以PLC和DCS為代表的第三代控制系統(tǒng)，從上世紀(jì)70年代開始應(yīng)用以來，在冶金、電力、石油、化工、輕工等工業(yè)過程控制中獲得迅猛的發(fā)展。那個時期，工廠經(jīng)理有兩個基本選擇：集散控制系統(tǒng)（DCS）或者可編程邏輯控制器（PLC）。盡管兩者功能相似，實際上卻有很大的不同，各有其優(yōu)缺點，用戶不論選擇哪一種控制系統(tǒng)，往往都是以犧牲另一種功能為代價。而最近的十幾年來，歷史悠久的DCS和PLC公司都轉(zhuǎn)向共同稱之為“混合型控制系統(tǒng)（HCS）”的領(lǐng)域，嘗試著把DCS系統(tǒng)的強大功能、復(fù)雜性和PLC系統(tǒng)的靈活、開放性以及低價位結(jié)合起來。為此，DCS公司減少了其系統(tǒng)所占用的空間，而PLC公司則開始集成其組件以制造更完善的系統(tǒng)。
天津水泥設(shè)計院教授級高工張衛(wèi)民表示，就水泥行業(yè)來說，水泥行業(yè)的特點就是開關(guān)量多，模擬量比較少，回路控制也不多，用混合控制系統(tǒng)最為合適，ABB、西門子和羅克韋爾推出的FC800、PCS7、Logix多屬于混合控制系統(tǒng)的范疇。同時在水泥行業(yè)控制系統(tǒng)的供應(yīng)商也已將先進控制算法用于DCS和PLC等控制器中，ABB公司的Optimize IT優(yōu)化專家則集成了Industry IT大量已驗證的先進控制技術(shù)及廣泛的專家知識庫，如模糊邏輯、控制模型、神經(jīng)元和模糊控制等，實現(xiàn)對水泥生產(chǎn)過程進行控制及實施優(yōu)化決策管理。
但是，目前市場上的用戶并不認為混合控制系統(tǒng)是一種革命性的新產(chǎn)品，也沒有將它們看成一個完全不同的產(chǎn)品。而且，目前的國內(nèi)市場上，既存在如上所述的混合控制系統(tǒng)，也有可通過裝備回路控制板實現(xiàn)較多過程控制功能的PLC。但是，混合控制系統(tǒng)的概念切合了生產(chǎn)實際，是控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。從理論上講，當(dāng)代的DCS與PLC都是混合控制系統(tǒng)，但是作為一種產(chǎn)品，混合控制系統(tǒng)無疑為用戶提供了一種新的選擇。
模塊化、離散化設(shè)計成新趨勢
自動化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢是由專用的、集中的控制結(jié)構(gòu)向分散化的、獨立的自動化模塊發(fā)展。對于現(xiàn)今的工程服務(wù)，雖然模塊化和可利用性的概念已經(jīng)被成功應(yīng)用在機械和靠近硬件水平的元件上，但是在控制技術(shù)方面，它仍存在一定的局限性。目前廠商為用戶提供的方案大多是將功能和網(wǎng)絡(luò)連接的多種控制系統(tǒng)分開。理想的情況下，機械的、硬件的和軟件的劃分界限是保持一致的。
在自動化界引起關(guān)注的是控制系統(tǒng)正由集中向分散化發(fā)展。霍尼韋爾的Experion PKS平臺包含了大量新技術(shù)，其中之一便是分布式系統(tǒng)架構(gòu)DSA，它體現(xiàn)的便是離散化設(shè)計的概念。
傳統(tǒng)DCS的集散概念一般停留在一個生產(chǎn)裝置以內(nèi)。一個生產(chǎn)裝置使用一套獨立控制系統(tǒng)，在不共工段使用不同的操作站，不同的控制器及I/O進行各工段的操作和控制。隨著現(xiàn)代過程工業(yè)不斷地往超大規(guī)模發(fā)展，每個生產(chǎn)裝置之間的上下游關(guān)系更加密切，對集散控制系統(tǒng)（DCS）提出了新的要求。不僅要求全流程中每個生產(chǎn)裝置相對保持獨立性，以利于危險分散，獨立裝置開停車，易于進行獨立安裝和維護。而且要求能夠?qū)崿F(xiàn)各生產(chǎn)裝置的信息集中管理和共享，這就是更高層次的集散控制概念。分布式系統(tǒng)架構(gòu)DSA（Distributed System Architecture）將每個生產(chǎn)裝置用一個稱之為Experion PKS族來控制，每個族具有獨立的實時過程數(shù)據(jù)庫（ERDB），保證每個族的獨立性。多個Experion PKS族通過DSA可以很容易地集成一個單一的系統(tǒng)中，無需重復(fù)組態(tài)，無縫集成所有DCS數(shù)據(jù)。從而實現(xiàn)各生產(chǎn)裝置的信息集中管理和共享，構(gòu)成超大規(guī)模系統(tǒng)，并且易于擴展。
