一 DCS的發(fā)展歷程

1、一 DCS的發(fā)展歷程1975年前后，大規(guī)模集成電路由4位微處理器發(fā)展成8位，在形成單板機(jī)產(chǎn)品投入工業(yè)應(yīng)用的同時(shí)，自動(dòng)化儀表行業(yè)在原來(lái)采用中小規(guī)模集成電路而形成的直接數(shù)字控制器(DDC)的自控和計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合陰極射線管(CRT)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)，開發(fā)出了以集中顯示操作、分散控制為特征的集散系統(tǒng)，后來(lái)逐漸統(tǒng)一稱為分散型控制系統(tǒng)(DCS)。在以后的20多年中，DCS產(chǎn)品雖然在原理上并沒有多少突破，但由于技術(shù)的進(jìn)步、外界環(huán)境變化和需求的改變，設(shè)計(jì)思想發(fā)展了，共出現(xiàn)了3代DCS產(chǎn)品。1975年至80年代前期為第一代產(chǎn)品，80年代中期至90年代前期為第二代產(chǎn)品，90年代中期至21世紀(jì)初為第三代產(chǎn)品

2、。3代產(chǎn)品的區(qū)別，可從DCS的三大部分，即控制站、操作站和通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展來(lái)判斷。當(dāng)然，由于產(chǎn)品生命周期是個(gè)復(fù)雜的問題，加之各DCS生產(chǎn)廠家情況不同、產(chǎn)品換型年代不同及劃分產(chǎn)品年代(三四代)的觀點(diǎn)也不同，所以這有待進(jìn)一步商榷。關(guān)于控制站、操作站、通信網(wǎng)絡(luò)的情況，留待下述幾節(jié)論述?，F(xiàn)先就應(yīng)用和市場(chǎng)情況作一分析。70年代中期，過(guò)程工業(yè)發(fā)展很快，但由于設(shè)備大型化、工藝流程連續(xù)性要求高、要控制的工藝參數(shù)增多，而且條件苛刻，要求顯示操作集中等，使已經(jīng)普及的電動(dòng)單元組合儀表不能完全滿足要求，在此情況下，業(yè)內(nèi)廠商經(jīng)過(guò)市場(chǎng)調(diào)查，確定開發(fā)的DCS產(chǎn)品應(yīng)以模擬量反饋控制為主，輔以開關(guān)量的順序控制和模擬量開關(guān)量混合型

3、的批量控制(針對(duì)精細(xì)化工等行業(yè)的批量生產(chǎn)方式)，這們可以覆蓋煉油、石化、化工、冶金、電力、輕工及市政工程等大部分行業(yè)。由于當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)并不普及，人們已習(xí)慣于常規(guī)自動(dòng)化儀表的顯示操作，所以開發(fā)DCS應(yīng)強(qiáng)調(diào)用戶可以不懂計(jì)算機(jī)就能使用DCS；同時(shí)，用戶已習(xí)慣于在購(gòu)置系統(tǒng)的同時(shí)配置自動(dòng)化儀表，所以開發(fā)DCS還應(yīng)強(qiáng)調(diào)向用戶提供整個(gè)系統(tǒng)。此外，開發(fā)的DCS應(yīng)做到與中控室的常規(guī)儀表具有相同的技術(shù)條件，以保證可靠性、安全性。由此可見，當(dāng)時(shí)DCS是與常規(guī)儀表中的二次儀表(控制室儀表)共同分享市場(chǎng)份額的。DCS先與成套設(shè)備配套，而后逐步擴(kuò)大到工藝裝置改造上，與此同時(shí)，也分成大型DCS和中小型DCS兩類產(chǎn)品，使其性能

