典型的DCS體系結(jié)構(gòu)分為三層，第一層為分散過(guò)程控制級(jí)；第二層為集中操作監(jiān)控級(jí)；第三層為綜合信息管理級(jí)。層間由高速數(shù)據(jù)通路HW和局域網(wǎng)絡(luò)LAN兩級(jí)通信線路相連，級(jí)內(nèi)各裝置之間由本級(jí)的通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信聯(lián)系。

　　第一層：分散過(guò)程控制級(jí)

　　分散過(guò)程控制級(jí)是DCS的基礎(chǔ)層,它向下直接面向工業(yè)對(duì)象，其輸入信號(hào)來(lái)自于生產(chǎn)過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)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(kāi)關(guān)（輸入觸點(diǎn)）等，其輸出去驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器（如調(diào)節(jié)閥、電磁閥、電機(jī)等），完成生產(chǎn)過(guò)程的數(shù)據(jù)采集、閉環(huán)調(diào)節(jié)控制、順序控制等功能；其向上與集中操作監(jiān)控級(jí)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，接收操作站下傳加載的參數(shù)和操作命令，以及將現(xiàn)場(chǎng)工作情況信息整理后向操作站報(bào)告。

　　構(gòu)成這一級(jí)的主要裝置有：現(xiàn)場(chǎng)控制站，可編程控制器，智能調(diào)節(jié)器及其它測(cè)控裝置。

　　1、.現(xiàn)場(chǎng)控制站

　　現(xiàn)場(chǎng)控制站具有多種功能——集連續(xù)控制、順序控制、批量控制及數(shù)據(jù)采集功能為一身。（1）現(xiàn)場(chǎng)控制站的硬件構(gòu)成現(xiàn)場(chǎng)控制站一般是標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)柜式機(jī)構(gòu)，柜內(nèi)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(jī)柜的頂部裝有風(fēng)扇組件，其目的是帶走機(jī)柜內(nèi)部電子部件所散發(fā)出來(lái)的熱量；機(jī)柜內(nèi)部設(shè)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(jī)柜內(nèi)還設(shè)有各種總線，如電源總線，接地總線，數(shù)據(jù)總線，地址總線，控制總線等等。現(xiàn)場(chǎng)控制站的電源不僅要為柜內(nèi)提供電源，還要為現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)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(hào)通過(guò)電源回路耦合到I/O通道中去。

　　一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制站中的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，包含一個(gè)或多個(gè)基本控制單元，基本控制單元是由一個(gè)完成控制或數(shù)據(jù)處理任務(wù)的處理器模件以及與其相連的若干個(gè)輸入／輸出模件所構(gòu)成的（有點(diǎn)類似于IPC）。基本控制單元之間，通過(guò)控制網(wǎng)絡(luò)Cnet 連接在一起，Cnet 網(wǎng)絡(luò)上的上傳信息通過(guò)通信模件，送到監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)Snet，同理Snet 的下傳信息，也通過(guò)通信模件和Cnet 傳到各個(gè)基本控制單元。在每一個(gè)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(nèi)部總線完成。內(nèi)部總線可能是并行總線，也可能是串行總線。近年來(lái)，多采用串行總線 。

　　（2）現(xiàn)場(chǎng)控制站的軟件功能

　　現(xiàn)場(chǎng)控制站的主要功能有6種，即數(shù)據(jù)采集功能、DDC控制功能、順序控制功能、信號(hào)報(bào)警功能、打印報(bào)表功能、數(shù)據(jù)通信功能：

　　數(shù)據(jù)采集功能：對(duì)過(guò)程參數(shù)，主要是各類傳感變送器的模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、變換、處理、顯示、存儲(chǔ)、趨勢(shì)曲線顯示、事故報(bào)警等。

　　DDC控制功能：包括接受現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量信號(hào)，進(jìn)而求出設(shè)定值與測(cè)量值的偏差，并對(duì)偏差進(jìn)行PID控制運(yùn)算，最后求出新的控制量，并將此控制量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電流送至執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)被控對(duì)象。

