自動(dòng)控制技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

自動(dòng)控制技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)主講：黃福彥TEL-mail:huangfuyan2003@目錄自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展集散型控制系統(tǒng)特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)DCS發(fā)展趨勢(shì)集散型系統(tǒng)的若干可靠性特點(diǎn)及應(yīng)用典型DCS介紹自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展自動(dòng)化研究的是什么？自動(dòng)化研究的是如何通過(guò)各種技術(shù)工具和系統(tǒng)（包括計(jì)算機(jī)）延伸人的信息獲取、處理和決策控制的功能，提高生產(chǎn)能力、生產(chǎn)水平和勞動(dòng)生產(chǎn)率，并不斷提高人和機(jī)器交互作用的水平，把人從繁重的、可程序化的工作中解放出來(lái)以從事更具創(chuàng)造性的勞動(dòng)。自動(dòng)化技術(shù)主要有兩個(gè)方面:用自動(dòng)化機(jī)械代替人工的動(dòng)力方面的自動(dòng)化;在生產(chǎn)過(guò)程和業(yè)務(wù)處理過(guò)程中，進(jìn)行測(cè)量、計(jì)算、控制等，這是信息處理方面的自動(dòng)化。自動(dòng)控制技術(shù)廣泛應(yīng)用于工業(yè)過(guò)程控制、智能建筑和家庭自動(dòng)化。過(guò)程自動(dòng)控制是自動(dòng)化技術(shù)的一個(gè)重要分支。自動(dòng)化研究的是什么？從廣義上講，可把工業(yè)過(guò)程控制理解為從原料的投入一直到成品產(chǎn)出的整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程。所謂過(guò)程自動(dòng)化，就是利用控制儀表、計(jì)算機(jī)、通信網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)工具，自動(dòng)獲取各過(guò)程變量值的信息，并對(duì)影響過(guò)程狀況變量進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)和或操作，以達(dá)到提高經(jīng)濟(jì)效益和勞動(dòng)生產(chǎn)率、節(jié)約能源、減少污染和安全生產(chǎn)等目的。工業(yè)過(guò)程自動(dòng)化是通過(guò)自動(dòng)化儀表、自動(dòng)化技術(shù)與生產(chǎn)工藝及設(shè)備的有機(jī)結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)的。過(guò)程控制技術(shù)經(jīng)歷了一個(gè)由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，從低級(jí)到高級(jí)，并日臻完善的過(guò)程。過(guò)程控制所涉及到的領(lǐng)域比較廣泛，對(duì)新技術(shù)的發(fā)展極為敏感。對(duì)其影響最大的是計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動(dòng)化理論與技術(shù)、自動(dòng)化儀表技術(shù)。自動(dòng)控制原理（1）原始的控制方法自動(dòng)控制原理（2）反饋控制傳感器（測(cè)量溫度）執(zhí)行機(jī)構(gòu)（調(diào)節(jié)燃料）控制器設(shè)定值（控制目標(biāo)）自動(dòng)控制原理（3）一個(gè)復(fù)雜的控制系統(tǒng)——原油蒸餾原油汽油煤油柴油重油蒸餾塔過(guò)程控制的過(guò)去、現(xiàn)在和將來(lái)控制理論、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等相融合應(yīng)用于實(shí)際工程中,形成了“工業(yè)IT”管控一體化以前：過(guò)程控制操作監(jiān)視系統(tǒng)維護(hù)現(xiàn)在：信息管理項(xiàng)目管理設(shè)備管理計(jì)算機(jī)控制技術(shù)

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)：DCS，PLC，F(xiàn)CS

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)：關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)多媒體技術(shù)DCSDCSDCS發(fā)酵系統(tǒng)動(dòng)力系統(tǒng)廢水處理……計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)集成系統(tǒng)集成信息離散信息實(shí)時(shí)信息自動(dòng)化技術(shù)

生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)控制設(shè)計(jì)、分析、整定傳感器與執(zhí)行器技術(shù)信號(hào)測(cè)量、自動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)安全生產(chǎn)系統(tǒng)報(bào)警、安全保護(hù)過(guò)程優(yōu)化與模型1960-1985單元控制單回路PID串級(jí)控制前饋控制均勻控制批量控制1985-1997裝置級(jí)最優(yōu)化控制自校正控制解藕控制模糊控制跟蹤控制神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制最優(yōu)控制預(yù)測(cè)控制自適應(yīng)控制魯棒控制軟測(cè)量技術(shù)1997－工廠綜合自動(dòng)化分散遞階控制靜態(tài)與動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)控制信息集成及網(wǎng)絡(luò)化現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)國(guó)內(nèi)外比較電動(dòng)單元儀表集散控制系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)國(guó)外60~70年代70~80年代90年代70~80年代90年代初90年代中后期國(guó)內(nèi)10+年集散型控制系統(tǒng)特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)集散控制系統(tǒng)（DCS）特點(diǎn)