4、價(jià)格比更具有競(jìng)爭(zhēng)力。目前，世界上有數(shù)十家生產(chǎn)DCS的廠家，據(jù)ARC (Automation Research Corporation)1996年統(tǒng)計(jì)，下述排名前10家的公司占到80%以上的市場(chǎng)份額：Honeywell(21.6%)、Elsag Bailay (12.6%，包括H&B公司)、ABB(9.7%)、Yokogawa (9.6%)、Foxboro-Eckardt (9.3%)、Fisher- Rosemount(6.0%)、Yamatake Honeywell(4.6%)、Siemens (4.0%)、Cegelec/AEG Automation system(ATT)(3.2%)、W

5、estinghouse(3.1%)。ARC把世界市場(chǎng)分成四大區(qū)，即北美、EMA(歐洲、中東、非洲)、日本、亞洲(日本以外)，其中亞洲(日本以外)的市場(chǎng)份額為：Honeywell(27.4%)、Yokogawa(12.6%)、Foxboro-Eckardt (11.4%)、ABB(8.1%)、Elsag Bailay (6.4%)、Cegelec/ATT(5.5%)、Fisher-Rosemount(4.8%)、Yamatake Honeywell (4.2%)、其他公司19.6%。世界市場(chǎng)的DCS分析如表所示。 ARC還對(duì)19972000年的市場(chǎng)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，如圖1所示(其中，一套小型DCS為1

6、0萬(wàn)美元，30回路以下；一套中型DCS為50萬(wàn)美元，150回路以下)。1996年整個(gè)DCS世界市場(chǎng)為70.08億美元，而2000年為96.37億美元；按地區(qū)分，北美占29%，EMA占31%，日本占14.5%，拉丁美洲占4%，亞洲(日本以外)占21.5%。1996年亞洲市場(chǎng)為11.388億美元，2000年為20.67億美元。其中小型DCS市場(chǎng)，1996年為0.64億美元，2000年為3.18億美元；中型DCS市場(chǎng)，1996年為2.94億美元，2000年為6.17億美元。由上可知，亞洲D(zhuǎn)CS市場(chǎng)的增長(zhǎng)是較快的，2000年約為1996年的1.8倍以上。 關(guān)于DCS應(yīng)用行業(yè)的分布，以日本國(guó)內(nèi)CENTU

7、M系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)踐為例(如圖2所示)：化工(含石油化工)占50.74%，石油和天然氣占15.73%，鋼鐵占7.72%，水處理(自來(lái)水廠等)占4.81%，有色金屬占4.24%，紙漿和造紙占8.25%，其他占8.4%。當(dāng)然這個(gè)比例與日本國(guó)情有關(guān)，如其中未計(jì)入電力。一方面是橫河公司雖然在鍋爐控制方面的應(yīng)用實(shí)例很多，但總體而言，其產(chǎn)品并未進(jìn)入火力發(fā)電行業(yè)。實(shí)際上日本電力行業(yè)應(yīng)用DCS是比較多的，日本東芝、富士、三菱、日立等公司火力發(fā)電設(shè)備均由本公司產(chǎn)的DCS配套；日本貝利公司的DCS，在日本電力市場(chǎng)中占有率也較高。日本是比較重視DCS發(fā)展的國(guó)家，橫河公司在推出CS1000和CS3000之前，共生產(chǎn)1萬(wàn)多套

8、DCS，其中CENTUM約為4000套，其余為uXl和YEWPACK、YEWPACK MARKII中、小型DCS，僅uXl就向中國(guó)銷售2000多套。正是由于DCS產(chǎn)品的發(fā)展，帶動(dòng)了整個(gè)日本自動(dòng)化儀表行業(yè)的發(fā)展，日本內(nèi)需與出口之比約為3:1(大型DCS)或3:2(中小型DCS)。我國(guó)從70年代中后期起，首先由大型進(jìn)口設(shè)備成套中引入國(guó)外的DCS，首批有化纖、乙烯、化肥等進(jìn)口項(xiàng)目。同時(shí)國(guó)內(nèi)開始自己研制和設(shè)計(jì)選用國(guó)外的DCS，經(jīng)過(guò)20多年的努力，國(guó)內(nèi)已有多家生產(chǎn)DCS的廠家，其產(chǎn)品應(yīng)用于大中小各類過(guò)程工業(yè)企業(yè)，其中和利時(shí)、浙大中控、上海新華3家已具有相當(dāng)規(guī)模。目前國(guó)外DCS產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)中占有率還較高

