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DCS的發(fā)展及其在石油化工中的應(yīng)用
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1、DCS的誕生及在石油化工等行業(yè)中的市場(chǎng)情況
20世紀(jì)70年代中期，大規(guī)模集成電路取得實(shí)破性的發(fā)展，8位微處理器普及，使自動(dòng)化儀表工業(yè)發(fā)生巨大的變化，其中原來(lái)正處在十字路口的集中式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，很快吸收了微處理器技術(shù)，誕生了微機(jī)集散系統(tǒng)，全稱為微處理器的總體分散型控制系統(tǒng)（Total Distributed Control System with mu;p），在1975年首先由美國(guó)Honeywell公司發(fā)表了TDC2000總體分散型控制系統(tǒng)，其特征是完成8個(gè)回路控制的基本控制器（BC）可以分散的設(shè)置，通過數(shù)據(jù)高速公路（DHW）的數(shù)據(jù)總線把多臺(tái)BC與CRT（陰極射線管）操作站連接在一起，形成各節(jié)點(diǎn)都有計(jì)算機(jī)的分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，與其同時(shí)，美國(guó)、日本、英國(guó)、法國(guó)、加拿大等國(guó)都開發(fā)出相應(yīng)的產(chǎn)品，相繼應(yīng)用在以模擬量回路控制為主的系統(tǒng)中，應(yīng)用行業(yè)遍及石油、化工、冶金、電力、輕工，建材、公用工程等各行業(yè)，這類產(chǎn)品統(tǒng)稱DCS（ Distributed Control System）。
70年代，煉油和石油化工這些以石油原油和天燃?xì)鉃樵系牧鞒坦I(yè)發(fā)展非常迅猛，如我國(guó)那個(gè)時(shí)期就引進(jìn)了多套年產(chǎn)30萬(wàn)噸乙烯為首的整套裝置，其它還有大型化肥、化纖、塑料合成橡膠等裝置，所以DCS在市場(chǎng)細(xì)分中以滿足石油化工等流程工業(yè)為主，這是市場(chǎng)的需要。在這些行業(yè)中，溫度、壓力、流量、液位的檢測(cè)和控制占了絕大部分，所以這些模擬量的數(shù)據(jù)采集和控制成為DCS的首先應(yīng)滿足的功能，而DCS的前身（集中計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)），已有了成熟的DDC（直接數(shù)字控制）技術(shù)；此外石化工業(yè)中，在塔、釜、罐等大型工藝設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)中，少不了各種機(jī)電設(shè)備如風(fēng)機(jī)、泵類及各種閥門的開關(guān)量的檢測(cè)和控制，所以開關(guān)量的順序控制也是很重要的，這是DCS應(yīng)滿足的第二個(gè)功能；在石化工業(yè)中，反應(yīng)罐等設(shè)備是間歇式工作的，即一批原料投入，經(jīng)過反應(yīng)，形成產(chǎn)品，產(chǎn)出后，經(jīng)過間歇，再投第二批原料，這種批量控制是石化行業(yè)中不少產(chǎn)品的生產(chǎn)裝置的控制形式，這要求開關(guān)量、模擬量結(jié)合進(jìn)行控制，現(xiàn)在也有稱它為混合控制系統(tǒng)（Hybrid Control System）。當(dāng)然，除此三項(xiàng)控制功能外，還有人機(jī)界面友好、安全可靠、易于安裝、容易使用、便于維護(hù)、便于擴(kuò)展和升級(jí)換代等要求。另外在石油化工大型裝置和中、小型裝置要求對(duì)應(yīng)DCS產(chǎn)品又有所細(xì)分，所以產(chǎn)生了大型DCS和中小型DCS產(chǎn)品，而且各DCS廠家在應(yīng)用實(shí)績(jī)方面也產(chǎn)生了細(xì)分市場(chǎng)，如有些廠家的DCS產(chǎn)品用于鍋爐控制能力更強(qiáng)，有些廠家的DCS用于海上采油平臺(tái)業(yè)績(jī)更多等等。