DCS是分布式控制系统的英文缩写

ＤCS系统的相关知识及工艺调节一、DCS系统的定义及分类DCS是分布式掌握系统的英文缩写（ＤｉstribｕtedＣｏntｒoｌＳyｓtem)，在国内自控行业又称之为集散掌握系统。ﻫ即所谓的分布式掌握系统,或在有些资料中称之为集散系统，是相对于集中式掌握系统而言的一种新型计算机掌握系统，它是在集中式掌握系统的基础上进展、演化而来的。在系统功能方面,DＣS和集中式掌握系统的区分不大，但在系统功能的实现方法上却完全不同.ﻫ首先,ＤCS的骨架-系统网络，它是ＤCＳ的基础和核心.由于网络对于ＤCS整个系统的实时性、牢靠性和扩充性,起着决定性的作用，因此各厂家都在这方面进行了细心的设计。对于DCＳ的系统网络来说，它必须满意实时性的要求，即在确定的时间限度内完成信息的传送。这里所说的“确定”的时间限度,是指在无论何种情况下,信息传送都能在这个时间限度内完成，而这个时间限度则是依据被掌握过程的实时性要求确定的。因此，衡量系统网络性能的指标并不是网络的速率,即通常所说的每秒比特数（bｐs),而是系统网络的实时性，即能在多长的时间内确保所需信息的传输完成。系统网络还必须格外牢靠,无论在任何情况下,网络通信都不能中断,因此多数厂家的DＣS均采纳双总线、环形或双重星形的网络拓扑结构.为了满意系统扩充性的要求,系统网络上可接入的最大节点数量应比实际使用的节点数量大若干倍。这样，一方面可以随时增加新的节点,另一方面也可以使系统网络运行于较轻的通信负荷状态,以确保系统的实时性和牢靠性。在系统实际运行过程中,各个节点的上网和下网是随时可能发生的，格外是操作员站，这样,网络重构会常常进行，而这种操作肯定不能影响系统的正常运行，因此，系统网络应该具有很强在线网络重构功能。ﻫ其次，这是一种完全对现场I／O处理并实现直接数字掌握(ＤOS)功能的网络节点。一般一套ＤＣS中要设置现场I/O掌握站，用以分担整个系统的I/Ｏ和掌握功能。这样既可以避开由于一个站点失效造成整个系统的失效，提高系统牢靠性，也可以使各站点分担数据采集和掌握功能，有利于提高整个系统的性能。DＣS的操作员站是处理一切与运行操作有关的人机界面（HＭI－HumanMacｈiｎeInterfａce或opeｒatorｉnterfａce）功能的网络节点。

系统网络是DCS的工程师站,它是对DCS进行离线的配置、组态工作和在线的系统监督、掌握、维护的网络节点,其主要功能是供应对DＣS进行组态,配置工作的工具软件（即组态软件），并在DCＳ在线运行时实时地监视DＣS网络上各个节点的运行情况，使系统工程师可以通过工程师站准时调整系统配置及一些系统参数的设定,使DCＳ随时处在最佳的工作状态之下。与集中式掌握系统不同,全部的DCS都要求有系统组态功能，可以说,没有系统组态功能的系统就不能称其为DＣS。ﻫDCS自１9７５年问世以来,已经经历了二十多年的进展历程.在这二十多年中，DCＳ虽然在系统的体系结构上没有发生重大转变,但是经过不断的进展和完善，其功能和性能都得到了巨大的提高.总的来说,ＤＣS正在向着更加开放，更加标准化,更加产品化的方向进展。ﻫ作为生产过程自动化领域的计算机掌握系统，传统的DCS仅仅是一个狭义的概念。如果以为DCS只是生产过程的自动化系统,那就会引出错误的结论,由于现在的计算机掌握系统的含义已被大大扩展了，它不仅包括过去ＤＣS中所包含的各种内容，还向下深化到了现场的每台测量设备、执行机构,向上进展到了生产管理，企业经营的方方面面。传统意义上的ＤＣＳ现在仅仅是指生产过程掌握这一部分的自动化，而工业自动化系统的概念，则应定位到企业全面解决方案，即ｔoｔalｓolutｉｏn的层次.只有从这个角度上提出问题并解决问题，才能使计算机自动化真正起到其应有的作用.

DＣS，（DisｔｒibutedCoｎｔroｌＳｙstｅm)分散掌握系统的简称，国内一般习惯称之为集散掌握系统。DCS是一个由过程掌握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、显示和掌握等4C技术，其基本思想是分散掌握、集中操作、分级管理、配置灵敏以及组态便利.DCＳ具有以下特点：ﻫ（１）高牢靠性.由于DＣＳ将系统掌握功能分散在各台计算机上实现,系统结构采纳容错设计,因此某一台计算机消灭的故障不会导致系统其他功能的丢失。此外,由于系统中各台计算机所担当的任务比较单一,可以针对需要实现的功能采纳具有特定结构和软件的专用计算机，从而使系统中每台计算机的牢靠性也得到提高。ﻫ（２）开放性。ＤCＳ采纳开放式，标准化、模块化和系列化设计,系统中各台计算机采纳局域网方式通信，实现信息传输，当需要转变或扩充系统功能时,可将新增计算机便利地连入系统通信网络或从网络中卸下，几乎不影响系统其他计算机的工作.ﻫﻫ1。DＣS的定义ﻫＤCS是分布式掌握系统的英文缩写（DisｔｒｉbｕｔedCoｎtroｌＳysteｍ），在国内自控行业又称之为集散掌握系统.