集散型控制系統(tǒng)，是一種新型的過(guò)程控制系統(tǒng).整個(gè)裝置繼承了常規(guī)模擬儀表控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)集中控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，并且克服了單微機(jī)控制系統(tǒng)危險(xiǎn)性高度集中以及常規(guī)儀表控制功能單一，人/機(jī)聯(lián)系差的缺點(diǎn)。常規(guī)控制系統(tǒng)的弱點(diǎn)

常規(guī)控制即70年代工業(yè)控制中采用的模擬電動(dòng)儀表控制系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)直接數(shù)字控制。生產(chǎn)過(guò)程規(guī)模不斷擴(kuò)大，中控儀表越來(lái)越多，操作人員對(duì)過(guò)程的監(jiān)控和操作的要求也越來(lái)越多、高，模擬儀表難以勝任。儀表技術(shù)發(fā)展很快，更新?lián)Q代的周期越來(lái)越短，工業(yè)技術(shù)的發(fā)展要求儀表控制系統(tǒng)能適應(yīng)它們發(fā)展的需要。常規(guī)控制系統(tǒng)的弱點(diǎn)如何把因計(jì)算機(jī)的故障造成的危害減少，使危險(xiǎn)分散，成為應(yīng)用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)首要解決的問(wèn)題集中和綜合的操作和監(jiān)督要求對(duì)全廠、各車間和工段級(jí)的控制和操作有相應(yīng)的數(shù)據(jù)通信聯(lián)系，不僅要求有大量的數(shù)據(jù)傳送，而且要求有高速的數(shù)據(jù)傳輸速率。集散控制系統(tǒng)（DCS）優(yōu)點(diǎn)功能齊全

集散系統(tǒng)可以完成從簡(jiǎn)單的單回路控制到復(fù)雜的多變量模型優(yōu)化控制； 可以執(zhí)行從常規(guī)的PID運(yùn)算到SMITH預(yù)估，三階矩陣乘法等各種運(yùn)算； 可以進(jìn)行連續(xù)的反饋控制，也可以進(jìn)行間斷的順序控制，邏輯控制，可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)控，顯示，打印，報(bào)警，歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等日常的全部操作要求。集散控制系統(tǒng)（DCS）優(yōu)點(diǎn)人/機(jī)聯(lián)系好，實(shí)現(xiàn)了集中監(jiān)控和管理

操作人員通過(guò)CRT和操作鍵盤，可以監(jiān)控全部生產(chǎn)裝置以及整個(gè)工廠的生產(chǎn)情況，按預(yù)定的控制策略組成各種不同的控制回路，并調(diào)整回路的任一常數(shù)，而且還可以對(duì)機(jī)電設(shè)備進(jìn)行各種控制，從而實(shí)現(xiàn)了真正的集中操作和監(jiān)控管理。集散控制系統(tǒng)（DCS）優(yōu)點(diǎn)系統(tǒng)擴(kuò)展靈活

集散系統(tǒng)采用模塊式結(jié)構(gòu)，用戶可根據(jù)需要方便地?cái)U(kuò)大或縮小系統(tǒng)的規(guī)模，或改變系統(tǒng)的控制級(jí)別。集散系統(tǒng)采用組態(tài)方法構(gòu)成各種控制回路，很容易對(duì)方案進(jìn)行修改。集散控制系統(tǒng)（DCS）優(yōu)點(diǎn)

安全可靠性高

由于采用了多微處理機(jī)的分散控制結(jié)構(gòu)，危險(xiǎn)性分散，系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備采用雙重或多重冗余，還設(shè)有無(wú)中斷自動(dòng)控制系統(tǒng)和完善的自診斷功能，使系統(tǒng)的平均無(wú)故障時(shí)間MTBF達(dá)到105天，平均修復(fù)時(shí)間MTTR為10-2天，整個(gè)系統(tǒng)的利用率達(dá)到99.999%。集散控制系統(tǒng)（DCS）優(yōu)點(diǎn)安裝調(diào)試簡(jiǎn)單

