DCS控制系统最核心的部分就是控制器,所有的控制算法和控制逻辑都是在控制器中设计和实现的,控制器的性能直接影响到整个DCS控制系统的实时性和可靠性等综合性能。设计接口丰富、高性能的DCS控制器对提高分散控制系统和其它自动化控制系统的整体水平有着重要的意义。本文介绍了DCS系统的发展历史和当前国内外的发展状况。调研分析了DCS控制系统在自动控制中的应用情况以及DCS控制器的设计架构。通过对比不同架构的DCS控制系统在可扩展性通讯接口、运算速度、硬件成本等方面的优缺点,结合对多款CPU芯片的调研结果,本文提出了基于Zynq芯片的DCS控制器设计架构。首先,基于双核ARM与FPGA于一体的Zynq芯片作为DCS控制器的CPU,完成控制器的总体设计方案。其次,使用Zynq的ARM实现CPU的最小系统,通过Zynq的FPGA实现RS485、以太网、LVDS、对时电路等通讯接口。Zynq中的ARM和FPGA采用AXI总线通信,通信速率快,数据吞吐力高,而且功耗低,占用空间少,特别是无需额外的外设扩展芯片就能增加RS485和以太网的数量。最后,完成了控制器的全部硬件设计。本课题研究的DCS控制器,在国内某知名电力企业中进行了严格的实验。实验表明DCS控制器功能和性能满足产品应用需求,而且运算速度快,通讯接口丰富,可配置性强,硬件成本低,该控制器可以应用在对系统性能要求较高的应用场合,具有广阔的应用前景。