DSA可使用各種通用的網(wǎng)絡(luò)，包括局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)。支持微波、衛(wèi)星、租用專線網(wǎng)絡(luò)等，突破地理位置上的分散。可以說，Experion?PKS分布式系統(tǒng)架構(gòu)DSA是控制系統(tǒng)DCS發(fā)展非常重要的一個趨勢。
無線技術(shù)改變過程控制系統(tǒng)
作為過程控制領(lǐng)域新技術(shù)的引領(lǐng)者，艾默生過程控制有限公司也一直把無線技術(shù)作為自己重點技術(shù)之一。艾默生艾默生過程控制公司市場總監(jiān)林永春指出，隨著無線技術(shù)進一步為公眾所接收，其應(yīng)用的范圍也在日益擴大，尤其在工業(yè)過程領(lǐng)域，無線技術(shù)對習(xí)慣于有線技術(shù)的工業(yè)過程領(lǐng)域所帶來的沖擊是巨大的。到目前為止，大多數(shù)的無線項目用于開環(huán)回路的監(jiān)測，應(yīng)該說，現(xiàn)今的無線技術(shù)是對有線技術(shù)強有力的補充。由于無線技術(shù)的應(yīng)用，解決了有線技術(shù)由于投資成本及環(huán)境限制未能實現(xiàn)的功能，提升了過程控制精度，為工廠管理帶來極大效益。應(yīng)該認識到，過程控制的無線化是一場靜悄悄的革命，是一個逐步滲透的過程，隨著人們認知程度的提高，以及無線技術(shù)更為可靠、連續(xù)、兼容的操作方式將給整個工業(yè)界以使用的信心，越來越多的無線設(shè)備將用于工廠。然而，安全有效的工廠操作總是放在第一位的，就目前來說控制功能的應(yīng)用仍然是通過有線電纜來完成的。而今年9月底艾默生在奧蘭多推出了無線方案的冗余功能，使用戶有足夠的信心將靈活的易于使用的智能無線平臺向關(guān)鍵點監(jiān)測和控制應(yīng)用領(lǐng)域擴展。
霍尼韋爾過程控制部市場戰(zhàn)略經(jīng)理姜亞春介紹說，霍尼韋爾最新版本的控制系統(tǒng)Experion PKS已經(jīng)把無線網(wǎng)絡(luò)集成到了控制層，使得無線設(shè)備可以參與到控制之中。姜亞春經(jīng)理表示，“我們認為無線技術(shù)會是自動化控制的發(fā)展方向，同時無線技術(shù)的發(fā)展又會改變過程控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。”
現(xiàn)場總線升級到工業(yè)實時以太網(wǎng)
現(xiàn)場總線和工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和推廣應(yīng)用，為全集成自動化體系架構(gòu)的形成和發(fā)展奠定了通信的基礎(chǔ)。另外，從工業(yè)編程語言、現(xiàn)場總線、工業(yè)以太網(wǎng)等各種自動化國際標(biāo)準(zhǔn)的制定和推廣應(yīng)用，也為工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展奠定了標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)。