目前，世界上有數(shù)十家DCS廠家，據(jù)美國(guó)ARC（Automation Research Corporation）1996年統(tǒng)計(jì)，下述排名前10家公司占到80%以上的市場(chǎng)份額：Honeywell（21.6%）、Elsag Bailay（12.6%，包括H amp;B公司）、ABB（9.7%）、Yokogawa（9.6%）、Foxboro-Eckardt（9.3%）、Fisher-Rosemount（6.0%） Yamatake Honeywell（4.6%）、Siemens（4.0%）、Cegelec/AEG Automatic System（ATT）（3.2%）、Westinghouse（3.1%）。在亞洲（日本以外）的市場(chǎng)份額為：Honeywell（27.4%）、Yokogawa（12.6%） 、Foxboro-Eckardt（1.4%）、ABB（8.1%）、Elsag Bailay（6.4%）、Cegelec/ATT（5.5%）、Fisher-Rosemount（4.8%）、Yamatak Honeywell（4.2%）、其它公司19.6%。ARC對(duì)1996-2004年的DCS市場(chǎng)分析指出：亞洲D(zhuǎn)CS市場(chǎng)增長(zhǎng)較快，1996年DCS整個(gè)世界市場(chǎng)為70.08億美元，2000年為96.37億美元，其中亞洲市場(chǎng)分別為11.388億美元和20.67億美元，即由亞洲占世界份額由16.25%增至21.45%，或稱亞洲2000年比1996年DCS市場(chǎng)增長(zhǎng)了82%，即每年增長(zhǎng)20%。其中小型DCS（10萬(wàn)美元，30回路以下）增長(zhǎng)最快，其次為中型DCS（50萬(wàn)美元，150回路以下），具體見附表，事實(shí)表明，21世紀(jì)開放幾年亞洲形勢(shì)更好。
關(guān)于DCS應(yīng)用行業(yè)的分布，以日本CENTVM系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)績(jī)?yōu)槔夯ぃê突ぃ┱?0.74%，石油和天燃?xì)庹?5.73%，鋼鐵占7.72%，水處理（自來(lái)水廠等）占4.81%，有色金屬占4.24%，紙槳和造紙占8.25%，其它占8.4%。當(dāng)然這個(gè)比例與日本國(guó)情有關(guān)，如其中未計(jì)入電力行業(yè)應(yīng)用DCS，這是因?yàn)闄M河公司雖然在鍋爐控制方面應(yīng)用實(shí)例很多，但多屬于石化等企業(yè)內(nèi)工業(yè)鍋爐和自備電廠鍋爐，而未進(jìn)入火力發(fā)電廠、原子能發(fā)電廠等電力行業(yè)。而日本電力行業(yè)應(yīng)用DCS是比較多的，日本東芝、富士、日立、三菱等公司火力發(fā)電設(shè)備均由本公司產(chǎn)的DCS配套，又日本貝利公司的DCS，在日本電力市場(chǎng)中占有率也較高。
我國(guó)在大型進(jìn)口設(shè)備成套中引入國(guó)外的DCS及石化等行業(yè)改造中設(shè)計(jì)采用國(guó)外DCS以外，經(jīng)過20多年的努力，國(guó)內(nèi)已有多家生產(chǎn)DCS的廠家，其中和利時(shí)、浙江中控、上海新華3家已具有相當(dāng)規(guī)模。國(guó)內(nèi)石化行業(yè)已使用國(guó)內(nèi)外出產(chǎn)的700多套DCS，應(yīng)用水平也較高，自動(dòng)投運(yùn)率在90%以上，目前正向充分發(fā)揮DCS功能和開展先進(jìn)控制和優(yōu)化方向發(fā)展。據(jù)估計(jì)，由于DCS在石化行業(yè)大中型自控裝置中近5年內(nèi)沒有可替代產(chǎn)品，到2005年，我國(guó)石化行業(yè)要有1000多套裝置需要應(yīng)用DCS控制，而設(shè)備更新改造擴(kuò)容也需要擴(kuò)大原來(lái)DCS系統(tǒng)，至於日常維護(hù)、備品備件，那也是很可觀的，所以今后一段時(shí)間內(nèi)，DCS在石化行業(yè)中的重要性是不容置疑的，但改善功能、兼容新技術(shù)、降低價(jià)格、提高應(yīng)用水平、改善服務(wù)水平的任務(wù)也迫在眉睫的。
2、近30年來(lái)DCS的發(fā)展
