我國工業控制技術發展潮流及熱點技術（中）

當前，過程控制領域最大的發展趨勢之一就是Ethernet技術的擴展，PLC也不例外。現在越來越多的PLC供應商開始提供Ethernet接口。可以相信，PLC將繼續向開放式控制系統方向轉移，尤其是基于工業PC的控制系統。
3.面向測控管一體化設計的DCS系統

集散控制系統DCS（Distributed Control System）問世于1975年，生產廠家主要集中在美、日、德等國。我國從70年代中后期起，首先由大型進口設備成套中引入國外的DCS，首批有化纖、乙烯、化肥等進口項目。當時，我國主要行業（如電力、石化、建材和冶金等）的DCS基本全部進口。80年代初期在引進、消化和吸收的同時，開始了研制國產化DCS的技術攻關。

近10年，特別是“九五”以來，我國DCS系統研發和生產發展很快，崛起了一批優秀企業，如北京和利時公司、上海新華公司、浙大中控公司、浙江威盛公司、航天測控公司、電科院以及北京康拓集團等。這批企業研制生產的DCS系統，不僅品種數量大幅度增加，而且產品技術水平已經達到或接近國際先進水平。在2001年全國應用的4426套DCS系統中，國產DCS系統為1486套，占35%。短短幾年，國外DCS系統在我國一統天下的局面從此不再出現。這些專業化公司不僅占據了一定的市場份額，積累了發展的資本和技術，同時使得國外引進的DCS系統價格也大幅度下降，為我國自動化推廣事業做出了貢獻。與此同時，國產DCS系統的出口也在逐年增長。

雖然國產DCS的發展取得了長足進步，但國外DCS產品在國內市場中占有率還較高，其中主要是Honeywell和橫河公司的產品。我國DCS的市場年增長率約為20%，年市場額約為30(35億元。由于近5年內DCS在石化行業大型自控裝置中沒有可替代產品，所以其市場增長率不會下降。據統計，到2005年，我國石化行業有1000多套裝置需要應用DCS控制；電力系統每年新裝1000多萬千瓦發電機組，需要DCS實現監控；不少企業已使用DCS近15(20年，需要更新和改造。所以，今后5年內DCS作為自動化儀表行業主要產品的地位不會動搖。

根據中國儀器儀表行業協會公布的調查數據顯示，2002年我國DCS市場狀況如下：

小型化、多樣化、PC化和開放性是未來DCS發展的主要方向。目前小型DCS所占有的市場，已逐步與PLC、工業PC、FCS共享。今后小型DCS可能首先與這三種系統融合，而且“軟DCS”技術將首先在小型DCS中得到發展。PC-based控制將更加廣泛地應用于中小規模的過程控制，各DCS廠商也將紛紛推出基于工業PC的小型DCS系統。開放性的DCS系統將同時向上和向下雙向延伸，使來自生產過程的現場數據在整個企業內部自由流動，實現信息技術與控制技術的無縫連接，向測控管一體化方向發展。

4.控制系統正在向現場總線（FCS）方向發展

由于3C（Computer、Control、Communication）技術的發展，過程控制系統將由DCS發展到FCS（Fieldbus Control System）。FCS可以將PID控制徹底分散到現場設備（Field Device）中。基于現場總線的FCS又是全分散、全數字化、全開放和可互操作的新一代生產過程自動化系統，它將取代現場一對一的4(20mA模擬信號線，給傳統的工業自動化控制系統體系結構帶來革命性的變化。

根據IEC61158的定義，現場總線是安裝在制造或過程區域的現場裝置與控制室內的自動控制裝置之間的數字式、雙向傳輸、多分支結構的通信網絡。現場總線使測控設備具備了數字計算和數字通信能力，提高了信號的測量、傳輸和控制精度，提高了系統與設備的功能、性能。IEC/TC65的SC65C/WG6工作組于1984年開始致力于推出世界上單一的現場總線標準工作，走過了16年的艱難歷程，于1993年推出了IEC61158-2，之后的標準制定就陷于混亂。2000年初公布的IEC61158現場總線國際標準子集有八種，分別為：

類型1 IEC技術報告（FFH1）；

類型2 Control-NET（美國Rockwell公司支持）；

類型3 Profibus（德國Siemens公司支持）；

類型4 P-NET（丹麥Process Data公司支持）；

類型5 FFHSE（原FFH2）高速以太網（美國Fisher Rosemount公司支持）；

類型6 Swift-Net（美國波音公司支持）；

類型7 WorldFIP（法國Alsto公司支持）；

類型8 Interbus（美國Phoenix Contact公司支持）。

除了IEC61158的8種現場總線外，IEC TC17B通過了三種總線標準：SDS（Smart Distributed System）；ASI（Actuator Sensor Interface）；Device NET。另外，ISO公布了ISO 11898 CAN標準。其中Device NET于2002年10月8日被中國批準為國家標準，并于2003年4月1日開始實施。

目前在各種現場總線的競爭中，以Ethernet為代表的COTS(Commercial-Off-The-Shelf)通信技術正成為現場總線發展中新的亮點。其關注的焦點主要集中在兩個方面：

(1) 能否出現全世界統一的現場總線標準；

(2) 現場總線系統能否全面取代現時風靡世界的DCS系統。

采用現場總線技術構造低成本的現場總線控制系統，促進現場儀表的智能化、控制功能分散化、控制系統開放化，符合工業控制系統的技術發展趨勢。國家在“九五”期間為了加快現場總線技術在我國的發展，重點放在智能化儀表和現場總線技術的開發和工程化上，補充和完善工藝設備、開發裝置和測試裝置，建立智能化儀表和開發自動化系統的生產基地，形成適度規模經濟。2000年，“九五”國家科技攻關計劃“新一代全分布式控制系統研究與開發”和“現場總線智能儀表研究開發”兩個項目相繼完成。這兩個項目以及先期完成的“現場總線控制系統的開發”項目，針對國際上已經出現的多種現場總線協議并存的局面，重點選擇了HART協議和FF協議現場總線技術攻關。

總之，計算機控制系統的發展在經歷了基地式氣動儀表控制系統、電動單元組合式模擬儀表控制系統、集中式數字控制系統以及集散控制系統（DCS）后，將朝著現場總線控制系統（FCS）的方向發展。雖然以現場總線為基礎的FCS發展很快，但FCS發展還有很多工作要做，如統一標準、儀表智能化等。另外，傳統控制系統的維護和改造還需要DCS，因此FCS完全取代傳統的DCS還需要一個較長的過程，同時DCS本身也在不斷的發展與完善。可以肯定的是，結合DCS、工業以太網、先進控制等新技術的FCS將具有強大的生命力。工業以太網以及現場總線技術作為一種靈活、方便、可靠的數據傳輸方式，在工業現場得到了越來越多的應用，并將在控制領域中占有更加重要的地位。

5.儀器儀表技術在向數字化、智能化、網絡化、微型化方向發展