Distributed Control System

"DCSDCS是分散式控制系統的英文縮寫（Distributed DCS

DCSDCS是分散式控制系統的英文縮寫（Distributed Control System），在國內自控行業又稱之為集散控制系統。
即所謂的分散式控制系統，或在有些資料中稱之為集散系統，是相對於集中式控制系統而言的一種新型計算機控制系統，它是在集中式控制系統的基礎上發展、演變而來的。在系統功能方面，DCS和集中式控制系統的區別不大，但在系統功能的實現方法上卻完全不同。
首先，DCS的骨架—系統網路，它是DCS的基礎和核心。由於網路對於DCS整個系統的實時性、可靠性和擴充性，起著決定性的作用，因此各廠家都在這方面進行了精心的設計。對於DCS的系統網路來說，它必須滿足實時性的要求，即在確定的時間限度內完成信息的傳送。這裡所說的“確定”的時間限度，是指在無論何種情況下，信息傳送都能在這個時間限度內完成，而這個時間限度則是根據被控制過程的實時性要求確定的。因此，衡量系統網路性能的指標並不是網路的速率，即通常所說的每秒比特數（bps），而是系統網路的實時性，即能在多長的時間內確保所需信息的傳輸完成。系統網路還必須非常可靠，無論在任何情況下，網路通信都不能中斷，因此多數廠家的DCS均採用雙匯流排、環形或雙重星形的網路拓撲結構。為了滿足系統擴充性的要求，系統網路上可接入的最大節點數量應比實際使用的節點數量大若干倍。這樣，一方面可以隨時增加新的節點，另一方面也可以使系統網路運行於較輕的通信負荷狀態，以確保系統的實時性和可靠性。在系統實際運行過程中，各個節點的上網和下網是隨時可能發生的，特別是操作員站，這樣，網路重構會經常進行，而這種操作絕對不能影響系統的正常運行，因此，系統網路應該具有很強線上網路重構功能。
其次，這是一種完全對現場I/O處理並實現直接數字控制（DOS）功能的網路節點。一般一套DCS中要設定現場I/O控制站，用以分擔整個系統的I/O和控制功能。這樣既可以避免由於一個站點失效造成整個系統的失效，提高系統可靠性，也可以使各站點分擔數據採集和控制功能，有利於提高整個系統的性能。DCS的操作員站是處理一切與運行操作有關的人機界面（HMI-Human Machine Interface或operator interface）功能的網路節點。
系統網路是DCS的工程師站，它是對DCS進行離線的配置、組態工作和線上的系統監督、控制、維護的網路節點，其主要功能是提供對DCS進行組態，配置工作的工具軟體（即組態軟體），並在DCS線上運行時實時地監視DCS網路上各個節點的運行情況，使系統工程師可以通過工程師站及時調整系統配置及一些系統參數的設定，使DCS隨時處在最佳的工作狀態之下。與集中式控制系統不同，所有的DCS都要求有系統組態功能，可以說，沒有系統組態功能的系統就不能稱其為DCS。
DCS自1975年問世以來，已經經歷了二十多年的發展歷程。在這二十多年中，DCS雖然在系統的體系結構上沒有發生重大改變，但是經過不斷的發展和完善，其功能和性能都得到了巨大的提高。總的來說，DCS正在向著更加開放，更加標準化，更加產品化的方向發展。
作為生產過程自動化領域的計算機控制系統，傳統的DCS僅僅是一個狹義的概念。如果以為DCS只是生產過程的自動化系統，那就會引出錯誤的結論，因為現在的計算機控制系統的含義已被大大擴展了，它不僅包括過去DCS中所包含的各種內容，還向下深入到了現場的每台測量設備、執行機構，向上發展到了生產管理，企業經營的方方面面。傳統意義上的DCS現在僅僅是指生產過程控制這一部分的自動化，而工業自動化系統的概念，則應定位到企業全面解決方案，即total solution 的層次。只有從這個角度上提出問題並解決問題，才能使計算機自動化真正起到其應有的作用。
DCS,（Distributed Control System）分散控制系統的簡稱，國內一般習慣稱之為集散控制系統。DCS是一個由過程控制級和過程監控級組成的以通信網路為紐帶的多級計算機系統，綜合了計算機，通信、顯示和控制等4C技術，其基本思想是分散控制、集中操作、分級管理、配置靈活以及組態方便。DCS具有以下特點：
（1） 高可靠性。由於DCS將系統控制功能分散在各台計算機上實現，系統結構採用容錯設計，因此某一台計算機出現的故障不會導致系統其他功能的喪失。此外，由於系統中各台計算機所承擔的任務比較單一，可以針對需要實現的功能採用具有特定結構和軟體的專用計算機，從而使系統中每台計算機的可靠性也得到提高。
（2） 開放性。DCS採用開放式，標準化、模組化和系列化設計，系統中各台計算機採用區域網路方式通信，實現信息傳輸，當需要改變或擴充系統功能時，可將新增計算機方便地連入系統通信網路或從網路中卸下，幾乎不影響系統其他計算機的工作。
DCS的定義
DCS是分散式控制系統的英文縮寫（Distributed Control System），在國內自控行業又稱之為集散控制系統。
它是一個由過程控制級和過程監控級組成的以通信網路為紐帶的多級計算機系統，綜合了計算機(Computer)、通訊(Communication)、顯示(CRT)和控制(Control)等4C技術，其基本思想是分散控制、集中操作、分級管理、配置靈活、組態方便。）
