刍议DCS自动控制系统软件体系的设计与实现

郭春秀

(云南冶金集团，云南 昆明 650100)

在当今社会里，仅仅是依靠人力来进行企业管理和生产，已经无法满足企业发展的需要。而且随着第三次科技革命的发生，计算机技术的快速发展，为企业采取计算机信息化系统来进行生产和管理奠定了基础。因此，现在企业在日常管理和生产中所应用的软件系统越来越多，DCS 自动控制系统就是其中一个。应用DCS 控制系统除大大降低工人的劳动力，同时提高企业生产效率及智能化自动化水平。企业领导者可以通过DCS 自动控制系统了解自己企业产品的生产程序，每日生产的情况和参数变化。不仅如此，DCS 自动控制系统还可以优化企业产品的生产程序，让企业生产出来的产品所耗费的成本更低，质量更好，在减少企业生产成本的同时，也为企业树立良好形象。DCS 自动控制系统对企业具有如此大的作用，人们就更应该将精力放在对DCS 自动控制系统软件系统的研发上。要实现对DCS 自动控制系统软件系统的设计，就要加强对数据库软件技术的发展，因此DCS 自动控制系统软件设计与实现就是DCS 自动控制系统中数据库系统的设计与实现。

1 DCS 自动控制系统的概述

1.1 DCS 自动控制系统的涵义

DCS 控制系统也被称为分散式控制系统或分布式控制系统，而中国人习惯称之为集散控制系统。DCS 控制系统是以微处理机为基础，主要是进行分散控制，集中操作与分级管理的一种控制系统。DCS 控制系统的组成部分为CRT 技术、计算机技术、控制技术和通信技术。DCS 控制系统在运作时，是用计算机控制产品生产过程中的控制回路，而且还可以自动进行集中管理、控制和数据获取。因此DCS 控制系统是一种自动控制系统。DCS 自动控制系统是通过各个回路和上下级微处理机之间进行信息交换来发挥其监控、管理、直接数字控制、数据获取和人机交互等功能，让企业管理层能够更好的对企业实施管理［1］。

1.2 DCS 控制系统的特征

①灵活性。DCS 控制系统可以根据不同的流程应用对象来进行软硬件组态。

②高可靠性。DCS 控制系统是将系统控制功能根据性能的不同，分散到计算机上面，并采取容错即冗余方式来进行系统结构的设计。这也就说明，如果在运行过程中，某一台计算机出现了故障，也不会使整个系统瘫痪。也正是因为每一台计算机所负责的任务不同，这样我们可以针对每台计算机来安装特定结构和软件，让它们的性能能够更加的可靠。

③开放性。DCS 控制系统主要是采用开放式的设计，而且是通过局域网来实现信息的传输。因此当我们要对DCS 控制系统功能进行改变和扩充时，可以直接将以前的系统功能从计算机里卸下来，或者是直接将新的系统功能直接装入计算机中，在这整个过程中，不会对其他计算机产生任何不利影响。

④协调性。DCS 控制系统是通过各工作站进行数据传送，实现信息资源共享，才能够进行协调，更好的发挥系统的整体功能，并对运用过程中所出现的问题进行更好地处理。

⑤功能齐全。DCS 控制系统不仅有丰富的控制算法，还可以加入特殊的控制算法。

⑥易于维护。DCS 控制系统是由功能单一的小型或微型计算机为基础而构成的系统软件，因此，在进行维修时，可以更加的简便［2］。

2 DCS 自动控制系统软件体系的设计

2.1 DCS 自动控制系统软件体系中实时数据库的设计

实时数据库是DCS 自动控制系统软件体系中所有数据库建立的基础，而实时数据库是在操作站的软硬件环境基础上建立起来的，实时数据库中，所有的数据和事件都必须定时显示。因此在对实时数据库进行设计时，要在充分了解其性质和特点的基础上来进行设计。

实时数据库的功能特点:①通过I/O 设备及I/O 驱动软件为现场数据采集提供了接口。②人们可以通过实时数据库直接对原始数据进行处理。③每一个数据库储存数据的空间是有限的，因此数据库要进行定期的清理，将旧的数据删除，再输入新的数据。④当数据进行更新后，要及时通知客户端。⑤提供可以让各种数据进行优先控制、计算和处理的触发和定时机制。⑥在将数据输入到实时数据库中的时候，要进行备份，以免数据丢失。⑦要实时对数据库里的数据进行检索。⑧能够将报警状况和操作事件的信息进行汇总的功能。⑨将对时间有严格要求的客户进程进行统一的管理和调度。