它是一个由过程掌握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（Cｏmｐuteｒ）、通讯（Commuｎicaｔion）、显示(CRＴ）和掌握(Ｃontrol）等４C技术,其基本思想是分散掌握、集中操作、分级管理、配置灵敏、组态便利。）ﻫ进入九十年月以后，计算机技术突飞猛进,更多新的技术被应用到了DCS之中.PＬC是一种针对挨次规律掌握进展起来的电子设备，它主要用于代替不灵敏而且笨重的继电器规律。现场总线技术在进入九十年月中期以后进展十分迅猛，以至于有些人已做出猜测：基于现场总线的FCＳ将取代DＣS成为掌握系统的主角.ﻫＤCS是ＤataＣommunｉcationSubsyｓｔem(数据通信子系统)的简称。ﻫ以轨道交通行业为例，ＤＣS是一个纯透明的非平安性系统，他是掌握中心和列车之间发送报文的载体。

ＤCＳ其次层涵义:ＤｏrsaｌCoｌumnＳｔiｍulator［医］脊柱刺激器ﻫ在特殊掌握领域，如核电站掌握系统，ＤＣS的含义为数字化掌握系统（Digitaｌcｏｎtrolsｙｓｔem）.

国内DＣS主要厂家有：浙大中控，和利时(北京,杭州),上海新华。国外的有横河公司，霍尼韦尔公司,FOXBOＲＯ公司，山武—霍尼韦尔公司，FIＳHEＲ－ＲＯSEＭOUNT公司ﻫﻫ2。DＣS特点和进展概述ﻫﻫDＣＳ是分散掌握系统(DｉｓtｒｉbｕtｅｄControlＳyｓteｍ）的简称,国内一般习惯称为集散掌握系统.它是一个由过程掌握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（Coｍputｅr)、通讯(Communｉcａtｉoｎ）、显示(CRT）和掌握（Controｌ)等4C技术,其基本思想是分散掌握、集中操作、分级管理、配置灵敏、组态便利。ﻫﻫDCS具有以下特点:ﻫ（1）高牢靠性由于ＤCＳ将系统掌握功能分散在各台计算机上实现，系统结构采纳容错设计，因此某一台计算机消灭的故障不会导致系统其它功能的丢失.此外,由于系统中各台计算机所担当的任务比较单一,可以针对需要实现的功能采纳具有特定结构和软件的专用计算机,从而使系统中每台计算机的牢靠性也得到提高。ﻫ(2）开放性DＣS采纳开放式、标准化、模块化和系列化设计，系统中各台计算机采纳局域网方式通信，实现信息传输,当需要转变或扩充系统功能时，可将新增计算机便利地连入系统通信网络或从网络中卸下，几乎不影响系统其他计算机的工作。ﻫ(3）灵敏性通过组态软件依据不同的流程应用对象进行软硬件组态,即确定测量与掌握信号及相互间连接关系、从掌握算法库选择适用的掌握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，从而便利地构成所需的掌握系统.ﻫ(４）易于维护功能单一的小型或微型专用计算机,具有维护简洁、便利的特点，当某一局部或某个计算机消灭故障时，可以在不影响整个系统运行的情况下在线更换,飞快排解故障。ﻫ（5)协调性各工作站之间通过通信网络传送各种数据，整个系统信息共享，协调工作，以完成掌握系统的总体功能和优化处理。

（6）掌握功能齐全掌握算法丰富，集连续掌握、挨次掌握和批处理掌握于一体，可实现串级、前馈、解耦、自适应和猜测掌握等先进掌握,并可便利地加入所需的特殊掌握算法。DＣS的构成方式十分灵敏，可由专用的管理计算机站、操作员站、工程师站、记录站、现场掌握站和数据采集站等组成,也可由通用的服务器、工业掌握计算机和可编程掌握器构成.处于底层的过程掌握级一般由分散的现场掌握站、数据采集站等就地实现数据采集和掌握，并通过数据通信网络传送到生产监控级计算机。生产监控级对来自过程掌握级的数据进行集中操作管理，如各种优化计算、统计报表、故障诊断、显示报警等。随着计算机技术的进展，DCＳ可以依据需要与更高性能的计算机设备通过网络连接来实现更高级的集中管理功能,如计划调度、仓储管理、能源管理等.ﻫ3。ＤCS在国内外的进展与应用状态

197５年美国最大的仪表掌握公司Hoｎeyｗell首次向世界推出了它的综合分散掌握系统TDＣ-２000(ＴoａｌＤistributｅdＣonｔｒｏｌ—2０0０)，这一系统的发表,立即引起美国工业掌握界高度评价，称之为“最鼓舞人心的大事”。世界各国的各大公司也纷纷仿效,推出了一个又一个集散系统，从今过程掌握进入了集散系统的新时期.ﻫ在此期间有日本横河公司推出的CENTUＭ，美国泰勒仪表公司的MＯＳË,费雪尔公司的ＤCÉ—40０，贝利公司的N-９０，福克斯波罗公司的Cｐecｔrｕm和德国西门子公司的Teｌeｐｅrmｍ。

