DCS是什麼？你能說得清楚嗎？

09-07

DCS是什麼？你能說得清楚嗎？

來自專欄設備預防性維護19 人贊了文章

說到控制系統很多人貌似說得頭頭是道，繼續深究下去，什麼是控制器，什麼是PLC，什麼是DCS，什麼是FCS？三兩句話介紹完基本概念後，頓時語塞，怎麼聊都感覺枯燥生硬。今天易維通來挑戰一下這個枯燥的話題，歡迎留言拍磚。

什麼是DCS？

我們首先可以明確的是：DCS是歷史悠久的典型控制系統形態，控制系統分上下位機，上位機組態偏重GUI（圖形用戶界面），下位機組態偏重演算法。

劃關鍵字！組態 / 上下位機

有朋友可能會問什麼是組態？其實組態就是搭建系統軟體和硬體環境，再簡單地說，組態就是用已有的簡單功能組合出更複雜的功能。

那上下位機又是什麼呢？舉個例子：設想自己開發一個控制系統。首先要做的是告訴計算機自己想幹什麼，然後由計算機通知控制器，最後控制器再告訴執行器具體該怎麼做。這裡面我其實只跟計算機發生對話，這裡的計算機就是上位機，接受計算機指令的控制器就是下位機。

其實計算機和控制器本質上說都是計算機，只是外在表現形式，應用環境和編程方式的差異，導致我們必須採取一些便於理解的命名方式。上位機要跟人互動，所以偏重GUI，有顯示器或觸摸屏、滑鼠和鍵盤燈外設等人機交互設備。下位機要跟執行機構互動，所以偏重演算法，人們要把需求編寫成可執行的程序下載到下位機，上位機給出的指令觸發下位機程序執行，下位機更像是一個黑盒子，執行過程中人們無法直觀的看到每一個過程和步驟，只能對結果進行分析，對不對，準不準，好不好。

那組態和上下位機跟DCS有什麼關係呢？

Distributed Control System-->DCS（分散式控制系統），因為DCS也是控制系統，遵循控制系統的基本形態，也有上下位機，也要進行軟體和硬體組態。Distributed分散式是講DCS這個控制系統的特點和差異化。因此我們要搞明白什麼是DCS就要從分散式這個特點開始。進入正題！

1DCS的進化史

人們普遍認為任何事物要分析他們的特點和差異化，就要回答兩個哲學問題。1）從哪裡來？2）到哪裡去？同理，我們想知道什麼是DCS，什麼是分散式，就離不開DCS的進化史和發展方向。

接下來我們從四次工業革命對過程工業控制系統的影響來聊一聊DCS的進化和發展。幫助大家更深刻的理解DCS。

第一次工業革命，蒸汽時代，自動控制只能完成很簡單的功能。按物理點位計算，只是現在的DI和DO，能實現的功能是：開和關，也就是一台機車的啟停而已。最多就是在一些外設機械設備參與下實現正反轉和簡單的速度控制。家喻戶曉的瓦特公認為是蒸汽機的發明者，但其實蒸汽機的出現比瓦特出生還要早許多，而最初期的DCS還跟蒸汽機有密切的關係，這是為什麼呢？關於這段故事，易維通新上線的【4堂課丨實現DCS系統快速入門】中，DCS高級工程師文杞梓和您細細分享。

圖片來源：網路，整理：易維通

第二次工業革命，電氣化時代，諸如繼電器等電子設備普及，人們開始在現場就地控制一些大型設備。和之前對比改善在於，比如一個設備特別大，我用了就地控制就不用爬上設備去做啟停操作了。再後來，人們還覺得麻煩，因為從這個設備跑到那個設備進行操作也很麻煩。所以，就把這些需要控制的按鈕都放在一個屋子裡，再裝上簡單的指示燈，操作員盯著顯示屏上一大堆指示燈，隨時準備按下操作台上一排排的啟停按鈕。

圖片來源：網路，整理：易維通

第三次工業革命，信息時代，隨著電子計算機技術的發展，控制系統一直發展，形成了成熟的集中控制系統，到現在CCR（Central Control Room）也可以叫做集控中心。為什麼後來又分散了？因為人們發現集中控制會出現很多問題，當點位過於集中，控制規模過大的時候，如果某一個關鍵路徑（模塊）出現問題，可能導致很大一片控制區域癱瘓。這是中央集權制度的通病，一倒一大片。所以，人們考慮把硬體做的分散一些，並且分散到控制區域附近，增加操作員站，並且保留CCR。其中操作員站處理現場具體事務，CCR監管整個控制區域的銜接、協調事務。人們依然在控制室裡面，但整個系統運行卻更穩定了。

圖片來源：網路，整理：易維通

除此之外，為了提高通信效率，通過完善，又進化出了新種族FCS（Fieldbus Control System，現場匯流排控制系統）意思是說原來你為了通信要為每一種甚至每一個控制組建配備一名類似通訊員一樣的角色，可機構太臃腫、隊伍太龐大導致效率低下，所以取消一對一的通信，大家都通過指定機構完成所有通信工作，這個指定機構就是現場匯流排（Fieldbus）。