dcs為分散控制系統(tǒng)的英文（total distributed control system）簡(jiǎn)稱(chēng)。指的是控制危險(xiǎn)分散、管理和顯示集中。60年代末有人研制了作邏輯運(yùn)算的可編程序控制器（programmable logic controller）。簡(jiǎn)稱(chēng)plc。主要應(yīng)用于汽車(chē)制造業(yè)。70年代中期以完成模擬量控制的dcs推向市場(chǎng)，代替以pid運(yùn)算為主的模擬儀表控制。首先提出dcs這樣一種思想的是原制造儀表的廠(chǎng)商，當(dāng)時(shí)主要應(yīng)用于化工行業(yè)。后又有計(jì)算機(jī)行業(yè)從事dcs的開(kāi)發(fā)。70年代微機(jī)技術(shù)還不成熟，計(jì)算機(jī)技術(shù)還不夠發(fā)達(dá)。操作站、控制器、i/o板和網(wǎng)絡(luò)接口板等都是dcs生產(chǎn)廠(chǎng)家自行開(kāi)發(fā)的，也就是所有部件都是專(zhuān)用的。
70年代初，有人用如pdp/1124這樣的小型機(jī)代替原來(lái)的集中安裝的模擬儀表控制。連接到中央控制室的電纜很多。如用小型機(jī)既作為控制器、同時(shí)把連接小型機(jī)的crt又作為顯示設(shè)備（即人機(jī)界面）。一臺(tái)小型機(jī)需接收幾千臺(tái)變送器或別的傳感器來(lái)的信號(hào)，完成幾百個(gè)回路的運(yùn)算。很顯然其危險(xiǎn)有點(diǎn)集中。和模擬儀表連接的電纜一樣多，并且一旦小型機(jī)壞了，控制和顯示都沒(méi)有了。數(shù)字控制沒(méi)有達(dá)到預(yù)期的目的。
后有人提出把控制和顯示分開(kāi)。一臺(tái)計(jì)算機(jī)完成控制計(jì)算任務(wù)，另一臺(tái)計(jì)算機(jī)完成顯示任務(wù)。另外，一個(gè)工藝過(guò)程作為被控對(duì)象可能需要顯示和控制的點(diǎn)很多，其中有一些還需要閉環(huán)控制或邏輯運(yùn)算，工藝過(guò)程作為被控對(duì)象的各個(gè)部分會(huì)有相對(duì)獨(dú)立性，可以分成若干個(gè)獨(dú)立的工序，再把在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中獨(dú)立的工序上需要顯示和控制的輸入、輸出的點(diǎn)分配到數(shù)臺(tái)計(jì)算機(jī)中去，把原來(lái)由一臺(tái)小型機(jī)完成的運(yùn)算任務(wù)由幾臺(tái)或幾十臺(tái)計(jì)算機(jī)（控制器）去完成。其中一臺(tái)機(jī)器壞了不影響全局。所謂“狼群代替老虎”的戰(zhàn)術(shù)，這就是危險(xiǎn)分散的意思。把顯示、操作、打印等管理功能集中在一起，用網(wǎng)絡(luò)把上述完成控制和顯示的兩部分連成一個(gè)系統(tǒng)。當(dāng)時(shí)有人把這種系統(tǒng)稱(chēng)為集散系統(tǒng)。
危險(xiǎn)究竟要分散到多少算合適呢？這與當(dāng)時(shí)的計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展水平有關(guān)。70年代中期，徹底分散就是一個(gè)控制器完成一個(gè)回路的運(yùn)算。當(dāng)時(shí)由于人們對(duì)數(shù)字技術(shù)不太熟息，習(xí)慣于模擬儀表，70年代末、80年代曾經(jīng)風(fēng)行回路控制器，把數(shù)字控制器做成和原來(lái)模擬儀表在外觀(guān)上幾乎完全一樣，不改變操作習(xí)慣，內(nèi)部把pid運(yùn)算數(shù)字化。一塊儀表（一臺(tái)計(jì)算機(jī)）完成一個(gè)回路的控制任務(wù)。其價(jià)格較為昂貴，但危險(xiǎn)是分散了。然后用通訊網(wǎng)絡(luò)把各個(gè)控制器和以crt為基礎(chǔ)的人機(jī)界面連成一個(gè)系統(tǒng)。這時(shí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)通常都是星形結(jié)構(gòu)?；芈返目刂破鞯闹谱鞒杀咎?，價(jià)格/性能比不好。后來(lái)為了減低成本，就有兩回路的、四回路的控制器，它的價(jià)格/性能比稍好一些。對(duì)于一個(gè)大中型系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，dcs的價(jià)格/性能比比回路控制器組成的系統(tǒng)要好。有些特殊地方還是要用到一些回路控制器。