集散系統(tǒng)的各模件都安裝在標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架內(nèi)，模件之間采用多芯電纜，標(biāo)準(zhǔn)化接插件連接，與過(guò)程的連接采用規(guī)格化端子板，到中控室操作站只需敷設(shè)同軸電纜進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞，所以布線量大大減少，安裝工作量?jī)H為常規(guī)儀表的1/2-1/3。系統(tǒng)調(diào)試采用專用的調(diào)試軟件，使調(diào)試時(shí)間僅為常規(guī)儀表的1/2。集散控制系統(tǒng)（DCS）優(yōu)點(diǎn)

具有良好的性能價(jià)格比

在性能上集散系統(tǒng)技術(shù)先進(jìn)，功能齊全，可靠性高.典型國(guó)外集散控制系統(tǒng)（DCS）

由于集散系統(tǒng)具有眾多的優(yōu)越性，從1975年美國(guó)霍尼韋爾公司發(fā)表“TDC2000”系統(tǒng)后，國(guó)外各家公司生產(chǎn)的集散系統(tǒng)有幾十種，下表列出了國(guó)外集散系統(tǒng)的概況。典型國(guó)外集散控制系統(tǒng)（DCS）集散控制系統(tǒng)分類三代DCS：1、75-80年，第一代。 8位、cisc技術(shù)、常規(guī)儀表功能。2、80年代中－90年代前期，第二代。 16位、risc技術(shù)、實(shí)時(shí)操作和程序編譯已比較完整。3、90年代中到21世紀(jì)，第三代。 16/32位、多CPU用于控制運(yùn)算、冗余切換、通信等。

國(guó)內(nèi)集散控制系統(tǒng)

我國(guó)使用集散系統(tǒng)在七十年代末八十年代初，85年進(jìn)入推廣應(yīng)用階段。目前國(guó)內(nèi)已出現(xiàn)浙大中控、和利時(shí)、浙大中自、上海新華等國(guó)內(nèi)知名品牌。集散系統(tǒng)的應(yīng)用，把我國(guó)過(guò)程控制推向一個(gè)新的水平，取得較為顯著的經(jīng)濟(jì)效益，其發(fā)展前景是十分廣闊的。DCS使先進(jìn)控制成為可能使用DCS不能僅僅簡(jiǎn)單取代常規(guī)儀表的功能。DCS使用應(yīng)盡可能達(dá)到最優(yōu)的性能價(jià)格比DCS是實(shí)現(xiàn)優(yōu)化、先進(jìn)控制的基礎(chǔ)，是綜合自動(dòng)化，TIA的基礎(chǔ)。先進(jìn)控制技術(shù)的發(fā)展常規(guī)（經(jīng)典）控制技術(shù):主要是PID控制技術(shù)目前的控制系統(tǒng)中仍約有90％采用的是常規(guī)PID控制技術(shù)（包括一些改進(jìn)型PID控制技術(shù)）

PID控制具有如下主要優(yōu)點(diǎn)：1.不需要對(duì)象的模型。2.分析、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，易于被現(xiàn)場(chǎng)工程師所接受。3.具有較強(qiáng)的魯棒性。常規(guī)PID控制的缺點(diǎn)