　　順序控制功能：通過(guò)來(lái)自過(guò)程狀態(tài)輸入輸出信號(hào)和反饋控制功能等狀態(tài)信號(hào)，按預(yù)先設(shè)定的順序和條件，對(duì)控制的各階段進(jìn)行順序控制。

　　信號(hào)報(bào)警功能：對(duì)過(guò)程參數(shù)設(shè)置上限值和下限值，若超過(guò)上限或下限則分別進(jìn)行越限報(bào)警；對(duì)非法的開(kāi)關(guān)量狀態(tài)進(jìn)行報(bào)警；對(duì)出現(xiàn)的事故進(jìn)行報(bào)警。信號(hào)的報(bào)警是以聲音、光或CRT屏幕顯示顏色變化來(lái)表示。

　　打印報(bào)表功能：定時(shí)打印報(bào)表；隨機(jī)打印過(guò)程參數(shù)；事故報(bào)表的自動(dòng)記錄打印。

　　數(shù)據(jù)通信功能：完成分散過(guò)程控制級(jí)與集中操作監(jiān)控之間的信息交換。

2．智能調(diào)節(jié)器

　　智能調(diào)節(jié)器是一種數(shù)字化的過(guò)程控制儀表，也稱可編程調(diào)節(jié)器。其外形類似于一般的盤(pán)裝儀表，而其內(nèi)部是由微處理器CPU、存儲(chǔ)器RAM、ROM、模擬量和數(shù)字量I/0 通道、電源等部分組成的一個(gè)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。智能調(diào)節(jié)器可以接受和輸出4~20mA模擬量信號(hào)和開(kāi)關(guān)量信號(hào)，同時(shí)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(diào)節(jié)器，控制方式除一般的單回路PID之外，還可組成串級(jí)控制、前饋控制等復(fù)雜回路。因此，智能調(diào)節(jié)器不僅可以在一些重要場(chǎng)合下單獨(dú)構(gòu)成復(fù)雜控制系統(tǒng)，完成1~ 4個(gè)過(guò)程控制回路，而且可以作為大型分散控制系統(tǒng)中最基層的一種控制單元，與上位機(jī)（即操作監(jiān)控級(jí)）連成主從式通信網(wǎng)絡(luò)，接受上位機(jī)下傳的控制參數(shù)，并上報(bào)各種過(guò)程參數(shù)。

　　3．可編程控制器

　　可編程控制器即PLC，與智能調(diào)節(jié)器最大的不同點(diǎn)是：它主要配制的是開(kāi)關(guān)量輸人、輸出通道，用于執(zhí)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(biāo)準(zhǔn)的異步通信接口。同智能調(diào)節(jié)器一樣，PLC的高可靠性和不斷增強(qiáng)的功能，使它既可以在小型控制系統(tǒng)中擔(dān)當(dāng)控制主角，又可以作為大型分散控制系統(tǒng)中最基層的一種控制單元。

　　二、第二層集中操作監(jiān)控級(jí)

　　集中操作監(jiān)控級(jí)是面向現(xiàn)場(chǎng)操作員和系統(tǒng)工程師的，如圖1所示的中間層。這一級(jí)配有技術(shù)手段先進(jìn)，功能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)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(yè)鍵盤(pán)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)配有較大存儲(chǔ)容量的硬盤(pán)或軟盤(pán)，另外還有功能強(qiáng)大的軟件支持，確保工程師和操作員對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)、監(jiān)視和操作，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程實(shí)行高級(jí)控制策略、故障診斷、質(zhì)量評(píng)估等。集中操作監(jiān)控級(jí)以操作監(jiān)視為主要任務(wù)：把過(guò)程參數(shù)的信息集中化，對(duì)各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制站的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，并通過(guò)簡(jiǎn)單的操作，進(jìn)行工程量的顯示、各種工藝流程圖的顯示、趨勢(shì)曲線的顯示以及改變過(guò)程參數(shù)（如設(shè)定值、控制參數(shù)、報(bào)警狀態(tài)等信息）；另一個(gè)任務(wù)是兼有部分管理功能：進(jìn)行控制系統(tǒng)的組態(tài)與生成。