9、，其中以采用Honeywell、橫河兩公司產(chǎn)品為多。國(guó)內(nèi)應(yīng)用DCS的行業(yè)以煉油、石化、化纖為多，已使用了700多套DCS，其他還有化工、冶金、電力、輕工等行業(yè)。我國(guó)石化行業(yè)應(yīng)用水平較高，自動(dòng)投運(yùn)率在90%以上，維護(hù)水平也較高，目前正向充分發(fā)揮DCS性能和開展先進(jìn)控制和優(yōu)化的方向發(fā)展。我國(guó)DCS的市場(chǎng)增長(zhǎng)率高，年增長(zhǎng)率約為20%，據(jù)有關(guān)部門估計(jì)，DCS的年市場(chǎng)需求為3035億元，由于DCS在石化行業(yè)大型自控裝置中近5年內(nèi)沒有可替代產(chǎn)品，所以今后幾年其市場(chǎng)增長(zhǎng)率不會(huì)下降。據(jù)估計(jì)，到2005年，我國(guó)石化行業(yè)有1000多套裝置需要應(yīng)用DCS控制；電力系統(tǒng)每年新裝1000多萬(wàn)千瓦發(fā)電機(jī)組，需要DCS實(shí)現(xiàn)

10、監(jiān)控；并且不少企業(yè)已使用DCS近1520年，需要改造和設(shè)備更新。所以，今后5年內(nèi)，DCS作為自動(dòng)化儀表行業(yè)主要產(chǎn)品的地位不容置疑，但必須進(jìn)一步改善其功能，并兼容各種新技術(shù)，降低價(jià)格，提高應(yīng)用水平。二 DCS控制站DCS系統(tǒng)中，控制站繼承了DDC技術(shù)，它是一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)，實(shí)際運(yùn)行中可以在不與操作站及網(wǎng)絡(luò)相連的情況下，完成過(guò)程控制策略，保證生產(chǎn)裝置正常運(yùn)行。從計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，控制站屬于過(guò)程控制專用計(jì)算機(jī)，其特點(diǎn)是第一代采用8位微處理器，第二代采用16位微處理器，第三代采用32位微處理器，這對(duì)于中小型DCS控制器來(lái)說(shuō)比較確切。大型DCS控制站對(duì)中央處理器要求較高，必須為專用的處理器，準(zhǔn)16位和

11、準(zhǔn)32位運(yùn)算方式；第二代DCS控制站采用精減指令系統(tǒng)(Reduced Instruction Set Computer, RISC)；第三代DCS控制站采用多CPU分別用于控制運(yùn)算、冗余切換、通信等操作?？刂普咀鳛橐粋€(gè)完整的計(jì)算機(jī)，它的主要I/O設(shè)備為現(xiàn)場(chǎng)的輸入、輸出處理設(shè)備，以及過(guò)程輸入/輸出(P I/O)，包括信號(hào)變換與信號(hào)調(diào)理，A/D、D/A轉(zhuǎn)換。它在第二代和第三代產(chǎn)品中已陸續(xù)采用了嵌入式技術(shù)，并采用單片機(jī)等完成量程調(diào)整、遠(yuǎn)程I/O數(shù)據(jù)傳輸、小型化、減少P I/O卡硬件規(guī)格等功能，直至連接智能化的現(xiàn)場(chǎng)變送器或接受采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的數(shù)字信號(hào)。在信號(hào)變換過(guò)程中采用隔離技術(shù)以防止來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)的干擾

