出了這樣一個(gè)題目，發(fā)電廠里大概許多人會(huì)很不屑。咱廠里用DCS（Distributed Control System-DCS）也有幾年、十幾年甚至幾十年了，這話問的啥意思？難不成DCS還有資源浪費(fèi)？的確，這是個(gè)值得商榷的提問。俗話說：不比不知道一比嚇一跳。實(shí)不相瞞，看過以下內(nèi)容會(huì)有明確答案。
大家都知道，DCS是以3C（Computer-計(jì)算機(jī)、Communications-通信、Control-控制）技術(shù)為核心的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，現(xiàn)如今在工業(yè)領(lǐng)域各個(gè)行業(yè)的過程控制中獲得了廣泛應(yīng)用。DCS最早出現(xiàn)在上個(gè)世紀(jì)七十年代中期的美國，其后歐洲和日本都有不同品牌陸續(xù)面世。我國七十年代后期，從國外引進(jìn)化纖、乙烯、化肥等大型成套生產(chǎn)線，同時(shí)帶進(jìn)來配套的DCS，開創(chuàng)國內(nèi)應(yīng)用DCS的先河。其后是冶金企業(yè)，比如首都鋼鐵公司，引進(jìn)了美國貝利的N-90。國內(nèi)發(fā)電廠應(yīng)用DCS在時(shí)間排序上是很靠后的，當(dāng)時(shí)電力系統(tǒng)技術(shù)政策是“中等適用”，對應(yīng)用DCS采取保守政策，有諸多限制。到了九十年代中后期，電力部所屬電廠才開始在新建機(jī)組中放開應(yīng)用DCS。比較特立獨(dú)行的是廣東省的電廠，改革開放初期，廣東電力匱乏，八十年代末廣東省自己籌錢建電廠，用什么設(shè)備沒有那么多限制，率先在國內(nèi)新建電廠中無一例外地應(yīng)用了DCS。
國內(nèi)較早全面介紹DCS的專業(yè)論文，見于1985年上海工業(yè)自動(dòng)化儀表研究所甘和貴先生發(fā)表在“自動(dòng)化儀表”（1985年03期）上的文章，“美、日集散系統(tǒng)的新動(dòng)向”，文章闡明了DCS的主要功能，指出DCS的突出特點(diǎn)為“集中管理、分散控制”，把DCS定名為：集散控制系統(tǒng)。電力系統(tǒng)應(yīng)用DCS時(shí)，把DCS稱作“分散控制系統(tǒng)”。雖然一字之差，對DCS的理解差距還是不小的。后來的實(shí)際應(yīng)用中，直接影響到發(fā)電廠DCS的選型和使用定位。
2000年之前，算做DCS的初創(chuàng)和發(fā)展階段，同樣號稱DCS，各個(gè)廠家的DCS設(shè)計(jì)思路百花齊放，結(jié)構(gòu)和功能各有千秋，雖說異曲同工，性能差別還是比較大的，主要體現(xiàn)在“集”與“散”的設(shè)計(jì)理念和配置。從研制路徑入手可以把DCS分為兩類。第一類DCS是從計(jì)算機(jī)集中控制系統(tǒng)（Concentrated Control System-CCS）向分散發(fā)展，所以無論從硬件配置和系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)帶有計(jì)算機(jī)的全部特質(zhì)，典型的代表是美國西屋公司的WDPF-Ⅱ（早已完成歷史使命，但對日后DCS發(fā)展影響深遠(yuǎn)），分散控制有DPU（分布過程控制站），集中管理有操作員站、歷史數(shù)據(jù)記錄站（HSR）、數(shù)據(jù)記錄打印站、計(jì)算站和工程師站，系統(tǒng)有分布式數(shù)據(jù)庫的支持，還有完善的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移功能，只要你腦洞開得足夠大，DCS應(yīng)用空間沒有限制，可以稱作“全能型”DCS。第二類DCS，是從獨(dú)立控制裝置向集中發(fā)展，側(cè)重過程控制，集中監(jiān)控人機(jī)接口（MMI）配置齊全，但忽略了過程數(shù)據(jù)的處理，什么歷史數(shù)據(jù)記錄站、計(jì)算站以及數(shù)據(jù)庫都作為省略項(xiàng)，如美國貝利的N-90和后續(xù)的INFI-90，日本橫河的YEPARK MARKⅡ，可以認(rèn)為是“控制型”的DCS。若要集中處理數(shù)據(jù)時(shí)只能外掛設(shè)備。但這也不是說簡單的買一套計(jì)算機(jī)裝上就能使用，這種DCS本身就沒考慮這方面的應(yīng)用，所以外掛設(shè)備時(shí)還需要另外花一筆不菲的費(fèi)用和不短的時(shí)間來完善DCS的系統(tǒng)軟件。
