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DCS從1975年問世以來，大約有三次比較大的變革，七十年代操作站的硬件、操作系統(tǒng)、監(jiān)視軟件都是專用的，由各DCS廠家自己開發(fā)的，也沒有動態(tài)流程圖，通訊網(wǎng)絡(luò)基本上都是輪詢方式的；八十年代就不一樣了，通訊網(wǎng)絡(luò)較多使用令牌方式；九十年代操作站出現(xiàn)了通用系統(tǒng)，九十年代末通訊網(wǎng)絡(luò)有部份遵守TCP/IP協(xié)議，有的開始采用以太網(wǎng)。總的來看，變化主要體現(xiàn)在Ｉ／Ｏ板、操作站和通訊網(wǎng)絡(luò)。控制器相對來講變化要小一些。操作站主要表現(xiàn)在由專用機(jī)變化到通用機(jī)，如PC機(jī)和小型機(jī)的應(yīng)用。但是目前它的操作系統(tǒng)一般采用UNIX，也有小系統(tǒng)采用NT，相比較來看UNIX的穩(wěn)定性要好一些，NT則有死機(jī)現(xiàn)象。I/O板主要體現(xiàn)在現(xiàn)場總線的引入DCS系統(tǒng)。

從理論上講，一個DCS系統(tǒng)可以應(yīng)用于各種行業(yè)，但是各行業(yè)有它的特殊性，所以DCS也就出現(xiàn)了不同的分支，有時也由于DCS廠家技術(shù)人員工藝知識的局限性而引起，如HONEYWELL公司對石化比較熟悉，其產(chǎn)品在石化行業(yè)應(yīng)用較多，而ＢAILEY的產(chǎn)品則在電力行業(yè)應(yīng)用比較普遍。用戶在選擇DCS的時候主要是要注意其技術(shù)人員是否對該生產(chǎn)工藝比較熟悉；然后要看該系統(tǒng)適用于多大規(guī)模，比如NT操作系統(tǒng)的就適應(yīng)于較小規(guī)模的系統(tǒng)；最后是價格，不同的組合價格會有較大的差異，而國產(chǎn)的DCS系統(tǒng)價格比進(jìn)口的DCS至少要低一半，算上備品備件則要低得更多。

DCS由四部份組成：I/O板、控制器、操作站、通訊網(wǎng)絡(luò)。I/O板和控制器國際上各DCS廠家的技術(shù)水平都相差不遠(yuǎn)，如果說有些差別的話是控制器內(nèi)的算法有多有少，算法的組合有些不一樣，I/O板的差別在于有的有智能，有些沒有，但是控制器讀取所有I/O數(shù)據(jù)必須在一秒鐘內(nèi)完成一個循環(huán)；操作站差別比較大，主要差別是選用PC機(jī)還是選用小型機(jī)、采用UNIX還是采用NT操作系統(tǒng)、采用專用的還是通用的監(jiān)視軟件,操作系統(tǒng)和監(jiān)視軟件配合比較好時可以減少死機(jī)現(xiàn)象；差別最大的是通訊網(wǎng)絡(luò)，最差的是輪詢方式，最好的是例外報告方式，根據(jù)我們的實(shí)驗(yàn)，其速度要相差七八倍。

DCS系統(tǒng)包括三大部分：帶I/O部件的控制器、通訊網(wǎng)絡(luò)和人機(jī)接口。人機(jī)接口包括操作站、工程師站和歷史站。控制器I/O部件和生產(chǎn)過程相聯(lián)接，操作站和人相聯(lián)系，通訊網(wǎng)絡(luò)把這兩部分聯(lián)成系統(tǒng)。所以操作站是DCS的重要組成部分，工程師站給控制器和操作站組態(tài)，歷史站記錄生產(chǎn)過程的歷史數(shù)據(jù)。最近幾年開發(fā)的人機(jī)界面還有動態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)器。

一個DCS系統(tǒng)控制器和I/O部件通?？梢赃\(yùn)行16-20年，而操作站因?yàn)橛谢顒硬考?，所以比較容易損壞，如：硬盤、鍵盤、CRT、軟驅(qū)等，運(yùn)行6-8年后出現(xiàn)故障的概率就比較大，所以在DCS運(yùn)行過程中，操作站更新的情況比較多。

