本文主要介紹了國(guó)內(nèi)外電站DCS控制系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r、各品牌DCS的系統(tǒng)架構(gòu)和在中國(guó)的市場(chǎng)份額，并且參照三菱重工等跨國(guó)企業(yè)集團(tuán)的發(fā)展模式闡述了國(guó)內(nèi)大型電站設(shè)備制造商發(fā)展自己獨(dú)立控制系統(tǒng)的必要性和可行性。

一、概述

　　國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和其它行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步迫切要求信息化在工業(yè)方面得到廣泛的應(yīng)用，特別是需要新技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，因此工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)得以很快發(fā)展，利用工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，提高自動(dòng)化、智能化、信息化水平，增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)能力，是一項(xiàng)非常迫切的任務(wù)。

　　隨著工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的迅速發(fā)展，綜合自動(dòng)化控制系統(tǒng)的水平在不斷提高；從單機(jī)控制發(fā)展到分布式控制系統(tǒng)（DCS），隨著可編程控制器（PLC）性能不斷完善，在DCS中得到了廣泛的應(yīng)用。近期又發(fā)展了新的全開(kāi)放、全分散、可操作的系統(tǒng)——現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（FCS），已開(kāi)始應(yīng)用于DCS的過(guò)程控制層。

　　我們?yōu)榱俗屍髽I(yè)更快了解國(guó)內(nèi)外最新的分布式控制系統(tǒng)、產(chǎn)品和發(fā)展趨勢(shì)，以便企業(yè)更好地去應(yīng)用分布式控制系統(tǒng)，提高企業(yè)信息化水平，增強(qiáng)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力。

　　DCS盡管各有特色，其結(jié)構(gòu)卻大同小異，如圖1所示，從下到上分為過(guò)程控制層、過(guò)程監(jiān)控層、生產(chǎn)管理層和決策管理層。

　　　　　　　　　　　　圖1

通過(guò)DCS在企業(yè)的應(yīng)用，使資源能充分利用，能耗大大下降，生產(chǎn)效率大大提高，從而使企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力有大大提升，也就達(dá)到了信息化帶動(dòng)工業(yè)化的目的。隨著企業(yè)大量的廣泛應(yīng)用DCS，也實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化促進(jìn)信息化的發(fā)展。

世界各國(guó)主要制造商已將DCS形成功能齊全、配置靈活的系列產(chǎn)品。分析各制造商其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能可歸納以下五個(gè)特點(diǎn)：

（1）硬件積木化

（2）軟件模塊化

（3）控制組態(tài)化

（4）通信網(wǎng)絡(luò)化

（5）高可靠性

二、市場(chǎng)預(yù)測(cè)

國(guó)際著名ARC咨詢機(jī)構(gòu)于2003年發(fā)布了世界DCS市場(chǎng)預(yù)測(cè)報(bào)告。該報(bào)告預(yù)測(cè)世界DCS市場(chǎng)從2002年至2007年將保持年增長(zhǎng)率2.5％，市場(chǎng)銷售額從2003年的91億美元將增長(zhǎng)到2007年的103億美元。世界DCS的增長(zhǎng)速度之所以不高，主要原因是美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度減慢所造成。

ARC咨詢機(jī)構(gòu)又在一篇題為“分布式控制系統(tǒng)在中國(guó)的前景”的研究報(bào)告中指出，2003年，中國(guó)DCS市場(chǎng)的規(guī)模為45億元，到2008年將增加到90億元，如圖2所示。也就是說(shuō)中國(guó)DCS市場(chǎng)的年增長(zhǎng)率預(yù)計(jì)將維持在15.1%。

　　　　　　　　　　　　圖2

　　又據(jù)國(guó)內(nèi)調(diào)查機(jī)構(gòu)的報(bào)告，到2001年電站應(yīng)用DCS的數(shù)量已經(jīng)超過(guò)石化和化工成為DCS******的用戶，每年占據(jù)這個(gè)市場(chǎng)總額的34.9%（不含核電和熱電系統(tǒng)），如圖3所示。由于DCS作為與電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合最緊密的系統(tǒng)，他的生命周期取決于電子設(shè)備的制造壽命和信息技術(shù)的發(fā)展速度，目前在運(yùn)行的電站DCS設(shè)備平均壽命為6-8年，而電站設(shè)備平均設(shè)計(jì)壽命為30-40年，由此判斷這個(gè)市場(chǎng)僅更新改造一項(xiàng)就有著廣闊的發(fā)展空間。

