縱論DCS 展望EPA

——— ――中控科技集團(tuán)有限公司董事長(zhǎng)褚健先生專(zhuān)訪(fǎng)
談及中國(guó)自動(dòng)化發(fā)展的歷史,不能不提的是DCS。在順序控制、傳動(dòng)控制、運(yùn)動(dòng)控制等領(lǐng)域,中國(guó)的控制技術(shù)均處于落后的位置,未能形成強(qiáng)勢(shì)的產(chǎn)業(yè)規(guī)模。但唯獨(dú)DCS,能在技術(shù)上與國(guó)外保持同步甚至超前,并已形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模,具備相對(duì)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。這些,應(yīng)得益于以浙大中控、和利時(shí)、上海新華等為代表的國(guó)內(nèi)DCS廠商多年來(lái)的不懈努力。
2004年中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)理事會(huì)期間,中國(guó)工控網(wǎng)就中國(guó)DCS發(fā)展及EPA標(biāo)準(zhǔn)專(zhuān)訪(fǎng)了浙大中控(現(xiàn)中控科技集團(tuán)有限公司)董事長(zhǎng)褚健先生。


中國(guó)工控網(wǎng):
自20世紀(jì)70年代中期Honeywell推出第一臺(tái)DCS至今,DCS已有30年的歷史了。在中國(guó),DCS研究起于何時(shí),其發(fā)展的標(biāo)志又是什么呢?
褚?。?/b>
追溯DCS的發(fā)展,就我本人的經(jīng)歷和浙江大學(xué)而言,應(yīng)始于對(duì)計(jì)算機(jī)應(yīng)用于過(guò)程控制的研究。這差不多可以追溯到60年代初期。那時(shí),我們學(xué)校(浙江大學(xué))就開(kāi)始從事計(jì)算機(jī)應(yīng)用于過(guò)程控制的研究,并于1964年在上海煉油廠開(kāi)始從事實(shí)際應(yīng)用的開(kāi)發(fā)與研究工作。國(guó)內(nèi)第一臺(tái)真正意義上的工控機(jī)是我們與上海熱工所共同研制開(kāi)發(fā)的JS-90機(jī)。在我的記憶中應(yīng)該是在七十年代末期開(kāi)發(fā)完成的。JS-90機(jī)是可以投入實(shí)際應(yīng)用的真正的工控機(jī),可惜后來(lái)學(xué)校研究所搬遷的時(shí)候,覺(jué)得這臺(tái)機(jī)器沒(méi)有什么價(jià)值就廢棄了,現(xiàn)在回想起來(lái)感覺(jué)還是一件非??上У氖虑?。
計(jì)算機(jī)發(fā)展到八十年代初期以后,慢慢演變?yōu)镻C機(jī)、工控機(jī),這時(shí),計(jì)算機(jī)即具備了擴(kuò)展能力,可以通過(guò)輸入輸出板卡實(shí)現(xiàn)控制功能。但這種應(yīng)用到八十年代中后期開(kāi)始面臨一個(gè)問(wèn)題――冗余,如果不能解決冗余問(wèn)題,工控機(jī)就只是能夠單機(jī)運(yùn)行的控制產(chǎn)品,而不能稱(chēng)其為DCS。就我個(gè)人而言的DCS探索之路應(yīng)始于八十年代初期作碩士論文的時(shí)候,當(dāng)時(shí)就已經(jīng)在自己組裝輸入輸出模板,然后與計(jì)算機(jī)通訊,從而達(dá)到控制實(shí)驗(yàn)裝置的目的,為此還搭了一個(gè)三層樓高的精餾塔的實(shí)驗(yàn)裝置。