DCS的控制器的變化較小。其變化表現(xiàn)在控制算法的安排、控制算法的多少，存取的 I/O點(diǎn)數(shù)的多少和內(nèi)存的大小等，操作系統(tǒng)一般都是專用的。操作站的變化就很大，八十年代以前的操作站，一般沒有硬盤及動態(tài)流程圖，能顯示的標(biāo)簽數(shù)比較少，例如500個標(biāo)簽（標(biāo)簽指的是AI、DI、回路、開關(guān)量的邏輯關(guān)系等），八十年代出現(xiàn)了能顯示5000個標(biāo)簽的操作站，九十年代出現(xiàn)了能顯示30000個標(biāo)簽的操作站。同時，也出現(xiàn)了在微軟的NT通用平臺上運(yùn)行的通用顯示軟件。開始，通用軟件只在PLC的操作站上使用，后來也逐漸應(yīng)用在DCS上。它的標(biāo)簽量可以達(dá)到10000個，甚至更多。

DCS操作站發(fā)展的過程（以BAILEY的操作站為例）如下：

一．八十年代初，N90的操作站是OIU系列，當(dāng)時是無硬盤、無動態(tài)流程圖的，標(biāo)簽量500。后來增加了硬盤和流程圖，標(biāo)簽量1400-5000點(diǎn)。八十年代中期推出了MCS系列，標(biāo)簽量10000，特別是MCS PULS，它是SCSI接口，可以有30000個標(biāo)簽點(diǎn)，當(dāng)時在DCS市場上處于領(lǐng)先地位。1986年，BAILEY產(chǎn)品占世界DCS市場的1/3。到1988年，共有8500
套在世界各國運(yùn)轉(zhuǎn)。到了90年代，DCS市場爭奪激烈，BAILEY無論在技術(shù)上還是在銷售方面都不象80年代那樣光輝。于是BAILEY公司欲通過購買FISCHER&PORTER、HARTMANN&BRAUN等公司銷售他們的系統(tǒng)來重鑄輝煌。

BAILEY的控制器和通訊網(wǎng)絡(luò)都比較好，但在操作站上面，不能與競爭者相比，BAILEY最新的操作站是以WINDOWS NT、通用微機(jī)為基礎(chǔ)的Conductor NT。實(shí)際上，該操作站不是為INFI-90開發(fā)的，它是FISCHER-PORTER的系統(tǒng)6的操作站，用它的監(jiān)控軟件嵌入和INFI-90通訊的驅(qū)動軟件而成。由于銷售量不大，磨合的機(jī)會少，問題比較多，死機(jī)現(xiàn)象嚴(yán)重。OIS40系列的操作站運(yùn)行在DEC的VMS平臺上。實(shí)際上，它仍然是在MCS操作站的MTOS操作系統(tǒng)平臺上，開發(fā)了一個與VMS通訊的驅(qū)動軟件，因?yàn)?0年代的OIU和MCS在80年代末都已經(jīng)停止銷售。BAILEY只賣OIS20系列和OIS40系列。 OIS20系列是90年代初推向市場的，它本質(zhì)上是MCS，但它們能與INFI-90通訊．它的開發(fā)、制造成本都比較低，性能也比較好。OIS20系列的輔站不是用網(wǎng)絡(luò)來傳輸信息的，只是在主站上多加了1塊顯卡來實(shí)現(xiàn)輔站。后來因維護(hù)成本很高，硬盤和軟驅(qū)都難以買到，用戶反映不好。 繼OIS20系列，BAILEY公司推出了OIS41、OIS42，在操作站之間增加了以太網(wǎng)卡，組成后門網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)打印機(jī)共享。把圖形傳給不同主站的能力也有所增強(qiáng)，也給用戶提供了開發(fā)打印系統(tǒng)的空間，這是后話。由于OIS40、OIS41、OIS42主機(jī)性能較差，所以操作站的性能提高不明顯。直到OIS43 Alpha芯片的出現(xiàn)，性能才得到提高。同時，加拿大BAILEY公司開發(fā)了PCV，它是以PC為基礎(chǔ)的操作站，采用QNX操作系統(tǒng)。因?yàn)樗臉?biāo)簽量較少，價格低廉，運(yùn)行穩(wěn)定，故適用于小系統(tǒng)的使用，這就是BAILEY的OIS10系列，版本5以前，只有文本沒有圖形。版本5以后既有文本也有圖形。OIS11操作站后門之間用ARCNET聯(lián)網(wǎng)。OIS12既可用ARCNET也可用以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)。 由于OIS40系列軟件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故價格較高，更重要的一點(diǎn)是DEC公司被COMPAQ公司兼并，Alpha機(jī)255/233停止生產(chǎn)，這給BAILEY公司和用戶無疑是雪上加霜。

