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DCS和PLC实现、设计案例分析

(西安电子科技高校专用自动化~)

过程限制综述

一、DCS限制系统

A）DCS限制系统：

DCS是分布式限制系统的英文缩写（DistributedControlSystem），在国内自控

行业又称之为集散限制系统。

即所谓的分布式限制系统，或在有些资料中称之为集散系统，是相对于集中式限制

系统而言的一种新型计算机限制系统，它是在集中式限制系统的基础上发展、演化而来

的。它是一个由过程限制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，

综合了计算机，通信、显示和限制等4C技术，其基本思想是分散限制、集中操作、分

级管理、配置敏捷以及组态便利。在系统功能方面，DCS和集中式限制系统的区分不大，

但在系统功能的实现方法上却完全不同。

首先，DCS的骨架—系统网络，它是DCS的基础和核心。由于网络对于DCS整个系

统的实时性、牢靠性和扩充性，起着确定性的作用，因此各厂家都在这方面进行了细心

的设计。对于DCS的系统网络来说，它必需满意实时性的要求，即在确定的时间限度内

完成信息的传送。这里所说“确定”的时间限度，是指在无论何种状况下，信息传送

都能在这个时间限度内完成，而这个时间限度则是依据被限制过程的实时性要求确定的。

因此，衡量系统网络性能的指标并不是网络的速率，即通常所说的每秒比特数（bps），

而是系统网络的实时性，即能在多长的时间内确保所需信息的传输完成。系统网络还必

需特别牢靠，无论在任何状况下，网络通信都不能中断，因此多数厂家DCS均采纳双

总线、环形或双重星形的网络拓扑结构。为了满意系统扩充性的要求，系统网络上可接

入的最大节点数量应比实际运用的节点数量大若干倍。这样，一方面可以随时增加新

节点，另一方面也可以使系统网络运行于较轻的通信负荷状态，以确保系统的实时性和

牢靠性。在系统实际运行过程中，各个节点的上网和下网是随时可能发生的，特殊是操

作员站，这样，网络重构会常常进行，而这种操作肯定不能影响系统的正常运行，因此，

系统网络应当具有很强在线网络重构功能。

其次，这是一种完全对现场I/O处理并实现干脆数字限制（DDC）功能的网络节点。

一般一套DCS中要设置现场I/O限制站，用以分担整个系统I/O和限制功能。这样既

可以避开由于一个站点失效造成整个系统的失效，提高系统牢靠性，也可以使各站点分

担数据采集和限制功能，有利于提高整个系统的性能。DCS的操作员站是处理一切与运

行操作有关的人机界面（HMI-HumanMachineInterface或operatorinterface）功能

的网络节点。

工程师站是对DCS进行离线的配置、组态工作和在线的系统监督、限制、维护的网

络节点，其主要功能是供应对DCS进行组态，配置工作的工具软件（即组态软件），并

在DCS在线运行时实时地监视DCS网络上各个节点的运行状况，使系统工程师可以通过

工程师站刚好调整系统配置及一些系统参数的设定，使DCS随时处在最佳的工作状态之

下。与集中式限制系统不同，全部DCS都要求有系统组态功能，可以说，没有系统组

态功能的系统就不能称其为DCS。

DCS自1975年问世以来，已经经验了二十多年的发展历程。在这二十多年中，DCS

虽然在系统的体系结构上没有发生重大变更，但是经过不断的发展和完善，其功能和性

能都得到了巨大的提高。总的来说，DCS正在向着更加开放，更加标准化，更加产品化

的方向发展。

作为生产过程自动化领域的计算机限制系统，传统DCS仅仅是一个狭义的概念。

假如以为DCS只是生产过程的自动化系统，那就会引出错误的结论，因为现在的计算机

限制系统的含义已被大大扩展了，它不仅包括过去DCS中所包含的各种内容，还向下深

化到了现场的每台测量设备、执行机构，向上发展到了生产管理，企业经营的方方面面。

传统意义上DCS现在仅仅是指生产过程限制这一部分的自动化，而工业自动化系统

概念，则应定位到企业全面解决方案，即