近30年來(lái)，DCS產(chǎn)品雖然在基本原理和產(chǎn)品市場(chǎng)定位上沒有根本上的改變，但隨著技術(shù)的進(jìn)步、外界環(huán)境和市場(chǎng)需求的變化，設(shè)計(jì)思想也相應(yīng)發(fā)展，如橫河公司為了生存，從1975年發(fā)表的CENTVM系統(tǒng)至現(xiàn)在的CENTVM CS 3000R3，已經(jīng)有16代了，其它公司也是如此。從宏觀上看，DCS經(jīng)歷了3代，即1975年至1980年代前期、80年代中期至90年代前期和90年代中期到21世紀(jì)初。3代產(chǎn)品的區(qū)別可以從DCS的三大部分，即控制站、操作站和通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展來(lái)判斷。當(dāng)然，由于產(chǎn)品生命周期是個(gè)復(fù)雜的問題，加之各DCS生產(chǎn)廠家情況不同，產(chǎn)品換型年代不同，所以劃分產(chǎn)品的年代（3-4代的）觀點(diǎn)也不盡相同，所以以下分析，權(quán)作商榷。
（1）控制站
DCS系統(tǒng)中，控制站繼承了DDC（直接數(shù)字控制）技術(shù)，它是一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)，實(shí)際運(yùn)行中可以暫時(shí)在不與操作站及網(wǎng)絡(luò)相連的脫機(jī)情況下，完成過程控制策略，保證生產(chǎn)裝置運(yùn)行。從計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來(lái)說，控制站屬于過程控制專用計(jì)算機(jī)，其特點(diǎn)是第一代采用8位微處理器，第二代采用16位微處理器，第三代采用32位（直至64位）微處理器，這對(duì)于中小型DCS控制器來(lái)說比較確切。大型DCS控制站對(duì)中央處理器要求較高，必須為專用的處理器，準(zhǔn)16位和準(zhǔn)32位或64位運(yùn)算方式。第二代DCS控制站采用精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)（RISC，Reduced Instruction Set Computer）。第三代DCS控制站已采用多CPV分別用于控制、通信、冗余切換等操作。
控制站作為一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)，它的主要I/0設(shè)備為現(xiàn)場(chǎng)的輸入、輸出處理設(shè)備，即過程輸入/輸出（PI/0），包括信號(hào)變換與信號(hào)調(diào)理，A/D、D/A轉(zhuǎn)換。它在第二代和第三代產(chǎn)品中已陸續(xù)采用了嵌入式技術(shù)，并采用單片機(jī)等完成量程調(diào)整，遠(yuǎn)程I/0數(shù)據(jù)傳輸、小型化、減少PI/0卡硬件規(guī)格等功能，直至連接智能化的現(xiàn)場(chǎng)變送器或接受采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的數(shù)字信號(hào)。在信號(hào)變換過程中采用隔離技術(shù)以防止來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)的干擾信號(hào)，這是至關(guān)重要的；與現(xiàn)場(chǎng)連接的端子及輸入、輸出信號(hào)的物理位置的方便確認(rèn)，也是用戶非常關(guān)心的。這些在DCS控制站的更新?lián)Q代中，都有很大改進(jìn)。在這方面，原來(lái)生產(chǎn)自動(dòng)化儀表的廠家表現(xiàn)尤佳，所以說DCS是繼承了自動(dòng)化儀表技術(shù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
關(guān)于DCS控制站的系統(tǒng)軟件，原則上也有實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、編程語(yǔ)言及編譯系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、自診斷系統(tǒng)等，只是完善程度不同而已。第一代DCS控制站的功能更近似于多回路調(diào)節(jié)器，而且每個(gè)控制站都可以配置人機(jī)界面和備用操作器；第二代DCS控制站的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)及程序編譯系統(tǒng)比較完整，編程語(yǔ)言有面向過程語(yǔ)言和高級(jí)語(yǔ)言，控制策略的組態(tài)由操作站或工作站在與控制站聯(lián)機(jī)的情況下，完成編譯和下裝；第三代DCS控制站的系統(tǒng)軟件齊全，操作站或工師站可以完成離線組態(tài)及在線修改控制策略。