二.八十年代中期，因?yàn)镻LC操作站的開發(fā)都不太成功，一些軟件公司就開發(fā)了通用的監(jiān)控軟件，且很快就被PLC制造廠家所采用。如：FIX、INTOUCH、ONSPEC等（一共有上百種），由于市場前景較好，所以軟件開發(fā)商又開發(fā)了許多PLC的驅(qū)動軟件。到了九十年代，又開發(fā)了DCS的驅(qū)動軟件。最早采用通用工控監(jiān)控軟件的是MOORE公司的APEC系統(tǒng)，它既可以用INTOUCH也可用FIX。由于INFI-90系統(tǒng)在九十年代一直沒有推出比較優(yōu)秀的操作站，故PREVISE公司推出了OPsCon操作站。 OPsCon操作站運(yùn)行在PC硬件平臺，NT操作系統(tǒng)下，把FIX作為監(jiān)控軟件，并開發(fā)了能與多種DCS通訊的對應(yīng)驅(qū)動軟件，標(biāo)簽量為10000個。因?yàn)镕IX軟件在世界各地已經(jīng)銷售了90000套，它與各種PLC、DCS和NT系統(tǒng)磨合較好，這種操作站可以運(yùn)用在多種PLC、DCS操作站上。在INFI-90系統(tǒng)上應(yīng)用已經(jīng)有幾千臺。如：新西蘭的一家造紙廠，原來已經(jīng)運(yùn)行有CONDUCT NT，后來還是改用OPsCon。 通用操作站的出現(xiàn)，給DCS用戶帶來了以下方便： １、 不必再為原DCS生產(chǎn)廠家是否倒閉、兼并，該型產(chǎn)品是否已經(jīng)停產(chǎn)、備件是否能夠找到而操心。 ２、 由于通用操作站的適用面廣，相對生產(chǎn)量大，成本下降，因而可以節(jié)省用戶的經(jīng)費(fèi)。維護(hù)費(fèi)用也比較少。 ３、 采用通用系統(tǒng)要比使用各種不同的專用系統(tǒng)更為簡單，用戶也可減少人員培訓(xùn)的費(fèi)用。 ４、 更新和升級容易。 ５、 開放性能好，很容易建立生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)。
因此，通用操作站是DCS的發(fā)展方向。

被控制對象確定以后，選用什么樣的控制系統(tǒng)就成為重要問題。

主要是根據(jù)項(xiàng)目規(guī)模和投資預(yù)算來考慮的，以數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)的DCS系統(tǒng)和早期的模擬儀表組成的控制系統(tǒng)，從工程項(xiàng)目的實(shí)施來看，本質(zhì)差別不大，主要考慮項(xiàng)目規(guī)模和投資預(yù)算，但DCS與模擬儀表相比，它更為復(fù)雜，技術(shù)性要求更高，下面我來談?wù)凞CS系統(tǒng)選型中的幾個問題。從理論上來講，DCS可以用與不同的工藝過程，它是通用的，但是，DCS的制造廠家專長與某一領(lǐng)域。如：HOMEYWELL主要用于石化部門，BAILEY公司的N90、INFI90主要用于電力系統(tǒng)，ROSEMOUNT的RS3、?-V大多用于化工系統(tǒng)。但也不能否認(rèn)不同工藝過程會有一些特殊要求，如：電廠一定要有電調(diào)設(shè)備和SOE，石化部門一定要有選擇性控制，水泥行業(yè)一定要有大純滯后控制補(bǔ)償?shù)?，選型時也要考慮這些因素。

