论国产DCS及科远DCS系统发展状况

论国产DCS及科远DCS系统发展状况
发布日期：2013-01-25 浏览次数：6657
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【摘要】：DCS系统自1975年问世以来经过三十多年的时间，发达国家普及率已经相当高。

而中国的DCS市场目前正处于上升和发展时期，全球的DCS制造商都将目光转向中国市场，展开激烈的竞争。

一、国产DCS发展状况和市场分析
我国DCS发展较晚，大约在20世纪80年代末才开始技术引进和自主研发并逐渐普及。

发展初期，由于制造工艺落后，冗余等核心技术并未完全掌握，系统在应用中不稳定，实时性不够，硬件、软件性能与进口系统存在较大差距。

多年来，我国DCS系统市场的基本格局是国产DCS系统在中、小工程市场与国外DCS系统竞争，而重大工程项目市场被国外DCS系统垄断。

近几年，在中小工程项目市场上，国产DCS 系统以更高的性能价格比和良好的服务逐渐占有优势。

随着国内DCS制造商不断对国外技术吸收，不断对系统软、硬件进行改进，同时计算机、通讯以及控制技术的快速发展，近几年，国内DCS系统发展迅速逐步成熟和完善。

已得到普遍应用，水平接近或达到国际同类产品。

国产DCS应用推广过程：从中、小型工程逐步向大型工程，从主应用领域石化、化工、电力、冶金等行业逐步向市政、食品、建材、环保、交通等全工业范围拓展。

在进行市场拓展和进入大型工程项目市场，需要解决以下问题。

1、用户信任度
随着工程项目的大型化，控制系统的作用越来越重要。

对控制系统稳定性和可靠性要求越来越高。

事实上，国产DCS系统与国外系统目前差距不是在技术上，主要是生产管理和质量管理。

和国外知名大公司相比，我们在这方面的经验还是不够的。

只要去认真对待每一个应用，同样能使国产DCS系统在用户心目中逐步获得认可。

2、设计细节和应用方案
国产DCS系统进入大型工程项目市场后，价格的竞争因素将相对弱化。

在各种系统的综合技术水平相差不大的情况下，用户将会通过系统的细节设计对系统作出评价。

从用户的角度来看，DCS供应商提供不仅仅是个产品，应该是一个完整解决方案。

因此用户在评价DCS系统时，不但要评价系统的硬件和软件，而且非常重要的是还要评价系统的应用是否符合用户的需要。

3、新技术的应用和开发
国产DCS系统在综合技术水平上已经和国外系统相当，但对新技术应用和开发上一定要保持与国外系统同步，如：现场总线技术和无线通信技术等。

二、科远DCS系统发展历程及DCS系统特点：
1993年~1996年，是科远DCS起步和原始积累阶段。

科远公司在研发、生产及销售自动化仪表基础上，根据热工自动化技术发展趋势，自主开发了NT2000分散控制系统，完成了DCS 系统初步开发积累。

1997年~2002年，是科远DCS系统的稳定发展阶段，在与行业广大客户及相关专家的不断的沟通中，科远清醒地意识到DCS将来会取代常规仪表。

因此，加强了DCS升级、开发步伐，鉴于当时国内生产制造工艺相对落后，同时限于计算机技术、通讯技术水平以及控制技术，硬件质量在一定程度上与进口DCS存在不小的差距，1997年年底与英国欧陆公司结成战略合作伙伴关系，由他们来作为科远的硬件供应商，提供DPU和I/O模件硬件，结合科远自主研发的火电厂自动化控制软件,于1997年开发成功了NETWORK-6000分散控制系统。

该系统通过了国家电力公司电力规划设计总院专家组的科技成果技术评审。

2003年~至今，是科远DCS快速发展阶段。

为了提升科远自动化在热工自动化领域的市场地位，在自主研发的NT2000分散控制系统的基础上，为了迅速占领市场，采用了部分进口部件，为公司的快速发展打下了坚实的产品基础，取得了较高的市场份额。