從DCS的命名來看，上海工業(yè)自動(dòng)化儀表研究所對DCS的研究和理解更為全面，既注重了“分散控制”也突出了“集中管理”。分散控制，很好理解，電廠生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)采集、參數(shù)調(diào)節(jié)、設(shè)備控制由DCS的分布過程控制站完成，一套DCS由多個(gè)過程控制站組成，每個(gè)過程控制站都是一個(gè)獨(dú)立的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，由計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)鏈接在一起而形成DCS系統(tǒng)。集中管理，通常都理解為在網(wǎng)絡(luò)通信的支持下有了操作員站、工程師站，能集中監(jiān)控機(jī)組運(yùn)行過程參數(shù)和DPU組態(tài)、維護(hù)就以為是集中管理了。其實(shí)，這是對DCS集中管理功能的偏見。DCS無時(shí)不刻檢測到的機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù)，一旦進(jìn)入數(shù)據(jù)庫進(jìn)行海量儲(chǔ)存，就是深入了解機(jī)組運(yùn)行特性，參數(shù)變化規(guī)律的寶貴資料，按當(dāng)今時(shí)髦的說法就是“大數(shù)據(jù)”，利用專家軟件對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、鑒別能發(fā)掘、捕捉到操作員站上無法察覺的安全隱患和影響經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的不利因素，可以有效地促進(jìn)機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。“集中管理”，集中的是數(shù)據(jù)，管理的也是數(shù)據(jù)，歷史數(shù)據(jù)記錄站、計(jì)算站、數(shù)據(jù)庫必不可少。2000年以后，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)快速發(fā)展，走向成熟，加之多年的應(yīng)用實(shí)踐，各國DCS設(shè)計(jì)朝趨同化發(fā)展，主要體現(xiàn)在DPU適度分散、模塊化I/O卡、快速以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸、圖形組態(tài)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫、開放型組網(wǎng)功能，幾乎所有的DCS包括國產(chǎn)的都配置了集中處理數(shù)據(jù)的專用工作站。實(shí)際上這些功能配置在早年美國西屋公司的WDPF-Ⅱ上有全套設(shè)計(jì)，只不過后來的DCS采用了更為現(xiàn)代化的計(jì)算機(jī)芯片、網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)據(jù)庫和組態(tài)工具，算是殊途同歸吧，國產(chǎn)DCS走的也是這個(gè)路子。