當(dāng)今自動化領(lǐng)域內(nèi)，從工藝現(xiàn)場層到工廠（集團）管理層可經(jīng)由以太網(wǎng)，基本實現(xiàn)信息的暢通無縫流通，通過信息的無縫集成、過程優(yōu)化和資源優(yōu)化，實現(xiàn)物流、信息流、價值流的集成，以縮短企業(yè)新產(chǎn)品的開發(fā)周期、提高質(zhì)量、降低成本、改進服務(wù)和改善環(huán)境，從而提升企業(yè)的市場的應(yīng)變能力和競爭能力。在工業(yè)自動化領(lǐng)域當(dāng)今較認可的有兩種，一個是P-NET，它是基于PROFIBUS系統(tǒng)開發(fā)的，第二個是由羅克韋爾為主開發(fā)的即CIP（通用工業(yè)協(xié)議的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)）-它包括DeviceNet、 EtherNet/IP、ControlNet.使用實施以太網(wǎng)技術(shù)后，過去每一個點的都要用兩根線接到兩線制儀表，現(xiàn)在只要通過一根電纜就直接下來了，不但電纜大量減少且I/0的設(shè)備也減小了很多。
過程儀表的創(chuàng)新不可忽視
堡盟過程儀表產(chǎn)品市場經(jīng)理李素蓉指出，不論過程系統(tǒng)如何發(fā)展，功能如何強大，過程儀表的作用不能被忽視。她進一步指出，儀表是在工業(yè)生產(chǎn)過程中，對工藝參數(shù)進行檢測、顯示、記錄或者控制的基礎(chǔ)。隨著工業(yè)的發(fā)展，對儀表控制系統(tǒng)提出了更高的要求，電動儀表逐步向數(shù)字化、智能化方向發(fā)展，計算機系統(tǒng)向網(wǎng)絡(luò)化、開放化發(fā)展，新一代的儀表主要特點是智能化和數(shù)字化。
工廠的生產(chǎn)好壞很大程度上依賴于過程儀表的狀況，這些儀表除了流量、液位、壓力及溫度等參數(shù)的傳感器和變送器，還包括分析儀及控制閥。用于過程技術(shù)的堡盟傳感器和測量設(shè)備極其精密和穩(wěn)定，完全能夠滿足應(yīng)用要求。尤其是在極端環(huán)境條件下，它們也能進行準(zhǔn)確的測量。良好的產(chǎn)品質(zhì)量不僅延長了使用壽命，而且降低了維護周期，提高了過程生產(chǎn)的安全性和效率。
以PLC和DCS為代表的第三代控制系統(tǒng)，從上世紀(jì)70年代開始應(yīng)用以來，在冶金、電力、石油、化工、輕工等工業(yè)過程控制中獲得迅猛的發(fā)展。那個時期，工廠經(jīng)理有兩個基本選擇：集散控制系統(tǒng)（DCS）或者可編程邏輯控制器（PLC）。盡管兩者功能相似，實際上卻有很大的不同，各有其優(yōu)缺點，用戶不論選擇哪一種控制系統(tǒng)，往往都是以犧牲另一種功能為代價。而最近的十幾年來，歷史悠久的DCS和PLC公司都轉(zhuǎn)向共同稱之為“混合型控制系統(tǒng)（HCS）”的領(lǐng)域，嘗試著把DCS系統(tǒng)的強大功能、復(fù)雜性和PLC系統(tǒng)的靈活、開放性以及低價位結(jié)合起來。為此，DCS公司減少了其系統(tǒng)所占用的空間，而PLC公司則開始集成其組件以制造更完善的系統(tǒng)。
天津水泥設(shè)計院教授級高工張衛(wèi)民表示，就水泥行業(yè)來說，水泥行業(yè)的特點就是開關(guān)量多，模擬量比較少，回路控制也不多，用混合控制系統(tǒng)最為合適，ABB、西門子和羅克韋爾推出的FC800、PCS7、Logix多屬于混合控制系統(tǒng)的范疇。同時在水泥行業(yè)控制系統(tǒng)的供應(yīng)商也已將先進控制算法用于DCS和PLC等控制器中，ABB公司的Optimize IT優(yōu)化專家則集成了Industry IT大量已驗證的先進控制技術(shù)及廣泛的專家知識庫，如模糊邏輯、控制模型、神經(jīng)元和模糊控制等，實現(xiàn)對水泥生產(chǎn)過程進行控制及實施優(yōu)化決策管理。
但是，目前市場上的用戶并不認為混合控制系統(tǒng)是一種革命性的新產(chǎn)品，也沒有將它們看成一個完全不同的產(chǎn)品。而且，目前的國內(nèi)市場上，既存在如上所述的混合控制系統(tǒng)，也有可通過裝備回路控制板實現(xiàn)較多過程控制功能的PLC。但是，混合控制系統(tǒng)的概念切合了生產(chǎn)實際，是控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。從理論上講，當(dāng)代的DCS與PLC都是混合控制系統(tǒng)，但是作為一種產(chǎn)品，混合控制系統(tǒng)無疑為用戶提供了一種新的選擇。