1.PID控制器參數(shù)的整定較困難,需要豐富的經(jīng)驗(yàn)才能達(dá)到較好的控制效果，到目前為止還沒(méi)有一系統(tǒng)化的參數(shù)整定方法。2.幾乎沒(méi)有利用對(duì)象的有用信息,如:主要的Ｉ／Ｏ信息，一些可測(cè)的相關(guān)參數(shù)等3.只適用于單輸入／單輸出系統(tǒng)，最多亦就加入前饋或串級(jí)系統(tǒng)無(wú)法處理多輸入／多輸出復(fù)雜工業(yè)系統(tǒng)的控制問(wèn)題,尤其是控制要求中包含有約束限制。4.魯棒性能有限,工作點(diǎn)漂移時(shí)無(wú)法保證性能，跟蹤與抗干擾矛盾。先進(jìn)控制與常規(guī)單回路控制不同具有比常規(guī)PID更好控制效果的控制策略大時(shí)滯、強(qiáng)耦合、不確定性、 非線性、復(fù)雜約束、等等基于模型和（或）知識(shí)的控制足夠計(jì)算能力的支持先進(jìn)控制技術(shù)的主要內(nèi)容1）過(guò)程變量的采集與處理2）多變量動(dòng)態(tài)過(guò)程模型辨識(shí)技術(shù)3）軟測(cè)量技術(shù),工藝計(jì)算模型4）先進(jìn)控制策略（預(yù)測(cè)控制）5）故障檢測(cè)、預(yù)報(bào)、診斷和處理6）工程化軟件及項(xiàng)目開(kāi)發(fā)服務(wù)流程工業(yè)——先進(jìn)控制功能結(jié)構(gòu)決策層管理層調(diào)度層經(jīng)營(yíng)決策系統(tǒng)監(jiān)控層控制層關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)管理信息系統(tǒng)生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)過(guò)程監(jiān)控系統(tǒng)DCS系統(tǒng)生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)品策略生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)度指令優(yōu)化設(shè)定控制信息原油蒸餾組份控制常規(guī)蒸餾多產(chǎn)煤油多產(chǎn)汽油汽油煤油柴油重油汽油煤油柴油重油汽油煤油柴油重油先進(jìn)控制的效果平均值指標(biāo)平均一般控制先進(jìn)控制效益先進(jìn)控制的效益成本曲線質(zhì)量合格限制效益常規(guī)控制先進(jìn)控制綜合自動(dòng)化的關(guān)鍵技術(shù)多變量預(yù)測(cè)控制預(yù)測(cè)函數(shù)控制（PFC）模糊控制軟測(cè)量其它復(fù)雜控制專用控制軟件先進(jìn)過(guò)程控制軟件（APC）自動(dòng)化孤島1+1=2?

