機（控制器）去完成汹魁。其中一臺機器壞了不影響全局。所謂“狼群代替老虎”的戰(zhàn)術(shù)晰绎，這就是危險分散的意思寓落。把顯示、操作荞下、打印等管理功能集中在一起伶选，用網(wǎng)絡(luò)把上述完成控制和顯示的兩部分連成一個系統(tǒng)。當時有人把這種系統(tǒng)稱為集散系統(tǒng)尖昏。

危險究竟要分散到多少算合適呢仰税？這與當時的計算機技術(shù)的發(fā)展水平有關(guān)。70年代中期抽诉，徹底分散就是一個控制器完成一個回路的運算陨簇。當時由于人們對數(shù)字技術(shù)不太熟息，習(xí)慣于模擬儀表迹淌，70年代末河绽、80年代曾經(jīng)風(fēng)行回路控制器，把數(shù)字控制器做成和原來模擬儀表在外觀上幾乎完全一樣巍沙，不改變操作習(xí)慣葵姥，內(nèi)部把PID運算數(shù)字化。一塊儀表（一臺計算機）完成一個回路的控制任務(wù)句携。其價格較為昂貴献舍，但危險是分散了。然后用通訊網(wǎng)絡(luò)把各個控制器和以CRT為基礎(chǔ)的人機界面連成一個系統(tǒng)宴亦。這時網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)通常都是星形結(jié)構(gòu)苟及。回路的控制器的制作成本太高，價格/性能比不好夷钥。后來為了減低成本锚蛀，就有兩回路的、四回路的控制器婿残，它的價格/性能比稍好一些核宿。對于一個大中型系統(tǒng)來說，DCS的價格/性能比比回路控制器組成的系統(tǒng)要好襟腹。有些特殊地方還是要用到一些回路控制器顾篡。

如果所要完成的回路太多，如一個控制器采集幾千點摊哟、完成幾百個回路的運算在竹，危險又太集中。在這種情況下梅屉，危險必需分散值纱。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，計算機的運算能力坯汤、存儲容量和可靠性不斷提高虐唠，一臺計算機所完成的任務(wù)也可以增加。完成的任務(wù)也可集中一點玫霎。另外凿滤，控制器、網(wǎng)絡(luò)等冗余技術(shù)也得到了發(fā)展庶近，控制運算也可集中一些翁脆。

從目前的DCS來看，一個控制器完成幾十個回路的運算和幾百點的采集鼻种、再加適量的邏輯運算反番，經(jīng)現(xiàn)場使用，效果是比較好的叉钥。這就產(chǎn)生控制器升級的問題了罢缸。有時控制器和檢測元件的距離還是比較遠，這就促進現(xiàn)場總線的發(fā)展码累。如CAN譬椰、LOONWORKS、FF等現(xiàn)場總線激撮，以及HART協(xié)議接收板等都用到DCS系統(tǒng)中姚不。

DCS分為三大部分，帶I/O板的控制器泉惋、通訊網(wǎng)絡(luò)和人機界面（HMI）衷玩。由I/O板通過端子板直接與生產(chǎn)過程相連蹬谁，讀取傳感器來的信號。I/O板有幾種不同的類型盾倍，每一種I/O板都有相應(yīng)的端子板癞烈。

　模擬量輸入，4-20毫安的標準信號板和用以讀取熱電偶的毫伏信號板膀钝；4-16個通道不等堕常；

模擬量輸出，通常都是4-20毫安的標準信號碗屏，一般它的通道比較少唁情，4-8個個通道疑苔；

開關(guān)量輸入甫匹；16-32個通道：

開關(guān)量輸出，開關(guān)量輸入和輸出還分不同電壓等級的板惦费，如直流24伏兵迅、125伏；交流220伏或115伏等薪贫；8-16個通道不等恍箭；

脈沖量輸入，用于采集速率的信號瞧省；4-8通道不等扯夭；

快速中斷輸入；

HART協(xié)議輸入板鞍匾；

現(xiàn)場總線I/O板交洗；

每一塊I/O板都接在I/O總線上。為了信號的安全和完整橡淑，信號在進入I/O板以前信號要進行整修构拳，如上下限的檢查、溫度補償祥喳、濾波耀奠，這些工作可以在端子板完成，也可以分開完成貌硬，完成信號整修的板現(xiàn)在有人稱它們?yōu)樾盘栒{(diào)理板用堤。