如果所要完成的回路太多，如一個(gè)控制器采集幾千點(diǎn)、完成幾百個(gè)回路的運(yùn)算，危險(xiǎn)又太集中。在這種情況下，危險(xiǎn)必需分散。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力、存儲(chǔ)容量和可靠性不斷提高，一臺(tái)計(jì)算機(jī)所完成的任務(wù)也可以增加。完成的任務(wù)也可集中一點(diǎn)。另外，控制器、網(wǎng)絡(luò)等冗余技術(shù)也得到了發(fā)展，控制運(yùn)算也可集中一些。
從目前的dcs來(lái)看，一個(gè)控制器完成幾十個(gè)回路的運(yùn)算和幾百點(diǎn)的采集、再加適量的邏輯運(yùn)算，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)使用，效果是比較好的。這就產(chǎn)生控制器升級(jí)的問(wèn)題了。有時(shí)控制器和檢測(cè)元件的距離還是比較遠(yuǎn)，這就促進(jìn)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的發(fā)展。如can、loonworks、ff等現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)，以及hart協(xié)議接收板等都用到dcs系統(tǒng)中。
dcs分為三大部分，帶i/o板的控制器、通訊網(wǎng)絡(luò)和人機(jī)界面（hmi）。由i/o板通過(guò)端子板直接與生產(chǎn)過(guò)程相連，讀取傳感器來(lái)的信號(hào)。i/o板有幾種不同的類(lèi)型，每一種i/o板都有相應(yīng)的端子板。
模擬量輸入，4-20毫安的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)板和用以讀取熱電偶的毫伏信號(hào)板；4-16個(gè)通道不等；
模擬量輸出，通常都是4-20毫安的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，一般它的通道比較少，4-8個(gè)個(gè)通道；
開(kāi)關(guān)量輸入；16-32個(gè)通道：
開(kāi)關(guān)量輸出，開(kāi)關(guān)量輸入和輸出還分不同電壓等級(jí)的板，如直流24伏、125伏；交流220伏或115伏等；8-16個(gè)通道不等；
脈沖量輸入，用于采集速率的信號(hào)；4-8通道不等；
快速中斷輸入；
hart協(xié)議輸入板；
現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)i/o板；
每一塊i/o板都接在i/o總線(xiàn)上。為了信號(hào)的安全和完整，信號(hào)在進(jìn)入i/o板以前信號(hào)要進(jìn)行整修，如上下限的檢查、溫度補(bǔ)償、濾波，這些工作可以在端子板完成，也可以分開(kāi)完成，完成信號(hào)整修的板現(xiàn)在有人稱(chēng)它們?yōu)樾盘?hào)調(diào)理板。
i/o總線(xiàn)和控制器相連。80年代的dcs由于控制器的運(yùn)算能力不強(qiáng)，為了增加i/o點(diǎn)數(shù)，把控制器的任務(wù)分開(kāi)，實(shí)際上是有三種類(lèi)型的控制器。即：完成閉環(huán)運(yùn)算的控制器、模擬量數(shù)據(jù)采集器和邏輯運(yùn)算器。它們分別有自己的i/o總線(xiàn)，各種dcs的i/o總線(xiàn)各不相同。如果要求快速，最好采用并行總線(xiàn)。一般采用串行總線(xiàn)比較多。尤其是rs485總線(xiàn)較多，模擬量數(shù)據(jù)采集器和邏輯運(yùn)算器的i/o點(diǎn)數(shù)可以多一些。
閉環(huán)控制器、模擬量數(shù)據(jù)采集器和邏輯運(yùn)算器可以和人機(jī)界面直接連在通訊網(wǎng)絡(luò)上，在網(wǎng)絡(luò)上的每一個(gè)不同的控制器作為網(wǎng)絡(luò)上的一個(gè)獨(dú)立結(jié)點(diǎn)。每一個(gè)結(jié)點(diǎn)完成不同的功能。它們都應(yīng)有網(wǎng)絡(luò)接口。有的dcs為了節(jié)省網(wǎng)絡(luò)接口，把所有的過(guò)程控制用的設(shè)備即閉環(huán)控制器、模擬量數(shù)據(jù)采集器和邏輯運(yùn)算器預(yù)先連在控制總線(xiàn)上，稱(chēng)為過(guò)程控制站。這可以增加過(guò)程控制站能接收的i/o點(diǎn)數(shù)，又能節(jié)省接口。然后再通過(guò)接口連到網(wǎng)絡(luò)上，與人機(jī)界面相連。隨著計(jì)算機(jī)計(jì)術(shù)的發(fā)展，控制器的運(yùn)算能力不斷增強(qiáng)，如pc機(jī)做的一個(gè)控制器能力很強(qiáng)，既可接收模擬量運(yùn)算，也接收開(kāi)關(guān)量邏輯運(yùn)算。一個(gè)控制器成為網(wǎng)絡(luò)上的一個(gè)結(jié)點(diǎn)。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與人機(jī)界面相連。
