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DCS 和FCS的发展
一. 自动控制系统(用于过程控制)的发展历史
50年前,过程控制是基于3~15psi的气动信号标准的基地式气动控制仪表系统(PCS,Pneumatic Control System),即第一代过程控制体系结构;基于模拟电流信号标准0~10mA(4~20 mA)的电动单元组合式模拟仪表控制系统(ACS,Analogous Control System),即为第二代过程控制体系结构;20世纪70年代,由于使用了数字计算机,从而产生了集中式数字控制系统(CCS,Computer Control System),即第三代过程控制体系结构;20世纪80年代,微处理机的出现和应用,从而产生了分布式控制系统(DCS,Distributed Control System),即第四代过程控制体系结构;20世纪90年代,现场总线技术的出现产生了新的一代过程控制体系结构,即现场总线控制系统 (FCS, Fieldbus Control System)。
二. 集散控制系统(DCS)的优点和缺点AAB842-HE3
从上个世纪八十年代开始,集散控制系统(DCS,也有翻译为分散控制系统、分布式控制系统)在过程控制领域占据了主导地位。DCS系统的核心思想是集中管理、分散控制、风险分散,即管理与控制相分离,上位机用于集中监视管理功能,若干台下位机下放分散到现场实现分布式控制,各上下位机之间用控制网络互连以实现相互之间的信息传递。因此,这种分布式的控制系统体系结构有力地克服了集中式数字控制系统中对控制器处理能力和可靠性要求高的缺陷AAB842-HE3。
DCS经历了初创(1975~1980年)、完善(1980~1985年)、成熟(1985~1995年)、扩展(1995年以后)几个发展时期,在控制功能完善、信息处理能力、速度及组态软件等方面取得令人瞩目的成就,已经成为计算机控制系统的主流,目前已发展到第四代产品。当今几乎每个发达国家都有自己品牌的DCS,生产厂家100多家,已销售几万台(套)。目前代表性的厂家有ABB、ABB Bailey、Siemens、Westinghouse、Honeywell、Foxboro 等等。
DCS的操作站、替代操作站和系统迁移AAB842-HE3
对于工业控制系统来说,不管宣称自己的系统是第几代,但其系统结构还是相对稳定的。一套系统至少可以运行15年以上。DCS的控制器、网络、人机界面(最主要是操作员站)三者相比较,人机界面的损坏率要高一些。因为操作员站的硬盘有活动部件,容易出现故障。又如键盘、运行人员的多次操作,CRT24小时连续运行都比较容易损坏。另外它的电磁特性决定了其寿命要短一些。在DCS的生命周期中,操作员站一定需要更换一次。如果不更换,运行7~8年的DCS保留它,操作员站故障太多,硬盘、CRT购买价格高不说,有时还难以买到。整体扔掉它,几百万的投资化为乌有,就有太可惜的感觉。不仅如此,另外技术进步,用户也需要作操作员站改造AAB842-HE3。
上世纪90年代以前的DCS,无论是操作员站、控制器,还是网络的硬件和软件,三者都是由DCS厂家自己开发的,也就是说都是专用的。操作员站的显示软件、数据库和驱动软件也没有设计成模块,显示和对控制器的驱动是交叉在一起的。由于某些被控对象需要控制和显示的标签很多,一个300MW的电厂达到8000多个标签。原来设计的操作员站主机无论从CPU的运算速度和存储器的存储容量都不能满足需要。如果自己设计操作员主机的话,投资太多,二是设计完成以后不一定能满足要求。原来标签量少的时候,自己设计的主机能够工作,与操作员站连接采用串行口。后来标签量大了,串行连接不行了。90年代以后,一些厂家的DCS操作员站的主机开始采用通用机,如SUN,DEC的小型机。DCS专用网络接口与操作员站的连接采用SCSI(small computer system interface)总线。从接口到操作员站主机的传输速度大大提高AAB842-HE3