第二點(diǎn)就是經(jīng)濟(jì)性，應(yīng)該從DCS本身價格和預(yù)計(jì)所創(chuàng)效益角度考慮。DCS有國產(chǎn)的和進(jìn)口的，對相同檔次而言，進(jìn)口的控制功能強(qiáng)一些，有一些先進(jìn)的控制算法，如Smith預(yù)估、三維矩陣運(yùn)算等，國產(chǎn)DCS價格要比進(jìn)口的低很多，也能滿足技術(shù)要求。從結(jié)構(gòu)上來看，國外DCS的控制器各廠家差別不太遠(yuǎn)，控制器的預(yù)置算法稍有差別，控制器與I/O板的連接方式也有所不同。而操作站區(qū)別較大。有以PC機(jī)為基礎(chǔ)的，有以小型機(jī)為基礎(chǔ)的，操作系統(tǒng)一般選用UNIX類系統(tǒng)。小型機(jī)的價格要比PC機(jī)高很多，進(jìn)口小型機(jī)操作站的價格要高于四萬美金，而且許多機(jī)型已經(jīng)停產(chǎn)（如DEC公司的VAX機(jī)和α機(jī)）。PC機(jī)的操作站不到三萬美金，它的操作系統(tǒng)采用NT，其穩(wěn)定性沒有UNIX好。小型機(jī)的接口采用SCSI，傳輸速率是串行的8倍之多。以NT操作系統(tǒng)作為操作站的，點(diǎn)數(shù)要少一些，不然會頻繁死機(jī)，國產(chǎn)的PC機(jī)更便宜得多，采用PC機(jī)操作站，可以采用最新的機(jī)型，操作人員對軟件的安裝、調(diào)試、聯(lián)網(wǎng)和開發(fā)也要熟悉得多。監(jiān)視軟件有專用的也可以用通用的，通用的監(jiān)視軟件開放性要好一些，用戶應(yīng)按照項(xiàng)目的規(guī)模大小和預(yù)算資金來選擇使用。 DCS比較貴的原因，除了上述理由外，還有控制器的電源系統(tǒng)，通常采用冗余供電，電源的引入和散熱是價格貴的主要原因，各個DCS系統(tǒng)在這方面差別比較大。 把控制器和操作站聯(lián)系起來的通訊網(wǎng)絡(luò)也要考慮，如果采用通用的以太網(wǎng)，則網(wǎng)卡等價格很低，專用的網(wǎng)絡(luò)接口很貴，最貴可以達(dá)到20000美金。 因此，經(jīng)濟(jì)性與很多因素有關(guān)，有時外商給你報價降下來，實(shí)際是改變了一些結(jié)構(gòu)而已，并沒有給你什么優(yōu)惠，甚至他的利潤還增加了。這時可取的辦法是聯(lián)系國內(nèi)類似的單位和請教有經(jīng)驗(yàn)的專家。

第三點(diǎn)就是承包方的技術(shù)力量，也就是承包方對哪一工藝過程和DCS本身比較熟悉。如經(jīng)常做化工控制系統(tǒng)的承包商來做軋制的控制系統(tǒng)，他對活套的控制、卷曲的控制和張力的控制等就不太熟悉，做的工程就不會太好。如果承包方對DCS本身不熟悉，控制器做的太大時會產(chǎn)生死機(jī)。不少工廠都購買了不同廠家的DCS系統(tǒng)，我們稱之為“八國聯(lián)軍”狀態(tài)，此時更要選擇技術(shù)力量比較強(qiáng)的單位抓總，而不宜選擇某一個國外廠商作為承包商。

第四點(diǎn)是售后服務(wù)，國外廠商通常情況下配品、備件供應(yīng)價格高，且不能及時提供。DCS用戶應(yīng)選擇廠商實(shí)力雄厚的，技術(shù)力量強(qiáng)的、境內(nèi)技術(shù)支持好的廠家。計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展很快，DCS廠家也會不斷更新它的產(chǎn)品，新舊產(chǎn)品兼容性要好才行，個別廠家新舊系統(tǒng)不兼容，系統(tǒng)升級時造成很大損失。國內(nèi)的DCS廠家配品、備件供應(yīng)比較及時，售后服務(wù)方面做的也比較好。

第五點(diǎn)是關(guān)于DCS的技術(shù)先進(jìn)性，指系統(tǒng)采用了經(jīng)過驗(yàn)證的最新技術(shù)，并有發(fā)展前途和生命力，包括DCS系統(tǒng)的開放和互聯(lián)，現(xiàn)場總線的應(yīng)用，第三方軟件的支持等。這里要注意的一點(diǎn)是：有些廠家為了占領(lǐng)市場，把一些不成熟的產(chǎn)品推到第三世界，如五、六年前DCS缺少小型系統(tǒng)，有的廠家把不太成熟的小型系統(tǒng)推到用戶，結(jié)果這270多套系統(tǒng)基本都已經(jīng)提前退役。早在1983年，某外國公司推銷的DCS，在電源出現(xiàn)故障并復(fù)電后，控制器的輸出是任意的，此時閥門的位置就很危險，這種產(chǎn)品本不能出廠，但還是賣給了我們國家，結(jié)果購買單位基本上沒有運(yùn)行。

