DCS分散控制系统的发展情况简析
- 2013/6/4 9:21:18 21521
- 来源：控制工程网
摘要： 导读：20多年来，DCS已广泛应用于各工业领域并趋于成熟，成为工业控制系统的主流。现DCS的新产品的特点为：系统开放、管控一体化及带有先进控制软件，DCS生产厂家也从事FCS的研发、生产和推广应用。
导读：20多年来，DCS已广泛应用于各工业领域并趋于成熟，成为工业控制系统的主流。现DCS的新产品的特点为：系统开放、管控一体化及带有先进控制软件，DCS生产厂家也从事FCS的研发、生产和推广应用。
当前工业控制计算机的应用范围仍以大系统、分散对象、连续生产过程（如冶金、石化、电力）为主，采用分布式系统结构的分散控制系统仍在发展。由于开放结构和集成技术的发展，进一步扩展了大型分散控制系统的应用。
1.应用现状
DCS自1975年问世以来，大约有3次比较大的变革，70年代操作站的硬件、操作系统、监视软件都是专用的，由各DCS厂家自己开发并没有动态流程图，通信网络基本上是轮询方式；80年代通信网络较多使用令牌方式；90年代操作站出现了通用系统，90年代末通信网络有的部分遵循TCP/IP协议，有的开始采用以太网。20多年来，DCS已广泛应用于各工业领域并趋于成熟，成为工业控制系统的主流。
虽以现场总线为基础的FCS发展很快，终将取代传统DCS，但其发展仍面临一些问题，如统一标准、仪表智能化等。而传统控制系统的维护和改造还需DCS，因此FCS完全取代传统DCS尚有较长过程。现DCS的新产品的特点为：系统开放、管控一体化及带有先进控制软件，DCS生产厂家也从事FCS的研发、生产和推广应用。
2.DCS存在的问题
（1）1对1结构。1台仪表，1对传输线，单向传输1个信号。这种结构造成接线庞杂、工程周期长、安装费用高、维护困难。
（2）可靠性差。模拟信号传输不仅度低，且易受干扰。为此采用各种措施提高抗干扰性和传输度，其结果是增加了成本。
（3）失控状态。操作员在控制室既不了解现场模拟仪表的工作状况，也不能对其进行参数调整，更不能预测事故，导致操作员对其处于失控状态。因操作员不能及时发现现场仪表故障，而发生事故已屡见不鲜。
（4）互操作性差。尽管模拟仪表已统一4～20mA信号标准，可大部分技术参数仍由制造商自定，致使不同品牌仪表无法互换。因此导致用户依赖制造厂，无法使用性能价格比优的配套仪表，甚至出现个别制造商垄断市场的局面。
3.DCS在中国
因我国传统产业改造和新建工程项目对DCS的急需，80年代从国外引进了几百套DCS来装备石化、冶金、电力等行业。进入90年代，我国一些新型高科技公司进入DCS领域。目前在国内生产的DCS不仅具有价格低廉、备品备件方便的优势，而且在技术先进、组态学习容易、技术支持有力等方面都获得用户肯定。国内DCS生产的新产品具有系统开放、兼容现场总线、管控一体化和带有先进控制软件，在技术上可初步与国外产品相抗衡。目前，我国现场控制系统一般仍采用DCS。
4.发展方向
DCS发展至今已相当成熟和实用，毫无疑问，它仍是当前工业自动化系统应用及选型的主流，不会随着现场总线技术的出现而立即退出现场过程控制的舞台。面对挑战，DCS将沿着以下趋势继续向前发展：
（1）向综合方向发展：标准化数据通信链路和通信网络的发展，将各种单（多）回路调节器、PLC、工业PC、NC等工控设备构成大系统，以满足工厂自动化要求，并适应开放式的大趋势。
（2）向智能化方向发展：数据库系统、推理机能等的发展，尤其是知识库系统（KBS）和专家系统（ES）的应用，如自学习控制、远距离诊断、自寻优等，人工智能会在DCS各级实现。与FF现场总线类似，以微处理器为基础的智能设备如智能I/O、PID控制器、传感器、变送器、执行器、人机接口、PLC相继出现。
（3）DCS工业PC化：由IPC组成DCS已成为一大趋势，PC作为DCS的操作站或节点机已很普遍，PC-PLC、PC-STD、PC-NC等就是PC-DCS，IPC成为DCS的硬件平台。