為了完成控制策略，實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)功能模塊及模塊之間連接的功能，可構(gòu)成反饋控制回路，這在3代DCS控制站中變化不大，而且是不斷積累完善的過程，如PID算法等典型的數(shù)值計(jì)算就是如此。目前典型的功能模塊有50多種，這是DCS廠家的專有技術(shù)。對(duì)於順序控制和批量控制組態(tài)編程，各種DCS控制站采用不同的方法，直到近來(lái)才向IEC 61131-3編程語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)靠攏。
DCS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)主要為來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)和各種變量，在控制站中表現(xiàn)為與工位號(hào)（TAG）對(duì)應(yīng)的相關(guān)的測(cè)量值（PV）、設(shè)定值（SV）、操作輸出值（MV）及回路狀態(tài)（AVTO/MAV/CAS）等。這些數(shù)據(jù)在DCS控制站相應(yīng)的存儲(chǔ)器里，構(gòu)成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，其它屬于與工位號(hào)有關(guān)的組態(tài)信息，如量程、工程單位、回路連接信息、順序控制信息等，也在控制站中存儲(chǔ)，但同時(shí)必須在操作站或工程師站中存貯，而且有映像關(guān)系，至於歷史數(shù)據(jù)存貯，一般不是在DCS控制站中。
在完善的DDS技術(shù)中，對(duì)A/D、D/A轉(zhuǎn)換及控制算法，分別引入掃描周期和控制周期概念，在第二代、第三代DCS控制站中，掃描周期可以比缺省值1秒更短（注意1秒對(duì)一般溫度的等物理量的測(cè)量控制是足夠的），如可以選用0.2-0.5秒，以滿足少數(shù)反應(yīng)快的控制對(duì)象的要求。
對(duì)於第一代、第二代DCS控制站，為了完成回路控制以外的順序控制、批量控制及數(shù)據(jù)采集，分別開發(fā)了不同型號(hào)、規(guī)格的控制站產(chǎn)品；而第三代控制站因?yàn)槠涔δ軓?qiáng)大，對(duì)開關(guān)量和模擬量處理能力很強(qiáng)，所以一般不做區(qū)分。大型DCS的一臺(tái)控制站可以完成上百個(gè)回路的控制，其容錯(cuò)技術(shù)完善，可靠性高，所以 quot;分散控制以消除危險(xiǎn) quot;的初衷已很難體現(xiàn)。當(dāng)然對(duì)於一個(gè)工廠只有一個(gè)中央控制室及多套工藝裝置，而且每套裝置就近安裝1-2臺(tái)控制站的大系統(tǒng)來(lái)說，這也是一種分散型控制，只是對(duì)控制站的可靠性要求更高了。
中小型DCS控制站，控制8回路、16回路、32回路幾種型式，分散性較易為人們接受。目前小型DCS系統(tǒng)所占有的市場(chǎng)，已逐步與PLC、IPC、FCS、I/0系統(tǒng)共享，今后小型DCS可能首先與這些系統(tǒng)融合，而且 quot;軟DCS quot;技術(shù)將得到發(fā)展。
控制站是整個(gè)DCS的基礎(chǔ)，它的可靠性和安全性最為主要，死機(jī)和控制失靈的現(xiàn)象是絕對(duì)不允許的，而且冗余、掉電保護(hù)、抗電磁干擾、構(gòu)成防爆系統(tǒng)等方面都有效而可靠，才能滿足用戶要求。以后DCS廠家在通信網(wǎng)絡(luò)、操作站、工程師站幾方面制作逐步開放或可以互換并以提供 quot;解決方案 quot;為主時(shí)，作為制造廠，仍應(yīng)保持控制站的軟硬件的生產(chǎn)專有，因?yàn)檫@是傳統(tǒng)DCS或稱常規(guī)DCS的根本。
（2）操作站和工程師站
DCS系統(tǒng)形成初期操作站各工程師站合一，即操作站具有操作員功能、工程師功能、通信功能和高級(jí)語(yǔ)言功能等。其中工程師功能中包括系統(tǒng)組態(tài)、系統(tǒng)維護(hù)、系統(tǒng)通用（Vtility）功能。
