DCS并未衰老 仍能面对未来挑战

作为工业界的成员，分布式控制系统（DCS）已经到了该总结过去、展望未来的年龄了。DCS技术诞生于1975年左右，虽然已经发展的很成熟了，但离退休还有很长的时间。让我们一起回顾一下它的前半生。

霍尼韦尔的通用I/O可配合Experion C系列使用

 　　DCS的历史

大概在40年前，几个自动化原始设备制造商，几乎在同一时间，提出了类似的平台，这就是DCS技术的诞生。到底是哪个公司，具体在什么时间发布了什么产品，并不是本文讨论的关键。只要说平台相似度很高、内容基本相同就足够了。最初的使用者包括炼油、化工厂和其它的传统过程工业，主要用其更换盘台、气动和电动模拟控制器。早期的这些平台，很多已经成为历史的记忆，但是也有部分公司一直延续了同样的品牌。

这些系统，专门针对专有软件、硬件设备而制造，使用硬接线输入/输出(I/O)的现场设备。运行人员使用键盘以及专用平板从单色晶体二极管(CRT)显示器上获取所需的信息。虽然现在看来，这些产品非常过时，但在那时却具有高度的适用性。

像当时的计算机软件功能一样原始，DCS系统的数据计算功能也非常复杂。控制回路的算法比较可靠，大多数时间，这些平台工作得很好，可以保持复杂工艺的平稳。早期的这些系统平台，很多已经运行了数十年，只是不时的需要一些关键的维护，有些目前仍然在工作。

DCS的进化

历经多年，DCS在很多方面取得了进步，但是某些基本概念仍然没有改变。这些改进包括：

■运行人员与人机界面（HMI）之间的交互变得更复杂，主要是因为图形处理功能更强大，而且运营人员如何获取信息的意识也在不断的发生变化。

■运行人员和人机界面的交互，引起了对运行人员在异常工况下如何工作的研究，这进一步提升了运行人员的工作效率。

■配置I/O的现场设备，增加了系统的数字化，扩大了可以提供的信息。

■资产管理平台通过更直接的方式与维护系统连接，从而可以提高系统的稳定性。

■利用开放的商用硬件代替专有设备，尽管对于很多设备来讲并不一定是最理想的情况。

■报警管理系统依靠自己的实力，已经成为一个产业。

■支持与更大的企业网络的集成，这种更复杂的集成可以传递更多的信息传递，但是随之而来的是网络安全的新问题。

■相对较新的程序癫痫病的症状有哪些自动化，仍然在研发之中，但是在帮助运行人员完成启动、停机和可能发生安全事件的其它工况中，扮演着越来越重要的角色。

尽管有这么多的改进，但是有些设计和实施DCS系统的机制实际上并没有变化：

■现场设备仍然利用接线盒和接线柜，通过硬接线连接到DCSI/O端子。

■每个卡件均有自己的端子，这就意味着可以连接15个点，在通讯可能中断的地方提供输入信号。

■现场设备只能和它们所连接的控制器通讯。

■为控制器和现场设备增加新功能，通常会使其更复杂，更难于组态。

■程序编写完，直到硬件安装完成后才可以调试，因为程序必须与最终的配置一致。

只要工程保持相对简单，传统方式仍然可以工作，用户就可容忍它的缺点。有些工厂利用现场总线成年人癫痫病如何治疗网络解决现场布线问题，但是从更大的层面来讲，数量仍然较少。

缺少标准化

近年来，项目及其所用的DCS系统越来越复杂，越来越昂贵。大型项目的成本越来越高，公司经常会碰到，因自动化平台的最终调整导致项目延后，新工厂推迟启动的情形。不用多长时间，公司就会意识到每天损失的成本，而这一切都是不可避免的。系统缺乏标准部件，并且需要大量的工程师维护是其中的重要原因之一。

自动化工程师经常会发现，当系统成为启动、实现盈利的关键路径上的点时，任何延迟，都儿童癫痫可以治愈吗会使自己成为指责的对象。在过去很多年，尽管已经取得了很大的进步，但从用户的角度考虑，DCS毕竟已经快40岁了，身形已经有点臃肿不堪了；但是目前还没有切实可行的替代方案。用户相信“会有更好的途径”，但是，供应商还必须让这个大胖子向前冲。

“大概5年前，我们开始使用电子接线柜，”艾默生过程管理项目管理办公室的副总裁RogerFreeman说道，“紧跟其后的是整个DCS系统的虚拟化，并不仅仅是工作站，还包括控制器和I/O控制器，所以整个工程实施可以独立于硬件平台开展，这样工程实施就可以更灵活，成本更低。”

