典型的DCS體系結構分為三層，第一層為分散過程控制級；第二層為集中操作監控級；第三層為綜合信息管理級。層間由高速數據通路HW和局域網絡LAN兩級通信線路相連，級內各裝置之間由本級的通信網絡進行通信聯系。
第一層：分散過程控制級
分散過程控制級是DCS的基礎層,它向下直接面向工業對象，其輸入信號來自于生產過程現場的傳感器（如熱電偶、熱電阻等）、變送器（如溫度、壓力、液位、流量等）及電氣開關（輸入觸點）等，其輸出去驅動執行器（如調節閥、電磁閥、電機等），完成生產過程的數據采集、閉環調節控制、順序控制等功能；其向上與集中操作監控級進行數據通信，接收操作站下傳加載的參數和操作命令，以及將現場工作情況信息整理后向操作站報告。
構成這一級的主要裝置有：現場控制站，可編程控制器，智能調節器及其它測控裝置。
1、.現場控制站
現場控制站具有多種功能——集連續控制、順序控制、批量控制及數據采集功能為一身。（1）現場控制站的硬件構成現場控制站一般是標準的機柜式機構，柜內由電源、總線、I/O模件、處理器模件、通信模件等部分組成。一般在機柜的頂部裝有風扇組件，其目的是帶走機柜內部電子部件所散發出來的熱量；機柜內部設若干層模件安裝單元，上層安裝處理器模件和通信模件，中間安裝I/O模件，最下邊安裝電源組件。機柜內還設有各種總線，如電源總線，接地總線，數據總線，地址總線，控制總線等等。現場控制站的電源不僅要為柜內提供電源，還要為現場檢測器件提供外供電源，這兩種電源必須互相隔離，不可共地，以免干擾信號通過電源回路耦合到I/O通道中去。
一個現場控制站中的系統結構，包含一個或多個基本控制單元，基本控制單元是由一個完成控制或數據處理任務的處理器模件以及與其相連的若干個輸入／輸出模件所構成的（有點類似于IPC）。基本控制單元之間，通過控制網絡Cnet 連接在一起，Cnet 網絡上的上傳信息通過通信模件，送到監控網絡Snet，同理Snet 的下傳信息，也通過通信模件和Cnet 傳到各個基本控制單元。在每一個基本控制單元中，處理器模件與I/O模件之間的信息交換由內部總線完成。內部總線可能是并行總線，也可能是串行總線。近年來，多采用串行總線 。
（2）現場控制站的軟件功能
現場控制站的主要功能有6種，即數據采集功能、DDC控制功能、順序控制功能、信號報警功能、打印報表功能、數據通信功能：
數據采集功能：對過程參數，主要是各類傳感變送器的模擬信號進行數據采集、變換、處理、顯示、存儲、趨勢曲線顯示、事故報警等。
DDC控制功能：包括接受現場的測量信號，進而求出設定值與測量值的偏差，并對偏差進行PID控制運算，最后求出新的控制量，并將此控制量轉換成相應的電流送至執行器驅動被控對象。
順序控制功能：通過來自過程狀態輸入輸出信號和反饋控制功能等狀態信號，按預先設定的順序和條件，對控制的各階段進行順序控制。
信號報警功能：對過程參數設置上限值和下限值，若超過上限或下限則分別進行越限報警；對非法的開關量狀態進行報警；對出現的事故進行報警。信號的報警是以聲音、光或CRT屏幕顯示顏色變化來表示。
打印報表功能：定時打印報表；隨機打印過程參數；事故報表的自動記錄打印。
數據通信功能：完成分散過程控制級與集中操作監控之間的信息交換。
2．智能調節器
智能調節器是一種數字化的過程控制儀表，也稱可編程調節器。其外形類似于一般的盤裝儀表，而其內部是由微處理器CPU、存儲器RAM、ROM、模擬量和數字量I/0 通道、電源等部分組成的一個微型計算機系統。智能調節器可以接受和輸出4~20mA模擬量信號和開關量信號，同時還具有RS－232或RS-485等串行通信接口。一般有單回路、2回路、或4回路的調節器，控制方式除一般的單回路PID之外，還可組成串級控制、前饋控制等復雜回路。因此，智能調節器不僅可以在一些重要場合下單獨構成復雜控制系統，完成1~ 4個過程控制回路，而且可以作為大型分散控制系統中最基層的一種控制單元，與上位機（即操作監控級）連成主從式通信網絡，接受上位機下傳的控制參數，并上報各種過程參數。
3．可編程控制器
可編程控制器即PLC，與智能調節器最大的不同點是：它主要配制的是開關量輸人、輸出通道，用于執行順序控制功能。在新型的PLC中，也提供了模擬量輸入輸出及PID控制模塊，而且均帶有RS-485標準的異步通信接口。同智能調節器一樣，PLC的高可靠性和不斷增強的功能，使它既可以在小型控制系統中擔當控制主角，又可以作為大型分散控制系統中最基層的一種控制單元。
二、第二層集中操作監控級
集中操作監控級是面向現場操作員和系統工程師的，如圖1所示的中間層。這一級配有技術手段先進，功能強大的計算機系統及各類外部裝置，通常采用較大屏幕、較高分辨率的圖形顯示器和工業鍵盤，計算機系統配有較大存儲容量的硬盤或軟盤，另外還有功能強大的軟件支持，確保工程師和操作員對系統進行組態、監視和操作，對生產過程實行高級控制策略、故障診斷、質量評估等。集中操作監控級以操作監視為主要任務：把過程參數的信息集中化，對各個現場控制站的數據進行收集，并通過簡單的操作，進行工程量的顯示、各種工藝流程圖的顯示、趨勢曲線的顯示以及改變過程參數（如設定值、控制參數、報警狀態等信息）；另一個任務是兼有部分管理功能：進行控制系統的組態與生成。