進入九十年代以後，計算機技術突飛猛進，更多新的技術被套用到了DCS之中。PLC是一種針對順序邏輯控制發展起來的電子設備，它主要用於代替不靈活而且笨重的繼電器邏輯。現場匯流排技術在進入九十年代中期以後發展十分迅猛，以至於有些人已做出預測：基於現場匯流排的FCS將取代DCS成為控制系統的主角。
DCS是 Data Communication Subsystem （數據通信子系統）的簡稱。
以軌道交通行業為例，DCS是一個純透明的非安全性系統，他是控制中心和列車之間傳送報文的載體。
DCS第二層涵義：dorsal Column Stimulator[醫]脊柱刺激器
在特殊控制領域，如核電站控制系統，DCS的含義為數位化控制系統（Digital control system）。
國內DCS主要廠家有：浙大中控，和利時（北京，杭州），上海新華。國外的有 橫河公司，霍尼韋爾公司，FOXBORO公司，山武－霍尼韋爾公司，FISHER-ROSEMOUNT公司
DCS特點和發展概述
　DCS是分散控制系統(Distributed Control System)的簡稱，國內一般習慣稱為集散控制系統。它是一個由過程控制級和過程監控級組成的以通信網路為紐帶的多級計算機系統，綜合了計算機(Computer)、通訊(Communication)、顯示(CRT)和控制(Control)等4C技術，其基本思想是分散控制、集中操作、分級管理、配置靈活、組態方便。
　DCS具有以下特點：　
(1)高可靠性 由於DCS將系統控制功能分散在各台計算機上實現，系統結構採用容錯設計，因此某一台計算機出現的故障不會導致系統其它功能的喪失。此外，由於系統中各台計算機所承擔的任務比較單一，可以針對需要實現的功能採用具有特定結構和軟體的專用計算機，從而使系統中每台計算機的可靠性也得到提高。
(2)開放性 DCS採用開放式、標準化、模組化和系列化設計，系統中各台計算機採用區域網路方式通信，實現信息傳輸，當需要改變或擴充系統功能時，可將新增計算機方便地連入系統通信網路或從網路中卸下，幾乎不影響系統其他計算機的工作。
(3)靈活性 通過組態軟體根據不同的流程套用對象進行軟硬體組態，即確定測量與控制信號及相互間連線關係、從控制算法庫選擇適用的控制規律以及從圖形庫調用基本圖形組成所需的各種監控和報警畫面，從而方便地構成所需的控制系統。
(4)易於維護 功能單一的小型或微型專用計算機，具有維護簡單、方便的特點，當某一局部或某個計算機出現故障時，可以在不影響整個系統運行的情況下線上更換，迅速排除故障。
(5)協調性 各工作站之間通過通信網路傳送各種數據，整個系統信息共享，協調工作，以完成控制系統的總體功能和最佳化處理。
(6)控制功能齊全 控制算法豐富，集連續控制、順序控制和批處理控制於一體，可實現串級、前饋、解耦、自適應和預測控制等先進控制，並可方便地加入所需的特殊控制算法。 DCS的構成方式十分靈活，可由專用的管理計算機站、操作員站、工程師站、記錄站、現場控制站和數據採集站等組成，也可由通用的伺服器、工業控制計算機和可程式控制器構成。 處於底層的過程控制級一般由分散的現場控制站、數據採集站等就地實現數據採集和控制，並通過數據通信網路傳送到生產監控級計算機。生產監控級對來自過程控制級的數據進行集中操作管理，如各種最佳化計算、統計報表、故障診斷、顯示報警等。隨著計算機技術的發展，DCS可以按照需要與更高性能的計算機設備通過網路連線來實現更高級的集中管理功能，如計畫調度、倉儲管理、能源管理等。
DCS 在國內外的發展與套用狀態
1975 年美國最大的儀表控制公司Honeyw ell 首次向世界推出了它的綜合分散控制系統TDC—2000 ( Toal D ist ribu ted Con t ro l -2000) , 這一系統的發表, 立即引起美國工業控制界高度評價, 稱之為“最鼓舞人心的事件”。世界各國的各大公司也紛紛仿效, 推出了一個又一個集散系統, 從此過程控制進入了集散系統的新時期。
在此期間有日本橫河公司推出的CEN TUM , 美國泰勒儀表公司的MO SË , 費雪爾公司的DCÉ —400, 貝利公司的N —90, 福克斯波羅公司的Cpect rum 和德國西門子公司的Telepermm。
隨著計算機特別是微型計算機與網路技術的飛速發展, 加上各製造商的激烈競爭, 使DCS 很快從70 年代的第一代發展到90 年代初的第三代DCS。儘管在這之前的集散系統的技術水平已經很高, 但其中存在著一個最主要的弊病是: 各大公司推出的幾十種型號的系統, 幾乎都是本公司的專利產品, 每個公司為了保護自身的利益, 採用的都是專利網路, 這就為全廠、全企業的管理帶來問題。
隨著計算機的發展與網路開發使各控制廠商更多地採用商業計算機的技術, 80年代末許多公司推出新一代的集散系統, 其主要特徵是新系統的局部網路採用MA P 協定; 引用智慧型變送器與現場匯流排結構; 在控制軟體上引入PLC 的順序控制與批量控制, 使DCS 也具有PLC 的功能。
至90 年代初各國知名的DCS 有:3000, Bailey 的IN F I—90,Ro semoun t 的RS—3, W est Hoo se 的WDPF, L eeds &Non th rup 的MAX—1000,Foxbo ro 的IöA S,日本橫河的CEN TUM。這裡所提到的均為大型的DCS, 為了適應市場的需要各廠商也開發了不少中小型的DCS 系統如S—9000,MAX—2, LXL ,A 2 PACS 等等。