“自動(dòng)化孤島”連在一起“自動(dòng)化孤島”集成在一起DCS發(fā)展趨勢(shì)DCS的發(fā)展分布式控制系統(tǒng)（DistributedControlSystem———DCS）是應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行集中監(jiān)測(cè)、管理和分散控制的綜合性網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。自1975年美國(guó)HONEYWELL公司推出第一套分布式控制系統(tǒng)（TDC-2000）以來(lái),DCS已經(jīng)在工業(yè)過(guò)程控制領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用?？v觀其近三十年的發(fā)展歷程,計(jì)算機(jī)（Computer）技術(shù)、控制（Control）技術(shù)、通信（Communication）技術(shù)以及顯示技術(shù)（CRT）的不斷進(jìn)步與DCS的更新?lián)Q代息息相關(guān)。例如,局域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（LAN）的應(yīng)用標(biāo)志著第二代DCS的產(chǎn)生;開(kāi)放系統(tǒng)（OS）則產(chǎn)生了第三代DCS。可以說(shuō),DCS是4C技術(shù)發(fā)展的必然產(chǎn)物;同時(shí),DCS的發(fā)展也推動(dòng)了相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展,如可編程序控制器（PLC）技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線（Fieldbus）技術(shù)、智能控制（IntelligentControl）技術(shù)與過(guò)程控制軟件等。這些高新技術(shù)將為DCS邁向大型化的計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）提供有力的支持和保障。DCS特點(diǎn)DCS是分級(jí)遞階的控制系統(tǒng),集中管理和分散控制是它的主要特點(diǎn)。采用分級(jí)遞階的體系結(jié)構(gòu),主要是從系統(tǒng)工程的角度出發(fā),通過(guò)功能分層、危險(xiǎn)分散來(lái)提高系統(tǒng)的可靠性和應(yīng)用的靈活性。最簡(jiǎn)單的DCS至少在垂直方向上分為兩級(jí),即操作管理級(jí)和過(guò)程控制級(jí)。在水平方向上各個(gè)過(guò)程控制級(jí)之間是相互協(xié)調(diào)的分級(jí),在完成現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)上傳和接受操作管理級(jí)指令的同時(shí),各水平級(jí)間也可進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。這種分工協(xié)作的關(guān)系能夠使整個(gè)系統(tǒng)在優(yōu)化的操作條件下運(yùn)行。DCS中的分散是在相互協(xié)調(diào)基礎(chǔ)下的自治。分散的含義不僅是分散控制,還包含有人員分散、地域分散、功能分散、危險(xiǎn)分散、設(shè)備分散以及操作分散等含義。分散的最終目的是為了有效提高設(shè)備的可利用率?；谏鲜鎏攸c(diǎn),在局域通信網(wǎng)絡(luò)（LAN）的支持下,一套完整的DCS一般由監(jiān)控管理級(jí)、過(guò)程控制級(jí)和現(xiàn)場(chǎng)級(jí)組成。DCS結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)分散控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)概述分散控制系統(tǒng)DCS指的是控制與危險(xiǎn)分散、地域安裝分散，管理和顯示集中。20世紀(jì)70年代中期以完成模擬量控制的DCS推向市場(chǎng)，代替原來(lái)以實(shí)現(xiàn)PID功能為主的模擬儀表控制。首先提出DCS這種思想的是原制造儀表的廠商，當(dāng)時(shí)主要應(yīng)用于化工行業(yè)，后又有計(jì)算機(jī)行業(yè)從事DCS的開(kāi)發(fā)。分散問(wèn)題的提出70年代微機(jī)技術(shù)還不成熟，計(jì)算機(jī)技術(shù)還不夠發(fā)達(dá)。操作站、控制器、I/O卡和網(wǎng)絡(luò)接口卡等都是DCS生產(chǎn)廠家自行開(kāi)發(fā)的，也就是所有部件都是專用的。70年代初，有人用如DEC公司PDP11/24這樣的小型機(jī)代替原集中安裝的模擬儀表控制。安裝在中央控制室的PDP11/24，用電纜把現(xiàn)場(chǎng)儀表的信號(hào)傳到中央控制室。小型機(jī)既作為控制器、同時(shí)把連接小型機(jī)的CRT又作為顯示設(shè)備（即人機(jī)界面）。一臺(tái)小型機(jī)需接收幾千臺(tái)變送器或別的傳感器來(lái)的信號(hào)，完成幾百個(gè)回路的運(yùn)算。很顯然其危險(xiǎn)有點(diǎn)集中。一旦小型機(jī)壞了，控制和顯示都沒(méi)有了。當(dāng)時(shí)數(shù)字控制沒(méi)有達(dá)到預(yù)期的目的。分散系統(tǒng)的組成后有人提出把控制和顯示分開(kāi)。一類計(jì)算機(jī)完成控制任務(wù)，另一類計(jì)算機(jī)完成顯示任務(wù)。另外，一個(gè)工廠的工藝過(guò)程可以分為幾個(gè)相對(duì)獨(dú)立的部分，作為被控對(duì)象可能需要顯示和控制的點(diǎn)很多，控制部分也可分為幾個(gè)部分。其中有一些還需要閉環(huán)控制或邏輯運(yùn)算，再把在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中獨(dú)立工序上需顯示和控制的輸入、輸出點(diǎn)分配到數(shù)臺(tái)計(jì)算機(jī)中去，建立過(guò)程控制站，在網(wǎng)絡(luò)上稱為一個(gè)節(jié)點(diǎn)。把原來(lái)由一臺(tái)小型機(jī)完成的運(yùn)算任務(wù)由幾臺(tái)或幾十臺(tái)計(jì)算機(jī)（控制器和人機(jī)界面）去完成，其中一臺(tái)機(jī)器壞了不影響全局。所謂“群狼代替老虎”的戰(zhàn)術(shù)，達(dá)到危險(xiǎn)分散；并在地域上，控制器按工藝過(guò)程分開(kāi)安裝，以減少連接電纜，并達(dá)到地理分散的目的。這就是另一層分散的意思，把顯示、操作、打印等管理功能集中在一起，用網(wǎng)絡(luò)把上述完成控制和顯示的兩部分連成一個(gè)系統(tǒng)。