DCS技術的分析與展望

徐濤 王振 孫銘（兗礦魯南化工有限公司 山東滕州 277527）

0、引言

過程控制在自動化技術方面得到了廣泛地應用， 在工業方面應用的歷史僅僅有100 多年的時間，直至微型計算機的問世，過程控制才取得重大進展，數字計算機開始用于工業控制中，并形成了計算機集中控制系統，但卻沒有形成控制網絡體系，存在一定的危險性。 鑒于此，人們研發出了DCS 系統，該系統既可以達到集中控制的目的，又可以分散危險，因此，在目前的工業控制領域中獲得較為廣泛地應用。DCS 系統應用了很多技術，隨著我國科學技術的不斷進步，計算機等技術日益成熟，并給DCS 帶來了巨大的競爭。 本文就DCS 的相關情況作了簡要分析。

1、目前DCS 結構特點及其所采用的技術

1.1、硬件的網絡分層結構

比較有代表性的DCS 網絡系統主要有以下三個分級：第一，過程控制級；第二，控制管理級；第三，生產管理級。 過程控制級采用的是PLC 或I/O 模塊，進而實現控制現場設備的目標。 控制管理級則是將工控網絡和PLC 或I /O 模塊連接起來， 以達到對流程設備的上位機監控的目的。 生產管理級主要由以下四個部分組成的：第一，文件服務器；第二，管理計算機；第四，工業局域網；第三，監控計算機。 以隨時全面掌握現場信息，從而達到對上層的生產進行管理的目的。 由于這一系統對某些局部具有不可靠性，所以，其不易對整個系統產生較大的危害。 此外，隨著一系列軟硬件的相繼問世并得到廣泛應用， 其整個系統的可靠性有了巨大的提高，正是由于這個原因，DCS 在今天的工業自動控制系統中得到了較為廣泛的應用。

1.2、軟件特點

因為DCS 具有一些特殊的功能， 所以其軟件系統與我們常說的軟件系統存在一定的差異，有其獨特的特點。由DCS 軟件的構成框圖以及工作原理可知，DCS 具有明顯的分層網絡結構。 雖然工程師站需要處理大量的工作， 但這些工作是由操作員站等專用軟件來完成的，因此，人們的工作就是如何更好地使用這些軟件。

1.3、DCS的缺點

DCS 雖然具有一定的發展程度，并得到了廣泛應用，但隨著科學技術的不斷發展，一系列新技術相繼問世，人們對DCS 提出了更高的要求，因此，目前DCS 還存在一些缺點，主要有：第一，系統需要處理大量的接線工作；第二，其信號、抗干擾等方面的性能較差；第三，當連接一些不同的DCS 時會出現一些問題。

2、當前影響DCS 發展的幾種主要技術

2.1、現場總線系統的迅速發展

現場總線系統作為一種新型的控制系統， 屬于一種自動化領域技術。它的問世給工業控制領域帶來了輝煌的時代。正是由于現場總線技術的發展，才形成了一種新型的控制系統，該系統具有結構合理、可靠性高等優點。

2.2、網絡技術的飛速發展

目前，控制網絡正朝著更開放、更透明的方向發展，但DCS中的一些現場總線卻沒有達到徹底開放的目的， 其與太網相比具有一些劣勢，比如傳輸率較低等。 近年來，隨著網絡技術的不斷發展，太網技術廣泛應用于工控領域，形成太網控制技術。

2.3、無線連接技術

現如今，無線連接技術一般在數據采集方面應用得較多，卻很少用于工程控制方面。 但隨著無線連接技術的逐漸成熟，其會在工程控制領域得到較為廣泛的應用。 它的一個較為明顯的特點就是可以實現較大的通訊距離。 又某種機遇無線連接的中百控制已經研發成功， 這為無線連接技術在工控中使用進一步提供了可能。

3、DCS 的發展趨勢

綜上所述，隨著工業控制領域中的一系列新技術不斷出現，其產生的新控制方案以及思想給以往的DCS 控制既提出了嚴峻的挑戰，又提供了較好的機遇。 因此，DCS 應充分利用各種新技術，以完善本身的功能，保持與時代同步。

3.1、充分利用現場總線技術將DCS進一步分散化

FCS 雖然具有較多的優點，但在具體的應用過程中，很少有完全的FCS，這主要是由于：第一，現場總線接口的設備的研發工作需要大量的費用；第二，現場總線具有較多的標準，且具有不統一、排斥等特點；第三，對于某些復雜的工藝過程，DCS 具有明顯的優勢。 因此，我們不但要取FCS 技術得合理之處，而且還要將FCS 技術融于DCS 中，從而形成了二者的組合系統，又具有二者的優點。

3.2、將工業控制網絡進一步引入DCS,將其完全網絡化

目前，DCS 一般采用的數據通訊網絡都是工業局域網技術，并以此來傳輸相關信息，實現整個系統的管理，但實際上采用的卻是現場總線方式，其具有較低的傳輸率，成本高于其他產品。而太網成本低，且已經有較長的發展歷史，最重要的是，太網得到了極大地改進，從根本上避免了沖突碰撞的問題等，因此，在工業控制現場級中引用太網技術在不久的將來具有較好的前景。

3.3、將無線連接技術引入DCS系統

現如今，DCS 中的數據采集設備普遍采用的是連接在一塊的電纜以及控制室， 這種連接方式給系統維修等工作帶來較多的不便。 但是，采用無線連接網絡結構卻可以避免上述缺點，此外，還降低了成本，改善了系統的性能。 盡管這一技術還處于初步研發階段，卻具有較好的發展前景。

4、結論

總之，DCS 技術雖然已經發展成為一種比較成熟的技術，但還面臨著很大的挑戰。 因此， 必須充分利用DCS 技術的本身優勢，廣泛采用最為先進的技術，以獲得較為完備的功能，從而滿足時代發展的要求。

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