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近30年來DCS的發(fā)展
近30年來，DCS產(chǎn)品雖然在基本原理和產(chǎn)品市場定位上沒有根本上的改變，但隨著技術的進步、外界環(huán)境和市場需求的變化，設計思想也相應發(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)絡的發(fā)展來判斷。當然，由于產(chǎn)品生命周期是個復雜的問題，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)觀點也不盡相同，所以以下分析，權作商榷。
(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，它是一個完整的計算機，實際運行中可以暫時在不與操作站及網(wǎng)絡相連的脫機情況下，完成過程控制策略，保證生產(chǎn)裝置運行。從計算機系統(tǒng)結構來說，控制站屬于過程控制專用計算機，其特點是第一代采用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，這對于中小型DCS控制器來說比較確切。大型DCS控制站對中央處理器要求較高，必須為專用的處理器，準16位和準32位或64位運算方式。第二代DCS控制站采用精簡指令系統(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。
控制站作為一個完整的計算機，它的主要I/0設備為現(xiàn)場的輸入、輸出處理設備，即過程輸入/輸出(PI/0)，包括信號變換與信號調(diào)理，A/D、D/A轉換。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，并采用單片機等完成量程調(diào)整，遠程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)場變送器或接受采用現(xiàn)場總線技術的數(shù)字信號。在信號變換過程中采用隔離技術以防止來自現(xiàn)場的干擾信號，這是至關重要的；與現(xiàn)場連接的端子及輸入、輸出信號的物理位置的方便確認，也是用戶非常關心的。這些在DCS控制站的更新?lián)Q代中，都有很大改進。在這方面，原來生產(chǎn)自動化儀表的廠家表現(xiàn)尤佳，所以說DCS是繼承了自動化儀表技術的計算機系統(tǒng)。
關于DCS控制站的系統(tǒng)軟件，原則上也有實時操作系統(tǒng)、編程語言及編譯系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(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，而且每個控制站都可以配置人機界面和備用操作器；第二代DCS控制站的實時操作系統(tǒng)及程序編譯系統(tǒng)比較完整，編程語言有面向過程語言和高級語言，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，實現(xiàn)對應功能模塊及模塊之間連接的功能，可構成反饋控制回路，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。對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，直到近來才向IEC 61131-3編程語言標準靠攏。
DCS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)主要為來自現(xiàn)場的信號和各種變量，在控制站中表現(xiàn)為與工位號(TAG)對應的相關的測量值(PV)、設定值(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控制站相應的存儲器里，構成實時數(shù)據(jù)，其它屬于與工位號有關的組態(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，但同時必須在操作站或工程師站中存貯，而且有映像關系，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技術中，對A/D、D/A轉換及控制算法，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秒對一般溫度的等物理量的測量控制是足夠的)，如可以選用0.2-0.5秒，以滿足少數(shù)反應快的控制對象的要求。
對於第一代、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、規(guī)格的控制站產(chǎn)品；而第三代控制站因為其功能強大，對開關量和模擬量處理能力很強，所以一般不做區(qū)分。大型DCS的一臺控制站可以完成上百個回路的控制，其容錯技術完善，可靠性高，所以"分散控制以消除危險"的初衷已很難體現(xiàn)。當然對於一個工廠只有一個中央控制室及多套工藝裝置，而且每套裝置就近安裝1-2臺控制站的大系統(tǒng)來說，這也是一種分散型控制，只是對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，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"軟DCS"技術將得到發(fā)展。
控制站是整個DCS的基礎，它的可靠性和安全性最為主要，死機和控制失靈的現(xiàn)象是絕對不允許的，而且冗余、掉電保護、抗電磁干擾、構成防爆系統(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、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"解決方案"為主時，作為制造廠，仍應保持控制站的軟硬件的生產(chǎn)專有，因為這是傳統(tǒng)DCS或稱常規(guī)DCS的根本。
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