DCS操作站是典型的計(jì)算機(jī)，有著豐富的外圍設(shè)備和人機(jī)界面，70年代中期，主要是在原小型計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)上開發(fā)的，此時(shí)CRT陰極射線管技術(shù)已成熟，但外部存貯器溫氏硬盤技術(shù)至80年代才普及，所以第一代操作站采用CRT技術(shù)為特征，第二代操作站以采用溫氏硬盤為特征，第二代DCS操作站還具有如下特征：操作站和工程師站（或稱工作站）分開，也有公司將操作站的歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)用硬盤（歷史模件）和高級(jí)語(yǔ)言應(yīng)用站（應(yīng)用模件）分別獨(dú)立掛在通信網(wǎng)絡(luò)上；操作系統(tǒng)采用DCS系統(tǒng)以外，有的產(chǎn)品采用Unix等操作系統(tǒng)；實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的性能逐漸完善；在人機(jī)界面即流程圖畫面方面，也由半圖形方式、全圖形方式過程為目標(biāo)圖形方式，以GVI圖形用戶界面為平臺(tái)，并采用鼠標(biāo)，而且在工程師站中進(jìn)行控制策略組態(tài)和制作流程圖畫面采用菜單、窗口、CAD技術(shù)等，使人機(jī)界面友好。第三代DCS操作站是在個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）及Windows操作系統(tǒng)普及和通用監(jiān)控圖形軟件已商品化的基礎(chǔ)上誕生的，面對(duì)用戶要求的DCS系統(tǒng)應(yīng)具有開放性，便于系統(tǒng)集成各操作，與Windows技術(shù)其一致等。目前大多數(shù)DCS操作站和工程師站已采用高檔PC機(jī)或工控機(jī)，Windows NT（或Windows98以上）操作系統(tǒng)、客戶機(jī)/服務(wù)器（C/S）結(jié)構(gòu)、DDC（動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換）或OPC（用于過程控制對(duì)象鏈接嵌入）接口技術(shù)，可通過以太網(wǎng)接口與管理網(wǎng)絡(luò)相連。在采用通過監(jiān)控圖形軟件（如 iFIX、Intouch）這一點(diǎn)上，各DCS廠家做法不一，有的廠家以此為平臺(tái)，形成“軟DCS”操作站，這多用于中小型DCS系統(tǒng)，或以此類軟件為核心，進(jìn)行二次開發(fā)；有的廠家對(duì)原來(lái)的組態(tài)軟件進(jìn)行改造 ，使之符合上述特點(diǎn)，滿足系統(tǒng)開放要求。操作站要實(shí)現(xiàn)其多項(xiàng)功能，必須完成數(shù)據(jù)組織和存儲(chǔ)兩方面任務(wù)，如與工位號(hào)相關(guān)的一些數(shù)據(jù)，在操作站中要對(duì)由某控制站某端子與現(xiàn)場(chǎng)儀表相連的，由物理位置決定的工位規(guī)定工位號(hào)（即特征號(hào)或標(biāo)簽Tag）各工位說明（可以用漢字），使之與工藝對(duì)象一致，以保證工藝操作人員的操作，工位號(hào)可以在整個(gè)系統(tǒng)中通用。其它還有系統(tǒng)配置、操作標(biāo)記、趨勢(shì)記錄、歷史數(shù)據(jù)管總貌畫面組態(tài)、工藝單元或區(qū)域組態(tài)等，這些均組織成文件，最終形成數(shù)據(jù)庫(kù)，存儲(chǔ)在硬盤的相應(yīng)區(qū)域，使數(shù)據(jù)具有獨(dú)立性和共享性、保證數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性、完整性和安全性。
DCS系統(tǒng)組態(tài)、操作站組態(tài)、控制站組態(tài)（上小節(jié)中已講到）均有相應(yīng)軟件，為DCS用戶的工程設(shè)計(jì)人員提供人機(jī)界面。在工程設(shè)計(jì)中，第一代、第二代DCS均采用先讓DCS用戶的工程設(shè)計(jì)人員填寫工作單或繪制組態(tài)圖（或稱SAMA圖），再在操作站或工程師站上鍵入生成，形成應(yīng)用軟件，同時(shí)拷貝出軟盤的方式。在第三代DCS中，逐步向無(wú)紙化和在PC機(jī)上完成工程設(shè)計(jì)的方式過程。
