DCS系统网络构架与系统组成

　　集散控制系统是以微处理器为基础，采用控制功能分散、显示操作集中、兼顾分而自治和综合协调的设计原则的新一代仪表控制系统。集散控制系统简称DCS，也可直译为“分散控制系统”或“分布式计算机控制系统”。

　　它采用控制分散、操作和管理集中的基本设计思想，采用多层分级、合作自治的结构形式。其主要特征是它的集中管理和分散控制。目前DCS在电力、冶金、石化等各行各业都获得了极其广泛的应用。

　　DCS通常采用分级递阶结构，每一级由若干子系统组成，每一个子系统实现若干特定的有限目标，形成金字塔结构。

　　可靠性是DCS发展的生命，要保证DCS的高可靠性主要有三种措施：一是广泛应用高可靠性的硬件设备和生产工艺；二是广泛采用冗余技术；三是在软件设计上广泛实现系统的容错技术、故障自诊断和自动处理技术等。当今大多数集散控制系统的MTBF可达几万甚至几十万小时。

　　DCS是分散控制系统（Distributed Control System）的简称，中文习惯称为集散控制系统。它是一个由过程控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（Computer）、通讯（Communication）、显示（CRT）和控制（Control）等4C技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活、组态方便。

　　世界上第一套D C S 系统是由日本横河公司（YOKOGAWA）于1975年推出的CENTUM系统，并在工业现场尝试使用。

　　中国的DCS系统相对起步较晚，国内的和利时公司（HOLLYSYS）率先在1993年推出国内第一套DCS系统HS1000，并逐步在工业现场规模应用和推广。

　　通常DCS系统的网络架构由3部分组成（不计现场仪表层），从上到下依次为管理网（MNET）、系统网（SNET）、控制网（CNET）。其中系统网和控制网都是冗余配置，管理网为可选网络。系统网络架构如图4-1-1所示。

　　图4-1-1 分散控制系统DCS典型网络构架图

　　管理网络（MNET）

　　由100/1000M以太网络构成，用于控制系统服务器与厂级信息管理系统（Real MIS或者ERP）、INTERNET、第三方管理软件等进行通讯，实现数据的高级管理和共享。管理网络层为可选网络层。

　　系统网络（SNET）

　　由100/1000M高速冗余工业以太网络构成，用于工程师站、操作站、现场控制站、通信控制站的连接，完成现场控制站的数据下装。可快速构建星型、环型或总线型拓扑结构的高速冗余的安全网络，符合IEEE802.3及IEEE802.3u 标准，基于TCP/IP 通讯协议，通讯速率100/1000Mbps 自适应，传输介质为带有RJ45连接器的5类双绞线。

　　控制网络（CNET）

　　采用冗余现场总线与各个I/O 模块及智能设备连接。实时、快速、高效地完成与

　　现场通讯任务，传输介质为屏蔽双绞线或者光缆。

　　系统主要由工程师站、操作员站、历史站（选配）、控制站等部件组成；而控制网的网络节点由控制站和I/O模块构成。

　　工程师站

　　用于完成系统组态、修改及下装，包括：数据库、图形、控制算法、报表的组态，参数配置，操作员站、现场控制站及过程I/O模块的配置组态，数据下装和增量下装等。

　　操作员站

　　用于进行生产现场的监视和管理，包括：系统数据的集中管理和监视，工艺流程图显示，报表打印，控制操作，历史趋势显示，日志、报警记录和管理等。

　　历史站（选配）

　　用于完成系统历史数据服务和与工厂管理网络交换信息等。一般在大型系统中需要单独配置，小型系统可以采用操作员站兼顾。

　　控制站

　　用于完成现场信号采集、控制和联锁控制算法、控制输出、通过系统网络将数据和诊断结果传送到操作员站等功能。

　　I/O模块

　　用于将模拟信号转换为数字信号、工程单位变换，模块和通道故障诊断。通过冗余的多功能总线送给主控制器单元。