分散控制系統(tǒng)（DCS）正走向衰亡

1控制平臺型式是自動化水平歷史發(fā)展階段的標志20世紀七、八十年代，控制平臺開始是單元組合儀表和傳統(tǒng)指示記錄儀表，后來為組件組裝儀表和計算機數(shù)椐釆集系統(tǒng)。眾所周知，由于當時控制平臺沒備的可靠性低、功能簡單，決定了這個階段火電廠自動化水平相對較低。進入20世紀八十年代末，開始引進DCS，從試點到推廣應(yīng)用，一直到九十年代末我國自主開發(fā)的DCS得到廣泛應(yīng)用，我國火電廠自動化進入了一個以DCS為新的控制平臺的歷史階段。DCS設(shè)備可靠性高，模擬控制算法和程控保護邏輯算法較為完善，這標志著火電廠進入了一個較高自動化水平的歷史時期。歷史證明，火電廠自動化發(fā)展的每個歷史階段，必定有一個相應(yīng)的控制平臺，而控制平臺的進步則是推動火電廠自動化向前發(fā)展的基本前提和標志。2火電廠智能化呼喚新的控制平臺——ICS進入21世紀后，火電廠逐步向數(shù)字化、信息化和智能化發(fā)展，傳統(tǒng)DCS控制平臺逐步顯示出力不從心的態(tài)勢，開始把一部分應(yīng)該由它完成而做不到的功能推給SIS去做，或者在DCS上外掛零散的異構(gòu)控制平臺實現(xiàn)智能優(yōu)化控制系統(tǒng)等，采取一些臨時應(yīng)對指施。此時，已有有識之士開始探索在傳統(tǒng)DCS基礎(chǔ)上開發(fā)適應(yīng)新時代要求的更高級控制平臺問題。這是一個漫長的新理念萌芽和積累的過程，是一個更高級的新型控制平臺孕育產(chǎn)生的過程。下面舉例談下這個過程中的某些事件。（1）現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FieldControlSystem，簡稱FCS）推出21世紀初，隨著數(shù)字技術(shù)發(fā)展和信息化需要，F(xiàn)CS推向市場。當時，國外有一些權(quán)威人士狂稱DCS將被FCS取代而消亡。但事實證明，雖然FCS把DCS向前推進了一大步，對電廠數(shù)字化產(chǎn)生深遠影響，但是，這一次還沒有能夠從根本上動搖DCS功能的主導地位。（2）廠級控制系統(tǒng)（PlantControlSystem簡稱PCS）概念提出不久，我國專家提出了廠級控制系統(tǒng),概念，它跳出了控制平臺僅僅以單元機組為對象配置的模式。同時，也揭示了那種脫離DCS，另外建立一個專用廠級控制平臺帶來的諸多問題，提出建立一個與單元機組控制一體化的廠級控制智能化和大數(shù)據(jù)控制平臺的思想。（3）優(yōu)化控制系統(tǒng)需要控制平臺DCS“一統(tǒng)天下”的幾十年中，由于DCS平臺的限制，以及DCS廠家投入力量的限制，各種先進的智能控制技術(shù)發(fā)展非常緩慢。在這種形勢下，我國的科研院所開始介入，開發(fā)出形形色色優(yōu)化控制系統(tǒng)。但是，由于DCS不提供一體化優(yōu)化控制平臺，外掛優(yōu)化控制平臺就成為唯一選擇，這一定程度上降低了系統(tǒng)響應(yīng)速度和可靠性。因此，當時我國專家建議DCS廠家開發(fā)一個包含智能算法群和智能引擎，并能確保第三方開發(fā)的智能控制技術(shù)知識產(chǎn)權(quán)的通用優(yōu)化控制平臺。這是我國專家根據(jù)智能技術(shù)發(fā)展需要，首次提出新時期控制平臺應(yīng)向開放性發(fā)展的理念。（4）智能計算和大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)融合向控制層延伸智能計算和大數(shù)據(jù)分析首先開始在SIS級監(jiān)管層得到應(yīng)用。隨著信息技術(shù)發(fā)展，個別科研院所嘗試用DCS外掛平臺將智能分析和數(shù)據(jù)挖掘應(yīng)用于實時控制系統(tǒng)。雖然規(guī)模小，不具有標準化和模塊化的水平，但卻起到了一定的啟示作用。當前技術(shù)發(fā)展已提供足夠條件改變原有DCS控制平臺中有限的歷史數(shù)椐站、計算站，以及用組態(tài)傳統(tǒng)低級控制模塊和邏輯模塊組成控制系統(tǒng)的格局，而在新的控制平臺中配置大型實時/歷史數(shù)椐庫，以及眾多可選智能算法群和智能計算引擎，開發(fā)各種優(yōu)化控制系統(tǒng)，并為單元值班員提供更加智能化的故障報警（預(yù)警）及診斷分析等。當前，經(jīng)過十幾年的探索，一個全新的控制平臺——智能控制系統(tǒng)輪廓已日漸清?，它至少具有下列三個基本特點：（1）智能

保留傳統(tǒng)控制系統(tǒng)功能組態(tài)技術(shù)，進而融合智能計算引擎調(diào)度智能算法，以及大數(shù)據(jù)應(yīng)用的智能控制和分析技術(shù)。（2）開放

從傳統(tǒng)功能模塊組態(tài)開放，發(fā)展到包括高級智能應(yīng)用在內(nèi)的全面開放。（3）綜合

系統(tǒng)配置將具有很大的靈活性，可以綜合電廠各級監(jiān)視和控制功能。不僅可以整合眾所周知的FCS，還可以整合廠級控制系統(tǒng)，而且為電廠合理規(guī)劃ICS和SIS配置提供條件。值得慶幸的是，作為控制平臺開發(fā)主力軍的個別廠家也已經(jīng)開始投入資金和技術(shù)開發(fā)出第一代ICS。例如，電廠企業(yè)龍頭之一的北京國電智深控制技術(shù)有限公司已推出首套ICS，并成功應(yīng)用于國電內(nèi)蒙古東勝熱電有限公司，達到了初期階段目標。這標志著火電廠真正進入了一個由DCS控制平臺跨入到ICS控制平臺的火電廠智能化時代。3

