厦门光沃自动化设备有限公司 

 

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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厂商以Honeywell（霍尼韦尔）、Emerson（艾默生）、Foxboro（福克斯波罗）、横河、ABB为代表纷纷提升其DCS系统的技术水平，并不断丰富其内容。

    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）。

    第四代DCS的体系结构

    第四代DCS的体系结构主要分四层：现场仪表层、控制装置单元层、工厂（车间）层和企业管理层。

    一般DCS厂商主要提供下面的三层功能，而企业管理层则通过提供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主要提供工厂（车间）级的所有控制和管理功能，并集成全企业的信息管理功能。

    第四代DCS的技术特点

    （1）DCS充分体现信息化和集成化

    信息和集成基本描述了当今DCS系统正在发生的变化。我们已经可以采集整个工厂车间和过程的信息数据，用户希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，在他方便的地方得到他真正需要的数据。

    信息化体现在各DCS系统已经不是一个以控制功能为主的控制系统，而是一个充分发挥信息管理功能的综合平台系统。DCS提供了从现场到设备，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、准确性、实时性和系统性。基本上大部分DCS提供了过去常规DCS功能、SCADA功能以及MES（制造执行系统）的大部分功能。与ERP不同，MES汇集了车间中用以管理和优化从下定单到产成品的生产活动全过程的相关硬件或软件组件，它控制和利用实时准确的制造信息来指导、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提供有关生产活动的任务评价信息。MES的功能包括车间的资源分配、过程管理、质量控制、维护管理、数据采集、性能分析及物料管理。

    DCS的集成性则体现在两个方面：功能的集成（如上面所述）和产品的集成。过去的DCS厂商基本上是以自主开发为主，提供的系统也是自己的系统。当今的DCS厂商更强调系统的集成性和解决方案能力，DCS中除保留传统DCS所实现的过程控制功能之外，还集成了PLC（可编程逻辑控制器），RTU（远程终端设备），FCS（现场总线），各种多回路调节器，各种智能采集或控制单元等。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的各个组成部分采用第三方集成方式或OEM方式。

    （2）DCS变成真正的混合控制系统

    过去我们区分DCS和PLC主要通过被控对象的特点（过程控制逻辑控制）来进行划分。但是，第四代的DCS已经将这种划分模糊化了。几乎所有的第四代DCS都包容了过程控制、逻辑控制和批处理控制，实现了混合控制。这也是为了适应用户的真正控制需求。因为，多数的工业企业绝不能简单地划分为单一的过程控制和逻辑控制需求，而是由过程控制为主或逻辑控制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集成信息系统。

    （3）DCS包含FCS功能并进一步分散化

    过去一段时间，一些学者和厂商把DCS和FCS（现场总线控制系统）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。所有的第四代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还改变了原来机柜架式安装I/O模件、相对集中的控制站结构，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。

    （4）DCS已经走过高技术产品时代，进入低成本时代。配置灵活，适应各种系统应用。

    DCS在上世纪九十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，DCS已经变成大家熟悉的，价格合理的常规控制产品。第四代DCS的另一个显著特征就是各系统纷纷采用现成的软件技术和硬件（I/O处理）技术，采用灵活的规模配置，大大降低系统的成本与价格。第四代DCS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。

    （5）DCS平台开放性与应用服务专业化

    二十年来，工业自动化界讨论非常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。而当代网络技术、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，所以开放性自动实现了。

    第四代DCS全部支持某种程度的开放性。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控制产品、SCADA平台、MES产品、BATCH处理软件、同时支持多种网络协议（以太网为主）；在装置控制层可以支持多种DCS单元（系统）、PLC、RTU、各种智能控制单元等以及各种标准的现场总线仪表与执行机构。

    值得注意的是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安全性和可靠性，因为，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。

    一直以来DCS的重点在于控制，它以“分散”作为关键字。但现代发展更着重于全系统信息综合管理，今后“综合”又将成为其关键字，向实现控制体系、运行体系、计划体系、管理体系的综合自动化方向发展，实施从最底层的实时控制、优化控制上升到生产调度、经营管理，以至最高层的战略决策，形成一个具有柔性、高度自动化的管控一体化系统。