I/O總線和控制器相連。80年代的DCS由于控制器的運算能力不強嚣褐，為了增加I/O點數(shù)萌烁，把控制器的任務(wù)分開，實際上是有三種類型的控制器微惦。即：完成閉環(huán)運算的控制器豌淹、模擬量數(shù)據(jù)采集器和邏輯運算器。它們分別有自己的I/O總線，各種DCS的I/O總線各不相同措坐。如果要求快速牢辣，最好采用并行總線。一般采用串行總線比較多拣播。尤其是RS485總線較多晾咪，模擬量數(shù)據(jù)采集器和邏輯運算器的I/O點數(shù)可以多一些。

閉環(huán)控制器贮配、模擬量數(shù)據(jù)采集器和邏輯運算器可以和人機界面直接連在通訊網(wǎng)絡(luò)上谍倦，在網(wǎng)絡(luò)上的每一個不同的控制器作為網(wǎng)絡(luò)上的一個獨立結(jié)點。每一個結(jié)點完成不同的功能泪勒。它們都應(yīng)有網(wǎng)絡(luò)接口昼蛀。有的DCS為了節(jié)省網(wǎng)絡(luò)接口，把所有的過程控制用的設(shè)備即閉環(huán)控制器圆存、模擬量數(shù)據(jù)采集器和邏輯運算器預(yù)先連在控制總線上叼旋，稱為過程控制站。這可以增加過程控制站能接收的I/O點數(shù)沦辙，又能節(jié)省接口夫植。然后再通過接口連到網(wǎng)絡(luò)上，與人機界面相連油讯。隨著計算機計術(shù)的發(fā)展详民，控制器的運算能力不斷增強，如PC機做的一個控制器能力很強陌兑，既可接收模擬量運算却师，也接收開關(guān)量邏輯運算。一個控制器成為網(wǎng)絡(luò)上的一個結(jié)點蚀攘。通過網(wǎng)絡(luò)與人機界面相連怕枣。

控制器是DCS的核心部件，它相當于一臺PC機嘴略。有的DCS的控制器本身就是PC機庸既。它主要有CPU、RAM卑蚓、E2PROM和ROM等芯片技熊，還有兩個接口，一個向下接收I/O總線來的信號径泉，另一個接口是向上把信號送到網(wǎng)絡(luò)上與人機界面相連望吧。ROM用來存貯完成各種運算功能的控制算法（有的DCS稱為功能塊庫）。在庫中存功能塊缰兄，如控制算法PID俊炒、帶死區(qū)PID邑键，積分分離PID，算術(shù)運算加休玩、減著淆、乘、除拴疤、平方永部、開方、函數(shù)運算一次濾波呐矾、正弦苔埋、余弦、X-Y函數(shù)發(fā)生器蜒犯、超前-滯后组橄；比較先進的算法有史密斯預(yù)估，C語言接口愧薛、矩陣加晨炕、矩陣乘；邏輯運算有邏輯與毫炉、邏輯或、邏輯非树季、邏輯與非等垄套。通常用站功能塊不僅把模擬量和開關(guān)量結(jié)合起來，還與人連系起來令叉。功能塊越多沦浆，用戶編寫應(yīng)用程序（即組態(tài)）越方便。組態(tài)按照工藝要求溜帐，把功能塊連接起來形成控制方案将盾。把控制方案存在E2PROM中。因為E2PROM可以擦寫勃核，組態(tài)要隨工藝改變而改變再僧，所以把組態(tài)存在E2PROM中。不同用戶有不同組態(tài)俩孽。組態(tài)時猬听，用戶從功能塊庫中選擇要的功能塊，填上參數(shù)患达，把功能塊連接起來记令。形成控制方案存到E2PROM中。這時控制器在組態(tài)方式习劫，投入運行后就成為運行方式咆瘟。