模塊化、離散化設(shè)計成新趨勢
自動化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢是由專用的、集中的控制結(jié)構(gòu)向分散化的、獨立的自動化模塊發(fā)展。對于現(xiàn)今的工程服務(wù)，雖然模塊化和可利用性的概念已經(jīng)被成功應(yīng)用在機械和靠近硬件水平的元件上，但是在控制技術(shù)方面，它仍存在一定的局限性。目前廠商為用戶提供的方案大多是將功能和網(wǎng)絡(luò)連接的多種控制系統(tǒng)分開。理想的情況下，機械的、硬件的和軟件的劃分界限是保持一致的。
在自動化界引起關(guān)注的是控制系統(tǒng)正由集中向分散化發(fā)展。霍尼韋爾的Experion PKS平臺包含了大量新技術(shù)，其中之一便是分布式系統(tǒng)架構(gòu)DSA，它體現(xiàn)的便是離散化設(shè)計的概念。
傳統(tǒng)DCS的集散概念一般停留在一個生產(chǎn)裝置以內(nèi)。一個生產(chǎn)裝置使用一套獨立控制系統(tǒng)，在不共工段使用不同的操作站，不同的控制器及I/O進行各工段的操作和控制。隨著現(xiàn)代過程工業(yè)不斷地往超大規(guī)模發(fā)展，每個生產(chǎn)裝置之間的上下游關(guān)系更加密切，對集散控制系統(tǒng)（DCS）提出了新的要求。不僅要求全流程中每個生產(chǎn)裝置相對保持獨立性，以利于危險分散，獨立裝置開停車，易于進行獨立安裝和維護。而且要求能夠?qū)崿F(xiàn)各生產(chǎn)裝置的信息集中管理和共享，這就是更高層次的集散控制概念。分布式系統(tǒng)架構(gòu)DSA（Distributed System Architecture）將每個生產(chǎn)裝置用一個稱之為Experion PKS族來控制，每個族具有獨立的實時過程數(shù)據(jù)庫（ERDB），保證每個族的獨立性。多個Experion PKS族通過DSA可以很容易地集成一個單一的系統(tǒng)中，無需重復(fù)組態(tài)，無縫集成所有DCS數(shù)據(jù)。從而實現(xiàn)各生產(chǎn)裝置的信息集中管理和共享，構(gòu)成超大規(guī)模系統(tǒng)，并且易于擴展。
DSA可使用各種通用的網(wǎng)絡(luò)，包括局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)。支持微波、衛(wèi)星、租用專線網(wǎng)絡(luò)等，突破地理位置上的分散。可以說，Experion?PKS分布式系統(tǒng)架構(gòu)DSA是控制系統(tǒng)DCS發(fā)展非常重要的一個趨勢。
無線技術(shù)改變過程控制系統(tǒng)
作為過程控制領(lǐng)域新技術(shù)的引領(lǐng)者，艾默生過程控制有限公司也一直把無線技術(shù)作為自己重點技術(shù)之一。艾默生艾默生過程控制公司市場總監(jiān)林永春指出，隨著無線技術(shù)進一步為公眾所接收，其應(yīng)用的范圍也在日益擴大，尤其在工業(yè)過程領(lǐng)域，無線技術(shù)對習(xí)慣于有線技術(shù)的工業(yè)過程領(lǐng)域所帶來的沖擊是巨大的。到目前為止，大多數(shù)的無線項目用于開環(huán)回路的監(jiān)測，應(yīng)該說，現(xiàn)今的無線技術(shù)是對有線技術(shù)強有力的補充。由于無線技術(shù)的應(yīng)用，解決了有線技術(shù)由于投資成本及環(huán)境限制未能實現(xiàn)的功能，提升了過程控制精度，為工廠管理帶來極大效益。應(yīng)該認識到，過程控制的無線化是一場靜悄悄的革命，是一個逐步滲透的過程，隨著人們認知程度的提高，以及無線技術(shù)更為可靠、連續(xù)、兼容的操作方式將給整個工業(yè)界以使用的信心，越來越多的無線設(shè)備將用于工廠。然而，安全有效的工廠操作總是放在第一位的，就目前來說控制功能的應(yīng)用仍然是通過有線電纜來完成的。而今年9月底艾默生在奧蘭多推出了無線方案的冗余功能，使用戶有足夠的信心將靈活的易于使用的智能無線平臺向關(guān)鍵點監(jiān)測和控制應(yīng)用領(lǐng)域擴展。