總之，DCS從七五年到現(xiàn)在已經(jīng)有二十多年的應(yīng)用歷史了，可靠性方面基本都能達(dá)到要求，建立系統(tǒng)時選型是一個非常重要的環(huán)節(jié)，我們不但主要考慮項(xiàng)目規(guī)模和投資預(yù)算，還要考慮到一系列其它的因素，選型是否恰當(dāng)往往從一開始就決定了該系統(tǒng)今后的命運(yùn)，萬萬不可掉以輕心。

DCS系統(tǒng)屬于基礎(chǔ)自動化，MIS系統(tǒng)側(cè)重于辦公自動化。這兩者在反映速度上的區(qū)別很大，DCS是屬于秒級的，而MIS是以小時或更長時間為單位的。所以這兩者之間必須要有隔離設(shè)備，這個隔離設(shè)備就是動態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)器。它的功能是生產(chǎn)過程監(jiān)控；歷史數(shù)據(jù)的存儲及管理；統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制；設(shè)備預(yù)防性維護(hù)；設(shè)備故障診斷；生產(chǎn)優(yōu)化等。 DCS、PLC采集現(xiàn)場的生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)通過通訊網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)傳給操作站和動態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)器。動態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)器是采集生產(chǎn)全過程的模擬信號或邏輯信號，所以它的采集速度是海量的。要經(jīng)過數(shù)據(jù)淘金，將信號送到生產(chǎn)管理部門。 通常情況下，一個企業(yè)往往有幾種不同牌號的DCS、PLC，要把這幾種信號都集中到動態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)器中，最好要選擇一個通用顯示平臺。在這個平臺上來顯示不同型號的DCS、PLC的信號。通用顯示平臺可采用FIX、INTOUCH、組態(tài)王、Synall等軟件，開發(fā)各種DCS和PLC的驅(qū)動軟件。 最近出廠的DCS采用通用操作站，它采用NT操作系統(tǒng)，監(jiān)控軟件就是FIX、INTOUCH. 不同DCS型號采用不同的驅(qū)動軟件。各種DCS之間信號傳輸采用OPC服務(wù)器聯(lián)接，也可以把少量的信號送到MIS系統(tǒng)的服務(wù)器中。FIX、INTOUCH等軟件都能存儲歷史數(shù)據(jù)，幾十個信號可存儲280天之多。如要存儲更多的歷史數(shù)據(jù)，可以采用OSI歷史數(shù)據(jù)庫，它可以存儲三年以上。這些通用監(jiān)控軟件都有OSI的接口。老一代的DCS系統(tǒng)的操作站無論操作系統(tǒng)還是監(jiān)控軟件都是專用的，和其它系統(tǒng)通訊都非常困難。如要建立系統(tǒng)間的互聯(lián)，通過計(jì)算機(jī)接口單元建立動態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)器，監(jiān)控軟件仍然可以使用通用的，在NT平臺上運(yùn)行，但它的數(shù)據(jù)只能上行，不能下行。在設(shè)計(jì)MIS系統(tǒng)過程中，最好使用動態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)器，不要把DCS和PLC數(shù)據(jù)直接送到Web否則會影響到DCS、PLC的正常運(yùn)行。至于究竟需要建立多少個動態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)器，由所需采集的數(shù)據(jù)量和數(shù)據(jù)安全決定。一般情況下，可達(dá)10000點(diǎn)。