随着计算机格外是微型计算机与网络技术的飞速进展，加上各制造商的激烈竞争,使DCS很快从70年月的第一代进展到９0年月初的第三代DCＳ。尽管在这之前的集散系统的技术水平已经很高,但其中存在着一个最主要的弊病是：各大公司推出的几十种型号的系统，几乎都是本公司的专利产品，每个公司为了保护自身的利益，采纳的都是专利网络，这就为全厂、全企业的管理带来问题。ﻫ随着计算机的进展与网络开发使各掌握厂商更多地采纳商业计算机的技术,８０年月末很多公司推出新一代的集散系统，其主要特征是新系统的局部网络采纳MAＰ协议；引用智能变送器与现场总线结构;在掌握软件上引入PLC的挨次掌握与批量掌握，使ＤCS也具有PＬC的功能。ﻫ至９0年月初各国知名的DCＳ有：30０0，Ｂaｉｌey的INFＩ—90，Ｒoseｍoｕnｔ的RＳ—３，WestHoｏse的WDPF,Leｅds＆Nｏntｈｒｕｐ的MＡＸ—1０00，Foｘbｏro的IöAS，日本横河的CEＮTUＭ。这里所提到的均为大型的ＤＣS,为了适应市场的需要各厂商也开发了不少中小型的DCS系统如S-９00０,MAＸ-２，ＬXL,Ａ２PACS等等。ＰLC、DＣS、FＣＳ掌握系统的特点和差异分析2008－1１－0521：５７计算机和网络技术的飞速进展，引起了自动化掌握系统结构的变革，一种世界上最新型的掌握系统即现场总线掌握系统(FiｅldbusConｔrolSysteｍ，ＦCS）在上世纪九十年月走向有用化，并正以迅猛的势头快速进展.现场总线掌握系统是目前自动化技术中的一个热点,正越来越受到国内外自动化设备制造商与用户的关注。现场总线掌握系统的消灭，将给自动化领域在过程掌握系统上带来又一次革命，其深度和广度将超过历史的任何一次,从而开创自动化的新纪元。ﻫFCS可以说是第五代过程掌握系统，是由PＬC（ＰｒoｇｒａmmableＣoｎｔｒｏlｌer）或ＤCS（DistributeｄＣontrｏｌSyｓtem)进展而来的.FCＳ与PLC及ＤCS之间有千丝万缕的联系,又存在着本质的差异.本文针对PLC、DCＳ、FCＳ三大掌握系统的特点、性能和差异作一分析.ﻫ1ＰＬC、DCＳ、FCS三大掌握系统的基本特点

目前,在连续型流程生产工业过程掌握中，有三大掌握系统，即PLC、DＣＳ和FCＳ。它们各自的基本特点如下:ﻫ1.1ＰLCﻫ（1)从开关量掌握进展到挨次掌握、运算处理，是从下往上的.ﻫ（2)规律掌握、定时掌握、计数掌握、步进（挨次）掌握、连续PIＤ掌握、数据掌握――ＰLＣ具有数据处理能力、通信和联网等多功能。ﻫ(3)可用一台ＰC机为主站,多台同型PＬC为从站。ﻫ（４）也可一台PLC为主站，多台同型ＰLC为从站，构成PLC网络。这比用PC机作主站便利之处是:有用户编程时,不必知道通信协议，只要按说明书格式写就行。ﻫ(5）PLＣ网络既可作为独立DＣＳ／TDCＳ,也可作为DCS/TDCS的子系统。ﻫ(6）主要用于工业过程中的挨次掌握，新型ＰＬC也兼有闭环掌握功能。ﻫ1．2DＣSﻫ（１）分散掌握系统DCS与集散掌握系统TＤCS是集4C（Communicａtioｎ,Ｃｏmputｅr,Ｃonｔrol、CRT）技术于一身的监控技术，是第四代过程掌握系统。既有计算机掌握系统掌握算式先进、精度高、响应速度快的优点,又有仪表掌握系统平安牢靠、维护便利的要求。ﻫ（2)从上到下的树状拓扑大系统,其中通信（Communiｃａtioｎ)是关键。ﻫ(３)是树状拓扑和并行连续的链路结构，也有大量电缆从中继站并行到现场仪器仪表。

（4）模拟信号,Ａ/Ｄ—D/A、带微处理器的混合。是由几台计算机和一些智能仪表智能部件组成，并逐渐地以数字信号来取代模拟信号.

(5）一台仪表一对线接到I/Ｏ,由掌握站挂到局域网LAN.ﻫ(6）DCS是掌握（工程师站）、操作(操作员站)、现场仪表（现场测控站)的3级结构。缺点是成本高，各公司产品不能互换，不能互操作,大DＣS系统是各家不同的。

(７）用于大规模的连续过程掌握，如石化、大型电厂机组的集中掌握等。ﻫ１。3ＦCSﻫ(1）FCS是第五代过程掌握系统，它是21世纪自动化掌握系统的方向。是3Ｃ技术（Cｏmmｕnｉcaｔｉｏn，Ｃoｍpｕtｅr,Coｎｔrｏl)的融合。基本任务是：本质（本征）平安、危险区域、易变过程、难于应付的格外环境。ﻫ（２)全数字化、智能、多功能取代模拟式单功能仪器、仪表、掌握装置。ﻫ（3）用两根线联接分散的现场仪表、掌握装置，取代每台仪表的两根线。“现场掌握”取代“分散掌握”;数据的传输采纳“总线”方式.ﻫ（4）从掌握室到现场设备的双向数字通信总线，是互联的、双向的、串行多节点、开放的数字通信系统取代单向的、单点、并行、封闭的模拟系统。ﻫ(5)用分散的虚拟掌握站取代集中的掌握站。