12、信號(hào)，這是至關(guān)重要的；與現(xiàn)場(chǎng)連接的端子及輸入、輸出信號(hào)的物理位置的方便確認(rèn)也是用戶非常關(guān)心的。這些在DCS控制站的更新?lián)Q代中，都有很大改進(jìn)。在這方面，原來(lái)生產(chǎn)自動(dòng)化儀表的廠家表現(xiàn)尤佳，所以說(shuō)DCS是繼承了自動(dòng)化儀表技術(shù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。關(guān)于DCS控制站的系統(tǒng)軟件，原則上也有實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、編程語(yǔ)言及編譯系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、自診斷系統(tǒng)等，只是完善程度不同而已。第一代DCS控制站的功能更近似于多回路調(diào)節(jié)器，而且每個(gè)控制站都可以配置人機(jī)界面和備用操作器；第二代DCS控制站的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)及程序編譯系統(tǒng)比較完整，編程語(yǔ)言有面向過(guò)程語(yǔ)言和高級(jí)語(yǔ)言，控制策略的組態(tài)由操作站或工作站在與控制站聯(lián)機(jī)的情況下，完成編譯和下

13、裝；第三代DCS控制站的系統(tǒng)軟件齊全，操作站或工程師站可以完成離線組態(tài)及在線修改控制策略。為了完成控制策略，實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)功能模塊及模塊之間連接的功能，可構(gòu)成反饋控制回路，這在3代DCS控制站中變化不大，而且是不斷積累完善的過(guò)程，如PID算法等典型的數(shù)值計(jì)算就是如此。目前典型的功能模塊有50多種，這是DCS 廠家的專有技術(shù)。對(duì)于順序控制和批量控制組態(tài)編程，各種DCS控制站采用不同的方法，直到近年來(lái)才向IEC 61131-3編程語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)靠攏。DCS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)主要來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)和各種變量，在控制站中表現(xiàn)為與工位號(hào)對(duì)應(yīng)的相關(guān)測(cè)量值(PV)、設(shè)定值(SV)、操作輸出值(MV)及回路狀態(tài)等。這些數(shù)據(jù)被采集到D

14、CS控制站相應(yīng)的存儲(chǔ)器里，構(gòu)成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。其他屬于與工位號(hào)有關(guān)的組態(tài)信息，如量程、工程單位、回路連接信息、順序控制信息等，也在控制站中存儲(chǔ)，但同時(shí)必須在操作站或工程師站中存儲(chǔ)，而且有映像關(guān)系。至于歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，一般不是在DCS控制站完成。在完善DDC直接數(shù)字控制技術(shù)中，對(duì)A/D、D/A轉(zhuǎn)換及控制算法，分別引入掃描周期和控制周期概念，在第二代、第三代DCS控制站中，掃描周期可以比缺省值的1s更短，如可以選用0.2 0.5s，以滿足少數(shù)快速反應(yīng)的控制對(duì)象的要求。對(duì)于第一代、第二代DCS控制站，為了完成回路控制以外的順序控制、批量控制及數(shù)據(jù)采集，分別開發(fā)了不同型號(hào)、規(guī)格的控制站產(chǎn)品；而第三代控制站因?yàn)?/p>

15、其功能很強(qiáng)大，對(duì)開關(guān)量和模擬量處理能力很強(qiáng)，所以一般不做區(qū)分。大型DCS的一臺(tái)控制站可以完成上百個(gè)回路的控制，其容錯(cuò)技術(shù)完善，可靠性、安全性強(qiáng)，所以“分散控制以消除危險(xiǎn)”的初衷已很難體現(xiàn)。當(dāng)然，對(duì)于一個(gè)有多套工藝裝置和一個(gè)中控室的工廠，每套裝置就近安裝一臺(tái)控制站的大系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，這也是一種分散型控制，只是對(duì)控制站的可靠性要求更高了。中小型DCS控制站，以控制1632回路為限，分散性較易為人們所接受。目前小型DCS所占有的市場(chǎng)，已逐步與PLC、IPC、FCS共享，今后小型DCS可能首先與這3種系統(tǒng)融合，而且“軟DCS”技術(shù)將首先在小型DCS中得到發(fā)展。控制站是整個(gè)DCS的基礎(chǔ)，它的可靠性和安全性最為