随着公司技术实力的增强和响应国家关于重大技术装备国产化的要求，科远于2007年完成了NT2000的升级，初步形成了具有完全独立自主知识产权的NT6000分散控制系统，并得到了江苏省重大科技成果产业化专项资金资助。

目前NT6000分散控制系统已经在在干熄焦（CDQ）发电、水泥窑纯低温余热发电、高炉煤气发电、循环流化床控制系统、秸杆焚烧发电、垃圾焚烧发电、化工、冶金、造纸、玻璃等工矿企业的生产过程自动化控制领域等行业取得了许多成功业绩。

同时，专门针对冶金、煤矿等行业自动化的产品或解决方案的研发也取得重大进展，并将逐步投放市场。

科远NT6000分散控制系统特点：
NT6000分散控制系统采用高起点的设计标准，大量采用国际先进的成熟技术，系统的设计是基于开放式的思路，DPU采用低功耗POWER PC、模块化的I/O和功能强大的操作站，为分布式控制系统提供了完整的解决方案。

同时科远将复杂发电过程方面的研究成果应用于
NT6000的控制算法设计，解决多变量、非线性、时变性、滞后性等复杂对象的控制难题，特别是能够实现"节能"和"减排"目标的针对性优化控制。

NT6000还提供了现场总线、虚拟DCS、信息化集成技术的解决方案。

NT6000的应用将有效提升国内流程工业的自动化和信息化水平，为"节能减排"事业提供控制技术的保证。

系统特点
◆分布式的功能设计――将系统重要的功能和应用分散到各个独立的站点，确保某一处故
障时，不会影响系统的正常运行，真正做到危险分散。

◆简化硬件和软件设计――系统采用当前流行的工业级硬件、软件、网络和通讯接口。

以取代传统DCS封闭式结构和专利性结构。

◆冗余设计获得最大的可靠性――控制器、I/O 、网络、电源均冗余设计。

◆完善的系统诊断――系统I/O 、网络、控制器、电源等均具有指示、诊断。

◆组态方式简单、易学――系统提供符合IEC-1131-3 标准组态方式。

◆系统基于开放式设计――系统扩展灵活，提供一个灵活的平台。

◆DPU具有多任务分配功能，根据数据处理要求和控制功能要求对DPU处理周期进行不同任务分配，合理利用DPU资源。

同时具有自动对时功能，与系统主时钟保持时间同步。

◆提供了在线组态功能，能够实时修改控制组态，而不影响相关控制器其它控制逻辑的正常运行。

◆组态软件能够把控制策略以标准SAMA图形式进行导出和打印。

◆提供Modbus RTU ，Modbus TCP，Profibus DP，HART 等各种现场总线通讯接口，能够将支持现场总线的变送器、执行机构、电气保护装置等设备直接用通讯接入DCS，而无需中间转换环节。

◆提供调节系统整定参数优化算法。

◆针对火电厂的控制需求，开发了专门的现场总线控制模件，如电气保护模件、电动机/电动门/调节门控制模件、电接点水位测量模件等，这些模件都具有标准的现场总线接口，符合现场总线的硬件标准，能够布置工业现场并与控制系统无缝连接。

现场总线解决方案大大提高了控制系统的集约化程度，降低了系统投资，并为数字化电厂的实施奠定了基础。

三、DCS发展趋势：
DCS系统基本体系结构本身所涉及的技术已经非常成熟，随着用户对DCS应用和开发越来越熟悉，价格越来越透明，利润空间越来越薄。

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）发展的影响，以及用户对先进的控制功能与管理功能需求的增加，各DCS厂商必将提升DCS系统的技术水平，并不断地丰富其内容，对DCS应用进一步拓展。