（６）把微机处理器转入现场自控设备,使设备具有数字计算和数字通信能力,信号传输精度高，远程传输。实现信号传输全数字化、掌握功能分散、标准统一全开放.ﻫ(7）可上局域网，再可与iｎｔeｒｎｅｔ相通。既是通信网络,又是掌握网络。ﻫ(8)3类FＣS的典型应用：1)连续的工艺过程自动掌握如石油化工,其中“本安防爆”技术是肯定重要的；2)分立的工艺动作自动掌握如汽车制造机器人、汽车；3)多点掌握如楼宇自动化.ﻫ这三大掌握系统,尤其是ＤCS、ＰLC，都在电站得到了广泛应用，而且效果也格外好。

ﻫ2三大掌握系统之间的差异

2．1差异ﻫ２．1。1DＣＳ或PLＣ

ＰLC系统与DCS系统的结构差异不大,只是在功能的着重点上的不同,ＤＣS着重于闭环掌握及数据处理。PLC着重于规律掌握及开关量的掌握，也可实现模拟量掌握。

DCＳ或PＬＣ系统的关键是通信。也可以说数据公路是分散掌握系统DCＳ及PLC的脊柱。由于它的任务是为系统全部部件之间供应通信网络,因此,数据公路自身的设计就决定了总体的灵敏性和平安性。数据公路的媒体可以是：一对绞线、同轴电缆或光纤电缆.ﻫDＣS的特点是:（1）掌握功能强。可实现简洁的掌握规律，如串级、前馈、解耦、自适应、最优和非线性掌握等.也可实现挨次掌握。(2)系统牢靠性高.（３）采纳CRT操作站有良好的人机界面。(4)软硬件采纳模块化积木式结构.(5）系统容易开发。（6）用组态软件,编程简洁,操作便利.（7）有良好的性价比。ﻫ通过数据公路的设计参数，基本上可以了解一个特定ＤCS或PＬC系统的相对优点与弱点.ﻫ（１）系统能处理多少I/O信息。ﻫ(2)系统能处理多少与掌握有关的掌握回路的信息。ﻫ（３）能适应多少用户和装置(ＣRＴ、掌握站等)。ﻫ（４）传输数据的完整性是怎样彻底检查的。

（5)数据公路的最大允许长度是多少。ﻫ（６）数据公路能支持多少支路。

（7）数据公路是否能支持由其它制造厂生产的硬件（可编程序掌握器、计算机、数据记录装置等）。为保证通信的完整，大部分DCS或PＬC厂家都能供应冗余数据公路.

为了保证系统的平安性，使用了简洁的通信规约和检错技术。所谓通信规约就是一组规章，用以保证所传输的数据接收与发送。

目前在ＤＣS和ＰLC系统中一般使用两类通信手段，即同步的和异步的,同步通信依靠一个时钟信号来调节数据的传输和接收,异步网络采纳没有时钟的报告系统.ﻫ２．1。２FＣＳﻫFＣS具有(１)很好的开放性、互操作性和互换性。（2）全数字通信。(3)智能化与功能自治性。(４)高度分散性。（5）很强的适用性。

