当前dcs技术的分析与展望

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1、当前DCS技术的分析与展望发布时间：2009-06-05  来源：中国传动网    打印该页摘要：DCS（Distributed Control System）作为一种成熟的技术在当今的工控领域占有主导地位，但是随着FCS （Fieldbus Control System）技术的成熟、网络技术（Network Technology）的飞速发展、软件技术的不断创新和无线连接技术（Wireless Linking Technology）的出现，DCS面临诸多机遇与挑战，本文就是以此为基点展开。 关键字：  DCS FCS 网络技术 无线连接技1 引言     过程控制作为自动化

2、技术的应用[5,15]，其发展历史可以追溯到古代，但至于在工业上的应用只能从上个世纪20年代算起，那时的过程控制系统为简单系统，仪表是基地式、大尺寸的；到二战前后，各种复杂的控制系统发展了起来，在控制器方面，单元组合式仪表应运而生，气动单元组合仪表（QDZ）和电动单元组合仪表（DDZ）成为当时控制仪表的主流；随着科学技术的发展[4]，到了上个世纪70年代，微型计算机的出现[4]，给过程控制带来了重大突破，数字计算机进入到了工业控制领域，产生了第一代控制系统：计算机集中控制系统CCS（Concentrated Control System），它取代了传统的模拟仪表，从而能够使

3、用更为先进的控制技术，使过程控制发生了质的飞跃，但由于CCS控制直接面向被控对象，并未形成控制网体系，集中了控制的同时也集中了危险；针对CCS的缺点，没过几年人们就研制出了真正意义上的工业控制网络体系DCS，这种系统在集中控制的同时分散了危险，所以普遍用于当今的工业控制领域，但今天的技术发展更是突飞猛进，FCS、网络技术、计算机技术等技术对DCS构成了极大的挑战。本文就是对DCS的一些肤浅认识。2 当前DCS结构特点及其所采用的技术2.1 硬件的网络分层结构    典型的DCS网络系统可分为过程控制级、控制管理级、生产管理级三个分级[4,16]。第一层过程控制级主要以PLC

4、（Programmable Logical Controller）或I/O模块通过现场总线构成对现场设备的基本控制；第二层是控制管理级，即以监控计算机通过工控网络与PLC或I/O模块相连，实现对流程设备的上位机监控；第三层为生产管理层，即以文件服务器、管理计算机极其工业局域网与监控计算机相连，随时读取现场信息实现上层的生产管理。这种系统的构成，对于某个局部的不可靠，从而使对整个系统构成损害的概率降的很低，加之各种软硬件技术的不断走向成熟，极大地提高了整个系统的可靠性，因而DCS成为了当今工业自动控制系统地主流。2.2 软件特点    由于DCS的特殊功能[3]，所以它的软件

5、系统不同于我们常说的软件，它有自己的特点，如图1所示为一般DCS软件的构成框图和工作原理，从中我们可以发现，它充分体现了DCS的分层网络结构，对于我们来说大量工作集中在工程师站上，而操作员站、服务器站和现场控制站一般都用其专用软件来实现，我们只是学会使用就行了。2.3 DCS的缺点    作为一项比较成熟的工程技术，DCS在全世界范围内取得了巨大成功，但随着时代的进步，各种新技术的推陈出新，人们对DCS的要求也日益苛刻，所以今天的DCS呈现出一些不足，具体有[9]：①系统接线工作特别繁重，因为每个现场设备都需要用线缆连至控制室，因而为以后的查线、维护带来许多不便；②由于采用

6、的是标准模拟4～20mA信号，不是数字信号进行数据传输，因此在信号可靠性、抗干扰等方面值得怀疑；③各种不同的DCS在互连时存在问题，也就是说我们在同一工程中选用不同DCS联接时，在互相通讯上往往有一些麻烦，这就给系统集成带来困难，因此我们需要在不同DCS的互操作性上作些工作。3 当前影响DCS发展的几种主要技术3.1 现场总线系统的迅速发展    现场总线系统是指一种新的控制系统，它是在现场总线技术发展的驱动之下形成的新型网络集成式全分布控制系统，主要特点有[1]：①从结构上讲打破了传统的系统结构，将控制单元置入现场设备，加上现场设备的通讯功能，现场变速器可直接与阀门等执行

7、机构通讯，因而控制系统能够不依赖于控制室的计算机而直接现场完成控制，实现了彻底的分散控制；②从采用技术上讲，FCS是一个开放系统，存在相关标准的一致性、公开性，所以只要遵守相同的标准就可以实现各种不同设备的互联，对用户而言就可以按照自己的需要，组织不同厂商的产品，构建适合自己的最经济有效的系统；③从可靠性上讲，它由于采用了全数字信号通讯，加之现场设备的智能化与功能自治性，所以具有更高的可靠性，而且在布线和维护上带来许多便利。    从目前全球现场总线的发展来看，FCS已经有十多年的历史，技术已趋于成熟，并形成了国际