控制器是dcs的核心部件，它相當(dāng)于一臺(tái)pc機(jī)。有的dcs的控制器本身就是pc機(jī)。它主要有cpu、ram、e2prom和rom等芯片，還有兩個(gè)接口，一個(gè)向下接收i/o總線(xiàn)來(lái)的信號(hào)，另一個(gè)接口是向上把信號(hào)送到網(wǎng)絡(luò)上與人機(jī)界面相連。rom用來(lái)存貯完成各種運(yùn)算功能的控制算法（有的dcs稱(chēng)為功能塊庫(kù)）。在庫(kù)中存功能塊，如控制算法pid、帶死區(qū)pid，積分分離pid，算術(shù)運(yùn)算加、減、乘、除、平方、開(kāi)方、函數(shù)運(yùn)算一次濾波、正弦、余弦、x-y函數(shù)發(fā)生器、超前-滯后；比較先進(jìn)的算法有史密斯預(yù)估，c語(yǔ)言接口、矩陣加、矩陣乘；邏輯運(yùn)算有邏輯與、邏輯或、邏輯非、邏輯與非等。通常用站功能塊不僅把模擬量和開(kāi)關(guān)量結(jié)合起來(lái)，還與人連系起來(lái)。功能塊越多，用戶(hù)編寫(xiě)應(yīng)用程序（即組態(tài)）越方便。組態(tài)按照工藝要求，把功能塊連接起來(lái)形成控制方案。把控制方案存在e2prom中。因?yàn)閑2prom可以擦寫(xiě)，組態(tài)要隨工藝改變而改變，所以把組態(tài)存在e2prom中。不同用戶(hù)有不同組態(tài)。組態(tài)時(shí)，用戶(hù)從功能塊庫(kù)中選擇要的功能塊，填上參數(shù)，把功能塊連接起來(lái)。形成控制方案存到e2prom中。這時(shí)控制器在組態(tài)方式，投入運(yùn)行后就成為運(yùn)行方式。
控制器中安裝有操作系統(tǒng)，功能塊組態(tài)軟件和通訊軟件。
為了系統(tǒng)安全運(yùn)行，閉環(huán)控制器一定是冗余運(yùn)行的，一用一備，并且是熱備。為了使冗余成功，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：兩個(gè)控制器的硬件、軟件版本必需一致；檢查發(fā)送-接收的芯片是否完好；冗余的芯片是否完好。兩個(gè)模件的設(shè)定是否一樣、還要檢查有沒(méi)有帶手操站等。
通訊網(wǎng)絡(luò)把過(guò)程站和人機(jī)界面連成一個(gè)系統(tǒng)。通訊網(wǎng)絡(luò)有幾種不同的結(jié)構(gòu)行式。如總線(xiàn)式、環(huán)形和星形?？偩€(xiàn)形在邏輯上也是環(huán)形的。星形的只適用于小系統(tǒng)。不論是環(huán)形還是總線(xiàn)形，一般都采用廣播式。其它一些協(xié)議方式已用的較少。通訊網(wǎng)絡(luò)的速率在10m和100m左右。
人機(jī)界面有4種不同形式的結(jié)點(diǎn)，它們是操作站、工程師工作站、歷史趨勢(shì)站和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)器。
操作站安裝有操作系統(tǒng)、監(jiān)控軟件和控制器的驅(qū)動(dòng)軟件。顯示系統(tǒng)的標(biāo)簽、動(dòng)態(tài)流程圖和報(bào)警信息。
工程師工作站給控制器組態(tài)（cad），也可以給操作站組態(tài)（作動(dòng)態(tài)流程圖）。如果監(jiān)控軟件作圖能力很強(qiáng)，作圖工作可以由監(jiān)控軟件獨(dú)立完成。工程師站的另外一個(gè)功能是讀控制器的組態(tài)，用于控制器升級(jí)，查找故障。我們稱(chēng)之為逆向工程師站。
歷史趨勢(shì)站用于存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)，一般用磁盤(pán)陣列（稱(chēng)為raid技術(shù)）。
動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)器是dcs和mis系統(tǒng)的接口，也是dcs和web的隔離設(shè)備。