ＦCS的关键要点有三点:ﻫ(1）ＦCＳ系统的核心是总线协议，即总线标准.ﻫ采纳双绞线、光缆或无线电方式传输数字信号，削减大量导线，提高了牢靠性和抗干扰能力。FCＳ从传感器、变送器到调节器始终是数字信号,这就使我们很容易地处理更简洁、更精确的信号，同时数字通信的差错功能可检出传输中的误码.ﻫＦCＳ可以将PID掌握彻底分散到现场设备（ＦieldDevice）中。基于现场总线的FCS又是全分散、全数字化、全开放和可互操作的新一代生产过程自动化系统,它将取代现场一对一的４～20mA模拟信号线，给传统的工业自动化掌握系统体系结构带来革命性的变化。ﻫ依据ＩEＣ61158的定义，现场总线是安装在制造或过程区域的现场装置与掌握室内的自动掌握装置之间的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。现场总线使测控设备具备了数字计算和数字通信能力，提高了信号的测量、传输和掌握精度，提高了系统与设备的功能、性能。ＩEC/TC65的ＳＣ6５C/WG6工作组于1９８４年开头致力于推出世界上单一的现场总线标准工作，走过了16年的困难历程,于1９9３年推出了IEC61１5８－２，之后的标准制定就陷于混乱.20０0年初公布的IEC61158现场总线国际标准子集有八种，分别为：ﻫ①类型１IEC技术报告（FＦH1)；②类型2Control—NET（美国Rｏckｗelｌ公司支持）；③类型３Pｒofiｂｕs（德国Siｅmeｎs公司支持）；④类型4P-NET（丹麦PｒocｅsｓData公司支持)；⑤类型5FＦHSE(原FFH2）高速以太网(美国ＦisheｒＲｏsemｏunt公司支持);⑥类型６Ｓwift—Net（美国波音公司支持);⑦类型7WｏrldＦIＰ（法国Alｓｔo公司支持）；⑧类型8Inteｒbuｓ(美国PhoenｉxConｔaｃt公司支持）。ﻫ除了ＩEＣ６1158的8种现场总线外，ＩECTC1７Ｂ通过了三种总线标准：SＤＳ（SｍartDistrｉbutｅdSysteｍ）；AＳＩ(ActｕatｏrSeｎsｏrIｎtｅｒfａce）;DｅviceNEＴ。另外，IＳO公布了ＩSO118９8CＡN标准。其中DeviｃeNET于2００2年1０月8日被中国批准为国家标准，并于2００3年４月1日开头实施。ﻫ所以，要实现这些总线类型的相互兼容和互操作，就目前状态而言，几乎是不行能的。开放的现场总线掌握系统的互操作性，就一个特定类型的现场总线而言，只要遵循同一类型现场总线的总线协议,对其产品是开放的，并具有互操作性。换句话说，不论什么厂家的产品,也不一家是该现场总线公司的产品,只要遵循同一类型总线的总线协议,产品之间是开放的，并具有互操作性，就可以组成总线网络。ﻫ另外，FCＳ还可以通过网关和企业的上级管理网络相连，以便管理者掌握第一手资料，为决策供应依据.所以现场总线具有开放性、互操作性、系统结构的高度分散性、灵敏的网络拓扑结构、现场设备的高度智能化、对环境的高度适应性等诸多突出特点.ﻫ(２)ＦCS系统的基础是数字智能现场装置ﻫ掌握功能下放到现场仪表中,掌握室内仪表装置主要完成数据处理、监督掌握、优化掌握、协调掌握和管理自动化等功能。ﻫ数字智能现场装置是ＦＣS系统的硬件支撑，是基础；道理很简洁，ＦCＳ系统执行的是自动掌握装置与现场装置之间的双向数字通信现场总线信号制.现场装置必须遵循统一的总线协议,即相关的通讯规约，具备数字通信功能,能实现双向数字通。再一点，现场总线的一大特点就是要增加现场一级掌握功能。ﻫ（3）ＦCS系统的本质是信息处理现场化ﻫ对于一个掌握系统，无论是采纳ＤCS还是采纳现场总线,系统需要处理的信息量至少是一样多的。实际上，采纳现场总线后,可以从现场得到更多的信息。现场总线系统的信息量没有削减，甚至增加了，而传输信息的线缆却大大削减了。这就要求一方面要大大提高线缆传输信息的能力,另一方面要让大量信息在现场就地完成处理，削减现场与掌握机房之间的信息来回。可以说现场总线的本质就是信息处理的现场化。ﻫ由现场智能仪表完成数据采集、数据处理、掌握运算和数据输出等功能。现场仪表的数据（包括采集的数据和诊断数据）通过现场总线传送到掌握室的掌握设备上，掌握室的掌握设备用来监视各个现场仪表的运行状态,保存智能仪表上传的数据,同时完成少量现场仪表无法完成的高级掌握功能.ﻫ2.2典型系统比较ﻫ通过使用现场总线,用户可以大量削减现场接线，用单个现场仪表可实现多变量通信，不同制造厂生产的装置间可以完全互操作，增加现场一级的掌握功能，系统集成大大简化，并且维护十分简便。典型的现场总线系统框图示于图1。ﻫ从图1中可以看出,传统的过程掌握仪表系统每个现场装置到掌握室都需使用一对专用的电缆或双绞线,以传送4mＡ~２０ｍA信号。图２所示现场总线系统中,每个现场装置到接线盒的双绞线仍然可以使用，但是从现场接线盒到中央掌握室仅用一根双绞线完成数字通信。ﻫ通过采纳现场总线掌握系统，到底能节省多少电缆,编者就不作简略的计算.ﻫ2．３应用差异ﻫ上述的比较是偏重于纯技术性的比较，下面就DＣS与ＦCS系统在简略应用方面进行比较。前题是DCS系统与典型的、抱负的FCS系统进行比较。ﻫ简略比较:ﻫ(1）DCS系统是个大系统，其掌握器的功能强而且在系统中的作用十分重要，数据公路更是系统的关键，所以,必须整体投资一步到位，事后的扩容难度较大。而FCＳ功能下放较彻底,信息处理现场化，数字智能现场装置的广泛采纳，使得掌握器功能与重要性相对减弱.因此，ＦＣＳ系统投资起点低，可以边用、边扩、边投运。

（2)ＤＣＳ系统是封闭式系统，各公司产品基本不兼容.而FCS系统是开放式系统，不同厂商、不同品牌的各种产品基本能同时连入同一现场总线，达到最佳的系统集成.ﻫ(3）ＤCＳ系统的信息全都是二进制或模拟信号形成的,必须通过D／Ａ与A/D转换.而FCS系统将Ｄ／A与A/D转换在现场一次表完成，实现全数字化通信,使精度得到大的提高,可提高到0．1%。并且FCＳ系统可以将PID闭环掌握功能装入现场设备中，缩短了掌握周期,提高运算速度,从而改善调节性能.ﻫ(4）DＣＳ它可以掌握和监视工艺全过程，对自身进行诊断、维护和组态。但是,由于自身的致命弱点,其I／O信号采纳传统的模拟量信号，因此,它无法在DCS工程师站上对现场仪表（含变送器、执行器等)进行远方诊断、维护和组态。FCＳ采纳全数字化技术，数字智能现场装置发送多变量信息，而不仅仅是单变量信息，并且还具备检测信息差错的功能.FCS采纳的是双向数字通信现场总线信号制.因此，它可以对现场装置（含变送器、执行机构等）进行远方诊断、维护和组态。ﻫ（5）ＦCＳ由于信息处理现场化,与ＤＣS相比可以省去相当数量的隔离器、端子柜、Ｉ/Ｏ终端、I／O卡件、I／O文件及I／O柜,同时也节省了Ｉ/O装置及装置室的空间与占地面积。同时，FＣS可以削减大量电缆与敷设电缆用的桥架等,同时也节省了设计、安装和维护费用。ﻫ（6）ＦCS相对于ＤＣＳ组态简洁,由于结构、性能标准化,便于安装、运行、维护。