我國電廠過程自動(dòng)化控制裝置，從上個(gè)世紀(jì)五十年代開始，不同時(shí)期由不同科技水平的設(shè)備各領(lǐng)風(fēng)騷。五十年代是前蘇聯(lián)的電子管基地式儀表作為先進(jìn)控制裝置的代表，直到七十年代中期還有電廠在使用。六十年代后期有了國產(chǎn)DDZ-Ⅰ型系列儀表，核心電子器件仍然是電子管，應(yīng)用比較短命，前后也就用了幾年時(shí)間便出局了。七十年代初DDZ-Ⅱ型電動(dòng)單元組合儀表橫空出世，采用分立元件的半導(dǎo)體晶體管，算是一個(gè)劃時(shí)代的產(chǎn)品吧，有的電廠曾30年一貫制，陪著電廠退出現(xiàn)役。七十年代中期就有了DDZ-Ⅲ型儀表，電子器件主打線性集成電路。到了八十年代國內(nèi)組裝組件式儀表推向電廠，以大規(guī)模線性集成電路為中堅(jiān)，在200MW機(jī)組上用量較大。DCS在電力部所屬電廠中作為標(biāo)準(zhǔn)熱工控制裝置大面積使用已經(jīng)是2000年以后的事兒了。
縱觀我國電廠熱工自動(dòng)控制裝置的發(fā)展，隨著科技進(jìn)步，從五十年代開始到如今，設(shè)備硬件幾番更新?lián)Q代。目前國內(nèi)絕大多數(shù)電廠，都選用了具有世界先進(jìn)水平的DCS。DCS是硬件和軟件的綜合體，電廠熱工控制裝置硬件水平完全媲美世界上任何先進(jìn)工業(yè)國家。但也不得不指出，我國電廠DCS的應(yīng)用軟件，也就是應(yīng)用控制策略，卻還遲滯在常規(guī)控制的水平上。DCS應(yīng)用軟件分為基本控制、系統(tǒng)控制和綜合控制等多個(gè)層面。基本控制主要是設(shè)備啟停操作、自動(dòng)調(diào)節(jié)回路手/自動(dòng)切換和開關(guān)量設(shè)備聯(lián)鎖的投/切。通過比較就可以看出，DCS的模擬量調(diào)節(jié)回路“手動(dòng)/自動(dòng)投切方式” 和上個(gè)世紀(jì)五十年代前蘇聯(lián)的電子管基地式控制儀表的切投方式差別不大，DCS的開關(guān)量設(shè)備“自動(dòng)聯(lián)鎖投切方式”和五十年代BTG盤硬開關(guān)操作沒有不同，最大的差別是六、七十年前控制盤上的開關(guān)換成了21世紀(jì)的鍵盤或鼠標(biāo)。怎么會(huì)是這樣？如此的應(yīng)用水平讓DCS都自覺得不好意思，計(jì)算機(jī)技術(shù)支撐的強(qiáng)大功能被閑置不用，嚴(yán)重地浪費(fèi)了DCS的技術(shù)資源。有研究機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)表明，DCS在電廠實(shí)際應(yīng)用中其功能發(fā)揮還不到30%。
沒有比較就沒有鑒別，看看其他先進(jìn)工業(yè)國家DCS的應(yīng)用，同樣是模擬量自動(dòng)調(diào)節(jié)回路，上個(gè)世紀(jì)八十年代自動(dòng)調(diào)節(jié)回路投/切操作就實(shí)現(xiàn)了“傻瓜自動(dòng)”。常規(guī)自動(dòng)調(diào)節(jié)回路手動(dòng)轉(zhuǎn)自動(dòng)的投/切操作以及“糾偏”過程，都是人工判斷、人工決策和人工操作的。而依靠DCS組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)的“傻瓜自動(dòng)”是通過運(yùn)用計(jì)算機(jī)智能“思維”，讓模擬量自動(dòng)調(diào)節(jié)回路在設(shè)備和系統(tǒng)沒有啟動(dòng)之前，即可投入“自動(dòng)”，運(yùn)用控制邏輯監(jiān)視生產(chǎn)工藝系統(tǒng)啟動(dòng)進(jìn)程，適時(shí)將調(diào)節(jié)回路轉(zhuǎn)為“自動(dòng)調(diào)節(jié)”，這個(gè)期間人工操作簡化成一次完成，如同操作一部“傻瓜相機(jī)”（詳見“北極星電力網(wǎng)”，火電燃煤機(jī)組APS的“傻瓜自動(dòng)”）。常規(guī)設(shè)備聯(lián)鎖開關(guān)的投、切以及狀態(tài)監(jiān)測、判定等相互關(guān)聯(lián)的一系列操作也都是由人工完成的。同樣，先進(jìn)控制的開關(guān)量設(shè)備聯(lián)鎖投/切，在DCS中已經(jīng)應(yīng)用智能化缺省自動(dòng) “一指聯(lián)鎖”取代常規(guī)設(shè)計(jì)。