一個DCS系統(tǒng)可以有好幾臺操作站，每一臺操作站可以顯示一樣的內(nèi)容，也可以是不一樣的內(nèi)容。對于電廠來說，一臺300MV的發(fā)電機(jī)組，工藝過程比較集中，通常采用2臺操作站冗余運(yùn)行認(rèn)為是比較合適的。但對于大型機(jī)組，由于它的輸入、輸出點(diǎn)數(shù)較多，一個顯示器不夠用，最好有多個顯示器。這時的監(jiān)控軟件應(yīng)該能支持多屏幕。早期的DCS都采用在操作站的主機(jī)上加分屏卡，如加2分屏，4分屏的分屏卡，分別可連接2臺CRT或4臺CRT。用這種方法以增加人機(jī)界面。對于除電廠以外的生產(chǎn)工藝，如水泥廠，鋼鐵廠，一個生產(chǎn)工藝很長，地域比較分散，并由一套DCS系統(tǒng)控制，它的輸入、輸出點(diǎn)數(shù)較多，為了節(jié)省投資，一臺操作站往往和一部分生產(chǎn)工藝相對應(yīng)。比如水泥廠的回轉(zhuǎn)窯和磨機(jī)相隔距離很遠(yuǎn)，操作站可以安裝在兩個地方。這時一臺操作站配置一臺打印機(jī)。如果其中一臺操作站的主機(jī)壞了，這臺操作站顯示的內(nèi)容就沒有了。為了系統(tǒng)的安全運(yùn)行，采用標(biāo)簽的重疊組態(tài)來實(shí)現(xiàn)的。如該系統(tǒng)有兩臺操作站，分別為A站和B站，該系統(tǒng)有2000個標(biāo)簽，A、B操作站要分別組態(tài)1300個標(biāo)簽，其中300個標(biāo)簽是重疊的。即使A操作站發(fā)生故障，只
用要B操作站正常運(yùn)行，系統(tǒng)照常工作。因?yàn)橹匾臉?biāo)簽在B操作站上都有了。值得注意的是，由于重疊組態(tài)也會帶來負(fù)面影響。會使得A、B操作站的管理人員責(zé)任不明確。 由于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展，人機(jī)界面的數(shù)量可以不限。操作站分為主站和從站。主站連在DCS網(wǎng)絡(luò)上。通過DCS網(wǎng)絡(luò)接口，直接從DCS網(wǎng)絡(luò)上讀取控制器數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。主站的數(shù)量是由接口的數(shù)量決定的。從站則與主站相連。它沒有數(shù)據(jù)庫，在顯示流程圖畫面時，由主站顯示完整的工藝畫面，而從站就顯示主站的工藝畫面。從站的數(shù)量是不限的。不論是主站，還是從站，都用后門網(wǎng)絡(luò)連接起來。有了后門網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)維護(hù)時，各操作站之間可作文本拷貝。系統(tǒng)運(yùn)行時，即使其中一臺主操作站發(fā)生故障，它的從站可作為另一臺主站的從站。在網(wǎng)絡(luò)中，接進(jìn)打印服務(wù)器，服務(wù)器有許多通道，幾臺操作站共用一臺或幾臺打印機(jī)。連接主站和從站的這個網(wǎng)絡(luò)與DCS網(wǎng)絡(luò)沒有關(guān)系。所以就稱為后門網(wǎng)絡(luò)。早期的后門網(wǎng)絡(luò)采用ARCNET，后來由于有的DCS系統(tǒng)的操作站主機(jī)采用DEC的小型機(jī)，后門網(wǎng)絡(luò)就采用DECNET或以太網(wǎng)。在操作站作標(biāo)簽組態(tài)時，是否要把重要的I/O點(diǎn)重疊組態(tài)要由用戶確定。 采用通用操作站以后，系統(tǒng)就成為開放的，各主站和各從站之間用以太網(wǎng)連接，從站的數(shù)量不限。為了提高后門網(wǎng)絡(luò)的可靠性，以太網(wǎng)的低廉，通常采用雙網(wǎng)?？梢宰龅竭h(yuǎn)程操作。 在局部的地域用網(wǎng)絡(luò)，會帶來很大的方便。如果過程控制與INTERNET網(wǎng)絡(luò)相連，會受到病毒或黑客的侵入。一定要加安全級別、數(shù)據(jù)單向傳輸和加防火墻。 以太網(wǎng)之間的協(xié)議遵從OSI模型（Open System Interconnection）的七層協(xié)議。