操作員的操作主要依靠流程圖畫面和標(biāo)準(zhǔn)的總貌畫面，分組畫面等，采用標(biāo)準(zhǔn)鍵盤、鼠標(biāo)和操作員專用鍵盤，這是DCS的特點(diǎn)，要經(jīng)過專門培訓(xùn)才能被工藝操作人員接受。在多屏幕的情況下，操作的最后有效原則，各屏幕畫面等同化顯示及按工位號(hào)調(diào)用或按專用鍵調(diào)出畫面的速度或畫面定時(shí)刷新問題，報(bào)警按時(shí)序顯示記錄或SOE事件順序記錄，都陸續(xù)得到解決。操作站死機(jī)現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，當(dāng)然這與DCS制造工藝、用戶使用操作等都有關(guān)系，但從操作站的操作系統(tǒng)上解決問題才是徹底的方法。目前，這個(gè)問題已經(jīng)不嚴(yán)重，但要徹底解決，還有待時(shí)日。
（3）數(shù)據(jù)通信及網(wǎng)絡(luò)
上兩節(jié)所述控制站、操作站、工程師站，均為通信網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)，DCS網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)還可能有上位機(jī)（或稱高級(jí)控制計(jì)算站）、與工廠管理網(wǎng)相連的網(wǎng)關(guān)等。DCS網(wǎng)絡(luò)是DCS的生命線，在DCS整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、可靠性和可擴(kuò)充性方面起著重要的作用。在DCS系統(tǒng)誕生時(shí)，主要解決一個(gè)生產(chǎn)裝置中幾個(gè)控制站和一個(gè)或幾個(gè)操作站之間的數(shù)據(jù)通信問題；第二代DCS則解決了多個(gè)裝置的DCS互聯(lián)問題；第三代DCS則解決一個(gè)工廠的多個(gè)車間互聯(lián)及與全廠計(jì)算機(jī)管理網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的問題。
在石化行業(yè)，DCS一直多用在一個(gè)生產(chǎn)裝置范圍內(nèi)的多機(jī)通信系統(tǒng)中，而且控制站和操作站、工程師站均集中放置在控制室內(nèi)。而DCS的數(shù)據(jù)通信一般從初期的數(shù)據(jù)高速公路起多可長(zhǎng)達(dá)1km，所以這方面有點(diǎn)浪費(fèi)。鑒於石化行業(yè)的習(xí)慣，全廠各生產(chǎn)車間用DCS的通信總線相連的實(shí)例較少，所以在第三代DCS中通信功能的發(fā)展是與全廠管理網(wǎng)絡(luò)（以太網(wǎng)）技術(shù)相融合，逐漸實(shí)現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)由多重結(jié)構(gòu)向扁平化過渡，所以，第三代DCS的通信系統(tǒng)特點(diǎn)是具有開放性。
DSC系統(tǒng)的規(guī)模與通信能力有關(guān)系，但是用這作為劃分第一、二代DCS的方法還不妥，應(yīng)說第一、二代DCS的信道和傳輸速率有變化，即第一代DCS采用雙絞線信道或同軸電纜，速率在1Mb/s以下，第二代DCS采用同軸電纜或光纖，通信速率為1-10Mb/s。也有人認(rèn)為，第一代DCS通信為數(shù)據(jù)高速公路，第二代DCS通信為局域網(wǎng)。有些DCS廠家還把DCS系統(tǒng)構(gòu)成多種總線互聯(lián)的結(jié)構(gòu)，如Honeywell公司把70年代的DHW（Data High Way）總線經(jīng)HG與LCN相連，第二代的VCN總線經(jīng)NIM與LCN相連，近來(lái)又將LCN改造成TPN（TPS過程網(wǎng)絡(luò)），這樣同解決了70年代、80年代、90年代產(chǎn)品的互聯(lián)問題，既保證了系統(tǒng)的擴(kuò)展性，又保護(hù)了用戶的初期投資。
