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時(shí)間：08-08 14:02
綜合應(yīng)用控制理論包括儀器儀表、電子設(shè)備、計(jì)算機(jī)和其他信息技術(shù)、對工業(yè)生產(chǎn)過程中實(shí)現(xiàn)檢測、控制、調(diào)度、優(yōu)化、管理和決策，達(dá)到了增加產(chǎn)量，提高質(zhì)量，節(jié)能降耗、確保生產(chǎn)過程中安全等目的、它包括了工業(yè)過程中的自動(dòng)化軟件、硬件和應(yīng)用系統(tǒng)等部分。
工業(yè)過程的自動(dòng)化技術(shù)是一門 服務(wù)性技術(shù)，它的服務(wù)對象就是工業(yè)生產(chǎn)過程，生產(chǎn)工藝過程對自動(dòng)控制的需求有多方面，例如產(chǎn)品質(zhì)量考核日益嚴(yán)格、工藝指標(biāo)日益精細(xì)、成本控制，提高生產(chǎn)效率等方面。
1.控制技術(shù)的發(fā)展過程
控制技術(shù)幾十年的發(fā)展，隨著工業(yè)方法的改變，工藝的復(fù)雜化和生產(chǎn)過程的強(qiáng)化有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，人類從一個(gè)時(shí)代的機(jī)械化發(fā)展到了電氣化，自動(dòng)化，信息化，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，如何實(shí)現(xiàn)大規(guī)模數(shù)據(jù)遠(yuǎn)距離迅速可靠的傳輸，成為現(xiàn)今面臨突出的問題，20世紀(jì)70年代以前，工業(yè)界以古典控制理論為主 要基礎(chǔ)，采用常規(guī)氣動(dòng)、液動(dòng)和電動(dòng)儀表，對生產(chǎn)過程中的溫度、流量、壓力和液位進(jìn)行控制，在很多控制系統(tǒng)中，以單回路結(jié)構(gòu)。針對不同的對象與要求，創(chuàng)造了一些專門的控制系統(tǒng)。使物料按比例配制的比值控制；克服干擾的前饋控制和串級控制等等。這一階段的主要任務(wù)是穩(wěn)定系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)定值控制。 這與當(dāng)時(shí)生產(chǎn)水平是相適應(yīng)的。20世紀(jì)70年代以后，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代控制理論的進(jìn)步，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)逐漸得到發(fā)展，這階段的主要任務(wù)是克 服干擾和模型變化，滿足復(fù)雜的工藝要求，提高控制質(zhì)量。集中控制，以DDC技術(shù)為代表，集中控制系統(tǒng)由一臺(tái)中央計(jì)算機(jī)來承擔(dān)（用IBM大型機(jī)），但是從系統(tǒng) 配置、反應(yīng)速度及系統(tǒng)可靠性等方面都受到很大限制，一般只適用于中小規(guī)模的自動(dòng)化系統(tǒng)，要害在于風(fēng)險(xiǎn)集中。如今的分散控制系統(tǒng)（DCS，Distributed Control System，也稱集散控制），它綜合計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)和顯示技術(shù)，采用多層分級的結(jié)構(gòu)形式，按總體分散、管理集中的原則，完成對工業(yè)過程的操作、 監(jiān)視、控制。將全廠劃分為若干單元，用以微處理器為基礎(chǔ)的一個(gè)控制用局域網(wǎng)來分散控制，也就是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分散。主要子系統(tǒng)都是實(shí)時(shí)控制的，出現(xiàn)故障時(shí)在第一時(shí)間內(nèi)切換到備用系統(tǒng)， 主系統(tǒng)和備用系統(tǒng)在平時(shí)定期互相自檢、切換，以保證可靠。地理上集中，邏輯上分散。硬件方面的開放式框架和軟件方面的模塊化形式表現(xiàn)出來、擴(kuò)展極為方便。眾多的控制算法(幾十至上百種) 、較好的人機(jī)界面和故障檢測報(bào)告功能。從集散系統(tǒng)（DCS）轉(zhuǎn)向開放式的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，在信息時(shí)代為適應(yīng)市場競爭的需要，信息已成為企業(yè)的重要資源，必須用網(wǎng)絡(luò)來作為企業(yè)運(yùn)作的技術(shù)支撐。增加DCS與網(wǎng)絡(luò)通訊的能力（網(wǎng)關(guān)＋接口軟件）正在推出的現(xiàn)場總線（Fieldbus），因此具有開放性、數(shù)字信號(hào)傳輸、智能化現(xiàn)場儀表、徹底分散性等優(yōu)點(diǎn)，具有很強(qiáng)的競爭力。但 從目前發(fā)展看DCS與現(xiàn)場總線還會(huì)長期共存。將DCS作為底層控制系統(tǒng)，并建設(shè)高速局域網(wǎng)絡(luò)（萬兆網(wǎng)）。
2.DCS基本的體系結(jié)構(gòu)
DCS基本的體系結(jié)構(gòu)由現(xiàn)場控制站(MCU),操作員站(OS),工程師站（ES）,一條系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)（生產(chǎn)管理和信息處理功能的信息網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場儀表、執(zhí)行機(jī)構(gòu)數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)），也有相應(yīng)的硬件設(shè)備和軟件的存在，硬件不在敘述，重點(diǎn)研究下軟件，當(dāng)前，隨著軟件技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，以硬件的劃分決定軟件體系結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，已經(jīng)讓位于以軟件的功能層次決定軟件體系結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。從軟件的功能層次看，系統(tǒng)可分為三個(gè)層次：1、直接控制層軟件-——完成系統(tǒng)的直接控制功能；2、監(jiān)督控制層軟件——完成系統(tǒng)的監(jiān)督控制和人機(jī)界面功能；3、 高層管理軟件——完成系統(tǒng)的高層生產(chǎn)調(diào)度管理功能。 三個(gè)層次的軟件分別具有各自的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和圍繞各自數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的處理程序。 各個(gè)層次的軟件之間通過網(wǎng)絡(luò)軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信和功能協(xié)調(diào)，低層軟件為高層軟件提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的支持，而系統(tǒng)則通過逐層提高的軟件實(shí)現(xiàn)比低一層軟件更多的功能和控制范圍；
3.DCS的技術(shù)特點(diǎn)
當(dāng)前主要的標(biāo)志是Information and Integration,在國內(nèi)生產(chǎn)過程中一般DCS廠商主要提供除企業(yè)管理層之外的三層功能(現(xiàn)場儀表層、控制裝置單元層、工廠車間層)，而企業(yè)管理層則通過提供開放的數(shù)據(jù)庫接口，連接第三方的管理軟件平臺(tái)（ERP、MES、CRM等）。所以說，當(dāng)今DCS主要提供工廠（車間）級的所有控制和管理功能，并集成全企業(yè)的信息管理功能。