1、数据优化和信息管理
对DCS采集的现场实时数据，利用先进的数据库技术、通讯技术，结合用户的工艺实际作进一步的深度加工，为用户提供更大的增值作用。

一种是提供针对某些工艺流程的优化软件，使用户提高生产效率和经济效益；另一种是功能增加，包括：设备维护功能，更加细致地分析设备的热应力，机械故障状态，通过监测设备的运行状态来判断设备是否需要维护，减少意外停车，提高设备的利用率；还有一种就是与用户的管理结合起来，参与用户的全厂信息系统。

例如提供SIS（实时信息监控系统）、信息管理系统（MIS），帮助用户提高管理水平。

2、现场总线技术应用
结合当前现场总线技术的发展和具有现场总线通讯功能的现场仪表不断涌现的趋势，DCS供应商开发出针对各种现场总线通讯协议的现场接口。

DCS与现场仪表之间不是仅仅测量数据的传输，而且还要传输大量表达仪表状态、参数、管理等方面的信息，甚至要把简单的控制功能也"下放"到现场仪表中去。

3、DCS进入低成本时代
DCS在上世纪80年代甚至90年代还是技术含量高、应用相对复杂、价格也相当昂贵的工业控制系统。

随着应用的普及和国产DCS系统的完善和应用进一步扩大，DCS已经不在神秘，变成大家熟悉的、价格合理的常规控制产品。

4、DCS应用更加开放
现如今网络技术、数据库技术、软件技术、现场总线技术的发展为开放系统提供了可能。

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，所以系统自动实现开放性。

5、行业解决方案和服务专业化
随着开放系统和平台技术的发展，产品的选择更加灵活，软件组态功能越来越灵活、强大，对于每一个特定的应用都需要一个完整的解决方案，所以专业化的应用知识和工程经验是今后工业自动化厂商或系统集成商成功的关键。

各DCS厂家在努力宣传DCS技术优势的同时，更是努力宣传自己的行业方案设计与实施能力，为不同的用户提供更加专业化的解决方案并实施专业化的服务。

DCS
编辑
DCS是分布式控制系统的英文缩写（Distributed Control System），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。

目录
1分布式控制系统
▪概述
▪形态组成
▪发展历史
▪特点介绍
▪结构
▪国内外应用
▪主要厂家
▪相关问答
▪日常维护
▪相关控制系统
▪记录仪（超小型DCS）
2数据通信子系统
3脊柱刺激器
4数字蜂窝系统
5下坡缓速控制
1分布式控制系统编辑
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。

在特殊控制领域，如核电站控制系统，DCS的含义被误叫做数字化控制系统（Digital control system），其实质仍为分布式操作系统。

概述
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、可靠性和扩充性，起着决定性的作用，因此各厂家都在这方面进行了精心的设计。

对于DCS的系统网络来说，它必须满足实时性的要求，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根据被控制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
DCS
，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。

系统网络还必须非常可靠，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均采用双总线、环形或双重星形的网络拓扑结构。

为了满足系统扩充性的要求，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可靠性。

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，特别是操作员站，这样，网络重构会经常进行，而这种操作绝对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。

其次，这是一种完全对现场I/O处理并实现直接数字控制（DDC）功能的网络节点。

一般一套DCS中要设置现场I/O控制站，用以分担整个系统的I/O和控制功能。

这样既可以避免由于一个站点失效造成整个系统的失效，提高系统可靠性，也可以使各站点分担数据采集和控制功能，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-Human Machine Interface或operator interface）功能的网络节点。

工程师站是对DCS进行离线的配置、组态工作和在线的系统监督、控制、维护的网络节点，其主要功能是提供对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及时调
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。

与集中式控制系统不同，所有的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。

DCS自1975年问世以来，已经经历了三十多年的发展历程。

在这三十多年中，DCS虽然在系统的体系结构上没有发生重大改变，但是经过不断的发展和完善，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，更加产品化的方向发展。