控制器中安裝有操作系統(tǒng)嚼隘，功能塊組態(tài)軟件和通訊軟件。

為了系統(tǒng)安全運行袒餐，閉環(huán)控制器一定是冗余運行的嗓蘑，一用一備，并且是熱備匿乃。為了使冗余成功桩皿，應(yīng)注意以下幾點：兩個控制器的硬件、軟件版本必需一致幢炸；檢查發(fā)送-接收的芯片是否完好泄隔；冗余的芯片是否完好。兩個模件的設(shè)定是否一樣宛徊、還要檢查有沒有帶手操站等佛嬉。

通訊網(wǎng)絡(luò)把過程站和人機界面連成一個系統(tǒng)。通訊網(wǎng)絡(luò)有幾種不同的結(jié)構(gòu)行式闸天。如總線式暖呕、環(huán)形和星形〔喟總線形在邏輯上也是環(huán)形的雾逢。星形的只適用于小系統(tǒng)。不論是環(huán)形還是總線形赴仪，一般都采用廣播式赂阻。其它一些協(xié)議方式已用的較少。通訊網(wǎng)絡(luò)的速率在10M和100M左右换橱。

人機界面有4種不同形式的結(jié)點邪慧，它們是操作站、工程師工作站舔躏、歷史趨勢站和動態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)器秆尝。

操作站安裝有操作系統(tǒng)、監(jiān)控軟件和控制器的驅(qū)動軟件防擎。顯示系統(tǒng)的標簽挎中、動態(tài)流程圖和報警信息。

工程師工作站給控制器組態(tài)（CAD）丙图，也可以給操作站組態(tài)（作動態(tài)流程圖）刮便。如果監(jiān)控軟件作圖能力很強，作圖工作可以由監(jiān)控軟件獨立完成绽慈。工程師站的另外一個功能是讀控制器的組態(tài)恨旱，用于控制器升級，查找故障坝疼。我們稱之為逆向工程師站搜贤。

歷史趨勢站用于存儲歷史數(shù)據(jù)谆沃，一般用磁盤陣列（稱為RAID技術(shù)）。

動態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)器是DCS和MIS系統(tǒng)的接口仪芒，也是DCS和Web的隔離設(shè)備唁影。