中國(guó)工控網(wǎng):
這樣看來(lái),應(yīng)該說(shuō)我們的DCS的探索之路開(kāi)始得是很早的。
褚?。?/b>
但就浙大而言,第一臺(tái)DCS的誕生還是在1991年――我們實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)的第一套具有冗余功能的工控機(jī),在錦州煉油廠和杭州煉油廠投入使用。雖然該產(chǎn)品當(dāng)時(shí)還處于學(xué)校實(shí)驗(yàn)室樣機(jī)階段,但卻是第一個(gè)解決冗余技術(shù)的。現(xiàn)在,我們浙大中控的“春輝自動(dòng)化技術(shù)長(zhǎng)廊”還記載著這段歷史。
以1991年我們研發(fā)的第一套具有冗余功能的工控機(jī)為發(fā)端,這時(shí)的產(chǎn)品已突破PC的范疇,與現(xiàn)代意義上的DCS比較接近了。在此基礎(chǔ)上我們開(kāi)始進(jìn)一步研發(fā)真正意義上的DCS,并于1993年成立浙大中控公司,真正走上了DCS產(chǎn)業(yè)化之路。
就國(guó)家宏觀發(fā)展規(guī)劃而言,DCS的研發(fā)最早是由重慶工業(yè)自動(dòng)化儀表研究所和上海工業(yè)自動(dòng)化儀表研究所牽頭進(jìn)行的,特別是以重慶工業(yè)自動(dòng)化儀表研究所為主,并在當(dāng)時(shí)的國(guó)家機(jī)械部支持下進(jìn)行。重慶工業(yè)自動(dòng)化儀表研究所研發(fā)的產(chǎn)品是直接以DCS命名的,如第一代國(guó)產(chǎn)DCS DJK7500。這是國(guó)家的“七五”攻關(guān)計(jì)劃的成果。

中國(guó)工控網(wǎng):
在DCS產(chǎn)業(yè)化之路上,浙大中控、和利時(shí)以及新華無(wú)疑起到了極大的推進(jìn)作用,您如何看待中國(guó)DCS的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程?
褚?。?/b>
在DCS發(fā)展初期,有相當(dāng)一批企業(yè)在從事DCS的產(chǎn)業(yè)化工作,不只是這三家。事實(shí)上,DCS產(chǎn)業(yè)化之路上還有其它很多企業(yè)的足跡。有些企業(yè)起初勢(shì)頭很好,但在市場(chǎng)的選擇中逐漸沒(méi)落抑或退出了,其中原因是多方面的。從技術(shù)的角度上看,是不是真正的DCS,能不能達(dá)到一定的技術(shù)指標(biāo),能否滿(mǎn)足實(shí)際應(yīng)用需求,是決定企業(yè)是否生存、發(fā)展的一個(gè)方面;從市場(chǎng)的角度看,有的公司發(fā)展是不錯(cuò)的,但是服務(wù)跟不上,是被淘汰的另一個(gè)方面,當(dāng)然還可能存在其它諸多原因。
就你提及的這三家企業(yè),是目前情況最好的幾家企業(yè)。在產(chǎn)業(yè)發(fā)展的過(guò)程中,這些企業(yè)生存下來(lái)了,這本身就是一個(gè)產(chǎn)業(yè)化的過(guò)程。應(yīng)該指出的一點(diǎn)是,這些公司是經(jīng)過(guò)了市場(chǎng)的考驗(yàn)生存下來(lái)的,并且均表現(xiàn)出良好的發(fā)展勢(shì)頭;這些公司在國(guó)內(nèi)工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展成就,給不少?lài)?guó)內(nèi)企業(yè)以信心,對(duì)整個(gè)行業(yè)有著正面的促進(jìn)作用。但不只能說(shuō)我們是科技產(chǎn)業(yè)化的榜樣,因?yàn)楹芏鄧?guó)內(nèi)企業(yè)在高技術(shù)軟件產(chǎn)品、硬件產(chǎn)品方面也在不斷地向前發(fā)展。但在自動(dòng)化領(lǐng)域,國(guó)內(nèi)DCS企業(yè)的發(fā)展也至少說(shuō)明中國(guó)還是可以有所作為的。

