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第一章 概述 第一节 集散控制系统的发展概况 一、过程控制装置的发展 1、过程控制装置概念 过程控制装置是实现生产过程自动控制的一类仪器仪表装置，通过过程控制装置实现对生产过程的获取、观察、转换、处理（计量、调节、控制），从而解释生产过程物质运动和能量交换。 过程控制装置一般可分成五大类：（1）自动检测装置；（2）自动显示装置；（3）集中控制装置；（4）自动调节装置；（5）执行器装置。 过程控制装置从最初的自励式、基地式仪表到单元组合式仪表、以及20世纪80年代以后发展的智能化数字仪表、集散控制系统和现场总线，已发展了半个多世纪。 2、过程控制装置及控制系统的发展简述 过程控制装置及控制系统的发展经历了四个阶段。 （1）50年代以气动单元组合仪表装置为主，出现了集中型气动仪表控制系统，通过成千上万的气路将现场信号与控制室仪表相接，实现自动控制。 （2）60年代，电子元件晶体管的产生，使电动单元组合仪表得以开发和应用。它通过各种电气线路将控制室与现场仪表相连，实现电动仪表控制系统。但其在安全火花防爆方面的缺陷，使得电动仪表控制系统的应用受到了限制。 （3）70年代，采用线性集成电路和小规模数字电路，发展了安全火花防爆型单元组合仪表（DDZ-III）、组装仪表和巡回检测装置，进一步提高电动仪表控制系统的可靠性和安全性，特别是电动单元组合仪表，易于远距离传输、集中显示和操作，便于和计算机连用，使之获得了日新月异的发展。 （4）80年代，采用微处理机和专用集成电路，将微机技术应用在仪表控制系统中，使工业自动化仪表向着数字化、智能化和分级化的方向发展，出现了集中管理分散控制式的控制系统装置以及数字化单元组合仪表，由一个装置控制数个到几十个回路，进行集中管理操作，从而实现对生产过程计算机控制。 二、集散控制系统的发展 1、基本概念 集散控制系统（Total Distributed Control System,简称DCS）是以满足现代化工业生产和日益复杂的控制对象的要求为前提，从生产综合自动化的角度出发，将微处理器作为核心的集中分散控制系统。它是利用控制技术（control）、计算机技术（computer）、通讯技术（communication）和阴极射线管（CRT）显示技术等四C技术，对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的一种新型控制产物，已经在工业控制领域得到广泛应用成为过程工业自动控制的主流。 2、集散控制系统的发展 集散控制系统的发展至今经历了四个时期：1975～1980年为初创期，1980～1985为成熟期，1985以后为扩展期，90年代进入网络开放期。 初创期的DCS已经具备集散控制系统的三大组成部分，即分散控制装置、操作管理装置和数据通信系统，并融入4C技术。此时的DCS通讯系统只是一种初级局部网络。 进入80年代，集散控制系统随着半导体技术、显示技术、网络技术和软件技术的发展进入成熟期。其主要是系统硬件和软件技术的不断更新，体现在系统的功能得到扩大或增强。 1987年美国FOXBORO公司推出的I/AS集散控制系统标志着集散控制系统由成熟期进入扩展期。它的主要改变在局域网网络方面，I/AS系统采用的宽带网和窄带网符合国际标准组织ISO 的OSI开放系统互联的参数模型，因此，符合开放系统的各制造厂的产品可以互连和进行数据交换。网络通信功能增强了，并将过程控制、监督控制和管理调度更有机的结合起来，在控制功能方面得到大大增强。 90年代世界进入信息与智能时代，微电子技术、计算机技术、通信网络技术和控制技术等高新技术不断地高速发展，带来了集散控制系统的迅猛发展。 今后集散控制系统将向两个方向发展，一个是大型化CIPS（computer intrgrated processor system）计算机集成过程系统、CIMS（computer integrated manufacturing system）计算机集成控制系统发展，另一个是向小型化方向发展。 第二节 集散控制系统的特点 一、一般集散控制系统的特点 1、自律性强 2、丰富的控制功能 3、完善的人－机联系和集中监视管理能力 4、先进的网络通讯功能 5、系统扩展灵活 6、安全可靠性高 7、良好的性能价格比 二、开放型控制系统的特点 1、自律性极强 2、超越传统的分散控制功能向大系统综合自动化发展 3、控制功能更加完善、丰富 4、统领全局的窗口功能 5、全数字通信的开放型网络体系结构 6、推出现场总线的新概念 现场总线是连接现场总线装置和自动化系统的数字式、双向传输分支结构的通信网络，是实现过程自动化、制造自动化的现场设备互联的网络通信技术，在系统中允许智能现场装置相互交换信息。 四个最显著的技术特点： 完全取代4～20ma标准的数字通信。 控制