16、重要，死機(jī)和控制失靈的現(xiàn)象是絕對(duì)不允許的，而且冗余、掉電保護(hù)、抗干擾、構(gòu)成防爆系統(tǒng)等方面都應(yīng)很有效而可靠，才能滿足用戶要求。多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明，絕大多數(shù)廠家的DCS控制站是能夠勝任用戶要求的。三 DCS操作站DCS操作站具有操作員功能、工程師功能、通信功能和高級(jí)語(yǔ)言功能等，其中工程師功能中包括系統(tǒng)組態(tài)、系統(tǒng)維護(hù)、系統(tǒng)通用(Utility)功能。實(shí)際的DCS操作站是典型的計(jì)算機(jī)，它與控制站不同，有著豐富的外圍設(shè)備和人機(jī)界面。70年代中期，CRT顯示器技術(shù)已成熟，以外部存儲(chǔ)器溫氏硬盤為特征，第二代DCS操作站還具有如下特點(diǎn)：操作站和工程師站(或稱工作站)分開，也有公司將操作站的歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)用硬盤(

17、歷史模件)和高級(jí)語(yǔ)言應(yīng)用站(應(yīng)用模件)分別獨(dú)立掛在通信網(wǎng)絡(luò)上；操作系統(tǒng)除采用DOS系統(tǒng)以外，有的產(chǎn)品采用Unix等操作系統(tǒng)；實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)儲(chǔ)存性能逐漸完善；在人機(jī)界面方面，逐漸過(guò)渡為以GUI圖形用戶界面為平臺(tái)并采用鼠標(biāo)，組態(tài)時(shí)制作流程圖和控制回路圖等采用菜單、窗口、CAD技術(shù)等，使人機(jī)界面友好。第三代DCS操作站是在個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)及Windows操作系統(tǒng)普及和通用監(jiān)控圖形軟件已商品化的基礎(chǔ)上誕生的，面對(duì)用戶要求的DCS系統(tǒng)應(yīng)具有開放性、便于系統(tǒng)集成和操作、與Windows一致等。目前大多數(shù)DCS操作站已采用高檔PC機(jī)或工控機(jī)，Windows NT(或Windows 98)操作系統(tǒng)，客戶機(jī)/服務(wù)

18、器(C/S)結(jié)構(gòu)，DDE(動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換)或OPC(用于過(guò)程控制對(duì)象鏈接嵌入)接口技術(shù)，以太網(wǎng)接口與管理網(wǎng)絡(luò)相連。在采用通用監(jiān)控圖形軟件(如iFIX、Intouch等)這一點(diǎn)上，各DCS廠家做法不一，有的以此為平臺(tái)，形成“軟DCS”操作站，這多用于中小型DCS，或以此類軟件為核心，進(jìn)行二次開發(fā)；大多數(shù)DCS廠家對(duì)原來(lái)的組態(tài)軟件進(jìn)行改造，使之符合上述特點(diǎn)，滿足系統(tǒng)開放要求。操作站要實(shí)現(xiàn)其多項(xiàng)功能，必須完成數(shù)據(jù)組織和存儲(chǔ)兩方面任務(wù)，如與工位號(hào)相關(guān)的一些數(shù)據(jù)，在操作站中要對(duì)由控制站某端與現(xiàn)場(chǎng)儀表相連的、由物理位置而決定的工位規(guī)定工位號(hào)(即特征號(hào)或標(biāo)簽Tag)和工位說(shuō)明(可以用漢字)，使之與工藝對(duì)象一致