中國(guó)工控網(wǎng):
國(guó)內(nèi)DCS的產(chǎn)業(yè)化道路已經(jīng)有10年多的時(shí)間了,您如何看待DCS的市場(chǎng)前景;國(guó)內(nèi)外DCS廠商各自市場(chǎng)表現(xiàn)如何?
褚?。?/b>
可以肯定的是:DCS市場(chǎng)在不斷地?cái)U(kuò)大。從增長(zhǎng)情況上看,市場(chǎng)大概保持在50%到60%的年增長(zhǎng)幅度。究其原因,首先是中國(guó)的經(jīng)濟(jì)在不斷地發(fā)展。流程工業(yè)及加工制造業(yè)的發(fā)展為DCS的應(yīng)用發(fā)展創(chuàng)造了廣闊的市場(chǎng)空間,提供了更多的市場(chǎng)機(jī)會(huì);其次是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)對(duì)自動(dòng)化技術(shù)的價(jià)值認(rèn)知度提高了。有許多企業(yè)在過(guò)去認(rèn)識(shí)不到DCS這一技術(shù)的重要性,但是隨著技術(shù)應(yīng)用的互相交流,一家企業(yè)的使用使其他企業(yè)看到了價(jià)值,比如說(shuō)維護(hù)成本降低了,總成本降低了,人力資源的占用減少了??梢哉f(shuō)“樣板式”的案例亦帶動(dòng)了DCS應(yīng)用的推廣。目前,中國(guó)有上萬(wàn)家的流程工業(yè)企業(yè),所以說(shuō)市場(chǎng)是非常巨大的。
浙大中控在1993年成立之初的銷(xiāo)售額僅有40萬(wàn)元,2001年的時(shí)候已經(jīng)達(dá)到了2.6億元,2004年更可達(dá)到7億元的歷史新高,就我們企業(yè)自身的業(yè)績(jī)來(lái)看整個(gè)市場(chǎng),無(wú)疑增長(zhǎng)是很快的。
從市場(chǎng)表現(xiàn)上看,我個(gè)人認(rèn)為國(guó)內(nèi)DCS廠商的市場(chǎng)表現(xiàn)要比國(guó)外廠商更優(yōu)秀些。就裝機(jī)量而言,目前國(guó)內(nèi)DCS廠商超過(guò)了50%的市場(chǎng)份額;就可靠性而言,我認(rèn)為國(guó)內(nèi)DCS產(chǎn)品是超過(guò)國(guó)外產(chǎn)品的,目前只在一些特大型的項(xiàng)目上,國(guó)外產(chǎn)品還占據(jù)一些優(yōu)勢(shì)。當(dāng)然,在以金額計(jì)算的市場(chǎng)份額上,國(guó)外廠商應(yīng)略強(qiáng)于國(guó)內(nèi)廠商。

中國(guó)工控網(wǎng):
從現(xiàn)在市場(chǎng)表現(xiàn)上來(lái)看,DCS已被市場(chǎng)廣泛認(rèn)可。DCS歷經(jīng)近30年的發(fā)展,雖在原理上沒(méi)有什么突破,但普遍認(rèn)為DCS已經(jīng)歷經(jīng)了三代的發(fā)展,目前已有了第四代DCS的概念。您如何看待第四代DCS這一提法。
褚?。?/b>
就目前的技術(shù)發(fā)展而言,已經(jīng)是無(wú)所謂第幾代了。第四代DCS概念的提出,可能是一些企業(yè)的市場(chǎng)行為、宣傳行為。今天的DCS的確在技術(shù)上已發(fā)生一些變化,但從原理上來(lái)講,與以前的DCS沒(méi)有本質(zhì)區(qū)別。即便是DCS的發(fā)展已進(jìn)入了第四代,也不能說(shuō)第三代DCS就將退出市場(chǎng),只能說(shuō)現(xiàn)在的發(fā)展使DCS更加適應(yīng)了市場(chǎng)的需求
現(xiàn)在的DCS還是過(guò)去大家理解上的DCS,沒(méi)有發(fā)生翻天覆地的變化。但工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)、OPC技術(shù)的引入,確實(shí)給新型的DCS賦予了一些新特征。
現(xiàn)在有一種概念叫做混合控制,新型的DCS強(qiáng)調(diào)的是信息與集成,集成即是集成過(guò)程控制與順序控制。就混合控制系統(tǒng)而言,過(guò)去的DCS也有PLC的功能,但是PLC在DCS里面是比較弱的,因?yàn)殚_(kāi)關(guān)量在DCS系統(tǒng)中并不占有很大的比重。DCS長(zhǎng)久以來(lái)注重的是模擬量的處理。但隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,特別是微電子技術(shù)的發(fā)展,DCS慢慢融合了PLC的順序控制功能,成為集過(guò)程控制、順序控制及批量控制為一體的混合控制系統(tǒng)。同時(shí),PLC和DCS也在慢慢融合,PLC也在逐漸加強(qiáng)模擬量的處理能力,所以像傳統(tǒng)的PLC廠商西門(mén)子也推出了自己的DCS。這種技術(shù)上的融合是一種自然的趨勢(shì),并不是通過(guò)這個(gè)技術(shù)會(huì)變成第幾代,不是這個(gè)概念。
DCS的另一變化是開(kāi)放。從DCS的關(guān)鍵技術(shù)――通信技術(shù)上看,比如現(xiàn)在應(yīng)用的以太網(wǎng)技術(shù),已經(jīng)非常成熟,這跟過(guò)去不同廠家的DCS系統(tǒng)各自使用自有的通信網(wǎng)絡(luò)是不同的。過(guò)去的網(wǎng)絡(luò)是封閉的,現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)是開(kāi)放的。同時(shí),由于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的開(kāi)放,帶來(lái)的是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的開(kāi)放,比如所有軟件必須符合OPC標(biāo)準(zhǔn),這些都可以理解為第四代。如果DCS繼續(xù)走封閉之路,是一定會(huì)被新的技術(shù)淘汰的。
從用戶(hù)的角度來(lái)說(shuō),DCS的應(yīng)用并沒(méi)有太大的區(qū)別――在開(kāi)放的軟件平臺(tái)上,有自己的個(gè)性化平臺(tái),有自己的解決方案。把DCS切實(shí)地應(yīng)用于生產(chǎn),幫助企業(yè)提高生產(chǎn)效率,提高產(chǎn)品質(zhì)量,進(jìn)而提高企業(yè)的效益。
今天,先進(jìn)控制、實(shí)時(shí)優(yōu)化、數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)校正、智能健康維護(hù)等等一系列技術(shù)也正在基于這個(gè)開(kāi)放的平臺(tái)得以發(fā)揮作用。以DCS為平臺(tái)的MES(生產(chǎn)過(guò)程制造執(zhí)行系統(tǒng))應(yīng)用也已經(jīng)成為DCS未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。
DCS正在為用戶(hù)創(chuàng)造更大的附加價(jià)值,為提升企業(yè)的效益發(fā)揮著重要作用。