至此，已經(jīng)看出DCS通信問題的復(fù)雜性。在70年代中期，數(shù)字通信剛開始普及，但僅限于電信行業(yè)，工業(yè)用戶迫切要求成套地提供DCS系統(tǒng)，而當(dāng)時(shí)只有一些大的計(jì)算機(jī)廠家提出數(shù)據(jù)傳輸規(guī)程（協(xié)議），并無(wú)統(tǒng)一的用於工業(yè)的數(shù)據(jù)通信標(biāo)準(zhǔn)，所以各DCS廠家都以專利形式發(fā)表（或購(gòu)買）DCS通信技術(shù)。因?yàn)閿?shù)據(jù)通信標(biāo)準(zhǔn)牽涉到網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、通信介質(zhì)（信道）、通信協(xié)議、不同用戶行業(yè)的行規(guī)等方面所以直至目前也沒有工業(yè)（或流程工業(yè)）網(wǎng)絡(luò)的完整的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)然到目前為止，IEEE802.4令牌總線傳輸方式的通信協(xié)議和IEEE802.5令牌環(huán)網(wǎng)傳 輸方式的通信協(xié)議在DCS系統(tǒng)中應(yīng)用最廣，又近年來(lái)因?yàn)椴捎靡蕴W(wǎng)的互聯(lián)網(wǎng)的普及以太網(wǎng)技術(shù)的提升，IEEE802.3辦公自動(dòng)化用局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)（人們俗稱以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)）在DCS系統(tǒng)中已有多家采用，而上述三種標(biāo)準(zhǔn)僅涉及到物理層和數(shù)據(jù)鏈路層（請(qǐng)見7層模型）；國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）提出的開放系統(tǒng)互聯(lián)（OSI）參數(shù)模型，即ISO/0I7層模型（物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會(huì)話層、表示層、應(yīng)用層），規(guī)定了通信過程分段和網(wǎng)絡(luò)功能分層；另外，就是現(xiàn)在工業(yè)以太網(wǎng)的一些在以太網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)上的通信協(xié)議，其中應(yīng)用較廣的為Ethernet/IP，它在網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層有TCP/IP協(xié)議簇（傳輸控制協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)互連協(xié)議）及VDP/IP（用戶數(shù)據(jù)協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)互連協(xié)議）共存共融，發(fā)展勢(shì)頭較猛。以上三方面的標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議是我們討論DCS通信標(biāo)準(zhǔn)化或開放性的共同語(yǔ)言，僅此而已！
說到開放性，它的基本特征是開放的系統(tǒng)應(yīng)在保證信息安全的前提下具有可移植性、互操作性、廣泛性和可得可用性，拿這個(gè)特征來(lái)衡量以太網(wǎng)及它形成的Internet和Intranet，可以說它基本具有開放性。所以目前DCS應(yīng)該在與其互聯(lián)上下功夫，使之在系統(tǒng)集成的大環(huán)境下，摘掉DCS“孤島”的帽子。
3、DCS在石油化工中應(yīng)用的幾個(gè)問題
到目前為止，用戶對(duì)DCS所存在的問題，有3個(gè)方面的意見是一致的，即系統(tǒng)開放性問題；與現(xiàn)場(chǎng)傳感器、變送器、執(zhí)行器的接線問題；價(jià)格較貴問題。這些問題在第三代DCS中已開始得到解決。在21世紀(jì)，新一代的DCS應(yīng)滿足用戶這方面的需求。下面談?wù)勗谑突ば袠I(yè)中應(yīng)用DCS兩個(gè)問題。
（1）選型問題
石化行業(yè)在應(yīng)用DCS中，無(wú)論新建項(xiàng)目或是改造項(xiàng)目，首先是DCS的選型問題。監(jiān)於各種DCS有其通用性，而且參與競(jìng)爭(zhēng)的DCS廠家或系統(tǒng)集成商較多，所以各設(shè)計(jì)院或業(yè)主在標(biāo)書中均不指定DCS的型號(hào)，只規(guī)定I/0點(diǎn)數(shù)、控制回路數(shù)、控制室與現(xiàn)場(chǎng)工藝裝置之間的物理位置、人機(jī)界面要求、先進(jìn)控制或數(shù)學(xué)模型優(yōu)化等方面的要求、與整個(gè)企業(yè)管理網(wǎng)絡(luò)之間關(guān)系等項(xiàng)要求，標(biāo)書中為了顯示公平、公正、公開的原則，還提出DCS應(yīng)符合各種標(biāo)準(zhǔn)或特殊的性能指標(biāo)等等。