霍尼韋爾過程控制部市場戰(zhàn)略經(jīng)理姜亞春介紹說，霍尼韋爾最新版本的控制系統(tǒng)Experion PKS已經(jīng)把無線網(wǎng)絡(luò)集成到了控制層，使得無線設(shè)備可以參與到控制之中。姜亞春經(jīng)理表示，“我們認為無線技術(shù)會是自動化控制的發(fā)展方向，同時無線技術(shù)的發(fā)展又會改變過程控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。”
現(xiàn)場總線升級到工業(yè)實時以太網(wǎng)
現(xiàn)場總線和工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和推廣應(yīng)用，為全集成自動化體系架構(gòu)的形成和發(fā)展奠定了通信的基礎(chǔ)。另外，從工業(yè)編程語言、現(xiàn)場總線、工業(yè)以太網(wǎng)等各種自動化國際標(biāo)準(zhǔn)的制定和推廣應(yīng)用，也為工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展奠定了標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)。
當(dāng)今自動化領(lǐng)域內(nèi)，從工藝現(xiàn)場層到工廠（集團）管理層可經(jīng)由以太網(wǎng)，基本實現(xiàn)信息的暢通無縫流通，通過信息的無縫集成、過程優(yōu)化和資源優(yōu)化，實現(xiàn)物流、信息流、價值流的集成，以縮短企業(yè)新產(chǎn)品的開發(fā)周期、提高質(zhì)量、降低成本、改進服務(wù)和改善環(huán)境，從而提升企業(yè)的市場的應(yīng)變能力和競爭能力。在工業(yè)自動化領(lǐng)域當(dāng)今較認可的有兩種，一個是P-NET，它是基于PROFIBUS系統(tǒng)開發(fā)的，第二個是由羅克韋爾為主開發(fā)的即CIP（通用工業(yè)協(xié)議的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)）-它包括DeviceNet、 EtherNet/IP、ControlNet.使用實施以太網(wǎng)技術(shù)后，過去每一個點的都要用兩根線接到兩線制儀表，現(xiàn)在只要通過一根電纜就直接下來了，不但電纜大量減少且I/0的設(shè)備也減小了很多。
過程儀表的創(chuàng)新不可忽視
堡盟過程儀表產(chǎn)品市場經(jīng)理李素蓉指出，不論過程系統(tǒng)如何發(fā)展，功能如何強大，過程儀表的作用不能被忽視。她進一步指出，儀表是在工業(yè)生產(chǎn)過程中，對工藝參數(shù)進行檢測、顯示、記錄或者控制的基礎(chǔ)。隨著工業(yè)的發(fā)展，對儀表控制系統(tǒng)提出了更高的要求，電動儀表逐步向數(shù)字化、智能化方向發(fā)展，計算機系統(tǒng)向網(wǎng)絡(luò)化、開放化發(fā)展，新一代的儀表主要特點是智能化和數(shù)字化。
工廠的生產(chǎn)好壞很大程度上依賴于過程儀表的狀況，這些儀表除了流量、液位、壓力及溫度等參數(shù)的傳感器和變送器，還包括分析儀及控制閥。用于過程技術(shù)的堡盟傳感器和測量設(shè)備極其精密和穩(wěn)定，完全能夠滿足應(yīng)用要求。尤其是在極端環(huán)境條件下，它們也能進行準(zhǔn)確的測量。良好的產(chǎn)品質(zhì)量不僅延長了使用壽命，而且降低了維護周期，提高了過程生產(chǎn)的安全性和效率。