（4）DCS专业化：DCS为更适合各相应领域的应用，就要进一步了解相应专业的工艺和应用要求，以逐步形成如核电DCS，变电站DCS、玻璃DCS、水泥DCS等。
当前工业控制计算机的应用范围仍以大系统、分散对象、连续生产过程（如冶金、石化、电力）为主，采用分布式系统结构的分散控制系统仍在发展。由于开放结构和集成技术的发展，进一步扩展了大型分散控制系统的应用。
1.应用现状
DCS自1975年问世以来，大约有3次比较大的变革，70年代操作站的硬件、操作系统、监视软件都是专用的，由各DCS厂家自己开发并没有动态流程图，通信网络基本上是轮询方式；80年代通信网络较多使用令牌方式；90年代操作站出现了通用系统，90年代末通信网络有的部分遵循TCP/IP协议，有的开始采用以太网。20多年来，DCS已广泛应用于各工业领域并趋于成熟，成为工业控制系统的主流。
虽以现场总线为基础的FCS发展很快，终将取代传统DCS，但其发展仍面临一些问题，如统一标准、仪表智能化等。而传统控制系统的维护和改造还需DCS，因此FCS完全取代传统DCS尚有较长过程。现DCS的新产品的特点为：系统开放、管控一体化及带有先进控制软件，DCS生产厂家也从事FCS的研发、生产和推广应用。
2.DCS存在的问题
（1）1对1结构。1台仪表，1对传输线，单向传输1个信号。这种结构造成接线庞杂、工程周期长、安装费用高、维护困难。
（2）可靠性差。模拟信号传输不仅度低，且易受干扰。为此采用各种措施提高抗干扰性和传输度，其结果是增加了成本。
（3）失控状态。操作员在控制室既不了解现场模拟仪表的工作状况，也不能对其进行参数调整，更不能预测事故，导致操作员对其处于失控状态。因操作员不能及时发现现场仪表故障，而发生事故已屡见不鲜。
（4）互操作性差。尽管模拟仪表已统一4～20mA信号标准，可大部分技术参数仍由制造商自定，致使不同品牌仪表无法互换。因此导致用户依赖制造厂，无法使用性能价格比优的配套仪表，甚至出现个别制造商垄断市场的局面。
3.DCS在中国
因我国传统产业改造和新建工程项目对DCS的急需，80年代从国外引进了几百套DCS来装备石化、冶金、电力等行业。进入90年代，我国一些新型高科技公司进入DCS领域。目前在国内生产的DCS不仅具有价格低廉、备品备件方便的优势，而且在技术先进、组态学习容易、技术支持有力等方面都获得用户肯定。国内DCS生产的新产品具有系统开放、兼容现场总线、管控一体化和带有先进控制软件，在技术上可初步与国外产品相抗衡。目前，我国现场控制系统一般仍采用DCS。
4.发展方向
DCS发展至今已相当成熟和实用，毫无疑问，它仍是当前工业自动化系统应用及选型的主流，不会随着现场总线技术的出现而立即退出现场过程控制的舞台。面对挑战，DCS将沿着以下趋势继续向前发展：
（1）向综合方向发展：标准化数据通信链路和通信网络的发展，将各种单（多）回路调节器、PLC、工业PC、NC等工控设备构成大系统，以满足工厂自动化要求，并适应开放式的大趋势。
（2）向智能化方向发展：数据库系统、推理机能等的发展，尤其是知识库系统（KBS）和专家系统（ES）的应用，如自学习控制、远距离诊断、自寻优等，人工智能会在DCS各级实现。与FF现场总线类似，以微处理器为基础的智能设备如智能I/O、PID控制器、传感器、变送器、执行器、人机接口、PLC相继出现。
（3）DCS工业PC化：由IPC组成DCS已成为一大趋势，PC作为DCS的操作站或节点机已很普遍，PC-PLC、PC-STD、PC-NC等就是PC-DCS，IPC成为DCS的硬件平台。
（4）DCS专业化：DCS为更适合各相应领域的应用，就要进一步了解相应专业的工艺和应用要求，以逐步形成如核电DCS，变电站DCS、玻璃DCS、水泥DCS等。
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