作为生产过程自动化领域的计算机控制系统，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，因为现在的计算机控制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，还向下深入到了现场的每台测量设备、执行机构，向上发展到了生产管理，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控制这一部分的自动化，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total solution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
DCS具有以下特点：
1．高可靠性。

由于DCS将系统控制功能分散在各台计算机上实现，系统结构采用容错设计，因此某一台计算机出现的故障不会导致系统其他功能的丧失。

此外，由于系统中各台计算机所承担的任务比较单一，可以针对需要实现的功能采用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可靠性也得到提高。

2．开放性。

DCS采用开放式，标准化、模块化和系列化设计，系统中各台计算机采用局域网方式通信，实现信息传输，当需要改变或扩充系统功能时，可将新增计算机方便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。

形态组成
DCS是分布式控制系统的英文缩写（Distributed Control System），在国内自控行业又称之为集散控制系统。

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(Computer)、通讯(Communication)、显示(CRT)和控制(Control)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、组态方便。

）
发展历史
第一阶段
1975-1980年，在这个时期集散控制系统的技术特点表现为：
DCS
1）采用微处理器为基础的控制单元，实现分散控制，有各种各样的算法，通过组态独立完成回路控制，具有自诊断功能
2）采用带CRT显示器的操作站与过程单元分离，实现集中监视，集中操作
3）采用较先进的冗余通信系统
第二阶段
1980—1985.，在这个时期集散控制系统的技术特点表现为：
1）微处理器的位数提高，CRT显示器的分辨率提高
2）强化的模块化系统
3）强化了系统信息管理，加强通信功能
第三阶段
1985年以后，集散系统进入第三代，其技术特点表现为：
1）采用开放系统管理
2）操作站采用32位微处理器
3）采用实时多用户多任务的操作系统
进入九十年代以后，计算机技术突飞猛进，更多新的技术被应用到了DCS之中。

PLC是一种针对顺序逻辑控制发展起来的电子设备，它主要用于代替不灵活而且笨重的继电器逻辑。

现场总线技术在进入九十年代中期以后发展十分迅猛，以至于有些人已做出预测：基于现场总线的FCS将取代DCS成为控制系统的主角。

特点介绍
DCS是分散控制系统(Distributed Control System)的简称，国内一般习惯称为集散控制系统。

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(Computer)、通讯(Communication)、显示(CRT)和控制(Control)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、组态方便，DCS特点如下。

高可靠性
由于DCS将系统控制功能分散在各台计算机上实现，系统结构采用容错设计，因此某一台计算机出现的故障不会导致系统其它功能的丧失。

此外，由于系统中各台计算机所承担的任务比较单一，可以针对需要实现的功能采用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可靠性也得到提高。

开放性
DCS采用开放式、标准化、模块化和系列化设计，系统中各台计算机采用局域网方式通信，实现信息传输，当需要改变或扩充系统功能时，可将新增计算机方便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。

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。

易于维护
功能单一的小型或微型专用计算机，具有维护简单、方便的特点，当某一局部或某个计算机出现故障时，可以在不影响整个系统运行的情况下在线更换，迅速排除故障。

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，以完成控制系统的总体功能和优化处理。

控制功能齐全
控制算法丰富，集连续控制、顺序控制和批处理控制于一体，可实现串级、前馈、解耦、自适应和预测控制等先进控制，并可方便地加入所需的特殊控制算法。

DCS的构成方式十分灵活，可由专用的管理计算机站、操作员站、工程师站、记录站、现场控制站和数据采集站等组成，也可由通用的服务器、工业控制计算机和可编程控制器构成。

处于底层的过程控制级一般由分散的现场控制站、数据采集站等就地实现数据采集和控制，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控制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。