19、，以保證工藝操作人員的操作。工位號(hào)可以在整個(gè)DCS系統(tǒng)中通用。其他還有系統(tǒng)配置、操作標(biāo)記、趨勢(shì)記錄、歷史數(shù)據(jù)管理、總貌畫面組態(tài)、控制站組態(tài)、工藝單元或區(qū)域組態(tài)等，這些均組織成文件，最終形成數(shù)據(jù)庫(kù)，存儲(chǔ)在硬盤的相應(yīng)區(qū)域，使數(shù)據(jù)具有獨(dú)立性和共享性，保證數(shù)據(jù)的完整性和安全性。DCS系統(tǒng)組態(tài)、操作站組態(tài)、控制站組態(tài)均有相應(yīng)軟件，為DCS用戶的工程設(shè)計(jì)人員提供人機(jī)界面。在工程設(shè)計(jì)中，第一代、第二代DCS均采用先讓DCS用戶的工程設(shè)計(jì)人員填寫工作單或繪制組態(tài)圖(或稱SAMA圖)，再在操作站或工程師站上鍵入生成，形成應(yīng)用軟件，同時(shí)拷貝出軟盤的方式。在第三代DCS中，逐步向無(wú)紙化和在PC機(jī)上完成工程設(shè)計(jì)的方式

20、過(guò)渡。操作員的操作主要依靠流程圖畫面和標(biāo)準(zhǔn)的總貌畫面、分組畫面等，采用標(biāo)準(zhǔn)鍵盤、鼠標(biāo)和操作員專用鍵盤，這是DCS的特點(diǎn)，要經(jīng)過(guò)專門培訓(xùn)才能被工藝操作人員接受。在多屏幕的情況下，操作的最后有效原則、各屏幕畫面等同化顯示及按工位號(hào)調(diào)用或按專用鍵調(diào)出畫面的速度或畫面定時(shí)刷新問題，報(bào)警按時(shí)序顯示記錄問題，都陸續(xù)得到解決。操作站死機(jī)現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，當(dāng)然這與DCS制造工藝、用戶使用操作等都有關(guān)系，但從操作站的操作系統(tǒng)上解決問題才是徹底的方法。目前，這個(gè)問題已經(jīng)不嚴(yán)重，但要徹底解決，還有待時(shí)日。四 數(shù)據(jù)通信及網(wǎng)絡(luò)在DCS系統(tǒng)誕生時(shí)，主要解決一個(gè)生產(chǎn)裝置中幾個(gè)控制站和一個(gè)或幾個(gè)操作站之間的數(shù)據(jù)通信問題；第二代D

21、CS則解決多個(gè)裝置的DCS互聯(lián)問題；第三代DCS則解決一個(gè)工廠的多個(gè)車間互聯(lián)及與全廠計(jì)算機(jī)管理網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的問題，這是總的設(shè)計(jì)思想。在實(shí)際應(yīng)用中，如石化行業(yè)，DCS一直多用在一個(gè)生產(chǎn)裝置范圍內(nèi)的多機(jī)通信系統(tǒng)中，而且控制站和操作站均集中放置在控制室內(nèi)。電力行業(yè)、冶金行業(yè)、自來(lái)水行業(yè)則將控制站分散放在樓上、樓下、生產(chǎn)線上或分散的地域處，與集中放置操作站的控制室總距離一般也多在1km以內(nèi)。由于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展，全廠各生產(chǎn)車間用DCS 的通信總線相連的實(shí)例較少，所以在第三代DCS中DCS通信功能的發(fā)展是與全廠管理網(wǎng)絡(luò)(以太網(wǎng))技術(shù)相融合，逐漸實(shí)現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)由多重結(jié)構(gòu)向扁平化過(guò)渡，所以，第三代DCS的

