集散控制系统的功能层次结构

　　典型的DCS采用了如图所示的三层功能层次结构，层为分散过程控制级；第二层为集中操作监控级；第三层为综合信息管理级。层作为上一层的基础，接收上一层的控制指令，同时又将控制结果和各控制参数送上一层，各级之间由通信网络连接。

　　（1）分散过程控制级。此级是整个系统体系结构中的层，直接与生产过程现场的传感器、执行器相连，完成生产过程的数据采集、闭环控制、顺序控制等功能。构成这的主要装置有现场控制站、智能调节器、可编程序控制器及其他测控装置。

　　现场控制站主要完成以下功能：①过程数据采集。直接采集现场的各种物理量测量值和状态开关值，对它们进行必要的滤波、转换等处理。②装置状态和设备运行状态监测与诊断对采集的各种信号进行处理，检查其是否合格有效，判断控制计算机的各模块是否运行正常，根据结果产生报警信号等。③闭环和开环控制接收上下达的控制指令，实现DDC控制。

　　智能调节器是一种数字化的过程控制仪表，其外形类似于一般的盘装仪表，而其内部是由微处理器CPU、存储器RAM、模拟量和数字量通道、电源等部分组成的一个微型计算机系统。一般有单回路、2回路、4回路或8回路的调节器，至于控制方式除一般的PID之外，还可组成串级调节、前馈控制等。

　　图 DCS的层次结构

　　智能调节器主要完成以下功能：不仅接收4～20mA电流信号输入设定值，还具有通信接口，可与上位机连成主从式通信网络，接受上位机下传的控制参数，并上报各种过程参数。

　　可编程控制器（PLC）主要完成以下功能：PLC与智能调节器的不同点是：它主要配置的是开关量输入输出通道，用于执行顺序控制功能。PLC主要用于生产过程中按时间顺序控制或逻辑控制的场合，以取代复杂的继电接触控制系统。

　　（2）集中操作监控级。集中操作监控级是面向现场操作员和系统工程师的。这配备有技术手段先进、功能强大的计算机系统及各类外部设各，通常采用较大屏幕、较高分辨率的显示器和工业键盘，计算机系统配有较大存储容量的硬盘或软盘，另外，还有功能强大的软件支持，确保工程师和操作员对系统进行组态、监视和操作，对生产过程实行控制策略、故障诊断、质量评估等。

　　集中操作监控级以操作监视为主要任务，兼有部分管理功能。它把过程参量的信息集中化，对各个现场控制站的数据进行收集，并通过简单的操作进行工程量的显示、各种工艺流程图的显示、趋势曲线的显示以及改变过程参数（如设定值、控制参数、报警状态等信息），这就是它的操作监视功能。集中操作监控级另一管理功能是进行控制系统的生成、组态。

　　工程师站是对DCU进行离线的配置、组态工作和在线的系统监督、控制、维护的网络节点。使系统工程师可以通过工程师站及时调整系统配置及一些系统参数的设置，使DOS随时处在的工作状态之下。

　　工程师站一般放在中央控制室，工作环境较好，因此选用一般的微型计算机或工作站就可以了。

　　（3）综合信息管理级。这是企业控制系统体系结构中的层，它广泛地涉及工程、经济、商务、人事以及其他各种功能。将这些功能集成到一个大的软件系统，通过这个软件系统，整个工厂的复杂生产调度和计划等问题可以得到优化解决。这主要完成的功能有市场分析、用户信息收集、定单能力与定货平衡、生产和分销渠道的监督、生产合同、定货的各种统计报表、生产效率、产值、经营额、利润成本以及其他财政分析报表。

　　以上介绍了应用DCS系统功能层次。对于大部分系统来说，DCU主要完成级和第二级的功能，而这两级的功能主要是与装置生产过程密切相关的实时控制。因此，这部分控制得好，可以大大提高生产过程的直接经济、降低能耗及减少污染。