随着计算机技术的发展，DCS可以按照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。

结构
从结构上划分，DCS包括过程级、操作级和管理级。

过程级主要由过程控制站、I/O单元和现场仪表组成，是系统控制功能的主要实施部分。

操作级包括：操作员站和工程师站，完成系统的操作和组态。

管理级主要是指工厂管理信息系统（MIS系统），作为DCS更高层次的应用，目前国内纸行业应用到这一层的系统较少。

DCS的控制程序：DCS的控制决策是由过程控制站完成的，所以控制程序是由过程控制站执行的。

过程控制站的组成：
DCS的过程控制站是一个完整的计算机系统，主要由电源、CPU（中央处理器）、网络接口和I/O组成
I/O：控制系统需要建立信号的输入和输出通道，这就是I/O。

DCS中的I/O一般是模块化的，一个I/O模块上有一个或多个I/O通道，用来连接传感器和执行器（调节阀）。

I/O单元：通常，一个过程控制站是有几个机架组成，每个机架可以摆放一定数量的模块。

CPU所在的机架被称为CPU单元，同一个过程站中只能有一个CPU单元，其他只用来摆放I/O模块的机架就是I/O单元。

国内外应用
分散控制系统
1975 年美国最大的仪表控制公司Honeyw ell 首次向世界推出了它的综合分散控制系统TDC—2000 ( Toal Distributed Control-2000),这一系统的发表,立即引起美国工业控制界高度评价，称之为“最鼓舞人心的事件”。

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，从此过程控制进入了集散系统的新时期。

在此期间有日本横河公司推出的CEN TUM,美国泰勒仪表公司的MO SË,费雪尔公司的DCÉ —400,贝利公司的N —90,福克斯波罗公司的Cpect rum 和德国西门子公司的Telepermm。

随着计算机特别是微型计算机与网络技术的飞速发展，加上各制造商的激烈竞争，使DCS 很快从70 年代的第一代发展到90 年代初的第三代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，几乎都是该公司的专利产品，每个公司为了保护自身的利益，采用的都是专利网络，这就为全厂、全企业的管理带来问题。

随着计算机的发展与网络开发使各控制厂商更多地采用商业计算机的技术，80年代末许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用MA P 协议；引用智能变送器与现场总线结构；在控制软件上引入PLC 的顺序控制与批量控制，使DCS 也具有PLC 的功能。

至90 年代初各国知名的DCS 有：3000,Bailey 的IN F I—90,Ro semoun t 的RS—3,W estHoo se 的WDPF,L eeds&Non thrup的MAX—1000,Foxbo ro的IöA S,日本横河的CEN TUM。

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,A 2 PACS 等等。

流程工业CIMS
流程工业CIMS是一个复杂的综合自动化系统，处理的对象是整个企业的全部生产活动，DCS 作为一种有效的工具和实现手段，在流程工业CIMS中完成重要的基础控制和实时生产数据采集、动态监控等功能。

与管理类计算机相比，DCS能够提供更加可靠的生产过程数据，使CIMS系统所作出的优化决策也更加可靠。

从功能上看，流程工业CIMS中的生产自动化系统、动态监控系统和在线质量控制都可以由DCS实现。

从流程工业CIMS的层次结构看，DCS主要担负过程控制和过程优化任务，有些生产调度和生产管理工作也可在DCS上完成。

主要厂家
国内DCS主要厂家有：上海新华，南京科远自动化集团股份有限公司,杭州优稳，浙大中控，和利时，浙江威盛，自仪股份、鲁能控制，国电智深，上海华文，上海乐华，浙江中自等。

国外的有：西屋公司、艾默生、FOXBORO、ABB、西门子、霍尼韦尔、横河、罗克韦尔、山武－霍尼韦尔公司、FISHER-ROSEMOUNT公司等。

相关问答
1．什么是DCS？
DCS是分布式控制系统的英文缩写（Distributed Control System），在国内自控行业又称之为集散控制系统。

2．DCS有什么特点？
DCS是计算机技术、控制技术和网络技术高度结合的产物。

DCS通常采用若干个控制器（过程站）对一个生产过程中的众多控制点进行控制，各控制器间通过网络连接并可进行数据交。