七層協(xié)議分別是物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會話層、表示層和應(yīng)用層。 物理層描述傳輸介質(zhì)、連接器和信號脈沖標(biāo)準(zhǔn)。中繼器或集線器（hub）也是物理層的設(shè)備，它與傳輸?shù)男畔木唧w內(nèi)容無關(guān)。幀是發(fā)送到介質(zhì)上的一組數(shù)字脈沖。用以傳輸信息。幀的大小為64-1518字節(jié)。幀包括預(yù)同步信號，消息頭、數(shù)據(jù)信息和幀校驗(yàn)序列。中繼器或集線器（hub）僅僅放大導(dǎo)線中的電信號，并繼續(xù)向前傳送。 數(shù)據(jù)鏈路層描述本地系統(tǒng)之間的拓?fù)浜屯ㄐ艠?biāo)準(zhǔn)。以太網(wǎng)能與多個物理層標(biāo)準(zhǔn)（雙絞線線纜、光纜）和多個網(wǎng)絡(luò)層標(biāo)準(zhǔn)一起工作。將網(wǎng)絡(luò)的物理方面（線纜和數(shù)字脈沖）與軟件和數(shù)據(jù)流的抽象世界連接起來。在網(wǎng)絡(luò)里傳的信息是以幀的格式傳輸?shù)?。在幀中有消息頭和尾，數(shù)據(jù)報包到幀里。檢測錯誤，調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)流量。幀消息由源和目標(biāo)介質(zhì)訪問控制（media access control ）MAC地址組成，并利用該信息和數(shù)據(jù)區(qū)的內(nèi)容建立CRC尾。數(shù)據(jù)鏈路層根據(jù)網(wǎng)絡(luò)采用拓?fù)湟?guī)則，發(fā)送幀，把幀發(fā)到物理層（網(wǎng)絡(luò)線纜）。網(wǎng)橋和交換器是數(shù)據(jù)鏈路層的設(shè)備。因?yàn)樗鼈兪侵С謳?。兩者都利用幀消息頭中的信息調(diào)節(jié)交通。幀消息頭負(fù)責(zé)識別是誰發(fā)送的信息，信息發(fā)送到哪里。幀消息頭包含兩個區(qū)域，用以識別傳輸?shù)脑春湍繕?biāo)，是源和目標(biāo)系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)地址。幀消息頭的大小總是14字節(jié)。 網(wǎng)絡(luò)層描述在不同網(wǎng)段上的系統(tǒng)如何彼此尋找，也定義了網(wǎng)址。網(wǎng)址是指定給一組物理連接的系統(tǒng)名字或號碼。是所有上層的基石，單位是數(shù)據(jù)報（datagram）單位如網(wǎng)絡(luò)的IP數(shù)據(jù)報傳遞協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)層功能的例子。網(wǎng)址這一術(shù)語，根據(jù)采用的協(xié)議不同，叫法也不同。采用IP，叫做子網(wǎng)（subnet）。 傳輸層處理數(shù)據(jù)的實(shí)際操作，并準(zhǔn)備通過網(wǎng)絡(luò)傳送。如果數(shù)據(jù)太大而不能作為一個幀，傳輸層將其分解為更小的部分，并編制序號，序號允許其它系統(tǒng)上的傳輸層重新將數(shù)據(jù)組合為最初內(nèi)容。幀的CRC校驗(yàn)是在數(shù)據(jù)鏈路層進(jìn)行的，傳輸層能夠起到備用效驗(yàn)的作用。傳輸層的功能如IP的傳輸協(xié)議（TCP）、單位是段（segment）。 會話層處理兩個或多個系統(tǒng)之間連接的建立和維護(hù)。它保證正確完成具體的服務(wù)請求。 如果系統(tǒng)正在運(yùn)行多個網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序，會話層負(fù)責(zé)保持正確通信順序，保證進(jìn)入的數(shù)據(jù)引到正確的應(yīng)用程序。 表示層保證數(shù)據(jù)可以用于應(yīng)用程序的形式接收。它的任務(wù)是編碼和解碼。
應(yīng)用層的任務(wù)是確定何時要求訪問網(wǎng)絡(luò)資源。