22、通信系統(tǒng)特點(diǎn)是具有開放性。DCS系統(tǒng)的規(guī)模與通信能力有關(guān)系，但是用這作為劃分第一、二代DCS的方法還不妥，應(yīng)該說(shuō)第一、二代DCS的信道和傳輸速率有變化，即第一代DCS采用雙絞線信道或同軸電纜，速率在1Mb/s以下，第二代DCS采用同軸電纜或光纖，通信速率為110Mb/s。也有人認(rèn)為，第一代DCS通信為數(shù)據(jù)高速公路，第二代DCS通信為局域網(wǎng)。有些DCS廠家還把DCS系統(tǒng)構(gòu)成多種總線互聯(lián)的結(jié)構(gòu)，如Honeywell公司把70年代的DHW(Data High Way)總線經(jīng)HG與LCN相連，UCN總線經(jīng)NIM與LCN相連，近來(lái)又將LCN改造成TPN (TPS過(guò)程網(wǎng)絡(luò))，這樣同時(shí)解決了70、80、90

23、年代產(chǎn)品的互聯(lián)問題，既保證了系統(tǒng)的擴(kuò)展性，又保護(hù)了用戶的初期投資。至此，已經(jīng)看出DCS通信問題的復(fù)雜性，在70年代中期，數(shù)字通信已開始普及，但僅限于電信行業(yè)，工業(yè)用戶迫切要求成套地提供DCS系統(tǒng)，而當(dāng)時(shí)只有一些大的計(jì)算機(jī)廠家提出數(shù)據(jù)傳輸規(guī)程(協(xié)議)，并無(wú)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)通信標(biāo)準(zhǔn)，所以各DCS廠家都以專利形式發(fā)表(或購(gòu)買)DCS通信技術(shù)。因?yàn)閿?shù)據(jù)通信標(biāo)準(zhǔn)牽涉到網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、通信介質(zhì)(信道)、通信協(xié)議、不同用戶行業(yè)的行規(guī)等方面，所以直至目前也沒有工業(yè)(或過(guò)程工業(yè))網(wǎng)絡(luò)的完整的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)然到目前為止，IEEE802.4令牌總線傳輸方式和IEEE802.5令牌環(huán)網(wǎng)傳輸方式的通信協(xié)議在DCS系統(tǒng)中應(yīng)用最廣；國(guó)際

24、標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)提出的開放系統(tǒng)互聯(lián)(OSI)參考模型即ISO/OSI 7層模型，規(guī)定了通信過(guò)程分段和網(wǎng)絡(luò)功能分層，這是我們討論DCS通信標(biāo)準(zhǔn)化或開放性的共同語(yǔ)言，僅此而已！這使人們想起了近來(lái)通過(guò)的IEC 61158標(biāo)準(zhǔn)中包括了8種類型現(xiàn)場(chǎng)總線的現(xiàn)實(shí)，再想想現(xiàn)在第三代DCS通信均有向以太網(wǎng)開放的趨勢(shì)，所以也不必為DCS通信所走過(guò)的道路而婉惜了。說(shuō)到開放性，它的基本特征是開放系統(tǒng)應(yīng)具有可移植性、互操作性、廣泛性和可得可用性，拿這個(gè)特征來(lái)衡量以太網(wǎng)及它形成的Internet和Intranet，可以說(shuō)它基本具有開放性。所以目前DCS應(yīng)該在與其互聯(lián)上下功夫，使之在系統(tǒng)集成的大環(huán)境下，摘掉DCS“孤島

25、”的帽子。在DCS 中采用數(shù)字通信技術(shù)，還有在控制站內(nèi)采用站內(nèi)通信總線及遠(yuǎn)程I/O總線，以及在第三代DCS的控制站內(nèi)增加了連接PLC、分析儀和現(xiàn)場(chǎng)智能儀表的接口卡，使DCS與現(xiàn)場(chǎng)儀表之間的接線減少，并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表進(jìn)行設(shè)備管理，這為DCS向下兼容并與現(xiàn)場(chǎng)總線通信技術(shù)融合打下基礎(chǔ)。五 今后發(fā)展的幾個(gè)問題到目前為止，對(duì)于DCS所存在的問題，有3個(gè)方面的意見是一致的，即系統(tǒng)開放性問題，與現(xiàn)場(chǎng)傳感器、變送器、執(zhí)行器的接線問題，價(jià)格較貴問題。這些問題在第三代DCS中已開始得到解決。在21世紀(jì)，新一代的DCS應(yīng)滿足用戶這方面的需求。關(guān)于開放性，除去通信問題以外，操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)、人機(jī)界面、控制策略的組態(tài)等方面