構成這一級的主要裝置有：面向操作人員的操作員操作站、面向監督管理人員的工程師操作站、監控計算機及層間網絡聯接器。一般情況下，一個DCS系統只需配備一臺工程師站，而操作員站的數量則需要根據實際要求配置。#p#分頁標題#e#
1．操作員操作站
DCS的操作員站是處理一切與運行操作有關的人-機界面功能的網絡節點，其主要功能就是使操作員可以通過操作員站及時了解現場運行狀態、各種運行參數的當前值、是否有異常情況發生等。并可通過輸出設備對工藝過程進行控制和調節，以保證生產過程的安全、可靠、高效、高質。
（1）操作員站的硬件
操作員站由IPC或工作站、工業鍵盤、大屏幕圖形顯示器和操作控制臺組成，這些設備除工業鍵盤外，其他均屬通用型設備。目前DCS一般都采用IPC來作為操作員站的主機及用于監控的監控計算機。
操作員鍵盤多采用工業鍵盤，它是一種根據系統的功能用途及應用現場的要求進行設計的專用鍵盤，這種鍵盤側重于功能鍵的設置、盤面的布置安排及特殊功能鍵的定義。
由于DCS操作員的主要工作基本上都是通過CRT屏幕、工業鍵盤完成的，因此，操作控制臺必須設計合理，使操作員能長時間工作不感吃力。另外在操作控制臺上一般還應留有安放打印機的位置，以便放置報警打印機或報表打印機。
作為操作員站的圖形顯示器均為彩色顯示器，且分辨率較高、尺寸較大。
打印機是DCS操作員站的不可缺少的外設。一般的DCS配備兩臺打印機，一臺為普通打印機，用于生產記錄報表和報警列表打印；另一臺為彩色打印機，用來拷貝流程畫面。
（2）操作員站的功能
操作員站的功能主要是指正常運行時的工藝監視和運行操作，主要由總貌畫面、分組畫面、點畫面、流程圖畫面、趨勢曲線畫面、報警顯示畫面及操作指導畫面等7種顯示畫面構成。
2．工程師操作站
工程師站是對DCS進行離線的配置、組態工作和在線的系統監督、控制、維護的網絡節點。其主要功能是提供對DCS進行組態，配置工具軟件即組態軟件，并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隨時處于最佳工作狀態之下。
（1）工程師站的硬件
對系統工程師站的硬件沒有什么特殊要求，由于工程師站一般放在計算機房內，工作環境較好，因此不一定非要選用工業型的機器，選用普通的微型計算機或工作站就可以了，但由于工程師站要長期連續在線運行，因此其可靠性要求較高。目前，由于計算機制造技術的巨大進步，便得IPC的成本大幅下降，因而工程師站的計算機也多采用IPC。其它外設一般采用普通的標準鍵盤、圖形顯示器，打印機也可與操作員站共享。
（2）工程師站的功能
系統工程師站的功能主要包括對系統的組態功能及對系統的監督功能。
組態功能：工程師站的最主要功能是對DCS進行離線的配置和組態工作。在DCS進行配置和組態之前，它是毫無實際應用功能的，只有在對應用過程進行了詳細的分析、設計并按設計要求正確地完成了組態工作之后，DCS才成為一個真正適合于某個生產過程使用的應用控制系統。系統工程師在進行系統的組態工作時，可依照給定的運算功能模塊進行選擇、連接、組態和設定參數，用戶無須編制程序。
監督功能：與操作員站不同，工程師站必須對DCS本身的運行狀態進行監視，包括各個現場I/O控制站的運行狀態、各操作員站的運行情況、網絡通信情況等等。一旦發現異常，系統工程師必須及時采取措施，進行維修或調整，以使DCS能保證連續正常運行，不會因對生產過程的失控造成損失。另外還具有對組態的在線修改功能，如上、下限定值的改變，控制參數的修整，對檢測點甚至對某個現場I/O站的離線直接操作。
在集中操作監控級這一層，當被監控對象較多時還配有監控計算機；當需要與上下層網絡交換信息時還需配備網間聯接器。
三、第三層綜合信息管理級
這一級主要由高檔微機或小型機擔當的管理計算機構成，如圖12-1所示的頂層部分。DCS的綜合信息管理級實際上是一個管理信息系統（Management lnformation System，簡稱MIS），由計算機硬件、軟件、數據庫、各種規程和人共同組成的工廠自動化綜合服務體系和辦公自動化系統。
MIS是一個以數據為中心的計算機信息系統。企業MIS可粗略地分為市場經營管理、生產管理、財務管理和人事管理四個子系統。子系統從功能上說應盡可能獨立，子系統之間通過信息而相互聯系。
DCS的綜合信息管理級主要完成生產管理和經營管理功能。比如進行市場預測，經濟信息分析；對原材料庫存情況、生產進度、工藝流程及工藝參數進行生產統計和報表；進行長期性的趨勢分析，作出生產和經營決策，確保最優化的經濟效益。
目前國內使用的DCS重點主要放在底層與中層二級上。
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