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（2）多级结构
水平分级：各过程控制级之 间是互相协调的分级，它们把 数据向上送达操作管理级，同 时接受操作管理级的指令，各 水平分级之间也进行数据交换； 为了减少同一级的各子系统之 间信息的交换和决策的冲突， 在分散的各决策子系统添加一 级协调级。
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（3）多重结构 信息：自下向上逐渐集中，自上而下逐渐分散。
作管理机使用PC机，相应软件由软件厂商开发。
（2）回路控制器+通信系统+工业级微机 回路控制器作为分散控制装置；工业级微机作为操作
管理站，通用性强、自行开发软件。适用于中小型企 业（集散控制系统）。
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（3）PLC+通信系统+工业级微机 PLC作为分散控制装置；其他同2。在制造业广泛应用的集散
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（2）操作管理装置(上位机)
是集散控制系统与操作人员、管理人员间的界面，
即人机界面。
监视和操作。
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集中操作和管理系统部分特征 信息量大； 易操作性； 容错性好；
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（3）通信系统
是分散过程控 制装置与操作 管理装置之间 数据传递和交 换的桥梁。
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通信系统部分特征 开放性：上层与其他厂商产品间 互操作性：下层与其他厂商变送器、执行器间 传输速率 误码率
控制系统的结构，尤其适用于有大量逻辑顺序控制的过程。
（4）智能前端+通信系统+工业级微机 智能前端指用于生产现场的智能控制设备，作为分散控制装
置；用于小型集散控制系统。
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第二节 DCS的结构特点
1、分级递阶控制体系结构 集散控制系统在水平和垂直方向都是分级
（层、块）的。
垂直分级：是指功能方面不同的分级，至 少有两个分级，即监控级和控制级。
第二章 集散控制系统的构成
第一节 集散控制系统的构成方式及功能 第二节 DCS的结构特点 第三节 JX-300X集散控制系统的构成
1
第一节 集散控制系统的构成方式及功能 一、分层结构
集散控制系统的构成方式：分四个层次 功能分层是集散控制系统的体系特征， 反映了集散控制系统的“分散控制、集 中管理”的特点。 典型系统分为四个层次
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2、分散控制结构
分散控制结构的类型： 垂直型（阶层型）：监视、调整 水平型：自我管理 二者混合型
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垂直型(层次分散)与水平型(水平分散)示意图
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DCS的分散控制结构体现在： （1）组织人事的分散； （2）地域的分散； （3）功能的分散； （4）负荷的分散。
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3、冗余控制结构 为了提高系统的可靠性，集散控制系统重要设备、4Fra bibliotek第二层
四个层次
5
2、控制级的功能
结构：过程控制设备(下位机)+I/O卡件 功能：
进行数据转换和处理； ❖数据的监视和存储； 实施连续、批量或顺序控制的运算和输出控
制作用； 数据和设备的自诊断； 数据通信。
6
通信网络
I/O卡
控制器
7
8
第三层
四个层次
9
3、监控级的功能
中央控制室：操作站、工程师站(上位机)、打印机、计算站 功能：
从系统的观点：原料销售；优化协调 功能：
优化控制； ❖协调和调度各车间生产计划和各部门的联系； 主要数据的显示、存储和打印； 数据通信。
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二、集散控制系统的构成方式二：分块结构
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集散系统的基本结构： “三大块”
（1）分散过程控制装置 （2）操作管理装置 （3）通信系统
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（1）分散过程控制装置(下位机)
是集散控制系统与生产过程间的界面，即过程界面。
过程变量→分散过程控制装置→操作监视的数据 操作信息→分散过程控制装置→执行机构。 数/模、模/数转换、控制算法、软件滤波等
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分散过程控制装置部分的特征 适应恶劣的工业生产环境； ❖分散控制，监视和控制分离； 实时性； 独立性和可靠性要求高。
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生产管理级 管理计算机
中央操作台
过程管理级
LAN局域网
工程师操作站 操 作 员 站 监控计算机
网间连接器 网间连接器
高速数据公路
过
程 控 制
DDC直接数 字控制站
级
数据 采集站
多功能 控制站
可编程逻辑 单回路调节
控制站
控制站
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三、典型硬件构成分析
（1）工业级微机+通信系统+商用PC机（或工业级微机） 工业级微机用作多功能、多回路的分散控制装置；操
第一重：按一定物理规律变化的物理现象； 第二重：受控系统（从信息处理和控制角度）； 第三重：经济实体，评价其效益和利润（经济学角度）
比较： 多重结构：主要从建模考虑； 多级结构：子系统关联、横向分解、纵向分级； 多层结构：复杂控制规律
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（4）DCS递阶控制结构的优点 系统结构灵活，容易改变，系统的容量可以扩大或缩 小； ❖ 控制功能增强，除了直接控制外，还有优化控制、自 学习、自适应和自组织等功能； 降低了信息存储量、计算量，减少了计算时间； 可以设置备用自系统，降低成本，提高可靠性； 各级的智能化将进一步提高系统的性能。
对全局系统有影响的公共设备上常采用冗余结构。 经常采用的冗余方式有：
同步运转方式； 待机运转方式； 后退运转方式； 多级操作方式。
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（1）按控制功能多层结构 控制级：一般的简单 控制 ❖ 优化控制或监控级： 对象数学模型和参数已 知，确定直接控制层的 控制器的设定值
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学习层或自适应层： 对实际系统的观测来辨 识优化层中所使用的数 学模型结构和参数，使 模型和实际过程一致
自组织层：按系统总 控制目标选择下层所用 的模型结构、控制策略 等
2
四个层次
3
1、现场级的功能 采集过程数据，对数据进行数据转换； ❖输出过程操作命令； 进行直接数字控制； 完成与过程装置控制级的数据通信； 对现场控制级的设备进行检测和诊断。
现场级实现控制的前提：微处理器进入现场变送器、传感 器和执行器；现场总线的应用。部分或完全完成过程控制 级的功能。
数据显示与记录； ❖过程操作（含组态操作、维护操作）； 数据存储和压缩归档； 报警、事件的诊断和处理； 系统组态、维护和优化处理； 数据通信； 报表打印和画面硬拷贝。
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工作站
通信网络
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(集散控制系统 DCS）集中操作监控级
12
第四层
四个层次
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4、全厂优化和调度管理级的功能