電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李寧遠(yuǎn)）在工業(yè)自動(dòng)化行業(yè)，控制總是一個(gè)離不開(kāi)的話(huà)題，如可編程邏輯控制器PLC。和可編程邏輯控制器PLC類(lèi)似，分布式控制系統(tǒng)DCS也是工控行業(yè)里一大核心控制系統(tǒng)。

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在DCS和PLC的區(qū)別可以說(shuō)是越來(lái)越模糊，尤其是接口層面幾乎類(lèi)似，但二者還是有著本質(zhì)上的不同。

多回路過(guò)程控制核心系統(tǒng)—DCS

上世紀(jì)70年代，計(jì)算機(jī)技術(shù)開(kāi)始發(fā)展，原本使用一臺(tái)大型計(jì)算機(jī)完成的控制任務(wù)可以由幾十臺(tái)微處理器解決，大大提高了系統(tǒng)的容錯(cuò)率，至此DCS誕生。

DCS在工控行業(yè)也被稱(chēng)為集散控制系統(tǒng)，是在集中式控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的。DCS系統(tǒng)通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)將分布在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)附近的控制中心連接起來(lái)，以完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的分散控制和集中操作管理。

DCS系統(tǒng)更傾向于過(guò)程控制，這是和PLC偏向于邏輯控制不一樣的地方。在工廠的生產(chǎn)過(guò)程中，DCS可以有效地對(duì)現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)和控制，雖然現(xiàn)在的PLC也能將過(guò)程控制處理得很好，但是在過(guò)程控制的專(zhuān)業(yè)性上，尤其是多回路里，DCS無(wú)疑是更高的。

再者，PLC只是一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制裝置，而DCS是一個(gè)控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)任何設(shè)備的功能和協(xié)調(diào)。

目前，對(duì)于小型設(shè)備來(lái)講，PLC系統(tǒng)可能是最劃算的，但DCS系統(tǒng)則提供了更具經(jīng)濟(jì)性的可擴(kuò)展能力，更可能在整個(gè)工廠的生命周期獲得較高的回報(bào)。更具體一點(diǎn)來(lái)說(shuō)，如果對(duì)I/O點(diǎn)的需求不算多，PLC會(huì)更適合，而在大型應(yīng)用中，DCS系統(tǒng)全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)的優(yōu)勢(shì)更易于管理和升級(jí)，在全局控制上更合適。

DCS可靠控制與通訊

從DCS的組成來(lái)看，控制器、I/O模塊、操作站、通訊網(wǎng)絡(luò)和軟件部分組成了完整的DCS系統(tǒng)。其處理流程大致為從現(xiàn)場(chǎng)控制級(jí)過(guò)程控制級(jí)，再到過(guò)程管理級(jí)最后到經(jīng)營(yíng)管理級(jí)。

現(xiàn)場(chǎng)控制級(jí)的設(shè)備是各類(lèi)用于采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的裝置，比如常見(jiàn)的電機(jī)、溫度傳感器、濕度傳感器、執(zhí)行器等等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。這一過(guò)程主要是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程中的變量進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，也會(huì)對(duì)采集后的數(shù)據(jù)進(jìn)行一部分預(yù)處理。

到過(guò)程控制級(jí)這一階段，是DCS的核心，整個(gè)生產(chǎn)工藝的調(diào)節(jié)都由此部分實(shí)現(xiàn)。過(guò)程控制部分的核心設(shè)備是現(xiàn)場(chǎng)控制單元，也就是控制器。DCS控制器的組成和PLC控制器沒(méi)有區(qū)別，由CPU、RAM、F2PROM等器件組成再加上冗余數(shù)字和模擬I/O。

硬件上CPU，I/O模塊這些功能模塊的器件選擇差異不大，區(qū)別在于控制器內(nèi)的算法組合會(huì)不一樣。

DCS的控制器和大型PLC一樣，往往會(huì)選擇MPU或者MCU加上FPGA來(lái)進(jìn)行處理。此外，PLC在不是高可靠性要求的場(chǎng)合，不一定會(huì)冗余CPU和電源，DCS則不一樣，冗余CPU及電源是必備的。

通信部分分為幾個(gè)層次，I/O部分的通訊、控制器之間的通訊以及整個(gè)DCS網(wǎng)絡(luò)間的通訊。三個(gè)部分的協(xié)議要么采用工業(yè)以太網(wǎng)要么由廠商自行開(kāi)發(fā)專(zhuān)用協(xié)議。總的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)無(wú)非是環(huán)型（總線型）和星型。星型的網(wǎng)絡(luò)覆蓋面比較小，比較少見(jiàn)。

在通訊部分，同樣有冗余的校驗(yàn)。數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中DCS會(huì)采用循環(huán)的冗余校驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)錯(cuò)和糾錯(cuò)，保證當(dāng)有結(jié)點(diǎn)存在故障時(shí)，信息能夠可靠地繼續(xù)傳輸。

寫(xiě)在最后

近幾年，DCS的產(chǎn)品價(jià)格整體呈下降趨勢(shì)，這和國(guó)產(chǎn)工控品牌的蓬勃發(fā)展密切相關(guān)，我國(guó)DCS本土品牌中控技術(shù)、和利時(shí)已經(jīng)可以和艾默生、ABB、西門(mén)子、霍尼韋爾和日系橫河電機(jī)等傳統(tǒng)DCS廠商抗衡。

與PLC側(cè)重于局部邏輯控制相比，DCS在模擬量上的控制更勝一籌，DCS系統(tǒng)更強(qiáng)的數(shù)據(jù)傳輸和管理能力在大型工控應(yīng)用中有著廣泛的應(yīng)用，是近年來(lái)工控領(lǐng)域大力推動(dòng)國(guó)產(chǎn)化發(fā)展的核心設(shè)備。