ﻫ3PLＣ与ＤCＳ的前景ﻫ大家都知道FCＳ是由PＬC或ＤＣS进展而来,现在FCS系统被广泛的应用，那么,PLＣ与DCS前景又将如何。ﻫＰLC于２0世纪6０年月末期在美国首先消灭，目的是用来取代继电器，执行规律、计时、计数等挨次掌握功能，建立柔性程序掌握系统。1976年正式命名,并给予定义:ＰLC（PrｏgrammaｂlelｏｇicConｔｒolｌer）是一种数字掌握专用电子计算机，它使用了可编程序存储器储存指令，执行诸如规律、挨次、计时、计数与演算等功能，并通过模拟和数字输入、输出等组件，掌握各种机械或工作程序.经过30多年的进展，PLC已十分成熟与完善，并具有强大的运算、处理和数据传输功能。并定义为可编程掌握器（PrｏgrammaｂlｅＣｏnｔroｌｌeｒPLＣ）。ＰLC在FCＳ系统中的地位似乎已被确定并无多少争论。参见图3:ＩEＣ推举的现场总线掌握系统体系结构。PLC作为一个站挂在高速总线上。充分发挥PLＣ在处理开关量方面的优势。另外，电厂帮助车间，例如水处理车间、循环水车间、除灰除渣车间、输煤车间等,这些车间的工艺过程多以挨次掌握为主.PLC对于挨次掌握有其独特的优势.帮助车间的掌握系统应以遵循现场总线通讯协议的PLC或能与FCS进行通讯交换信息的PLＣ为优选对象。ﻫ现场总线的应用是工业过程掌握进展的主流之一。可以说FCS的进展应用是自动化领域一场革命。采纳现场总线技术构造低成本现场总线掌握系统，促进现场仪表的智能化、掌握功能分散化、掌握系统开放化，符合工业掌握系统技术进展趋势。

总之,计算机掌握系统的进展在经历了基地式气动仪表掌握系统、电动单元组合式模拟仪表掌握系统、集中式数字掌握系统以及集散掌握系统（DCS）后，将朝着现场总线掌握系统(ＦCＳ)的方向进展。虽然以现场总线为基础的FCＳ进展很快，但FCS进展还有很多工作要做,如统一标准、仪表智能化等。另外，传统掌握系统的维护和改造还需要DＣS，因此FCＳ完全取代传统的DＣＳ还需要一个漫长的过程，同时ＤCS本身也在不断的进展与完善。可以肯定的是，结合DＣS、工业以太网、先进掌握等新技术的FCＳ将具有强大的生命力。工业以太网以及现场总线技术作为一种灵敏、便利、牢靠的数据传输方式,在工业现场得到了越来越多的应用，并将在掌握领域中占有更加重要的地位.ﻫﻫ4结论ﻫ在将来，工业过程掌握系统中,数字技术向智能化、开放性、网络化、信息化进展,同时,工业掌握软件也将向标准化、网络化、智能化、开放性进展。因此现场总线掌握系统FCS的消灭，数字式分散掌握DCS及PLC并不会消亡，ＤCＳ及PLC系统会更加向智能化、开放性、网络化、信息化进展。或只是将过去处于掌握系统中心地位的DCＳ移到现场总线的一个站点上去。这样说,ＤCＳ或ＰＬC处于掌握系统中心地位的局面从今将被打破。今后的掌握系统将会是：FCS处于掌握系统中心地位，兼有DCS、PLC系统一种新型标准化、智能化、开放性、网络化、信息化掌握系统。DCＳ技术进展进入第四代ﻫﻫDCS技术进展进入第四代

在工业企业中，应用效益最直接、最明显的系统应当是工业掌握系统，格外是DＣS（分布式掌握系统）。尽管若干年以前,就有人判定DＣS即将被FCＳ（现场总线掌握系统)所取代，然而直至今日，DＣＳ仍然具有相当的生命力。

ﻫAＲＣ询问机构２00３年发布了世界DＣＳ市场猜测报告。该报告猜测，世界DCS市场从20０2年至200７年将保持2。５%的增长，从20０３年的91亿美元增长到103亿美元。ＤCＳ的进展速度之所以不高，主要缘由是美国等发达国家的经济增长速度减慢所造成。而中国近几年的DCS的增长速度应该在１0％以上.当今的ＤＣS与十年前的DCS相比，发生了根本性的变化.ﻫﻫDCS已经进入第四代ﻫ

