随着社会发展的日益进步，工业生产规模的日益扩大，使得工厂在工业生产中对自动化设备的依赖不断增加，并且对设备的安全性和稳定性的要求也在不断提高。集散控制系统(DCS)，广泛应用于过程控制领域。从1975年第一台DCS问世以来，集散控制系统已经有了长足的进步，并且正在逐渐引入现场总线的概念，然而DCS的总体结构仍然没有发生太大变化。由于核电、航空等行业对整个系统的安全性要求非常高，而集散系统的冗余机制对其安全性的影响十分重要，传统的双冗余DCS往往已经无法满足这些高危险性行业的要求，所以本文在这种背景下设计了三重冗余结构的DCS，它可以使得整个系统的稳定性和安全性得到提高。在研究了国外的DCS冗余技术发展的基础上，论文中首先对三重冗余化DCS的整体结构进行了设计。三重冗余化的DCS结构是由三套同样的装置并行连接组成，同时工作，三路输出将结果发送到表决系统，由表决系统决定最后的输出结果，通信协议采用Modbus协议，用RS-485双绞线电缆传输信号。然后，论文对三冗余DCS主卡进行了详细设计，给出了主卡的整体结构图和各个部分的硬件电路图，并由软件实现主卡的三重化冗余。再后进行了主卡测试，测试表明设计的主卡可以达到预期的三冗余效果。并且根据系统的可利用率和风险性以及可靠性模型，从理论角度解释了与双冗余DCS相比，三冗余DCS可以提高系统安全性和可靠性的原因。最后，论文中设计了一款应用于三冗余DCS的组态软件。设计的组态软件主要分开发环境，运行环境和报表软件三大部分，并且将三部分软件需要的公共的代码部分形成多个通用的动态链接库，便于软件调用和管理。