主控制器是整个DCS控制系统的核心，它负责数据的处理和交互，主控制器的性能直接影响到整个控制系统的实时性和可靠性等综合性能。而主控制器工作的性能主要依赖于内置CPU芯片的性能、以太网接口速率以及冗余网接口速率这几种因素，选择更高性能的CPU芯片，使用更高速率的网络接口，都是提高主控制器性能的方法。本文结合某公司的实际产品需求（设计出一款数据处理速度较高、数据冗余速率较上一版本大幅提升的主控制器），提出设计方案，并完成了具体的开发设计。论文完成了硬件电路的整体设计、主要芯片选型和具体的电路实现以及测试工作。本次设计中主要使用PowerPC芯片、ARM芯片和FPGA芯片来实现各项功能。其中，由PowerPC芯片和FPGA芯片组成CPU最小系统，由ARM芯片和FPGA芯片组成ARM最小系统。CPU最小系统负责主控制器和上位机、冗余主控制器之间的通讯以及维持主控制器自身系统的运行。ARM最小系统负责主控制器和外部设备之间的通讯，该通讯通过DP链路实现，使用标准PROFIBUS-DP协议。FPGA负责对板上的各项监测数据进行分析和运算。具体电路实现包括电源电路、时钟电路的分析和设计，PowerPC部分和FPGA部分的电路设计。并结合公司的输入、输出模块和上层组态软件，对所设计的模块进行了简单的功能测试，测试结果表明所设计的模块在常规条件下能够正常工作。本次设计所使用的CPU芯片已经为业内比较先进的双核CPU芯片，冗余网接口和以太网接口都采用了千兆以太网，若用于替代现有主控制器，将极大地提高整个控制系统的性能。