很多自动化公司意识到，DCS的设计及实施流程有些过于线性了。主要步骤必须按照串行顺序完成，每一个步骤都必须等到前一个步骤的结束。任何一个环节的延迟，都会导致工厂最后启动时间的延迟，造成一定的损失。由于不可预期，工艺工程师在后期提出的任何变更需求，都会使情况变得更糟。

“自动化项目精益执行（LEAP）概念正是将功能设计从物理设计中分离出来，在最终阶段将其结合在一起，”霍尼韦尔公司的Experion产品市场总监JackGregg如是说，“对于新建项目来讲，这是一个完美的方案，但是也可以用于现有项目的改造。”

从I/O硬件开始

现场接线和I/O，是问题的关键，因为它们必须针对每个现场，专门设计。如果现场设备A必须与控制器3连接，那么电缆必须沿着任何可以将这些点连接起来的线路敷设，如果想要修改任何东西，需要花费大量的时间和费用。艾默生、霍尼韦尔和横河等公司都使用可配置的标准化I/O硬件以及现场安装的机柜来组建新系统。

随着更多的硬件标准化，更多DCS系统部件的设计可以同步进行。程序编写也可独立于硬件进行。串行设计和开发让位于并行方式。刚性设计元素让路于灵活性。

面临的新挑战

工程设计、实施方法的变化，已经改变了客户和供应商讨论项目的方式。问题不在集中于系统是否可以控制工艺过程。这方面已经默认没有问题了。讨论的中心转移到更多的新功能以及采购成本、生命周南昌治疗癫痫哪个医院好期成本、复杂性、部署速度、稳定性、适用性和寿命长短等方面。由于维护带来的诸多问题，因此用户希望有预见性地进行项目安装和升级改造。

“由于多方面因素的限制，对现有项目改造进度方面的压力要比新建项目大得多。”艾默生过程管理公司DeltaV平台市场总监ClaudioFayad说道，“炼油厂每隔6到7年大修一次，大修时间为30天。不管是新建项目、升级改造或者使其现代化，压力都是使自动化工程项目更具有可预见性。”

增加人的因素

很多年来，DCS设计方面的讨论，主要集中在技术方面。当然，运行人员也是蓝图的一部分，但是经常处于次要地位。由于劳动力方面所发生的变化，人员逐步成为其中更为重要的组成部分。

供应商基于人的因素，正在改变运行人员与系统之间交互的方式，这也经常会扩展到运行人员彼此之间的信息交流的方式。还有一个意义更深远的重点在于人与人之间的合作，这可能是处于同一个主控室、也可能是位于不同大陆上的人员，彼此相互帮助解决问题。新技术支持这种类型的交互。

“通过观察运行人员及其行为，获取新的人机方案。”Gregg解释道，“我们的新盘台专门为运行人员设计，运行人员需要连续12个小时坐在盘台处，监控随时可能变化的过程，并且可能在11.5小时的时候，做一个关键的决定。”所以我们问自己这样一个问题，“怎么做才能使运行人员保持警觉，快速响应呢？”一部分的灵感来自于家具的设计，同时也要结合运行人员查看过程的新方式。

为未来保留灵活性

真正普遍关心的一个问题就是系统的寿命。尽管大多数基于计算机的设备的寿命都是几年，但是控制系统的寿命一般则是用几十年来衡量的。任何公司安装一套新系统，都必须考虑20年甚至更长的时间。不论是供应商还是客户，所做的任何决定都是以此为基础。适应性和灵活性也需要考虑，因为没有任何人真正的知道，未来会发生什么事情，会需要什么样的改变。

“过去，我们会为控制系统定义一个模型，没有太多的模糊性。”Fayad回忆道。“现在，你可以以这么多不同的方式，做如此多的事情。比如连接I/O点，你可以使用总线、硬接线、无线或各种方式的组合。过去，工具只用于控制，而现在可将其用于控制、运行性能、维护、项目效率等方面，所以我们必须帮助人们理解这些差异及其对工作过程的意义。用户喜欢获得运行方面的效益，但是不喜欢面临风险。”

“我们很多客户，可能每隔数年才有转型需求，所以控制系统的稳定性对他们的业务十分关键。”霍尼韦尔公司的高级市场经理Marjorie Ochsner指出，“所以当你讨论投资或实施新的有价值的革新时，我们总是寻求某种合适的方式，既可以实现客户的目标，还不需要停止过程。我们将其称之为连续性创新。”

我们的朋友DCS，仍然是一个可以信赖的公民，虽已人到中年，但仍然准备面对前所未有的挑战，旨在为用户提供更简单和更灵活的系统。