DCS控制系统的应用以及原理解析

对于做工控的同事们经常会听到DCS系统，那么这个DCS系统到底是一个什么样的系统呢？

我们先看下这个DCS系统的字面含义，Distributed Control System简称DCS，Distributed分布式，所以DCS系统的中文含义为“分布式控制系统”又叫集散控制系统。DCS系统是一个为满足大型工业生产和日益复杂的过程控制要求，从综合自动化角度出发，将过程控制及过程监控综合在一起，结合4C技术，计算机（Computer）、通讯（Communication）、显示（CRT）和控制（Control），发展起来的新型控制系统。

DCS系统的设计理念是：分散控制，集中管理，分级管理，配置灵活，组态方便。

可靠性DCS系统的设计基本上都会采用冗余设计，冗余的含义就是将系统的重要设备，CPU及各种模块，采用一用一备的形式进行设计，当某一CPU或模块出现故障时，备用的设备马上进行工作，或者可以选择两者同时工作，这样就减少了因为关键设备发生故障导致的系统瘫痪。开放性系统采用开放式平台，系统化、模块化、标准化，各个互联的计算机系统可以通过以太网等通讯方式实现集中互联，互相访问，当有增减系统的需要时，直接可以对系统的模块进行增减，对于系统设计与维护更加方便。

模块化DCS系统发展到现在，更倾向于模块化的设计，所有的核心设备都变成了模块化的设计，比如CPU，电源，I/O模块，通讯模块、AI/AO模块，这些设备，都被设计成了独立的模块，一个机柜的组装，只需要将模块的底座安装后，将相应的模块安装到底座上，就实现了硬件的安装了。每个模块都集成了自己的CPU，都带处理功能，处理速度更加快速，同时各个模块之间互不干扰，在某个模块出现问题，不会影响其他模块，并且支持带电热插拔。

功能强大DCS系统的控制功能已经非常的丰富了，连续控制，串级控制，PID控制等等，系统强大的运算能够满足上述的复杂控制过程，对于各行各业的生产过程，都能达到最优控制精度。

对于DCS系统的组成方式我将它分成三级，第一级是现场级，第二级是控制级，第三级是操作级，其中还有一个比较重要的组成就是通讯，通讯贯穿整个系统，从一到三，哪一个级别都缺少不得。

现场级现场级主要是现场的仪表及相应的执行机构，我们知道，很多的生产企业，组建DCS系统的目的就是实现生产过程的自动化，那么就需要对很多的生产参数进行实时监控，如温度、压力、流量、液位等等，并对一些执行机构进行控制，如调节阀，开关阀，各种循环泵。现场级的作用就是采集这些设备的实时参数，并将这些参数反馈给控制级，对于现场级来说，就相当于我们的眼睛和手，收集并执行。

控制级控制级就是相当于整个DCS系统的核心了，系统的CPU，网络，各种模块，将现场级传送过来的数据进行解析，并通过系统内部的相应程序给出相应的控制方式，可以说，控制级就相当于我们的大脑，需要对我们所看到的信息进行处理，然后将想做的事情通过神经传送给我们的手脚，也就是说，接收现场级的信息，进行计算，再输出给现场级的执行机构。

操作级操作级实际上也可以叫做上位机，对于系统的处理结构，我们需要通过相应的组态软件，实时的查看，同时我们有很多人为控制的设备，比如手动开关某个阀门，或者手动启动某些循环泵，这都是需要我们操作员在电脑组态软件上进行操作的，操作级可以分为多个的权限对系统的操作级别进行限制，有操作员级别，可以对设备进行操作，对数据进行查看，另一种就是工程师级别，工程师级别的权限可以进到系统的核心，更改系统的控制方式等等。

DCS系统的应用现在较为广泛，很多的行业，都已经采纳了DCS系统，例如石油化工行业，冶金行业，生物制药行业等等，都采用了DCS控制，因为这些行业基本上都是过程控制，而对于过程控制，DCS系统绝对是适合不过的，能够对生产过程的控制达到最优，这是采用DCS系统的最初原因。