要說控制系統(tǒng)相信很多人都能說出個(gè)一二來，但是要問到什么是PLC,什么是DSC,什么是FCS?說完基本的概念后，再往深入的估計(jì)就沒有多少人能說的清楚了。今天就給大家聊一下枯燥的DCS？

1 DCS的進(jìn)化史

人們普遍認(rèn)為任何事物要分析他們的特點(diǎn)和差異化，就要回答兩個(gè)哲學(xué)問題。

1）從哪里來？2）到哪里去？

同理，我們想知道什么是DCS，什么是分布式，就離不開DCS的進(jìn)化史和發(fā)展方向。

接下來我們從四次工業(yè)革命對(duì)過程工業(yè)控制系統(tǒng)的影響來聊一聊DCS的進(jìn)化和發(fā)展。幫助大家更深刻的理解DCS。

第一次工業(yè)革命，蒸汽時(shí)代，自動(dòng)控制只能完成很簡(jiǎn)單的功能。按物理點(diǎn)位計(jì)算，只是現(xiàn)在的DI和DO，能實(shí)現(xiàn)的功能是：開和關(guān)，也就是一臺(tái)機(jī)車的啟停而已。最多就是在一些外設(shè)機(jī)械設(shè)備參與下實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)和簡(jiǎn)單的速度控制。家喻戶曉的瓦特公認(rèn)為是蒸汽機(jī)的發(fā)明者，但其實(shí)蒸汽機(jī)的出現(xiàn)比瓦特出生還要早許多，而最初期的DCS還跟蒸汽機(jī)有密切的關(guān)系，這是為什么呢？關(guān)于這段故事，易維通新上線的【4堂課丨實(shí)現(xiàn)DCS系統(tǒng)快速入門】中，DCS高級(jí)工程師文杞梓和您細(xì)細(xì)分享。

第二次工業(yè)革命，電氣化時(shí)代，諸如繼電器等電子設(shè)備普及，人們開始在現(xiàn)場(chǎng)就地控制一些大型設(shè)備。和之前對(duì)比改善在于，比如一個(gè)設(shè)備特別大，我用了就地控制就不用爬上設(shè)備去做啟停操作了。再后來，人們還覺得麻煩，因?yàn)閺倪@個(gè)設(shè)備跑到那個(gè)設(shè)備進(jìn)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(gè)屋子里，再裝上簡(jiǎn)單的指示燈，操作員盯著顯示屏上一大堆指示燈，隨時(shí)準(zhǔn)備按下操作臺(tái)上一排排的啟停按鈕。

第三次工業(yè)革命，信息時(shí)代，隨著電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，控制系統(tǒng)一直發(fā)展，形成了成熟的集中控制系統(tǒng)，到現(xiàn)在CCR（Central Control Room）也可以叫做集控中心。為什么后來又分散了？因?yàn)槿藗儼l(fā)現(xiàn)集中控制會(huì)出現(xiàn)很多問題，當(dāng)點(diǎn)位過于集中，控制規(guī)模過大的時(shí)候，如果某一個(gè)關(guān)鍵路徑（模塊）出現(xiàn)問題，可能導(dǎo)致很大一片控制區(qū)域癱瘓。這是中央集權(quán)制度的通病，一倒一大片。所以，人們考慮把硬件做的分散一些，并且分散到控制區(qū)域附近，增加操作員站，并且保留CCR。其中操作員站處理現(xiàn)場(chǎng)具體事務(wù)，CCR監(jiān)管整個(gè)控制區(qū)域的銜接、協(xié)調(diào)事務(wù)。人們依然在控制室里面，但整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行卻更穩(wěn)定了。

第四次工業(yè)革命，物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，人們做了很多完善工作，讓控制系統(tǒng)看上去更高大上一些，更多決策輔助，更多數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析。于是分支出或添加了許多功能比如OEE、MES、ERP…

隨著物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來，最近又出來個(gè)新控制系統(tǒng)：ICS，大致思路是系統(tǒng)功能化、硬件模塊化、組織機(jī)構(gòu)扁平化…