DCS和PLC的設(shè)計原理區(qū)別較大，PLC是由摸仿原繼電器控制原理發(fā)展起來的掂名，70年代的PLC只有開關(guān)量邏輯控制据沈，首先應(yīng)用的是汽車制造行業(yè)。它以存儲執(zhí)行邏輯運算饺蔑、順序控制锌介、定時、計數(shù)和運算等操作的指令猾警；并通過數(shù)字輸入和輸出操作症旭，來控制各類機械或生產(chǎn)過程。用戶編制的控制程序表達了生產(chǎn)過程的工藝要求饲残，并事先存入PLC的用戶程序存儲器中秉返。運行時按存儲程序的內(nèi)容逐條執(zhí)行，以完成工藝流程要求的操作钳舵。PLC的CPU內(nèi)有指示程序步存儲地址的程序計數(shù)器螺坟，在程序運行過程中，每執(zhí)行一步該計數(shù)器自動加1寝丹，程序從起始步（步序號為零）起依次執(zhí)行到最終步（通常為END指令）底咳，然后再返回起始步循環(huán)運算。PLC每完成一次循環(huán)操作所需的時間稱為一個掃描周期肩堡。不同型號的PLC，循環(huán)掃描周期在1微秒到幾十微秒之間殃倒。程序計數(shù)器這樣的循環(huán)操作都璃，這是DCS所沒有的。這也是使PLC的冗余不如DCS的原因梁泞。DCS是在運算放大器的基礎(chǔ)上得以發(fā)展的以舒。把所有的函數(shù)、各過程變量之間的關(guān)系都作成功能塊（有的DCS系統(tǒng)稱為膨化塊）慢哈。70年代中期的DCS只有模擬量控制蔓钟。如TDC2000系統(tǒng)，一個控制器一秒鐘內(nèi)能完成8個PID回路的運算卵贱。首先應(yīng)用的是化工行業(yè)滥沫。DCS和PLC的表現(xiàn)的主要差別是在開關(guān)量的邏輯解算和模擬量的運算上，即使后來兩者相互有些滲透键俱，但是還是有區(qū)別兰绣。80年代以后世分，PLC除邏輯運算外，也有一些控制回路用的算法缀辩，但要完成一些復(fù)雜運算還是比較困難臭埋，PLC用梯形圖編程，模擬量的運算在編程時不太直觀臀玄，編程比較麻煩瓢阴。但在解算邏輯方面，表現(xiàn)出快速的優(yōu)點盹躬，在微秒量級狐兴，解算1K邏輯程序不到1毫秒。它把所有的輸入都當成開關(guān)量來處理摩赎，16位（也有32位的）為一個模擬量在策。而DCS把所有輸入都當成模擬量，1位就是開關(guān)量隘唁。解算一個邏輯是在幾百微秒至幾毫秒量級敌灰。對于PLC解算一個PID運算在幾十毫秒，這與DCS的運算時間不相上下杏疑。大型PLC使用另外一個CPU來完成模擬量的運算甥晦。把計算結(jié)果送給PLC的控制器。不同型號的DCS参枯，解算PID所需時間不同敢亥，但都在幾十毫秒的量級。如早期的TDC2000系統(tǒng)辩溢，1秒鐘內(nèi)完成8個回路的控制運算梳命。隨著芯片技術(shù)的發(fā)展，解算一個算法的時簡在縮短状勤。解算一個算法所需時間與功能塊的安排方式和組態(tài)方式有關(guān)鞋怀。

在接地電阻方面，對PLC也許要求不高持搜，但對DCS一定要在幾歐姆以下（通常在4歐姆以下）密似。模擬量隔離也是非常重要的。在有爆炸危險的地方葫盼，應(yīng)配置本質(zhì)安全柵残腌。

相同I/O點數(shù)的系統(tǒng)，用PLC比用DCS贫导，其成本要低一些（大約能省40%左右）抛猫。PLC沒有專用操作站，它用的軟件和硬件都是通用的脱盲，所以維護成本比DCS要低很多邑滨。一個PLC的控制器日缨，可以接收幾千個I/O點（最多可達8000多個I/O）。DCS的控制器掖看，只能幾百個I/O點（不超過500個I/O）匣距。如果被控對象主要是設(shè)備連鎖、回路很少馁捌，采用PLC較為合適梗药。如果主要是模擬量控制、并且函數(shù)運算很多往蚕，最好采用DCS自凛。DCS在控制器、I/O板纱栓、通訊網(wǎng)絡(luò)等的冗余方面费抚，一些高級運算、行業(yè)的特殊要求方面都要比PLC好的多韭惧。PLC由于采用通用監(jiān)控軟件斟拘，在設(shè)計企業(yè)的管理信息系統(tǒng)方面，要容易一些哀姿。

特別要指出的是拾撇，DCS的專用操作站，不是天經(jīng)地義的鹰幌。它是由歷史原因形成的狂秦。DCS廠家如再不開放操作站，與工廠的管理信息系統(tǒng)連網(wǎng)推捐，個別DCS就有從市場中消失的危險裂问。

隨著新技術(shù)的誕生，負面影響也跟著而來牛柒。新操作站的開放愕秫，病毒和黑客容易侵入到系統(tǒng)。在作設(shè)計時焰络，在操作站上設(shè)置密碼，系統(tǒng)多加隔離和防火墻符喝。把負面影響減到最小闪彼。

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