DCS中由智能化邏輯構(gòu)成的 “一指聯(lián)鎖”具備聯(lián)鎖設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、判定的“思維”能力和“聯(lián)鎖開關(guān)投、切” 的自動(dòng)操作，還具備在運(yùn)設(shè)備記憶、電氣聯(lián)鎖、熱工聯(lián)鎖、異常自檢等功能（詳見“北極星電力網(wǎng)”，火電燃煤機(jī)組APS的“一指聯(lián)鎖”）。利用DCS的計(jì)算機(jī)技術(shù)開啟電廠過程控制的智能化邏輯，簡化了操作方式和提升了控制水平，這就叫做物盡其用。國外先進(jìn)工業(yè)國家電廠“系統(tǒng)控制”應(yīng)用DCS又處于怎樣的水平呢？上個(gè)世紀(jì)八十年代有的國家已經(jīng)成功構(gòu)建了DIASYS（數(shù)字式智能自動(dòng)控制系統(tǒng)），并且作為出口項(xiàng)目中的指標(biāo)性亮點(diǎn)進(jìn)行全球推廣。鍋爐風(fēng)煙、鍋爐給水、鍋爐燃燒器、磨煤機(jī)程序控制、MCS和SCS等系統(tǒng)控制策略與時(shí)俱進(jìn)，全部實(shí)現(xiàn)了“一鍵啟停”，而且是開關(guān)量和模擬量復(fù)合變量系統(tǒng)的“一鍵啟停”（詳見“北極星電力網(wǎng)”，“一鍵啟停”系列文章）。雙列風(fēng)機(jī)、多套給水泵的并列/解列皆為自動(dòng)完成。國內(nèi)電廠應(yīng)用DCS也有三十多年了，熱工控制系統(tǒng)“一鍵啟停”尚未全面實(shí)現(xiàn)，DCS的資源一直被閑置，電廠過程控制應(yīng)用軟件的開發(fā)任重道遠(yuǎn)。DCS綜合控制方面的代表作是APS（Automatic Procedure Start-up／Shut-down）。何謂APS？依托DCS能夠在燃煤機(jī)組規(guī)定的運(yùn)行區(qū)間內(nèi)分階段遞進(jìn)導(dǎo)引熱工控制系統(tǒng)完成機(jī)組啟動(dòng)或停止的自動(dòng)程序控制，被稱之為APS（詳見“北極星電力網(wǎng)”，APS專題文章）。APS在我國的應(yīng)用，始見于1986年前后，隨同國外進(jìn)口的發(fā)電機(jī)組同步引進(jìn)，其應(yīng)用的有效利用率獲得了用戶的高度認(rèn)可。用DCS作為平臺(tái)，智能化的熱工自動(dòng)控制成就了APS，能夠?qū)崿F(xiàn)APS的DCS，可謂不負(fù)DCS所具備的強(qiáng)大功能。如果沒有成功的基本控制、系統(tǒng)控制作為基礎(chǔ)，APS這座大樓是建不起來的。
國內(nèi)電廠當(dāng)前DCS應(yīng)用軟件方面還有巨大潛能尚待釋放，提升電廠DCS控制的應(yīng)用水平需要一種工匠精神腳踏實(shí)地解決問題，把雪藏的資源發(fā)掘出來。回頭看上海工業(yè)自動(dòng)化儀表研究所甘和貴先生1985年發(fā)表的論文，溫舊而知新。真正讀懂DCS以后就會(huì)明白，組態(tài)軟件自不必說，那本來就是給自動(dòng)化控制專業(yè)人員量身定做的，如果打算用計(jì)算機(jī)編程語言攢個(gè)專家系統(tǒng)，DCS有計(jì)算站，能提供各種高級編程語言，“天高任鳥飛”。在DCS中，想要數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)的有分布式數(shù)據(jù)庫，歷史的有數(shù)據(jù)記錄站，沒有做不到只怕想不到。這些年來，動(dòng)輒給DCS“外掛”個(gè)什么PLC、PC、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫之類的，實(shí)在有畫蛇添足之嫌，也著實(shí)的浪費(fèi)了電廠的大筆錢財(cái)，映射出相關(guān)人員亟待加強(qiáng)DCS培訓(xùn)。繼往開來，認(rèn)真吸取電力系統(tǒng)應(yīng)用DCS方面的教訓(xùn)，充分用足現(xiàn)代DCS本來就有的功能，多專業(yè)集思廣益，采用智能化控制策略，內(nèi)置專家診斷系統(tǒng)，這是今后改進(jìn)完善電廠DCS控制、用好DCS的重要一環(huán)。（來源：北極星電力網(wǎng) 作者：王立地）