　　構(gòu)成這一級(jí)的主要裝置有：面向操作人員的操作員操作站、面向監(jiān)督管理人員的工程師操作站、監(jiān)控計(jì)算機(jī)及層間網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接器。一般情況下，一個(gè)DCS系統(tǒng)只需配備一臺(tái)工程師站，而操作員站的數(shù)量則需要根據(jù)實(shí)際要求配置。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#

　　1．操作員操作站

　　DCS的操作員站是處理一切與運(yùn)行操作有關(guān)的人-機(jī)界面功能的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，其主要功能就是使操作員可以通過(guò)操作員站及時(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行狀態(tài)、各種運(yùn)行參數(shù)的當(dāng)前值、是否有異常情況發(fā)生等。并可通過(guò)輸出設(shè)備對(duì)工藝過(guò)程進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)，以保證生產(chǎn)過(guò)程的安全、可靠、高效、高質(zhì)。

　?。?）操作員站的硬件

　　操作員站由IPC或工作站、工業(yè)鍵盤(pán)、大屏幕圖形顯示器和操作控制臺(tái)組成，這些設(shè)備除工業(yè)鍵盤(pán)外，其他均屬通用型設(shè)備。目前DCS一般都采用IPC來(lái)作為操作員站的主機(jī)及用于監(jiān)控的監(jiān)控計(jì)算機(jī)。

　　操作員鍵盤(pán)多采用工業(yè)鍵盤(pán)，它是一種根據(jù)系統(tǒng)的功能用途及應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)的專用鍵盤(pán)，這種鍵盤(pán)側(cè)重于功能鍵的設(shè)置、盤(pán)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(guò)CRT屏幕、工業(yè)鍵盤(pán)完成的，因此，操作控制臺(tái)必須設(shè)計(jì)合理，使操作員能長(zhǎng)時(shí)間工作不感吃力。另外在操作控制臺(tái)上一般還應(yīng)留有安放打印機(jī)的位置，以便放置報(bào)警打印機(jī)或報(bào)表打印機(jī)。

　　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(jī)是DCS操作員站的不可缺少的外設(shè)。一般的DCS配備兩臺(tái)打印機(jī)，一臺(tái)為普通打印機(jī)，用于生產(chǎn)記錄報(bào)表和報(bào)警列表打??；另一臺(tái)為彩色打印機(jī)，用來(lái)拷貝流程畫(huà)面。

（2）操作員站的功能

　　操作員站的功能主要是指正常運(yùn)行時(shí)的工藝監(jiān)視和運(yùn)行操作，主要由總貌畫(huà)面、分組畫(huà)面、點(diǎn)畫(huà)面、流程圖畫(huà)面、趨勢(shì)曲線畫(huà)面、報(bào)警顯示畫(huà)面及操作指導(dǎo)畫(huà)面等7種顯示畫(huà)面構(gòu)成。

　　2．工程師操作站

　　工程師站是對(duì)DCS進(jìn)行離線的配置、組態(tài)工作和在線的系統(tǒng)監(jiān)督、控制、維護(hù)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。其主要功能是提供對(duì)DCS進(jìn)行組態(tài)，配置工具軟件即組態(tài)軟件，并通過(guò)工程師站及時(shí)調(diào)整系統(tǒng)配置及一些系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)定，使DCS隨時(shí)處于最佳工作狀態(tài)之下。

　?。?）工程師站的硬件

　　對(duì)系統(tǒng)工程師站的硬件沒(méi)有什么特殊要求，由于工程師站一般放在計(jì)算機(jī)房?jī)?nèi)，工作環(huán)境較好，因此不一定非要選用工業(yè)型的機(jī)器，選用普通的微型計(jì)算機(jī)或工作站就可以了，但由于工程師站要長(zhǎng)期連續(xù)在線運(yùn)行，因此其可靠性要求較高。目前，由于計(jì)算機(jī)制造技術(shù)的巨大進(jìn)步，便得IPC的成本大幅下降，因而工程師站的計(jì)算機(jī)也多采用IPC。其它外設(shè)一般采用普通的標(biāo)準(zhǔn)鍵盤(pán)、圖形顯示器，打印機(jī)也可與操作員站共享。