受信息技术（网络通信技术、计算机硬件技术、嵌入式系统技术、现场总线技术、各种组态软件技术、数据库技术等)进展的影响，以及用户对先进的掌握功能与管理功能需求的增加,各DCＳ厂商（以Ｈｏnｅywell、Emerson、Ｆoｘｂｏro、横河、AＢＢ为代表)纷纷提升DＣＳ系统的技术水平，并不断地丰富其内容。可以说，以Hｏｎeyｗeｌl公司最新推出的ExpｅrｉonPKS(过程知识系统）、Ｅｍerｓon公司的PｌantＷeｂ（EmeｒｓoｎProcｅssＭａnａgeｍｅnｔ)、Fｏｘｂｏrｏ公司的A2、横河公司的R3(ＰＲM—工厂资源管理系统）和AＢＢ公司的ＩnｄustrｉalＩT系统为标志的新一代DCS已经形成。ﻫﻫ如果我们把当年Foxｂoｒｏ公司的I／ASerieｓ看作第三代DＣＳ系统里程碑的话,那么以上几家的最新ＤCS可以划为第四代。第四代ＤCS的最主要标志是两个“I”开头的单词:Ｉnfｏrmatiｏn（信息）和Ｉnｔegｒaｔion(集成）.

ﻫ第四代DＣS的技术特点

第四代DCＳ的体系结构主要分为四层结构：现场仪表层、掌握装置单元层、工厂(车间）层和企业管理层.一般DＣS厂商主要供应除企业管理层之外的三层功能,而企业管理层则通过供应开放的数据库接口，连接第三方的管理软件平台（EＲP、ＣＲM、ＳCM等)。所以说，当今DＣＳ主要供应工厂（车间)级的全部掌握和管理功能，并集成全企业的信息管理功能.

ﻫDＣＳ充分体现信息化和集成化ﻫﻫ信息和集成基本描述了当今DＣS系统正在发生的变化。用户已经可以采集整个工厂车间和过程的信息数据,但是用户盼望这些大量的数据能够以合适的方式体现，并帮助决策过程，让用户以他明白的方式，在便利的地方得到真正需要的数据.

信息化体现在各ＤＣS系统已经不是一个以掌握功能为主的掌握系统,而是一个充分发挥信息管理功能的综合平台系统。ＤＣS供应了从现场到设备，从设备到车间，从车间到工厂，从工厂到企业集团整个信息通道。这些信息充分体现了全面性、精准性、实时性和系统性。ﻫﻫ大部分DCＳ供应了过去常规DCS功能、SCＡDA(监控和数据采集)功能以及ＭＥＳ（制造执行系统)的大部分功能。与EＲP不同，MEＳ汇合了车间中用以管理和优化、从下订单到产成品的生产活动全过程的相关硬件或软件组件,它掌握和利用实时精准的制造信息来指导、传授、响应并报告车间发生的各项活动，同时向企业决策支持过程供应有关生产活动的任务评价信息。ＭＥＳ的功能包括车间的资源安排、过程管理、质量掌握、维护管理、数据采集、性能分析和物料管理等功能模型，与ＤCＳ相关的各功能模块有资源配置与状态(RｅsourcｅAｌｌoｃaｔionanｄStatus）、派遣生产单元(DiｓpatchiｎgPrｏｄuctｉonUnits）、文档掌握（DoｃｕmentContｒol)、数据收集/猎取(ＤａｔａCｏｌｌectiｏn/Acｑｕiｓitｉon）、劳工管理（LaborMaｎageｍeｎt）、质量管理(QuａlityMａnagｅmeｎt)、维护管理(MａintｅnaｎceManａｇｅｍenｔ）、产品跟踪(ＰｒｏdｕcｔTｒackｉnｇ）、性能分析(ＰerfｏrmanｃｅAnａlｙsis)。ﻫﻫDCＳ的集成性则体现在两个方面:功能的集成和产品的集成.过去的ＤCS厂商基本上是以自主开发为主，供应的系统也是自己的系统。当今的DCS厂商更强调的系统集成性和方案能力，DＣＳ中除保留传统ＤCS所实现的过程掌握功能之外，还集成了PLC（可编程规律掌握器)、RＴU(采集发送器）、FCS、各种多回路调节器、各种智能采集或掌握单元等。此外，各ＤCＳ厂商不再把开发组态软件或制造各种硬件单元视为核心技术，而是纷纷把DCS的各个组成部分采纳第三方集成方式或ＯEM方式。例如,多数ＤCS厂商自己不再开发组态软件平台,而转入采纳兄弟公司（如Ｆoｘboro用Wonｄerｗare软件为基础）的通用组态软件平台，或其它公司供应的软件平台(Emｅｒsｏｎ用Intellutiｏn的软件平台做基础）。此外，很多ＤCS厂家甚至I/O组件也采纳OEM方式（Ｆｏｘｂoro采纳Ｅurｏthem的I／Ｏ模块，横河的R3采纳富士电机的Ｐrｏcｅsｓｉｏ作为I/O单元基础，Ｈｏneywelｌ公司的PKＳ系统则采纳Ｒｏckwｅell公司的PLC单元作为现场掌握站。ﻫﻫDCＳ变成真正的混合掌握系统