　　　　　　　　　　　　圖3

　　隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國(guó)家在新建項(xiàng)目和舊廠改造方面投入了大量資金，形成了較大的市場(chǎng)，因此全球的DCS廠商幾乎都來(lái)到中國(guó)，加速了這個(gè)領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)。
　　ARC同時(shí)指出，在中國(guó)，DCS在能源方面的應(yīng)用將繼續(xù)占很大比重，DCS廠商在中國(guó)的商機(jī)在增加。然而目前他們也面臨許多挑戰(zhàn)，全球的DCS廠商首先面臨中國(guó)廠商的競(jìng)爭(zhēng)。為了降低成本，這些國(guó)外廠商帶來(lái)了開(kāi)放的標(biāo)準(zhǔn)體系以及通用的控制器件，這使得國(guó)內(nèi)的DCS廠商能夠跳過(guò)控制技術(shù)的發(fā)展初期階段，直接采用成熟的和開(kāi)放的技術(shù)，通過(guò)本地化、專業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化以更強(qiáng)的服務(wù)能力、更有競(jìng)爭(zhēng)力的價(jià)格參與到DCS的競(jìng)爭(zhēng)之中。
　　盡管目前國(guó)內(nèi)和國(guó)外廠商針對(duì)的DCS市場(chǎng)界線還比較分明，但這并不是絕對(duì)的，隨著國(guó)內(nèi)技術(shù)的發(fā)展、人才的培養(yǎng)、經(jīng)驗(yàn)的積累這個(gè)界線勢(shì)必然變得模糊和淡化，國(guó)內(nèi)廠家在DCS領(lǐng)域的潛質(zhì)將進(jìn)一步得到發(fā)揮。正是國(guó)內(nèi)這種需求和對(duì)DCS設(shè)備更加專業(yè)化的分工，使國(guó)內(nèi)廠商感到有信心也有能力開(kāi)拓這個(gè)領(lǐng)域。

三、國(guó)內(nèi)外主要制造商

目前世界上主要制造商有Foxboro（美）、SIEMENS（德）、ABB（瑞士）、Emerson（美）、HITACH（日）、LEEDS & NORTHRMP（美）、Honewell（美）、Hartmann & Braun（德）、Yokogawa（日）、等。

在國(guó)內(nèi)DCS廠家中，******的供貨商依次為：浙大中控、合利時(shí)、上海新華、上儀、四聯(lián)、威盛等。

在應(yīng)用DCS的過(guò)程中，我國(guó)科研技術(shù)人員在消化吸收國(guó)外技術(shù)的同時(shí)，自主創(chuàng)新我國(guó)自己的DCS，經(jīng)過(guò)多年努力，他們都已經(jīng)取得可喜的成果，如新華控制工程公司的XDPS-400、北京和利時(shí)的FOCS和國(guó)電智深公司的EDPF-NT，華能信息產(chǎn)業(yè)公司的PINECONTROL，都已在多個(gè)電廠試驗(yàn)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)改造提高后、達(dá)到或接近國(guó)外廠家同類的DCS水平，并已在200、300WM機(jī)組改造或新建工程中得到廣泛應(yīng)用，受到電廠的歡迎和好評(píng)，且其價(jià)格低于國(guó)外成套進(jìn)口的設(shè)備。

四、DCS的發(fā)展

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，DCS的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，企業(yè)對(duì)DCS提出了許多新的要求，為此世界各國(guó)DCS廠商紛紛加強(qiáng)開(kāi)發(fā)研究DCS系統(tǒng)的技術(shù)水平。近期，F(xiàn)oxboro公司的I/A Series系統(tǒng)，如圖4所示、ABB公司的 Industrial IT 系統(tǒng)，如圖5所示、Honeywell 公司最新推出的Experion PKS（過(guò)程知識(shí)系統(tǒng)）、Siemens公司的PCS7系統(tǒng)，如圖6所示、Emerson 公司的PlantWeb (Emerson Process Management)這標(biāo)志著新一代DCS 已經(jīng)形成，也就是第四代DCS。

　　　　　　　　　　　　圖4


　　　　　　　　　　　　圖5


　　　　　　　　　　　　圖6

　　最近我們分析了日本三菱重工株式會(huì)社DCS發(fā)展的歷史。三菱重工電站設(shè)備配套DCS開(kāi)發(fā)的歷史，如圖7所示。

　　　　　　　　　　　　圖7

　　三菱重工是在對(duì)電站設(shè)備工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)和制造已經(jīng)趨于成熟后才進(jìn)入控制領(lǐng)域的。從它的發(fā)展歷程可以看出，他最初也是集成美國(guó)Bailey公司的820系統(tǒng)和L&N的控制系統(tǒng)，自1975年開(kāi)始研制自己的電站DCS設(shè)備，開(kāi)發(fā)歷盡20多年，目前已經(jīng)是第五代產(chǎn)品。