　　（2）工程師站的功能

　　系統(tǒng)工程師站的功能主要包括對(duì)系統(tǒng)的組態(tài)功能及對(duì)系統(tǒng)的監(jiān)督功能。

　　組態(tài)功能：工程師站的最主要功能是對(duì)DCS進(jìn)行離線的配置和組態(tài)工作。在DCS進(jìn)行配置和組態(tài)之前，它是毫無(wú)實(shí)際應(yīng)用功能的，只有在對(duì)應(yīng)用過(guò)程進(jìn)行了詳細(xì)的分析、設(shè)計(jì)并按設(shè)計(jì)要求正確地完成了組態(tài)工作之后，DCS才成為一個(gè)真正適合于某個(gè)生產(chǎn)過(guò)程使用的應(yīng)用控制系統(tǒng)。系統(tǒng)工程師在進(jìn)行系統(tǒng)的組態(tài)工作時(shí)，可依照給定的運(yùn)算功能模塊進(jìn)行選擇、連接、組態(tài)和設(shè)定參數(shù)，用戶無(wú)須編制程序。

　　監(jiān)督功能：與操作員站不同，工程師站必須對(duì)DCS本身的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視，包括各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)I/O控制站的運(yùn)行狀態(tài)、各操作員站的運(yùn)行情況、網(wǎng)絡(luò)通信情況等等。一旦發(fā)現(xiàn)異常，系統(tǒng)工程師必須及時(shí)采取措施，進(jìn)行維修或調(diào)整，以使DCS能保證連續(xù)正常運(yùn)行，不會(huì)因?qū)ιa(chǎn)過(guò)程的失控造成損失。另外還具有對(duì)組態(tài)的在線修改功能，如上、下限定值的改變，控制參數(shù)的修整，對(duì)檢測(cè)點(diǎn)甚至對(duì)某個(gè)現(xiàn)場(chǎng)I/O站的離線直接操作。

　　在集中操作監(jiān)控級(jí)這一層，當(dāng)被監(jiān)控對(duì)象較多時(shí)還配有監(jiān)控計(jì)算機(jī)；當(dāng)需要與上下層網(wǎng)絡(luò)交換信息時(shí)還需配備網(wǎng)間聯(lián)接器。

　　三、第三層綜合信息管理級(jí)

　　這一級(jí)主要由高檔微機(jī)或小型機(jī)擔(dān)當(dāng)?shù)墓芾碛?jì)算機(jī)構(gòu)成，如圖12-1所示的頂層部分。DCS的綜合信息管理級(jí)實(shí)際上是一個(gè)管理信息系統(tǒng)（Management lnformation System，簡(jiǎn)稱MIS），由計(jì)算機(jī)硬件、軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)、各種規(guī)程和人共同組成的工廠自動(dòng)化綜合服務(wù)體系和辦公自動(dòng)化系統(tǒng)。

　　MIS是一個(gè)以數(shù)據(jù)為中心的計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)。企業(yè)MIS可粗略地分為市場(chǎng)經(jīng)營(yíng)管理、生產(chǎn)管理、財(cái)務(wù)管理和人事管理四個(gè)子系統(tǒng)。子系統(tǒng)從功能上說(shuō)應(yīng)盡可能獨(dú)立，子系統(tǒng)之間通過(guò)信息而相互聯(lián)系。

　　DCS的綜合信息管理級(jí)主要完成生產(chǎn)管理和經(jīng)營(yíng)管理功能。比如進(jìn)行市場(chǎng)預(yù)測(cè)，經(jīng)濟(jì)信息分析；對(duì)原材料庫(kù)存情況、生產(chǎn)進(jìn)度、工藝流程及工藝參數(shù)進(jìn)行生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)和報(bào)表；進(jìn)行長(zhǎng)期性的趨勢(shì)分析，作出生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)決策，確保最優(yōu)化的經(jīng)濟(jì)效益。

　　目前國(guó)內(nèi)使用的DCS重點(diǎn)主要放在底層與中層二級(jí)上。