浅析DCS系统的发展前景

曲日辉

烟台南山集团265700

摘要：自20世纪80年代起，我国企业开始进行DCS系统推广。本文主要对我国DCS系统的一些实际应用案例进行汇总，总结出DCS系统技术的优势，并以此为基础，对其今后的发展前景进行展望，希望本文的一些工作能够为该领域今后的研究工作做出一点贡献。

关键词：分布式控制系统自动控制技术DCS

一、前言

分布式控制技术是目下自动化生产中的一项十分重要的技术，这种控制技术以危险分散、控制分散，而管理与操作集中的设计思想为指导核心，几何多层划分及网络通信技术而形成的一种可以应用到企业生产全过程的全面控制技术[1]。

自上世纪中后叶我国企业开始进行DCS系统推广，逐步覆盖了化工、石化、火电站、冶金等领域[2]。本文主要对我国DCS系统的一些实际应用案例进行汇总，并以此为基础，对其今后的发展前景进行展望，希望本文的一些工作能够为该领域今后的研究工作做出一点贡献。

二、DCS系统简介

DCS是分布式控制系统的英文缩写（DistributedControlSystem），在国内自控行业又称之为集散控制系统。是相对于集中式控制系统而言的一种新型计算机控制系统，它是在集中式控制系统的基础上发展、演变而来的。它是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，综合了计算机，通信、显示和控制等4C技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活以及组态方便。

三、当今DCS系统的应用场合

3.1DCS系统在污水处理厂的应用

在某无数处理厂中应用了DCS系统，其主要由两套1756CPU，加载以太通讯模块以及ControlNet通讯模块。控制器与I/O节点配置在变电室中，一个I/O节点用于计量间的检测输入，其余I/O节点分别安装在加药间与污泥脱水间。其中终端控制器使用可编程逻辑控制器，这样可以通过上位机的统一进行宏观控制，还可以同时保证终端控制的稳定。这种系统的应用方式体现了，DCS系统控制分布，管理集中的特点。此外，其选择的ControlNet是一种标准的完全开放网络，具有很好的可扩展性，这种选择为该厂今后的扩展业务范围，业务吞吐量增容提供了很好的基础[3]。

3.2DCS系统在制药厂的应用

制药厂中也是DCS系统推广的一个重要领域，应用DCS系统能够极大地提高制药厂的产品质量，增强产品品控性。医药产品对于生产过程的参数精确化、标准化有着极强的要求，而这种需求正是DCS系统的优势所在[4]。DCS系统能够将末端控制节点分布于生产过程的每个环节，使其整个生产过程可以达到参数化、标准化，将品控工作落实到每个细节；而其优秀的管理集成性又帮助生产者有效、全面的掌握生产动向。这些优势与需求的碰撞使得DCS系统在制药领域得到广泛的推崇。

3.3DCS系统在电厂的应用

某电厂的DCS控制系统主要采用基于客户/服务器模式下的以太网上，其控制管理网络应用双层结构，利用星形连接的高效性控制网络的冗余信息逸散[5]。在其终端控制系统层采用总线方式连接，便于不同硬件间的通信。

四、DCS系统的优势

4.1高可靠性

DCS系统的控制功能是由分散在各个控制对象上的计算机实现的，这种结构使得系统容错性高，一台计算机的故障不会影响其他环节的控制工作，这使得系统的鲁棒性很强。此外，由于控制内容分散，控制工作分工明确使得每台计算机的控制逻辑简单，可以最大化计算机的性能利用率。因此，DCS系统具有高可靠性。

4.2开放性

DCS系统采用是一种开放式系统，其组成部件是标准化的，系统中各个控制计算机间使用网络通信技术，能够实现信息的交换，当需要进行系统扩容是，可以直接向网络中接入新的控制设备，而不影响其他控制计算机的工作。

4.3灵活性

通过组态软件根据不同的流程应用对象进行软硬件组态，即确定测量与控制信号及相互间连接关系、从控制算法库选择适用的控制规律以及从图形库调用基本图形组成所需的各种监控和报警画面，从而方便地构成所需的控制系统。

4.4易维护性

如上文所述，由于每台分散的控制计算机的控制任务单一、逻辑简单，使得这些计算机可以使用专用的计算机，这种计算机具有成本低廉、维护简单的特点。当系统某个节点出现问题时，可以快速维护，甚至直接更换，不会影响到整个系统的工作，迅速排出故障。

五、发展前景

乐观的讲，DCS系统的控制特性可以在每个生产领域中应用。但是由于每个行业的业务特性不同，这使得DCS系统的布置具有特异性，即没有一个普世性的DCS模型可以满足各行各业的业务需求，这使得DCS系统的布置成本较高。因此笔者认为DCS系统在21世纪的一大发展前景就是通用化。这需要DCS系统设计人员具有极其丰富的工程经验与广泛的领域设计。当然这种级别的系统设计不会仅仅由几个人或者几个工作组能够完成，这需要各领域间协作，去同存异，将业务抽象化，解耦化，才能完成这一伟大的进步，这条道路是十分艰苦且漫长的，但是一旦成功，将会极大化的推进人类制造业的发展。

其次，抛去DCS系统的设计成本，DCS系统的硬件成本也较为昂贵，但是摩尔定律告诉我们同等性能的电子硬件在未来的时间内会快速贬值，这也使得当下水平的DCS系统的硬件成本能够得到大幅度削减，这将是DCS系统高速发展的一个黄金时间。

参考文献：

[1]潘洪刚.DCS控制系统前景分析[J].工业技术，2008（29）.

[2]杨小东.浅析DCS自动化控制的应用及发展前景[J].技术与市场，2013（20）.

[3]梁晓明，任丽静等.集散控制系统在化工过程控制中的应用研究[J].河北化工，2011（34）.

[4]娄秀英.DCS控制系统在医药化工中的应用[J].科技论坛，2010（5）.

[5]刘芬.化工生产中DCS控制系统的应用[J].化工管理，2014（6）