ICS控制平臺出現(xiàn)后的管理變革歷史證明，每一次控制平臺的發(fā)展，必將引起管理的變革，ICS控制平臺出現(xiàn)也不例外。這是一個非常重要，需要著力探討的課題，筆者在這里舉一、二例具體談一下：（1）可以最大限度調(diào)動各方面智慧，合力發(fā)展電廠智能化20世紀七、八十年控制平臺是單元組合儀表和傳統(tǒng)指示記錄儀表，或者組件組裝儀表和計算機數(shù)椐采集系統(tǒng)，當時的分工是廠家提供硬件平臺，設(shè)計院負責控制算法和邏輯沒計，調(diào)試單位負責調(diào)試，各搞一套，弊端十分明顯。20世紀九十年代，火電廠進入了DCS控制平臺的應(yīng)用階段，這時期廠家不僅提供硬件平臺，而且負責模擬控制算法和程控保護邏輯設(shè)計、組態(tài)，以及現(xiàn)場調(diào)試投運，設(shè)計院僅負責一些輔助工作，而科研調(diào)試單位也從大量工程中退守到部分零星科技項目中，這大大削弱和浪費了工程建設(shè)中的有生技術(shù)力量。電廠智能化建設(shè)需要把我國電廠自動化各部門專家力量全面調(diào)動和融合在一起，而一個開放的ICS控制平臺為此創(chuàng)造了條件。供應(yīng)商不僅可以提供平臺和工具，也可以根據(jù)自己的特長和力量開發(fā)各種智能控制系統(tǒng)。而我國數(shù)量龐大的科研院所也可借助開放的ICS控制平臺開發(fā)和提供有特色的智能化系統(tǒng)，其至作為通用產(chǎn)品嵌入每個工程和每次招標中。招標技術(shù)規(guī)范也將由單一化向個性化發(fā)展，這必將大大加快我國電廠智能化的進程。（2）ICS的出現(xiàn)，必將推動控制平臺市場合理化DCS發(fā)展初期，較高的市場定價推動著DCS技術(shù)的發(fā)展和進步，隨著DCS技術(shù)發(fā)展放緩，價格不斷下降。反之，又導致DCS開發(fā)投入的下降和技術(shù)停滯。ICS的推出，由于質(zhì)的變化，控制平臺的價格必將上移，并趨向合理。而且，由于智能控制系統(tǒng)可以積木化的集成，價格將多元化。此外，科研院所在招標時也可以將其開發(fā)的系統(tǒng)當做一個商品模塊納入同時招標。因此，可以預(yù)見，在不久的將來，隨著ICS的推出必將深刻影響市場，促使控制平臺市場更趨合理化。反之，市場合理化也必將推動ICS內(nèi)涵的深化，扎扎實實的推動電廠智能化的快速發(fā)展。4智能控制系統(tǒng)（ICS）與監(jiān)管信息系統(tǒng)（SIS）關(guān)系再探討眾所周知，電廠是不間斷連續(xù)運行的流程工業(yè)，為了確保電廠（特別是單元機組）實時生產(chǎn)運行過程的高效安全，必須對實時生產(chǎn)運行過程建立一套完整的監(jiān)視（Monitoring）、控制（Control）和監(jiān)管（Suprevisory）系統(tǒng)。監(jiān)視和控制（簡稱監(jiān)控）對實時性要求非常高，屬于單元機組值班員責職范圍；而監(jiān)管分析工作，雖然相對非實時生產(chǎn)過程來說，實時性要求也比較高，但相對監(jiān)控系統(tǒng)來說可以略微低一些。單元值班員要關(guān)注，但更多是屬于運行專工和總工組織管理的范疇。20世紀九十年代，當DCS監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展鼎盛時期，筆者明顯感到單元機組實時生產(chǎn)運行過程中一部分重要監(jiān)控功能，例如高級故障予警（報警）和分析診斷等，由于當時計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展水平的限制，為確?？煽啃远鳧CS中是缺失的。正因為如此，筆者在當時1997年提出SIS概念時，以及隨后制訂的第一部SIS標準中把這些本應(yīng)列入DCS中的這些功能上移到SIS中去了。在高度發(fā)展的信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)背景下應(yīng)運而出的ICS，完全可以實現(xiàn)比DCS更強大的功能，包括把上述高級功能放入其中而仍能確保其安全可靠性。但是，我們也仍然要防止把過多功能移到ICS中，畢竟ICS是屬于安全等級最高的控制區(qū)。筆者建議按下列原則在ICS和SIS間重新進行功能分配：除了原先由DCS實現(xiàn)的控制和報警功能繼續(xù)放入ICS中外，對實時連續(xù)性要求非常高，屬于單元值班員和值長需24小時連續(xù)及時處理的相關(guān)監(jiān)視、控制和報警等功能，例如過去放在SIS中的機組優(yōu)化負荷調(diào)度、系統(tǒng)緊急故障預(yù)警和診斷，以及控制系統(tǒng)故障診斷等可以下移放入ICS中；而實時性要求相對低一些，主要由運行專家（電廠運行專工、總工，乃至集團和科研院所專家）組織指導值班員處理的問題和相關(guān)信息則仍宜留在SIS中，以確保最高安全等級ICS的可靠性。當然，不排除單元值班員通過SIS終端及時得到此類信息。