這種網(wǎng)絡(luò)是專用的。從以上敘述，分散系統(tǒng)分成3部分：過(guò)程控制器、人機(jī)界面和通信網(wǎng)絡(luò)。通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入工業(yè)控制系統(tǒng)以通信網(wǎng)絡(luò)作為紐帶，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可分為總線式、環(huán)型式和星型式從橫向來(lái)看，連在網(wǎng)絡(luò)上的過(guò)程控制站和人機(jī)界面通稱為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)是參加網(wǎng)絡(luò)通信的最小單位。操作站中的軟件、硬件都是專用的。連在網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)有操作站、現(xiàn)場(chǎng)控制單元和計(jì)算機(jī)接口單元。除星型結(jié)構(gòu)外，環(huán)型和總線式結(jié)構(gòu)邏輯相同。早期DCS的操作站和網(wǎng)絡(luò)的接口都是廠家自己開(kāi)發(fā)的，操作站與網(wǎng)絡(luò)連接時(shí)，有一個(gè)專用接口，后來(lái)因?yàn)椴僮髡局鳈C(jī)也采用個(gè)人微機(jī)或小型機(jī)，所以操作站和計(jì)算機(jī)的接口相同。對(duì)于中小型系統(tǒng)，系統(tǒng)都是由用戶或工程公司集成，采用星型結(jié)構(gòu)比較多。一臺(tái)人機(jī)界面與多臺(tái)控制器相連，控制器之間沒(méi)有直接聯(lián)系。人機(jī)界面起著信息交換的作用。如需增加人機(jī)界面，增加輔站。如人機(jī)界面有故障，則影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的通信，輔站也不能工作。大中型系統(tǒng)由分散型系統(tǒng)制造廠商提供，采用總線或環(huán)型結(jié)構(gòu)。從現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況看，除傳統(tǒng)DCS和PLC外，還有現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)，如基金會(huì)總線系統(tǒng)FF，其特點(diǎn)是變送器、控制閥都數(shù)字化，如PID一些算法存在變送器、控制閥中，數(shù)據(jù)調(diào)用通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行。把傳統(tǒng)控制器去掉，人機(jī)界面直接連在網(wǎng)絡(luò)上。另外一種系統(tǒng)仍保留控制器，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線把I/O信號(hào)送到控制器，現(xiàn)場(chǎng)總線只是解決現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的遠(yuǎn)程傳輸問(wèn)題。系統(tǒng)集成未來(lái)10~15年的發(fā)展方向和主要潮流雖然新系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)，傳統(tǒng)DCS和PLC不會(huì)嘎然停止，還會(huì)延續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間，現(xiàn)場(chǎng)總線也會(huì)和DCS、PLC聯(lián)合使用，在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，現(xiàn)場(chǎng)總線和DCS、PLC不是相互替代，而是相互融合和集成，今后現(xiàn)場(chǎng)總線更多將以技術(shù)面目而非系統(tǒng)面目出現(xiàn)在實(shí)際應(yīng)用中。如Modbus協(xié)議，已成為DCS、PLC和現(xiàn)場(chǎng)儀表連接的紐帶，以太網(wǎng)全面進(jìn)入工業(yè)控制領(lǐng)域，不僅管理層運(yùn)用以太網(wǎng)，底層也可采用以太網(wǎng)，促使DCS技術(shù)本身得到很大發(fā)展。小型系統(tǒng)也可采用回路控制器和計(jì)算機(jī)數(shù)字直接控制，前者是把現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)直接連到回路控制器端子上，后者是把現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)通過(guò)I/O卡連到計(jì)算機(jī)，算法在計(jì)算機(jī)內(nèi)，計(jì)算完后再送到現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。計(jì)算機(jī)既作控制，又要完成人機(jī)界面的任務(wù)。DCS發(fā)展方向傳統(tǒng)分散系統(tǒng)的缺點(diǎn)傳統(tǒng)分散系統(tǒng)控制器和人機(jī)界面的軟硬件都是專用的，不開(kāi)放，各家DCS開(kāi)發(fā)商都創(chuàng)造了一種計(jì)算機(jī)“方言”，比如INFI90、TDC3000、CS1000、CS3000、Teleperm等方言，彼此無(wú)法互操作，也不能與第三方通信。如PI公司的優(yōu)化控制軟件，iFIX，InTouch等監(jiān)控軟件與這些DCS通信都必須開(kāi)發(fā)專用驅(qū)動(dòng)軟件。這些驅(qū)動(dòng)軟件的開(kāi)發(fā)都是很昂貴的，建立工廠MIS系統(tǒng)投入很大，需開(kāi)發(fā)連接軟件。DCS的替代操作站解決傳統(tǒng)DCS封閉的缺陷，最有效的辦法就是采用替代操作站或系統(tǒng)移植（Migrate）。Emerson公司在這方面做了很大努力，替代操作站是采用FIX和InTouch監(jiān)控軟件，他們開(kāi)發(fā)了許多DCS的驅(qū)動(dòng)軟件及OPC服務(wù)器。但目前OPC服務(wù)器開(kāi)發(fā)最成功的是美國(guó)ICON公司的GENESIS，GENESIS支持VBA，現(xiàn)在美國(guó)市場(chǎng)銷售勢(shì)頭很旺。替代操作站在許多系統(tǒng)上的改造和移植都很成功。軟DCS和軟PLC目前應(yīng)用較多的是軟DCS和軟PLC，采用嵌入式PC，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，標(biāo)準(zhǔn)編程軟件如ISA