集散型控制系统dcs的回顾与展望

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1、集散型控制系统DCS的回顾与展望集散型控制系统DCS的回顾与展望一、DCS的发展历程1975年前后，大规模集成电路由4位微处理器发展成8位，在形成单板机产品投入工业应用的同时，自动化仪表行业在原来采用中小规模集成电路而形成的直接数字控制器（DDC）的自控和计算机技术的基础上，结合阴极射线管（CRT）、数据通信技术，开发出了以集中显示操作、分散控制为特征的集散系统，后来逐渐统一称为集散型控制系统（DCS）。在以后的20多年中，DCS产品虽然在原理上并没有多少突破，但由于技术的进步、外界环境变化和需求的改变，设计思想发展了，共出现了3代DCS产品。1975年至80年代前期为第一代产品，80年代中

2、期至90年代前期为第二代产品，90年代中期至21世纪初为第三代产品。3代产品的区别，可从DCS的三大部分，即控制站、操作站和通信网络的发展来判断。当然，由于产品生命周期是个复杂的问题，加之各DCS生产厂家情况不同、产品换型年代不同及划分产品年代（三四代）的观点也不同，所以这待进一步商榷。70年代中期，过程工业发展很快，但由于设备大型化、工艺流程连续性要求高、要控制的工艺参数增多，而且条件苛刻，要求显示操作集中等，使已经普及的电动单元组合仪表不能完全满足要求，在此情况下，业内厂商经过市场调查，确定开发的DCS产品应以模拟量反馈控制为主，辅以开关量的顺序控制和模拟量开关量混合型的批量控制（针对精

3、细化工等行业的批量生产方式），这们可以覆盖炼油、石化、化工、冶金、电力、轻工及市政工程等大部分行业。由于当时计算机并不普及，人们已习惯于常规自动化仪表的显示操作，所以开发DCS应强调用户可以不懂计算机就能使用DCS；同时，用户已习惯于在购置系统的同时配置自动化仪表，所以开发DCS还应强调向用户提供整个系统。此外，开发的DCS应做于是怀中控室的常规仪表具有相同的技术条件，以保证可靠性、安全性。由此可见，当时DCS是与常规仪表中的二次仪表（控制室仪表）共同分享市场份额的。DCS先与成套设备配套，而后逐步扩大到工艺装置改造上，与此同时，也分成大型DCS和中小型DCS两类产品，使其性能价格比更具有竞

4、争力。我国从70年代中后期起，首先由大型进口设备成套中引入国外的DCS，首批有化纤、乙烯、化肥等进口项目。同时国内开始自己研制和设计选用国外的DCS，经过20多年的努力，国内已有多家生产DCS的厂家，其产品应用于大中小各类过程工业企业，其中和利时、浙大中控、上海新华3家已具有相当规模。目前国外DCS产品在国内市场中占有率还较高，其中以采用Honeywell、横河两公司产品为多。国内应用DCS的行业以炼油、石化、化纤为多，已使用了700多套DCS，其他还有化工、冶金、电力、轻工等行业。我国石化行业应用水平较高，自动投运率在90％以上，维护水平也较高，目前正向充分发挥DCS性能和开展先进控制和优

5、化的方向发展。我国DCS的市场增长率高，年增长率约为20％，据有关部门估计，DCS的年市场需求为30-35亿元，由于DCS在石化行业大型自控装置中近5年内没有可替代产品，所以今后几年其市场增长率不会下降。据估计，到2005年，我国石化行业有1000多套装置需要应用DCS控制；电力系统每年新装1000多万千瓦发电机组，需要DCS实现监控；并且不少企业已使用DCS近15-20年，需要改造和设备更新。所以，今后5年内，DCS作为自动化仪表行业主要品的地位不容置疑，但必须进一步改善其功能，并兼容各种新技术，降低价格、提高应用水平。一、DCS控制站DCS系统中，控制站继承了DDC技术，它是一个完整的计

6、算机，实际运行中可以不与操作站及网络相连的情况下，完成过程控制策略，保证生产装置正常运行。从计算机系统结构来说，控制站属于过程控制专用计算机，其特点是第一代采用8位微处理器，第二代采用16位微处理器，第三代采用32位微处理器，这对于中小型DCS控制器来说比较确切。大型DCS控制站对中央处理器要求较高，必须为专用的处理器，准16位和准32位运算方式；第二代DCS控制站采用精减指令系统（ReducedInstructionSetComputer,RISC）；第三代DCS控制站采用多CPU分别用于控制运算、冗余切换、通信等操作。控制站作为个完整的计算机，它的主要I/O设备为现场的输入、输出处理设备

7、，以及过程输入/输出（PI/O），包括信号变换与信号调理，A/D、D/A转换。它在第二代和第三代产品中已陆续采用了嵌入式技术，并采用单片机等完成量程调整、远程I/O数据传输、小型化、减少PI/O卡硬件规格等功能，直到连接智能人的现场变送器或接受采用现场总线技术的数字信号。在信号变换过程中采用隔离技术以防止来自现场的干扰信号，这是至关重要的；与现场连接的端子及输入、输出信号的物理位置的方便确认也是用户非常关心的