DCS及其体系结构简介

3.1 dcs的定义 　　dcs是分布式控制系统（distributed control system）的简称，亦称为集散控制系统，它是由回路仪表控制系统发展而来，是在计算机、通讯、控制和crt技术迅速发展的基础上产生的。 3.2 dcs的发展历程 　　上世纪60年代以后，随着生产工程的大型化和复杂化，诞生了计算机集中监视和控制的集中控制系统。集中控制方便了监视、操作和管理，同样也使危险性高度集中，系统一旦故障，对装置造成的影响和危险性都是非常大的。随着微处理机的诞生，为新型控制系统的开放创造了无比优越的条件。1975年，随着计算机、通讯、控制和crt 4c技术的不断发展和完善，美国honeywell首次向全球推出了分散控制系统tdc-2000，从第一套dcs诞生至今，dcs系统已经经历了3个发展阶段。 　　1975至1980年为初创阶段。由于软硬件技术的限制，此时的dcs系统性能还不十分完善，硬件结构还不十分成熟。 　　1981至1987年为第2个阶段。这一时期容错、冗余技术已经成熟使用，系统可靠性很高，性能十分优越，各种控制功能十分丰富。在该阶段dcs从单纯的工业过程自动化控制向生产管理自动化发展。这一代的dcs主要将lan（local area network）技术引入，使dcs的网络功能大大加强。 　　1987至今为第3个发展阶段。各厂家采用国际标准化组织（iso）开放系统互连（osi）结构基础上产生制造自动化协议（map）标准来解决不同机型的互连问题。 dcs系统在硬件上使用了更先进的cpu及冗余技术，存储容量及通讯速度大幅度提高，软件上采用通用操作系统。在该阶段dcs将控制、监督和管理调度有机结合起来，实现了各种生产经营信息的自动化管理。 3.3 dcs的特点和功能 　　（1）dcs的主要特点。dcs具有以下主要特点：控制与显示分离；采用网络通信技术；完备的开放系统；可靠性高；具有综合性和专业性；实现了人机对话技术；系统扩展灵活；管理能力强。 　　（2）dcs的主要功能。dcs系统能很好的完成工业连续控制、回路仪表控制等，dcs多年的实践表明，其在连续控制领域已经成为一种成熟的技术和完善的控制系统，同时其友好的人机界面、建立在冗余技术上的可靠性、强大的网络功能、单一的数据库、组态灵活等特点得到了广大用户的好评。 3.4 dcs的发展趋势 　　dcs在连续控制领域有这极其重要的地位，到目前为止，对于dcs未来发展问题有许多争论，但下面的几个问题是大多数认识认为dcs急需解决的问题； 　　（1）开放性。关于开放性，这个问题是制约dcs发展的一个很大的因素，由于dcs各厂家对于自己的网络协议和系统软件采取严格的保密措施，这就造成了如果别的厂家的plc或其它的控制设备就不可能很好的无缝的接入dcs控制系统，往往需要经过复杂的协议转换，得到的通讯速率和通讯能力都很不理想，例如honeywell公司的tps系统和ab公司的plc5系列的plc进行通讯就需要通过串口并加上双方为通讯开发出来的辅助设备来实现，但当通讯量较大时，其实时性就大大降低，这个问题就阻碍了dcs的应用领域和竞争力。目前一些dcs厂家已经意识到该问题的严重性，目前honeywell公司主推的pks控制系统就采取了controlnet的通讯网络，舍弃了传统的lcn网，且采用了服务器结构的形式，使其开放性大大加强。除去通信问题以外，操作系统、数据库、人机界面、控制策略的组态等方面，都有开放性问题，所以随着技术进步，dcs的开放性需要逐渐加强，而且还应发挥其特色，使分散型计算机控制系统，从传统dcs中解放出来，使dcs与cips系统的调度层、管理层、决策层（辅助决策层）进行无缝连接，将dcs的相关信息上传，使其实时数据库、历史数据库为上述３层所共用，避免重复建库，为先进控制和优化建好平台，与上层的关系数据库共享数据，真正实现管控一体化。 　　（2）价格。关于价格，当然应从性能价格比、产品生命周期及用户根据实际生产装置的自控要求对dcs进行选型、工程费用、维修费用等方面综合考虑。更重要的是目前plc系统、工控机系统（ipc）的价格都是以廉价著称，所以dcs厂商在这方面面临的形势很严峻，今后dcs应在降低成本、减少维修费用、发展远程诊断和维护及完善服务体系等方面多下功夫，应对plc和ipc与之的竞争。