關(guān)鍵詞：集散控制系統(tǒng) 數(shù)據(jù)通訊技術(shù) 基本調(diào)節(jié)器 計算機集成制造技術(shù)（CIMS）
0 前言
集散型控制系統(tǒng)(Total Distributed Control Systems以下稱作DCS)也稱為分布式計算機控制系統(tǒng)(Distributed Computer Control Systems)，它是以微處理機為核心，采用數(shù)據(jù)通訊技術(shù)和圖形顯示技術(shù)的新型計算機控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠完成直接數(shù)字控制、順序控制、批量控制、數(shù)據(jù)采集與處理、多變量解耦控制以及最優(yōu)控制等功能，在先進(jìn)的集散型控制系統(tǒng)中，還包含有生產(chǎn)的指揮、調(diào)度和管理功能。
1 集散型控制系統(tǒng)的產(chǎn)生
由常規(guī)的模擬式調(diào)節(jié)儀表構(gòu)成的過程控制系統(tǒng)，成本低、可靠性高，容易維護和操作。但是隨著生產(chǎn)的發(fā)展，模擬式儀表的局限性越來越明顯，如模擬儀表難于實現(xiàn)多變量解耦控制以及其它復(fù)雜的控制規(guī)律；控制精度不高；生產(chǎn)規(guī)模的擴大和工藝的日益復(fù)雜，儀表控制系統(tǒng)越來越多，控制室的儀表屏越來越大，難于實現(xiàn)集中的操作和顯示；各個系統(tǒng)之間難于實現(xiàn)通信聯(lián)系；當(dāng)生產(chǎn)工藝要求變更時，往往需要變更調(diào)節(jié)儀表。而計算機控制系統(tǒng)就可以克服模擬調(diào)節(jié)儀表的上述缺陷，計算機控制系統(tǒng)可實現(xiàn)復(fù)雜的控制規(guī)律；各分系統(tǒng)之間可以實現(xiàn)通信，能集中操作和顯示，控制精度比較高。
在計算機集中控制中，一臺計算機控制幾十個乃至幾百個回路，一旦計算機發(fā)生故障，將會影響整個系統(tǒng)的工作，系統(tǒng)的可靠性比較低。當(dāng)然，為了提高系統(tǒng)的可靠性，可采用雙機運行方式，但是成本就會提高。70年代工業(yè)的發(fā)展使生產(chǎn)過程更加復(fù)雜，規(guī)模更加擴大，其中石油化學(xué)工業(yè)尤為突出。生產(chǎn)規(guī)模的擴大和復(fù)雜，使事故不斷出現(xiàn)，而集中控制，出現(xiàn)事故時會中斷生產(chǎn)，因此生產(chǎn)的發(fā)展迫切要求高可靠性的計算機控制系統(tǒng)。
在總結(jié)模擬調(diào)節(jié)儀表和計算機集中控制的優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上，發(fā)展、形成了集散型控制系統(tǒng)。集散型控制系統(tǒng)以多臺微機處理機分散在生產(chǎn)現(xiàn)場，進(jìn)行過程的測量和控制，實現(xiàn)了功能和地理上的分散，避免了測量、控制高度集中帶來的危險性和常規(guī)儀表控制功能單一的局限性；數(shù)據(jù)通信技術(shù)和CRT顯示技術(shù)以及其他外部設(shè)備的應(yīng)用，能夠方便的集中操作、顯示和報警，克服了常規(guī)儀表控制過于分散和人-機聯(lián)系困難的特點。70年代微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的重大突破，為集散控制系統(tǒng)提供了體積小、功能強、可靠性高、價格低廉的微處理機和各類半導(dǎo)體芯片，為發(fā)展集散型控制系統(tǒng)奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。
集散型控制系統(tǒng)可以看作是計算機(Computer)技術(shù)、通信(Communication)技術(shù)、圖形顯示技術(shù)和控制(Control)技術(shù)的結(jié)合。
2 國外集散型控制系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r
70年代初，美國、日本和歐洲等各國開始研制集散型控制系統(tǒng)。1975年美國、日本先后研制成TDC－2000、TOSDIC、CENTUM、UNITROLS、MICREX等系統(tǒng)。
按技術(shù)特征其發(fā)展可劃分為三個階段：
a. 70年代末期-初創(chuàng)期
比較著名的有美國Honeywell公司的TDC－2000；Foxboro公司的Spectrum、Bailey公司的NetWork-90；日本YOKOGAWA公司的Centum；TOSHIBA公司的TOSDIC；德國Siemens公司的Teleperm M；Hartman&Braum公司的CONTRONIC P等。這一時期的產(chǎn)品，在技術(shù)上有明顯的局限性，微處理器多采用8位CPU。
b. 80年代初中期-發(fā)展期
80年代隨著微處理器運算能力的增強，超大規(guī)模集成電路集成度的提高和成本的不斷下降，過程控制的發(fā)展出現(xiàn)新的面貌，使過去難以想象的功能付諸實現(xiàn)。集散控制系統(tǒng)的第二代產(chǎn)品在原來的基礎(chǔ)上，可靠性進(jìn)一步提高，功能進(jìn)一步擴展，出現(xiàn)了多功能過程控制站、增強型操作站、增加了光纖通訊技術(shù)。代表產(chǎn)品有美國Honeywell公司的TDC－3000；Leads&Northrup公司的MAX－1；TAYLOR公司的MOD300；Westing House公司的WDPF；日本YOKOGAWA公司的Centum A、B、C等。這一代產(chǎn)品的特點是采用16位CPU，標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化設(shè)計，擴充靈活，功能完善，用戶界面友好。