這里要提醒買方，由於這些年國(guó)產(chǎn)DCS水平提高，應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)和各項(xiàng)特殊指標(biāo)和投標(biāo)資格的規(guī)定方面給以重視，如以往在標(biāo)書中多列出國(guó)際或國(guó)外的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，而對(duì)國(guó)內(nèi)DCS等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)重視不夠或不了解，如目前國(guó)內(nèi)DCS是依據(jù)GB/T、18271.1-2000、GB/T、18271.2-2000、GB/T、18271.3-2000過程測(cè)量和控制裝置通用性能評(píng)定方法和程序等標(biāo)準(zhǔn)，這應(yīng)列入標(biāo)書中，這種要求是正當(dāng)?shù)?，正直的?nbsp;
關(guān)於業(yè)績(jī)問題，這是DCS選型和投標(biāo)方資格論證的一個(gè)敏感問題。DCS的功能比較復(fù)雜，DCS開發(fā)過程是針對(duì)不同行業(yè)的，而且具體的工程項(xiàng)目的要求也很多，很難對(duì)DCS作唯一的選擇，所以如某DCS用於本類工程較多，這樣業(yè)主選用該DCS，選型風(fēng)險(xiǎn)就比較小，這是合情合理的。但國(guó)產(chǎn)DCS歷史較短，在某些行業(yè)大型工藝裝置上使用的業(yè)績(jī)較少或沒有，所以“實(shí)績(jī)”這個(gè)門檻問題還要具體情況具體分析，如某國(guó)產(chǎn)DCS可靠性很高，在類似工藝的中小裝置上應(yīng)用很好，又有系統(tǒng)擴(kuò)充能力等再加上國(guó)產(chǎn)DCS廠家，掌握原程序，可以按照業(yè)主要求增加某些特殊功能等，所以在同等價(jià)格的條件下，可以參加竟?fàn)帯?nbsp;
（2）服務(wù)問題
DCS發(fā)展到今，DCS廠家的硬件、軟件自己生產(chǎn)的部分愈來(lái)愈少，而提供全面解決方案（Solutions），卻成了時(shí)髦的口號(hào)，這其中包括了多項(xiàng)軟技術(shù)，所以服務(wù)問題成了DCS廠家或系統(tǒng)集成商的新亮點(diǎn)。如何全面的為用戶服務(wù)呢？對(duì)一個(gè)工程項(xiàng)目來(lái)說，包括前服務(wù)、中服務(wù)、后服務(wù)。DCS是技術(shù)含量很高的產(chǎn)品，所以在合同簽訂前的方案認(rèn)證、報(bào)價(jià)，技術(shù)談判等方面，DCS是廠家應(yīng)無(wú)償?shù)姆?wù)；在合同簽訂后，開工后、投產(chǎn)前硬件方案最終確認(rèn)，軟件（指系統(tǒng)組態(tài)等）編制和鍵入生成，整機(jī)出廠前的驗(yàn)收，工程技術(shù)人員和操作人員的技術(shù)培訓(xùn)等中期服務(wù)是義不容辭的；貨到現(xiàn)場(chǎng)后的開箱驗(yàn)收、整機(jī)現(xiàn)場(chǎng)安裝通電驗(yàn)收、回路靜態(tài)連調(diào)、順序控制邏輯關(guān)系的確認(rèn)。直至整個(gè)工藝裝置開車中系統(tǒng)投運(yùn)的指導(dǎo)，程序修改后的拷貝和工程驗(yàn)收，這是后服務(wù)。后服務(wù)可以延伸至保質(zhì)期內(nèi)的維修服務(wù)（無(wú)償）及以后的日常運(yùn)行中的有償維修服務(wù)（全球24小時(shí)響應(yīng)）等及Intermet網(wǎng)遠(yuǎn)程服務(wù)。這些都是現(xiàn)在應(yīng)該享受的，這是DCS廠家或系統(tǒng)集成商的義務(wù)。這方面國(guó)內(nèi)DCS廠家應(yīng)該有條件做得更好，而且前正是弱項(xiàng)，應(yīng)該迎頭趕上。
所謂工程就應(yīng)該有頭有尾，我們應(yīng)該把DCS工程有始有終的做好，搞好服務(wù)，使DCS工程經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益雙豐收。
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