关键词: 分散控制系统 可编程序控制器 现场总线控制系统
DCS(Distributed Control System),又称为集中分散型控制系统,简称分散控制系统。分散控制系统是集计算机技术(Computer)、控制技术(Control)、通信技术(Communication)和CRT显示技术为一体的高新技术产品,具有控制功能强、操作简便和可靠性高等特点,可以方便地用于工业装置的生产控制和经营管理,是针对生产过程实施监视、操作、管理和分散控制的4C技术的结合。在化工、电力、冶金等流程自动化领域的应用已经十分普及。
一 DCS的产生发展
DCS既不同于分散的仪表控制系统控制工程网版权所有,又不同于集中式计算机控制系统,是吸取了这两者的优点,且在它们的基础上发展起来的。
20世纪80年代之前的分散系统属于第一代DCS,它由过程控制单元、数据采集装置、CRT操作站、监控计算机和数据传输通道5个部分组成CONTROL ENGINEERING China版权所有,其中数据传输通道也称数据高速公路www.cechina.cn,它是第一代分散系统的通信系统,一般由通信电缆和数据传输管理指挥装置组成。
进入80年代,出现了局域网技术广泛应用于分散系统的第二代DCS。
80年代末,为了克服第二代DCS局域网不能互连的困难,出现了开放型的第三代DCS。典型产品:Foxboro的I/A Series, Honeywell的TDC 3000/PM; Bailey Control公司的INFI-90;日本横河的CENTUM-XL等。其特点:采用了开放的通信协议。
如今发展到了第四代DCS,第四代DCS充分体现在两个"I"开头的单词:Information(信息)和Integration(集成)即信息化和集成化。其体系结构主要分为四层结构:现场仪表层、控制装置单元层、工厂管理层和企业管理层。Honeywell公司最新推出的Experion PKS(过程知识系统)、Emerson公司的PlantWeb、Foxboro公司的A2、横河公司的R3(PRM-工厂资源管理系统)和ABB公司的Industrial IT系统为标志的新一代DCS 已经形成。
在DCS市场中,国内供应商占据了相当多的份额。这一点也是与DCS的特点分不开的。定制性、跟客户的紧密沟通、培训、售后服务这些都是本土企业的强项。这使得国内兴起了以和利时、浙大中控、新华这样的企业。在中国的DCS市场上,国内厂商已经具备了相当的竞争能力。例如通过新华公司与和利时公司在火电站控制领域的竞争,以及和利时公司与浙大中控在化工等领域的竞争,使得国外的DCS纷纷降价。可以说,这3家公司最大的贡献是把国外的DCS价格降到了原来40%以下,为DCS在国内工业企业的普及应用,特别是在中小型企业中的应用做出了贡献。
我国2002年DCS市场销售收入为23~26亿元人民币。DCS产量比2001年增长了20%。由于国产DCS的快速发展,使DCS的平均价格有所下降,因此销售额的增长没有产量增长率高。但总体上,国产系统和进口系统都得到很大的发展。ARC咨询机构2003年发布了世界DCS市场预测报告。该报告预测,世界DCS市场从2002年至2007年将保持2.5%的增长www.cechina.cn,从2003年的91亿美元增长到103亿美元。DCS的发展速度之所以不高,主要原因是美国等发达国家的经济增长速度减慢所造成。而中国近几年的DCS的增长速度应该在10%以上。当今的DCS与10年前的DCS相比,发生了根本性的变化。2005年,中国DCS市场整体业务继续保持稳定增长趋势,总体规模达到62亿元,增长率保持较高水平,比2004年增长19.2%。
图1
图2
图3
二 第四代DCS的特点
DCS的主要特点是:控制功能强、系统可靠性高、采用CRT操作站有良好的人机界面、软硬件采用模块化积木式结构、系统容易开发、采用组态软件,编程简单,操作方便、有良好的性价比。
1. 体系结构
第四代DCS系统具备开放的体系结构,可以提供多层的开放数据接口。其体系结构是金字塔状的四层结构:现场仪表层、控制装置单元层、工厂管理层和企业管理层,如图1所示。
DCS厂商提供现场仪表层、控制装置单元层、工厂管理层的三层功能,不包括最高层的企业管理层。我们将企业管理层分为经营管理层和生产管理层。经营管理层通过开放的数据库接口和网络接口,可以与其他管理平台相连。生产管理层通过OPC、ODBC等功能实现与其他系统的连接。
2. 硬件结构
由工程师站、操