c. 80年代末期－成熟期
集散控制系統(tǒng)第三代產(chǎn)品，把過程控制、監(jiān)督控制、管理調(diào)度有機地結(jié)合起來，加強了斷續(xù)控制功能，采用專家系統(tǒng)、MAP通信標(biāo)準(zhǔn)。其代表產(chǎn)品有美國Honeywell公司的TDC-3000/LCN；Foxboro公司的I/A Series；Bailey公司的INFI-90；WestingHouse公司的WDPF－Ⅱ\Ⅲ；日本YOKOGAWA公司的Centum－XL等。這一代產(chǎn)品的特點是采用32位CPU和專用集成電路，使控制功能更強、體積更小、可靠性更高，其通信系統(tǒng)實現(xiàn)了開放式通信。
3 集散型控制系統(tǒng)在中國的應(yīng)用
集散型控制系統(tǒng)（DCS）作為新一代的工業(yè)過程控制和管理設(shè)備，至今雖然只有二十多年的歷史，但已在石化、冶金、電力等工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。我國在八十年代初期開始引進(jìn)集散控制設(shè)備，從此開始了集散型控制系統(tǒng)在我國工業(yè)控制領(lǐng)域的應(yīng)用。
石油化工行業(yè)新建的大中型石化設(shè)備均采用集散控制系統(tǒng)（DCS），石化企業(yè)的第一套DCS是1982年上海高橋石化公司煉油廠引進(jìn)的美國Foxboro公司的Spectrum系統(tǒng)，用于常減壓裝置生產(chǎn)控制。
在冶金行業(yè)，集散控制系統(tǒng)（DCS）的應(yīng)用集中在寶鋼這樣的新建企業(yè)和首鋼、鞍鋼、武鋼、重鋼、馬鋼等擴建的分廠。冶金系統(tǒng)的第一套集散控制系統(tǒng)是首鋼公司購進(jìn)的美國Bailey公司的Network-90系統(tǒng)，用于其燒結(jié)廠自動控制系統(tǒng)。
電力系統(tǒng)的第一套集散控制系統(tǒng)（DCS）是1985年遼寧朝陽電廠采用的瑞士BBC公司的Procontrol－P系統(tǒng)，用于改造200MW機組的順序控制系統(tǒng)和燃燒器管理系統(tǒng)。目前集散系統(tǒng)（DCS）在火電廠的應(yīng)用泛圍主要包括：模擬量控制、數(shù)據(jù)采集和處理、鍋爐爐膛安全監(jiān)控、順序控制、汽輪機數(shù)字電液控制等五方面。
與此同時，在八十年代末期至九十年代初期，國家組織了精悍的科研力量聯(lián)合攻關(guān)，相繼研制出我國自己的集散型控制系統(tǒng)。這一時期涌現(xiàn)出的代表產(chǎn)品有DJK－7500（重慶所），HS-DCS-1000（電子部六所）、STAR－2000（阿繼電器股份有限公司）、DCS-100（清華大學(xué)系）、DJK－2000（上海所）、友力－2000（石化總公司、航天部二院）等。阿繼電器股份有限公司研制的STAR-2000集散控制系統(tǒng)，1989年自第一套應(yīng)用系統(tǒng)（電站鍋爐滅火保護MHB－Ⅲ/B）在河南新鄉(xiāng)電廠投運以來，相繼在哈爾濱第三發(fā)電廠200MW機組的模擬調(diào)節(jié)系統(tǒng)、石家莊陽邏300MW機組的滅火保護系統(tǒng)等數(shù)十個電廠的生產(chǎn)過程控制中得到應(yīng)用。在此基礎(chǔ)上，其第二代產(chǎn)品Star－3000近年來在工業(yè)領(lǐng)域得到了更廣泛的應(yīng)用，在技術(shù)上更是得到了長足發(fā)展。
4 集散型控制系統(tǒng)今后的發(fā)展方向
集散型控制系統(tǒng)的發(fā)展方向是基本調(diào)節(jié)器向少回路或單回路方向發(fā)展；基本調(diào)節(jié)器除了PID和其他算法外，還將逐步采用更為有效的新的算法，使之具有新的功能（如增益自適應(yīng)功能）；采用光導(dǎo)纖維代替高速數(shù)據(jù)通道，并統(tǒng)一通訊規(guī)程；力求靈活地運用現(xiàn)代控制理論，以得到更為通用的控制算法。
5 結(jié)語
集散型控制系統(tǒng)(DCS)的實質(zhì)是利用計算機技術(shù)對生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)視、操作、管理和現(xiàn)場前端分散控制相統(tǒng)一的新型控制技術(shù)。它的出現(xiàn)是工業(yè)控制的一個里程碑。工業(yè)過程控制的發(fā)展逐步從單機監(jiān)控、直接數(shù)字控制發(fā)展到集散控制，也必將由集散控制進(jìn)展到擁有更廣闊應(yīng)用前景的計算機集成制造，近幾年的計算機集成制造(CIMS)技術(shù)的成就足以證明這一點。
【參考資料】
[1] 張新薇等.集散系統(tǒng)手冊.機械工業(yè)出版社，1991年
[2] 謝柏曾.發(fā)電廠自動控制系統(tǒng)的發(fā)展和選型.華北電力技術(shù).1992年10月
[3] 王常力 羅安.集散型控制系統(tǒng)選型與應(yīng)用.北京清華大學(xué)出版社.1996年
[4] 任德祥.過程技術(shù)的新發(fā)展.電氣時代.2003年3月
（轉(zhuǎn)載）
