DCS在控制上的最大特點是依靠各種控制、運算模塊的靈活組態，可實現多樣化的控制策略以滿足不同情況下的需要，使得在單元組合儀表實現起來相當繁瑣與復雜的命題變得簡單。隨著企業提出的高柔性、高效益的要求，以經典控制理論為基礎的控制方案已經不能適應，以多變量預測控制為代表的先進控制策略的提出和成功應用之后，先進過程控制受到了過程工業界的普遍關注。需要強調的是，廣泛應用各種先進控制與優化技術是挖掘并提升DCS綜合性能最有效、最直接、也是最具價值的發展方向。

　　在實際過程控制系統中，基于PID控制技術的系統占80%以上，PID回路運用優劣在實現裝置平穩、高效、優質運行中起到舉足輕重的作用，各DCS廠商都以此作為搶占市場的有力競爭砝碼，開發出各自的PID自整定軟件。另外，根據DCS的控制功能，在基本的PID算法基礎上，可以開發各種改進算法，以滿足實際工業控制現場的各種需要，諸如帶死區的PID控制、積分分離的PID控制、微分先行的PID控制、不完全微分的PID控制、具有邏輯選擇功能的PID控制等等。

　　與傳統的PID控制不同，基于非參數模型的預測控制算法是通過預測模型預估系統的未來輸出的狀態，采用滾動優化策略計算當前控制器的輸出。根據實施方案的不同，有各種算法，例如，內模控制、模型算法控制、動態矩陣控制等。目前，實用預測控制算法已引入DCS，例如IDCOM控制算法軟件包已廣泛應用于加氫裂化、催化裂化、常壓蒸餾、石腦油催化重整等實際工業過程。此外，還有霍尼韋爾公司的HPC，橫河公司的PREDICTROL，山武霍尼韋爾公司在TDC-3000LCN系統中開發的基于卡爾曼濾波器的預測控制器等等。這類預測控制器不是單純把卡爾曼濾波器置于以往預測控制之前進行噪聲濾波，而是把卡爾曼濾波器作為最優狀態推測器，同時進行最優狀態推測和噪聲濾波。

　　先進控制算法還有很多。目前，國內、外許多控制軟件公司和DCS廠商都在競相開發先進控制和優化控制的工程軟件包，希望在組態軟件中嵌入先進控制和優化控制策略。

　　現場總線冗余技術的DCS控制系統設計

　　隨著時間的推移，人們對工業控制系統的要求越來越高，使得國際上許多著名的自動化公司開發出更為復雜的多層結構的工業控制網絡。其中，工業控制網絡是工業企業網的重要組成部分，也是工業企業網中不可或缺的一部分。

　　1 關于現場總線技術

　　1.1 現場總線的概念

　　根據國際電工委員會IEC61158標準的定義，現場總線是指應用在制造過程區域現場裝置和控制室內自動控制裝置之間的包括數字式、多點、串行通信的數據總線，即工業數據總線。是開放式、數字化、多點通信的底層通信網絡。以現場總線為技術核心的工業控制系統，稱為現場總線控制系統FCS（Fieldbus Control System），它是自20世紀80年代末發展起來的新型網絡集成式全分布控制系統。

　　其中，現場總線系統一般被稱為第五代控制系統。第一代控制系統為50年代前的氣動信號控制系統PCS，第二代為4~20mA等電動模擬信號控制系統，第三代為數字計算機集中式控制系統，第四代為70年代中期以來的集散式分布控制系統DCS。

　　1.2 現場總線技術

　　現場總線技術將專用的微處理器置入了傳統的測量控制儀表，使其各自都具有了多多少少的數字計算和數字通信能力，成為能獨立承擔某些控制、通信任務的網絡節點。它們通過普通雙絞線、光纖、同軸電纜等多種途徑進行信息傳輸，這樣就能夠形成以多個測量控制儀表、計算機等作為節點連接成的網絡系統。該網絡系統按照規范和公開的通信協議，在位于生產現場的多個微機化自控設備之間，以及現場儀表與用作管理、監控的遠程計算機之間，實現數據傳輸與信息共享，進一步構成了各種適應實際需要的自動控制系統。 如圖一所示，為一簡單的現場總線系統。