從圖8中我們可以知道，三菱重工的已生產(chǎn)了2351套DCS系統(tǒng)。

　　　　　　　　　　　　圖8

　　在三菱重工電站DCS研發(fā)過(guò)程中，回避了三菱重工硬件設(shè)備產(chǎn)能不足和開(kāi)發(fā)成本過(guò)高的缺陷，抓住核心的控制軟件技術(shù)和自身工藝設(shè)備制造商的優(yōu)勢(shì)，以提高整體設(shè)備運(yùn)行的可靠性和協(xié)調(diào)性為出發(fā)點(diǎn)，大量采用開(kāi)放技術(shù)和第三方可靠硬件，將它們按照自己的DCS設(shè)備需求來(lái)設(shè)計(jì)，有機(jī)的組合在一起，并且開(kāi)發(fā)了具有針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備、測(cè)量設(shè)備和專用安全防護(hù)設(shè)備，從而有效的提高了控制安全等級(jí)和控制精度。在圖8中，我們可以看到貫穿始終的是DIASYS IDOL組態(tài)語(yǔ)言，而變化的則是隨著電子工業(yè)進(jìn)步，不斷升級(jí)和發(fā)展的計(jì)算機(jī)設(shè)備、控制方式、針對(duì)客戶需求調(diào)整的控制策略。
　　圖9是三菱重工DIASYS NETMATION的基本架構(gòu)，簡(jiǎn)潔的系統(tǒng)配置、穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)通訊、強(qiáng)大的處理能力和豐富的軟件功能是這套系統(tǒng)******的特點(diǎn)。

　　　　　　　　　　　　圖9

開(kāi)放性還體現(xiàn)在不同的層面，例如：DIASYS的組態(tài)軟件就是借鑒微軟公司的MS VISIO，這是MS Office辦公自動(dòng)化套裝軟件之一。利用這個(gè)平臺(tái)開(kāi)發(fā)的組態(tài)工具，具有與主流操作系統(tǒng)良好的兼容性，與MS Office可以任意嵌入和鏈接，很好的解決了報(bào)表處理、統(tǒng)計(jì)計(jì)算、數(shù)據(jù)分析等功能的嵌入。此外，由于MS VISIO是獨(dú)立于DIASYS系統(tǒng)而提供升級(jí)服務(wù)的軟件，因此在微軟推出了新版本的VISIO的同時(shí)，也就意味著DIASYS的組態(tài)軟件自動(dòng)升級(jí)。如圖10所示：

　　　　　　　　　　　　圖10

　　現(xiàn)在，三菱的DIASYS系統(tǒng)被認(rèn)為是世界上*********的電站DCS設(shè)備。同時(shí)，三菱重工在日本還是電站的運(yùn)營(yíng)商，很多運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)被補(bǔ)充到控制和工藝系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中去，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和適用性。這些成功的經(jīng)驗(yàn)都是我們上海電氣值得借鑒的，這將改變以往只生產(chǎn)DCS，缺少電站運(yùn)行、管理和工藝設(shè)備制造經(jīng)驗(yàn)的生產(chǎn)廠商的局面，從而使國(guó)產(chǎn)的DCS設(shè)備進(jìn)入大容量、高參數(shù)，尤其是超臨界、超超臨界機(jī)組的DCS的應(yīng)用領(lǐng)域。
　　從傳統(tǒng)的工藝設(shè)備制造商到過(guò)程控制系統(tǒng)的供應(yīng)商是一個(gè)飛躍。從ABB、西屋、三菱重工、西門子、GE、阿爾斯通、日立等跨國(guó)企業(yè)的成長(zhǎng)歷程可以看出，它們本身都是集電站設(shè)備制造、控制系統(tǒng)制造、集成于一身的大型綜合性企業(yè)集團(tuán)。這些集團(tuán)的電站控制系統(tǒng)都是用于增強(qiáng)其工程實(shí)施能力和產(chǎn)品附加值的有力保證，很多企業(yè)都將成功控制對(duì)手的工藝設(shè)備看作企業(yè)的一種綜合實(shí)力的體現(xiàn)。另外很重要的一點(diǎn)，能夠獨(dú)立進(jìn)行控制系統(tǒng)配套對(duì)于這些企業(yè)還兼具著保護(hù)工藝系統(tǒng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的重任。
　　因此，像上海電氣這樣的國(guó)內(nèi)綜合性企業(yè)集團(tuán)應(yīng)當(dāng)發(fā)展和擁有自己獨(dú)立的控制系統(tǒng)，不僅使得在承接國(guó)際、國(guó)內(nèi)的電站工程總承包方面更具競(jìng)爭(zhēng)力，綜合工程能力得到提升，還可以為用戶提供運(yùn)行品質(zhì)更優(yōu)良、系統(tǒng)特點(diǎn)更突出的電站成套設(shè)備。