ﻫ过去DCＳ和ＰＬC主要通过被控对象的特点（过程掌握和规律掌握）来进行划分。但是,第四代的DCＳ已经将这种划分模糊化了.几乎全部的第四代ＤＣS都包涵了过程掌握、规律掌握和批处理掌握,实现混合掌握。这也是为了适应用户的真正掌握需求。由于多数的工业企业绝不能简洁地划分为单一的过程掌握和规律掌握需求，而是由过程掌握为主或规律掌握为主的分过程组成的。我们要实现整个生产过程的优化,提高整个工厂的效率,就必须把整个生产过程纳入统一的分布式集成信息系统。例如，典型的冶金系统、造纸过程、水泥生产过程、制药生产过程和食品加工过程、发电过程，大部分的化工生产过程都是由部分的连续调节掌握和部分的规律联锁掌握构成.ﻫﻫ第四代的DCS系统几乎全部采纳IＥC６1１31-３标准进行组态软件设计。该标准原为PLC语言设计供应的标准.同时一些DCS（如Hoｎeｙｗｅlｌ公司的PＫS）还直接采纳成熟的PＬＣ作为掌握站.多数的第四代DCS都可以集成中小型ＰLＣ作为底层掌握单元.今日的小型和微型PLC不仅具备了过去大型ＰLC的全部基本规律运算功能，而且高级运算、通信以及运动掌握也能实现。ﻫﻫDＣS包含FCS功能并进一步分散化ﻫ

过去一段时间，一些学者和厂商把DCS和ＦCS对立起来.其实，真正推动FCS进步的仍然是世界主要几家ＤCS厂商。所以，DCS不会被FＣＳ所代替,而是DＣS会包涵FＣS，实现真正的DＣＳ。如今，这一猜测正在被现实所验证.全部的第四代DCＳ都包含了各种形式的现场总线接口，可以支持多种标准的现场总线仪表、执行机构等。此外,各DＣS还转变了原来机柜架式安装I/O模件、相对集中的掌握站结构,取而代之的是进一步分散的I/O模块(导轨安装)，或小型化的Ｉ/O组件(可以现场安装）或中小型的PLＣ。ﻫﻫ分布式掌握的一个重要优点是规律分割，工程师可以便利地把不同设备的掌握功能按设备安排到不同的合适掌握单元上，这样操作工可以依据需要对单个掌握单元进行模块化的功能修改、下装和调试。另一个优点是，各个掌握单元分布安装在被控设备四周，既节省电缆，又可以提高该设备的掌握速度。一些ＤCＳ还包括分布式HMI就地操作站,人和机器将有机地融合在一起,共同完成一个智能化工厂的各种操作。例如Eｍeｒｓoｎ的DeltａＶ、Ｆoｘboro的A2中的小模块结构、Ｏvaｔｉon的分散模块结构等.ﻫ

可以说，现在的DＣS厂商已经越过炒作概念的误区，而是突出有用性。一套ＤCS可以适应多种现场安装模式：或用现场总线智能仪表，或采纳现场I／O智能模块就地安装（既节省信号电缆,又不用昂贵的智能仪表),或采纳柜式集中安装(格外适合改造现场)。一切由用户的现场条件决定,充分体现为用户设想。ﻫﻫＤCＳ进入低成本时代

ﻫDCＳ在上世纪80年月甚至90年月还是技术含量高、应用相对简洁、价格也相当昂贵的工业掌握系统。随着应用的普及,大家对信息技术的理解，DCＳ已经走出名贵的神奇塔，变成大家熟识的、价格合理的常规掌握产品。

第四代ＤCS的另一个显著特征就是各系统纷纷采纳现成的软件技术和硬件(Ｉ/O处理)技术，采纳灵敏的规模配置，明显地了降低系统的成本与价格。可以说,现在采纳先进的DＣＳ实现工业自动化掌握比原来采纳常规的仪器仪表进行简洁掌握，用户投资增加不多，但是实现的功能却明显加强。就掌握站而言,原来一个物理信号处理平均1500元(人民币），而现在已经降到800元左右。过去国外ＤCS一般只适合于大中型的系统应用，在小型应用中成本很高,但第四代DＣＳ都采纳灵敏的配置，不仅经济地应用于大中型系统，而且应用于小系统也很合适。

ﻫＤCS平台开放与服务专业化ﻫﻫ20年来,业界商量格外多的一个概念就是开放性。过去，由于通信技术的相对落后，开放性是困扰用户的一个重要问题。为了解决该问题,人们设想了多种方案，其中包括CＩＭS系统概念中的开放网络（MAP7层网络协议平台）。然而,MＡＰ网络协议并没有得到真正的推广应用。而当代网络技术、数据库技术、软件技术、现场总线技术的进展为开放系统供应了可能。各DCS厂家竞争的加剧,促进了细化分工与合作，各厂家放弃了原来自己独立开发的工作模式,变成集成与合作的开发模式，所以开放性自动实现了。ﻫﻫ第四代ＤＣS的开放性ﻫﻫ开放性体现在DCS可以从三个不同层面与第三方产品相互连接:在企业管理层支持各种管理软件平台连接；在工厂车间层支持第三方先进掌握产品ＳCADA平台、ＭEＳ产品、ＢＡＴCH处理软件,同时支持多种网络协议（以以太网为主）；在装置掌握层可以支持多种DCS单元（系统）、PLC、RTU、各种智能掌握单元等，以及各种标准的现场总线仪表与执行机构。ﻫﻫ开放性的确有很多好处,但是在考虑开放性的同时，首先要充分考虑系统的平安性和牢靠性。由于生产过程的故障停车或事故造成的损失,可能比开放性选择产品所节省的成本要高得多。同时注意，在选择系统设备时，先要确定系统的需求，然后依据需求选择必要的设备。尽量不要装备一些不必要的功能，格外是网络功能和外设的选择肯定要慎重.例如,我们在选择开放网络的同时，遭到病毒或黑客攻击的可能就会加大;我们选择丰富的外设如光驱或软驱