Distributed Control System-->DCS（分布式控制系統(tǒng)），因?yàn)镈CS也是控制系統(tǒng)，遵循控制系統(tǒng)的基本形態(tài)，也有上下位機(jī)，也要進(jìn)行軟件和硬件組態(tài)。Distributed分布式是講DCS這個(gè)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)和差異化。

因此我們要搞明白什么是DCS就要從分布式這個(gè)特點(diǎn)開始。

除此之外，為了提高通信效率，通過完善，又進(jìn)化出了新種族FCS（Fildebus Control System，現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)）意思是說原來你為了通信要為每一種甚至每一個(gè)控制組建配備一名類似通訊員一樣的角色，可機(jī)構(gòu)太臃腫、隊(duì)伍太龐大導(dǎo)致效率低下，所以取消一對(duì)一的通信，大家都通過指定機(jī)構(gòu)完成所有通信工作，這個(gè)指定機(jī)構(gòu)就是現(xiàn)場(chǎng)總線（Fildebus）。

我們首先可以明確的是：DCS是歷史悠久的典型控制系統(tǒng)形態(tài)?？刂葡到y(tǒng)分上下位機(jī)，上位機(jī)組態(tài)偏重GUI（圖形用戶界面），下位機(jī)組態(tài)偏重算法。

其實(shí)組態(tài)就是搭建系統(tǒng)軟件和硬件環(huán)境，再簡(jiǎn)單地說，組態(tài)就是用已有的簡(jiǎn)單功能組合出更復(fù)雜的功能。

舉個(gè)例子：設(shè)想自己開發(fā)一個(gè)控制系統(tǒng)。首先要做的是告訴計(jì)算機(jī)自己想干什么，然后由計(jì)算機(jī)通知控制器，最后控制器再告訴執(zhí)行器具體該怎么做。這里面我其實(shí)只跟計(jì)算機(jī)發(fā)生對(duì)話，這里的計(jì)算機(jī)就是上位機(jī)，接受計(jì)算機(jī)指令的控制器就是下位機(jī)。

其實(shí)計(jì)算機(jī)和控制器本質(zhì)上說都是計(jì)算機(jī)，只是外在表現(xiàn)形式及應(yīng)用環(huán)境和編程方式的差異，導(dǎo)致我們必須采取一些便于理解的命名方式。上位機(jī)要跟人互動(dòng)，所以偏重GUI，有顯示器或觸摸屏、鼠標(biāo)和鍵盤燈外設(shè)等人機(jī)交互設(shè)備。下位機(jī)要跟執(zhí)行機(jī)構(gòu)互動(dòng)，所以偏重算法，人們要把需求編寫成可執(zhí)行的程序下載到下位機(jī)，上位機(jī)給出的指令觸發(fā)下位機(jī)程序執(zhí)行，下位機(jī)更像是一個(gè)黑盒子，執(zhí)行過程中人們無法直觀的看到每一個(gè)過程和步驟，只能對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析，對(duì)不對(duì)，準(zhǔn)不準(zhǔn)，好不好。

2 DCS的系統(tǒng)構(gòu)成

舉個(gè)例子：因?yàn)槟硞€(gè)工藝需要，水箱液位需要保持在一定范圍內(nèi)，當(dāng)水箱液位出現(xiàn)較***動(dòng)且超出此范圍后，可以選擇去現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)調(diào)節(jié)控制水位的閥門，也可以通過DCS發(fā)出指令去調(diào)節(jié)。

就如下圖所示，DCS相當(dāng)于大腦，對(duì)眼睛看到的情況（即現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)儀表傳輸過來的信號(hào)，如水位降低）做出反應(yīng)（即發(fā)出指令，如增大進(jìn)水閥開度），現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行設(shè)備接受到指令做出相應(yīng)的動(dòng)作（如增大進(jìn)水閥門開度，保持水位在一定范圍）。

PLC和DCS在工業(yè)自動(dòng)化控制中占有舉足輕重的地位，而工業(yè)自動(dòng)化控制是國(guó)家工業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略的核心。PLC以及DCS在工業(yè)控制的各個(gè)環(huán)節(jié)中不斷的升級(jí)、完善，已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)制造中不可或缺的工具。