26、，都有開放性問題，所以隨著技術(shù)進(jìn)步，DCS的開放性會(huì)逐漸加強(qiáng)，而且還應(yīng)發(fā)揮其特色，使分散型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，從傳統(tǒng)DCS中解放出來(lái)。當(dāng)務(wù)之急是要使DCS與CIPS系統(tǒng)的調(diào)度層、管理層、決策層(輔助決策層)進(jìn)行無(wú)縫連接，將DCS的相關(guān)信息上傳，使其實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)為上述3層所共用，避免重復(fù)建庫(kù)，為先進(jìn)控制和優(yōu)化建好平臺(tái)，與上層的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)共享數(shù)據(jù)，真正實(shí)現(xiàn)管控一體化。關(guān)于現(xiàn)場(chǎng)接線，這是一個(gè)更為復(fù)雜的問題。首先現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)正處于完善的過(guò)程；其次智能式現(xiàn)場(chǎng)變送器、執(zhí)行器還不普遍；關(guān)于防爆技術(shù)與現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)相結(jié)合，如何走向?qū)嵱?，還有待努力，如目前在本質(zhì)安全防爆技術(shù)中，熱電偶、熱電阻及相關(guān)補(bǔ)償導(dǎo)線等

27、，經(jīng)齊納式安全柵與DCS控制站或控制站的遠(yuǎn)程I/O站相連，優(yōu)于兩線制溫度變送器或現(xiàn)場(chǎng)總線溫度變送器；另外，徹底分散的控制策略，在現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)(FCS)技術(shù)中已作為主要選擇，將會(huì)使與DCS控制站的相對(duì)集中的控制策略的互相融合產(chǎn)生困難，而有些行業(yè)，如石化行業(yè)的生產(chǎn)裝置比較集中，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)元件分布比較集中，對(duì)徹底分散控制要求則不強(qiáng)烈等?？傊珼CS如何解決現(xiàn)場(chǎng)接線繁雜、DCS控制站控制比較集中、FCS與DCS控制站的相互關(guān)系、智能控制、先進(jìn)控制與優(yōu)化如何在DCS、FCS中實(shí)現(xiàn)等問題，都有待在技術(shù)創(chuàng)新和實(shí)踐中逐步統(tǒng)籌解決。關(guān)于價(jià)格，當(dāng)然應(yīng)從性能價(jià)格比、產(chǎn)品生命周期及用戶根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)裝置的自控要求對(duì)DCS進(jìn)行選型、工程費(fèi)用、維修費(fèi)用等方面綜合考慮。更重要的是目前PLC系統(tǒng)、工控機(jī)系統(tǒng)(IPC)的價(jià)格都是以廉價(jià)著稱，所以DCS廠商在這方面面臨的形勢(shì)很嚴(yán)峻，今后5年雖然DCS可以生存，但應(yīng)在降低成本、減少維修費(fèi)用、發(fā)展遠(yuǎn)程診斷和維護(hù)及完善服務(wù)體系等方面多下功夫，應(yīng)對(duì)以直銷為主的方式進(jìn)行修正，即讓更多的同行能參加到DCS應(yīng)用的行列中來(lái)。DCS在我國(guó)的應(yīng)用情況基本上是好的，能保證過(guò)程工業(yè)的穩(wěn)定生產(chǎn)。但應(yīng)用水平不高，大多數(shù)用戶對(duì)DCS的應(yīng)用，停留在取代常規(guī)控制的水平上，統(tǒng)計(jì)表明，實(shí)際應(yīng)用中DCS的功能僅發(fā)揮30%以下。要做到DCS“物有所值”，應(yīng)在如下幾方