DCS及其體系結(jié)構(gòu)簡介

• 2018-09-08

3.1 dcs的定義

　　dcs是分布式控制系統(tǒng)（distributed control system）的簡稱，亦稱為集散控制系統(tǒng)，它是由回路儀表控制系統(tǒng)發(fā)展而來，是在計(jì)算機(jī)、通訊、控制和crt技術(shù)迅速發(fā)展的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的。

3.2 dcs的發(fā)展歷程

　　上世紀(jì)60年代以后，隨著生產(chǎn)工程的大型化和復(fù)雜化，誕生了計(jì)算機(jī)集中監(jiān)視和控制的集中控制系統(tǒng)。集中控制方便了監(jiān)視、操作和管理，同樣也使危險(xiǎn)性高度集中，系統(tǒng)一旦故障，對(duì)裝置造成的影響和危險(xiǎn)性都是非常大的。隨著微處理機(jī)的誕生，為新型控制系統(tǒng)的開放創(chuàng)造了無比優(yōu)越的條件。1975年，隨著計(jì)算機(jī)、通訊、控制和crt 4c技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，美國honeywell首次向全球推出了分散控制系統(tǒng)tdc-2000，從第一套dcs誕生至今，dcs系統(tǒng)已經(jīng)經(jīng)歷了3個(gè)發(fā)展階段。

　　1975至1980年為初創(chuàng)階段。由于軟硬件技術(shù)的限制，此時(shí)的dcs系統(tǒng)性能還不十分完善，硬件結(jié)構(gòu)還不十分成熟。

　　1981至1987年為第2個(gè)階段。這一時(shí)期容錯(cuò)、冗余技術(shù)已經(jīng)成熟使用，系統(tǒng)可靠性很高，性能十分優(yōu)越，各種控制功能十分豐富。在該階段dcs從單純的工業(yè)過程自動(dòng)化控制向生產(chǎn)管理自動(dòng)化發(fā)展。這一代的dcs主要將lan（local area network）技術(shù)引入，使dcs的網(wǎng)絡(luò)功能大大加強(qiáng)。

　　1987至今為第3個(gè)發(fā)展階段。各廠家采用國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（iso）開放系統(tǒng)互連（osi）結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上產(chǎn)生制造自動(dòng)化協(xié)議（map）標(biāo)準(zhǔn)來解決不同機(jī)型的互連問題。 dcs系統(tǒng)在硬件上使用了更先進(jìn)的cpu及冗余技術(shù)，存儲(chǔ)容量及通訊速度大幅度提高，軟件上采用通用操作系統(tǒng)。在該階段dcs將控制、監(jiān)督和管理調(diào)度有機(jī)結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)了各種生產(chǎn)經(jīng)營信息的自動(dòng)化管理。

3.3 dcs的特點(diǎn)和功能

　?。?）dcs的主要特點(diǎn)。dcs具有以下主要特點(diǎn)：控制與顯示分離；采用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)；完備的開放系統(tǒng)；可靠性高；具有綜合性和專業(yè)性；實(shí)現(xiàn)了人機(jī)對(duì)話技術(shù)；系統(tǒng)擴(kuò)展靈活；管理能力強(qiáng)。

　?。?）dcs的主要功能。dcs系統(tǒng)能很好的完成工業(yè)連續(xù)控制、回路儀表控制等，dcs多年的實(shí)踐表明，其在連續(xù)控制領(lǐng)域已經(jīng)成為一種成熟的技術(shù)和完善的控制系統(tǒng)，同時(shí)其友好的人機(jī)界面、建立在冗余技術(shù)上的可靠性、強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能、單一的數(shù)據(jù)庫、組態(tài)靈活等特點(diǎn)得到了廣大用戶的好評(píng)。

3.4 dcs的發(fā)展趨勢

　　dcs在連續(xù)控制領(lǐng)域有這極其重要的地位，到目前為止，對(duì)于dcs未來發(fā)展問題有許多爭論，但下面的幾個(gè)問題是大多數(shù)認(rèn)識(shí)認(rèn)為dcs急需解決的問題；

　　（1）開放性。關(guān)于開放性，這個(gè)問題是制約dcs發(fā)展的一個(gè)很大的因素，由于dcs各廠家對(duì)于自己的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和系統(tǒng)軟件采取嚴(yán)格的保密措施，這就造成了如果別的廠家的plc或其它的控制設(shè)備就不可能很好的無縫的接入dcs控制系統(tǒng)，往往需要經(jīng)過復(fù)雜的協(xié)議轉(zhuǎn)換，得到的通訊速率和通訊能力都很不理想，例如honeywell公司的tps系統(tǒng)和ab公司的plc5系列的plc進(jìn)行通訊就需要通過串口并加上雙方為通訊開發(fā)出來的輔助設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，但當(dāng)通訊量較大時(shí)，其實(shí)時(shí)性就大大降低，這個(gè)問題就阻礙了dcs的應(yīng)用領(lǐng)域和競爭力。目前一些dcs廠家已經(jīng)意識(shí)到該問題的嚴(yán)重性，目前honeywell公司主推的pks控制系統(tǒng)就采取了controlnet的通訊網(wǎng)絡(luò)，舍棄了傳統(tǒng)的lcn網(wǎng)，且采用了服務(wù)器結(jié)構(gòu)的形式，使其開放性大大加強(qiáng)。除去通信問題以外，操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、人機(jī)界面、控制策略的組態(tài)等方面，都有開放性問題，所以隨著技術(shù)進(jìn)步，dcs的開放性需要逐漸加強(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，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)行無縫連接，將dcs的相關(guān)信息上傳，使其實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫為上述３層所共用，避免重復(fù)建庫，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)庫共享數(shù)據(jù)，真正實(shí)現(xiàn)管控一體化。

　?。?）價(jià)格。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很嚴(yán)峻，今后dcs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)plc和ipc與之的競爭。