1.集散控制系统概述

集散控制系统又称分布式控制系统（Distribute Control System，DCS），是对生产过程进行集中管理和分散控制的计算机系统，它随着现代大型工业生产自动化的不断兴起和过程控制要求的日益复杂应运而生。以PC为基础的集散控制系统配以成熟的工控组态软件，是目前控制领域的主要发展趋势。

集散控制系统主要由上位机和下位机构成。

上位机在集散控制系统中扮演着远程监控主机的角色，主要负责对工作现场状态的远程监视，可以直接向现场控制单元发出操作命令，以协调现场的不同控制单元的工作同步。在工业控制中，上位机一般为计算机，它通过监控软件和各种接口（串口、以太网等）采集工业现场设备的数据，如可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）、仪表、变频器等。工控机采集数据，并通过软件将数据显示到画面上，在工控机上可以看到远程设备的数据和状态，还可以实现操控和数据统计等复杂功能。

下位机受上位机控制，直接控制外部设备，将各种参量转化为数字信号返回给上位机。下位机具有较好的实时性，具有多种通信接口。

上位机与下位机之间通过各种通信接口连接，常见的接口有串口、USB、LAN（局域网）网口。上位机需要根据各种接口协议编写专用的控制程序，而下位机需要编写对应的响应控制程序。

上位机和下位机是通过通信连接的“物理”层次不同的计算机，是相对而言的。一般下位机负责前端的“测量、控制”等处理，上位机负责“管理”处理。下位机是接收到主设备命令才执行的执行单元，即从设备，也能直接智能化处理测控执行；而上位机不参与具体的控制，仅进行数据的存储、显示、打印、人机界面等管理。常见的集散控制系统是上位机（PC）集中、下位机控制分散的系统（控制机柜内的I/O卡件），细分有3层：PC、系统机柜内的主控制器、通过通信协议（PROFIBUS、MODELBUS、FF等）的控制机柜内的I/O卡件。

上位机发出的命令首先给下位机，下位机再根据此命令解释成时序信号直接控制相应设备。

简言之，下位机用于读取设备状态数据（一般为模拟量），转换成数字信号反馈给上位机。在不同的系统中，上位机和下位机的关系根据实际情况会有差别，但它们都需要编程，都有专门的开发系统。

从概念上来讲，控制者和提供服务者是上位机，被控制者和被服务者是下位机，也可以理解为主机和从机的关系。上位机和下位机有时是可以转换的。

2.工业组态

1）组态的概念

组态（Configuration）是用应用软件中提供的工具和方法，完成工程中某一具体任务的过程。与硬件生产对比，组态与组装类似。例如，要组装一台计算机，事先提供了各种型号的主板、机箱、电源、CPU、显示器、硬盘、光驱等，用户的工作是用这些部件组装自己需要的计算机。由于软件具有内部属性，通过改变属性可以改变其规格（如大小、性状、颜色等），比硬件中的“部件”更多，每个“部件”也更灵活，因此软件中的组态比硬件的组装有更大的发挥空间。

2）组态软件(www.daowen.com)

组态软件又称组态监控系统软件，译自英文SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition，数据采集与监视控制），是指一些数据采集与过程控制的专用软件，是为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。

组态软件是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，能以灵活多样的组态方式（而不是编程方式）提供良好的用户开发界面和便捷的使用方法，解决了控制系统的通用性问题。其预设置的各种软件模块可以非常容易地实现和完成监控层的各项功能，并能同时支持各种硬件厂家的计算机和I/O产品，与高可靠性的工控计算机和网络系统结合，向控制层和管理层提供软硬件的全部接口，进行系统集成。

组态软件的应用领域很广，可以应用于电力系统、给水系统、石油、化工等诸多领域的数据采集与监视控制以及过程控制等。

3）组态软件的功能

组态软件具有强大的界面显示组态功能、良好的开放性、丰富的功能模块、强大的数据库、可编辑的命令语言、周密的系统安全防范和仿真功能。

（1）强大的界面显示组态功能。目前，工控组态软件大都运行于Windows环境下，操作人员可以充分利用Windows图形功能完善、界面美观的特点（如可视化的风格界面、丰富的工具栏等）直接进入开发状态，节省时间。丰富的图形控件和工况图库既提供了所需的组件，又提供了界面制作向导，用户可绘制出各种工业界面，并任意编辑界面，从繁重的界面设计中解放出来；丰富的动画连接方式（如隐含、闪烁、移动等）使界面生动、直观。

（2）良好的开放性。社会化的大生产使得构成系统的全部软硬件不可能出自一家公司的产品，异构成为当今控制系统的主要特点之一。开放性是指组态软件能与多种通信协议互连，支持多种硬件设备。它是衡量一个组态软件性能的重要指标。

组态软件向下应能与低层的数据采集设备通信，向上能与管理层通信，实现上位机与下位机的双向通信。

（3）丰富的功能模块。组态软件提供丰富的控制功能库，以满足用户的测控要求和现场要求。各种功能模块可以完成实时监控，产生功能报表、历史曲线、实时曲线，提示报警等功能，使系统具有良好的人机界面，易于操作，既可以用于单机集中式控制和DCS分布式控制，也可以用于带远程通信能力的远程测控系统。

（4）强大的数据库。组态软件配有实时数据库，存储各种数据，如模拟量、离散量、字符型等，实现与外部设备的数据交换。

（5）可编程的命令语言。组态软件有可编程的命令语言，使用户可根据自己的需要编写程序，增强图形界面。

（6）周密的系统安全防范。组态软件为不同的操作者赋予不同的操作权限，保证整个系统安全可靠地运行。

（7）仿真功能。组态软件提供强大的仿真功能，使系统能够进行并行设计，从而缩短开发周期。