　　1.3 現場總線的分類

　　典型的現場總線技術包括了基金會現場總線FF（Foudation Fieldbus），LonWork現場總線，Profibu現場總線，CAN現場總線以及HART現場總線。

　　1.4 現場總線技術的特點

　　現場總線技術具有系統的開放性，互可操作性與互用性，現場設備的智能化與功能自治性，系統結構的高度分散性以及對現場環境的適應性等。 其中開放系統是指通信協議的公開，不同廠家的設備之間也可以互聯并互相交換信息。一個開放系統可以與任何遵守相同標準的其他設備、系統相連接。這樣用戶才可以按照自己的需要把來自不同供應廠商的產品自由組合。 除此之外，現場總線技術還具備以下優點：節省硬件數量與投資，節省安裝費用，節省維護開銷，用戶具有高度的系統集成主動權以及提高了系統的準確性與可靠性。

　　2 關于DCS系統

　　2.1 DCS系統的概念

　　集散控制系統，英文為Total Distributed Control System，即為DCS系統。它是20世紀70年代中期發展起來的分散型計算機控制系統，并且以微處理器為基礎，同時結合了控制技術、通信技術、計算機技術、網絡技術和陰極射線管圖形顯示技術。該裝置是利用計算機技術對生產過程進行集中監視、操作、管理和分散控制的一種全新的分布式計算機控制系統。 如圖二所示，為DCS系統。

　　2.2 DCS系統的組成

　　迄今為止，全世界已經開發各種類型的DCS系統千余種。雖然各具特色，但是它們在系統組成和控制功能等方面，都有共同的特點。集散控制系統基本上都由分散過程監控裝置、集中操作管理裝置和通信系統三大部分組成。其結構如圖三所示。

　　集散控制系統的基本結構圖

　　2.3 DCS系統的基本功能

　　DCS系統雖然形式多樣，但是其具備的功能基本上是一樣的，包括：輸入處理功能、輸出處理功能、控制功能、通信功能、人-機接口功能、自診斷功能以及冗余技術、

　　2.4 DCS系統的優越性

　　運用分散控制和集中顯示、集中操作、集中管理這一基本思想構成的DCS，具有的特點為：控制功能完善、完善的人-機聯系和集中監控功能、系統擴展靈活、安全可靠性高、安裝調試簡單以及具有良好的性能價格比。

　　3 現場總線技術與DCS系統的聯系

　　3.1 現場總線技術的發展

　　現場總線技術的發展體現在兩個方面，一個是高速現場總線技術的發展，另外一個是低速現場總線領域的繼續完善和發展。 就現在而言，現場總線產品主要針對的是低速總線產品，用于運行速率較低的領域，對網絡的性能要求不高。而高速現場總線主要應用于互聯控制網、連接控制計算機、處理速度快的設備以及實現低速現場總線網間的連接，是充分實現系統的全分散控制結構所必須的。但是目前高速現場總線這一環節還相對薄弱。 總體來說，自動化系統與設備將向現場總線體系的結構改變，并且向著趨于開放統一的方向發展。同時，在單獨的現場總線體系下不可能只容納單一的標準，加上商業利益的驅使，各種現場總線技術都在十分激烈的市場競爭環境中求得發展。所以有理由認為，在將來的不久，集中總線標準的設備通過路由網關互聯并且會實現信息共享的局面。

　　3.2 DCS系統的發展

　　成熟期集散控制系統的研制工作，一方面是硬件和軟件技術的不斷更新，另一方面是開發高一層次的信息管理系統，以適應企業發展的需要。從硬件結構上看，這一時期的DCS都在網絡節點上連接了系統管理模件，此外還增加了網間連接器。再之后，DCS把過程控制，監督控制，管理調度更有機地結合了起來。其特點是綜合化、開放化和現場級的智能化。20世紀90年代以后，隨著通信技術、半導體集成技術等的快速發展，以及人們對控制和管理要求的不斷提高，出現了新一代的DCS系統。