在选择实时数据库的开发工具时，要根据数据库对实时性要求的程度来决定。对于实时数据库的逻辑层和视图层，我们可以采用VC+ +、Delphi、VB、JAVA、VFP、C 等软件。

2.2 DCS 自动控制系统软件体系中历史数据库的设计

历史数据库是储存一些会随着时间的发展而变化的信息，是对实时数据库中的数据值、记录时间、报警时间进行存储，形成数据表的一种软件。

历史数据库的功能:①可以将信息记录保存在稳定性比较好的光碟和硬盘上;②用户通过历史数据库可以将信息转变为各种报表和曲线图，让用户可以一目了然;③历史数据库所能储存的数据总量是由存储介质的空间大小来决定的;④用户在历史数据库中进行数据登录策略是会受到事件时间的限制;⑤在将数据表输入进历史数据库时，要严格标注时间;⑥历史数据库管理对象的特点是持久型、共享性、大量性和可靠性。

在进行DCS 自动控制系统软件体系中历史数据库设计时，对于物理层可以用大容量的存储设备，而逻辑层和视图层可以采用SQL、VB 或VC+ +等数据库语言来进行设计。

2.3 DCS 自动控制系统软件体系中安全信息数据库的设计

只有先实现了历史数据库的设计，才能够完成安全信息数据库的设计。安全信息数据库主要处理一些系统初始参数、运行参数等相对稳定的数据，管理用户登录、选择、权限等系统操作。

安全信息数据库的功能:①保证用户权限、密码等信息的安全，并对这些信息进行保密。②安全信息数据库对对系统的所有信息数据库进行设计和管理，以保证整个系统软件的正常运行。③在对信息进行储存和检索时是由时间限制的，而且信息记录会随着时间的推移而增加［3］。

在进行安全信息数据库的设计时，可以采用SQL 等数据库语言。

2.4 DCS 自动控制系统软件体系中报警数据库的设计

报警数据库是整个DCS 自动控制系统软件体系最重要的功能，因为在系统出现故障的时候，报警数据库就会发出警报，引起操作人员的注意，及时进行维修，以保证整个系统软件能够正常运行。报警数据库的信息主要是来源于记录报警类型和文本信息，音频报警的报警条件、支持文件和响应操作等。

报警数据库的功能:①将报警数据库中的报警设置值与实时数据库中的数据进行比较，判断是否出现故障。②记录用户对于报警信息的反应。③将报警状态机用户的反应输入到历史数据库中。

对于报警数据库的设计与实时数据库的设计基本相同，因此现在大多数企业所应用的组态软件都将报警数据库并入实时数据库中去。

3 DCS 自动控制系统软件体系中历史数据库的实现

DCS 自动控制系统软件的实现主要是采用集成的方式，而且还要选用一些比较成熟和规范化的软件环境和平台，并开发一些应用软件，尤其是监控软件。

3.1 操作系统软件

可以选用微软公司所研发的Microsoft WindowsXP、Microsoft Windows2000 或Windows NT4.1 等，工具软件可以选择Microsoft Excel 2000。

3.2 网络通信软件

不同的控制网络所实现通信软件的方法也不尽相同。在选择通信网络软件后，要选择与之相配套的硬件设施，如Control Net 网，就需要RsLogix5000 来进行编程，RSLinx 来提供客户应用场合，RSNetWorx 来进行组态和规划。

3.3 DCS 系统组态软件

DCS 系统组态软件包括画面监控组态、系统配置组态、报表打印组态、过程控制组态和工艺流程监控组态等组态功能。对于这个软件我们可以选择Intellution 的iFIX、RSView32 等。

3.4 DCS 系统监控软件

DCS 系统监控软件是需要我们自主研发的软件系统，实施数据库是建立整个系统体系的基础和核心，因此所有数据库的数据，包括对被控对象的进行控制的数据、被控对象的实时数据，都要从实时控制出发［4］。

4 结语

进行DCS 自动控制系统软件体系的设计与实现是现在社会经济发展的必然要求，我们可以通过对软件体系中的实时数据库、历史数据库、安全信息数据库和报警数据库的设计来使DCS 自动控制系统软件体系中的操作系统软件、网络通信软件、DCS 系统组态软件和DCS 系统监控软件能够得以实现，让DCS 自动控制系统软件可以更好的为企业的发展做出贡献，创造更多的社会财富。

［1］刘龙.对DCS 自动控制系统的研究［J］.数字技术与应用.2011.10

［2］杨娅.小型DCS 远程控制系统软件的设计与实现［D］.西安电子科技大学.2011.4