中國(guó)工控網(wǎng):
有一種說(shuō)法是FCS將取代DCS,您是怎么看待這個(gè)問(wèn)題的;DCS會(huì)不會(huì)被一個(gè)新的控制系統(tǒng)所取代。
褚健:
一定會(huì)的,但是時(shí)間會(huì)比較長(zhǎng),在短期內(nèi)是不可能的。
但也不是說(shuō)DCS被新技術(shù)所取代了,就消亡了。主要是隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展,整個(gè)工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)也會(huì)被網(wǎng)絡(luò)化,當(dāng)網(wǎng)絡(luò)化以后,DCS所涵蓋的概念就跟以往不同了。很多控制功能會(huì)被拆分,一部分下放到現(xiàn)場(chǎng)儀表,一部分上移到控制室。到那時(shí),不會(huì)再有一個(gè)大的控制柜,用做輸入輸出設(shè)備――將現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)送到控制室,然后通過(guò)I/O轉(zhuǎn)換為數(shù)字量,再通過(guò)計(jì)算、處理,再輸出控制信號(hào)。智能儀表將可以直接輸出數(shù)字量,與控制器通信,完成控制功能。也就是把模擬轉(zhuǎn)換功能移植到現(xiàn)場(chǎng)層。這樣,DCS的概念就發(fā)生了變化。但并不是說(shuō)有什么替代了DCS,主要是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,使得現(xiàn)場(chǎng)的變送器都可以達(dá)到數(shù)字化。
從技術(shù)的發(fā)展來(lái)看,一定是要網(wǎng)絡(luò)化的。浙大中控聯(lián)合國(guó)內(nèi)幾家研究院所現(xiàn)在共同研究的EPA(Ethernet for Plant Automation)就是把以太網(wǎng)應(yīng)用到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備上。我們制定了EPA的標(biāo)準(zhǔn),并已將EPA標(biāo)準(zhǔn)提交給國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織審定了。如果現(xiàn)場(chǎng)每一個(gè)儀表的芯片都嵌入EPA協(xié)議,那么I/O就沒(méi)有了,DCS的柜子就會(huì)變得很小。
DCS在進(jìn)一步網(wǎng)絡(luò)化的進(jìn)程中就會(huì)變成服務(wù)器。

中國(guó)工控網(wǎng):
談到EPA,已經(jīng)成為IEC作為PAS發(fā)布的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)之一,成為我國(guó)第一個(gè)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),這是非常了不起的一件事。它的發(fā)展是怎樣的?
褚?。?/b>
國(guó)際上現(xiàn)在有十幾種現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn),標(biāo)準(zhǔn)是不統(tǒng)一的,沒(méi)有一家廠商愿意放棄自己的標(biāo)準(zhǔn)而改用別的標(biāo)<

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