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第8章集散控制系统（DCS)

8.1概述

8.1.1DCS的概念

集散控制系统DCS(DistributedComputerSystem）是以应用微处理器为基础，结合计

算机技术、信号处理技术、测量控制技术、通信网络和人机接口技术，实现过程控制和工厂

管理的控制系统：其实质是利用计算机技术对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控

制。这是继基地式气动仪表控制系统、电动单元组合式摸拟仪表控制系统（DDZ-11、

DDZ-Ⅲ）、直接数字控制系统DDC（DirectDigitalControl）后的新一代控制系统。

20世纪50年代以前，由于当时的生产规模较小，检测控制仪表尚处于发展的初级阶

段，所采用的仪表仅仅是安装在生产现场、只具备简单测控功能的基地式气动仪表，其信号

局限于本仪表内起作用，一般不能传送给别的仪表或系统，即各测控点只能成为封闭状态，

无法与外界沟通信息，操作人员只能通过生产现场巡视，才能了解生产过程的状况。随着生

产规模的扩大，操作人员需要综合掌握多点的运行参数与信息，需要同时按多点的信息实行

操作控制，于是出现了气动、电动系动的单元组合式仪表，出现了集中控制室．生产现场各

处的参数通过统一的模拟信号（如0.02-0.1MPa的气压信号，O-10mA、4–20mA的

直流电流信号，1-5V的直流电压信号等）引至集中控制室。操作人员可以在控制室全面

监视和掌握生产流程的状况，也可以把各单元仪表的信号按需要组合成复杂控制回路。

由于模拟信号的传递需要一对一的物理连接，要实现复杂的控制，难度大、费用高且计

算速度与精度也不高，加上模拟信号传输的抗干扰能力较弱，人们开始寻求用数字信号替代

模拟信号，出现了直接数字控制系统。因当时的数字计算机技术尚不发达，价格昂贵，出现

了用一台计算机取代控制室内几乎所有的仪表的直接数字控制系统（DDC）。但由于当时

数字计算机的可靠性低，一旦计算机出现故障，就会造成所有控制回路瘫痪、生产装置停运

的严重局面，这种系统结构所决定的危险集中性难为生产过程所接受。

随着计算机技术的发展，其可靠性的提高和价格的下降，出现了数字调节器、可编程控

制器PLC（ProgrammableLogicController）以及由多个计算机递阶构成的集中与分散相

结合的集散控制系统（DCS）。DCS系统中，测量变送仪表一般仍为模拟仪表．故它是模

拟数字混合系统。这种系统在功能、性能及可靠性方面较以往的模拟仪表、集中式数字控制

系统等有了很大的进步，可实现装置级、车间级的优化控制。

各阶段测控仪表能力如图8-l所示（能力指数在数值上并不精确，仅作示意）。

8.1.2DCS的发展概况

自20世纪70年代中期以后，世界各国也相继推出了自己的第一代集散控制系统．与

Honeywell川公司的TDC-2000系统一样，这些系统已经包括了DCS的三大组成部分，

即分散的过程控制设备、操作管理设备和数据通信系统，也具有了DCS的本质，即集中操

作管

理、分散控制．当时比较著名的DCS产品有美国霍尼韦尔（Honeywell）公司的TDC-

2000、美国泰勒（Taylor）公司的MOD3、美国福克斯波罗（Foxboro）公司的SPEC

-TRUM、美国贝利控制（BailyControl）公司的NETWORK-90、英国肯特（Kent）

公司的P-4000、德国西门子（Siemens）公司的TELEPERMM、日本东芝（TOSHIBA）

公司的TOSDIC、日本横河（YOKOGAWA）公司的CENTUM等。

随着半导体技术、显示技术、控制