一個企業(yè)特別是大中型企業(yè)有許多工藝過程，每一個工藝過程都有相對獨(dú)立性。在不同時期建設(shè)或不同時間進(jìn)行技術(shù)改造，一定會采用不同型號的DCS系統(tǒng)，設(shè)備連鎖和控制等會采用幾種不同型號的PLC系統(tǒng)。為了在企業(yè)內(nèi)建立綜合管理信息系統(tǒng)，異種系統(tǒng)的互聯(lián)和時間同步就成為很重要的問題。早期DCS和PLC的互連是采用把PLC作為DCS的一個輸入板，DCS專們設(shè)計(jì)一塊與PLC的接口板，與DCS的本身的I/O板連在同一條I/O總線上?？刂破髯x入PLC來的信號，通過DCS的網(wǎng)絡(luò)把PLC的信號送到DCS操作站上。這樣互連的辦法有一個大的缺點(diǎn)是：PLC的快速信號在慢速反應(yīng)的DCS的操作站上顯示。經(jīng)測定，一個微動開關(guān)的動作要經(jīng)過幾秒以上的時間才能在DCS的操作站上表現(xiàn)出來。有的DCS甚至需要8秒。另一個互聯(lián)辦法是把PLC的個別信號用硬線連到DCS的輸入板上，這樣輸入的點(diǎn)數(shù)很少，成本比較高。有的DCS在DCS網(wǎng)絡(luò)上設(shè)計(jì)一個結(jié)點(diǎn)，該結(jié)點(diǎn)專門用來讀取PLC的信號。把PLC的信號送入DCS的網(wǎng)絡(luò)是比較困難的。缺點(diǎn)是開發(fā)接口的費(fèi)用很高。即使開發(fā)成功，接口也經(jīng)常發(fā)生故障。一個典型例子是燃汽輪機(jī)和鍋爐聯(lián)合發(fā)電的電廠，燃汽輪機(jī)從美國或其它國家進(jìn)口，燃汽輪機(jī)的控制系統(tǒng)（PLC）和主設(shè)備一起配成，而鍋爐的控制系統(tǒng)由用戶自己選配，用戶很想把兩者的信息在一個操作站上顯示。為開發(fā)這個操作站，開發(fā)費(fèi)用在幾萬美金以上。即使開發(fā)成功，也經(jīng)常發(fā)生故障。 對于PLC來說，70年代中期曾經(jīng)開發(fā)過專用操作站，但不太成功。后來它就沒有開發(fā)專用操作站，當(dāng)時，PLC只處理開關(guān)量，在控制器上的數(shù)碼顯示作為人機(jī)界面也能滿足要求。PLC的控制器和I/O之間用網(wǎng)絡(luò)連接。到80年代末和90年代，模擬量控制進(jìn)入PLC，。用戶感到?jīng)]有以CRT為基礎(chǔ)的人機(jī)界面很不方便，用戶選用通用監(jiān)控軟件，運(yùn)行在NT平臺上，采用普通微機(jī)作為硬件平臺，編出各個PLC的驅(qū)動軟件，這樣PLC也有了操作站。因?yàn)樯虡I(yè)原因，一些PLC廠家在90年代也開發(fā)了監(jiān)控軟件。并企圖成為工控通用監(jiān)控軟件。由于開發(fā)時間很晚， 不僅各個PLC的驅(qū)動軟件太少，而且市場也被其他軟件占據(jù)。 對于通用監(jiān)控軟件來說，微軟開發(fā)的通訊協(xié)議DDE（DYNAMIC DATA EXCHANGE）、快速DDE 、網(wǎng)絡(luò)DDE等都支持。 u DDE允許Windows環(huán)境下各使用的機(jī)器建立客戶機(jī)/服務(wù)器關(guān)系，發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，彼次發(fā)送指令。由服務(wù)器提供數(shù)據(jù)和接收從其它使用的機(jī)器發(fā)來的感興趣的數(shù)據(jù)請求。發(fā)請求的機(jī)器就是客戶機(jī)，送數(shù)據(jù)的是服務(wù)器。 u 快速DDE 提供許多DDE的信息打包到單個DDE信息中。打包提高效率，減少服務(wù)器和客戶機(jī)之間傳送的DDE數(shù)據(jù)。 u 網(wǎng)絡(luò)DDE 延伸了標(biāo)準(zhǔn)DDE功能，其中包括了局域網(wǎng)通過串行口的通訊。網(wǎng)絡(luò)的延伸允許連在網(wǎng)上的不同計(jì)算機(jī)作為服務(wù)器、客戶機(jī)應(yīng)用運(yùn)行的DDE連接。比如，網(wǎng)絡(luò)DDE支持連到LAN，或modem上的IBM兼容計(jì)算機(jī)和諸如在VMS、UNIX等操作環(huán)境下的非PC為基礎(chǔ)的平臺之間的DDE。 u SuitLinkK用于TCP/IP為基礎(chǔ)的協(xié)議、被設(shè)計(jì)成滿足工業(yè)需要，如數(shù)據(jù)完整性、高吞吐量和容易診斷。此協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)只適用于Windows NT4.0以上。 u OPC（OBJACT LINK EMBED PROCESS CONTROL）客戶機(jī)，可以從服務(wù)器取數(shù)據(jù)。遵守TCP/IP協(xié)議。 由于市場需要監(jiān)控軟件，因此，通用監(jiān)控軟件有許多廠商開發(fā)，在90年代，有如FIX、INTOUCH、PARAGON、ONSPEC、CIMPLICITY等100多種。國內(nèi)有組態(tài)王、SYNALL等。對于監(jiān)控軟件如果開發(fā)了許多DCS和PLC的驅(qū)動軟件，在聯(lián)網(wǎng)時有許多網(wǎng)絡(luò)套件，它就成為通用監(jiān)控軟件。其中驅(qū)動軟件最多的是FIX和INTOUCH。在NT平臺上，如果采用
FIX、INTOUCH等軟件，彼此可作為服務(wù)器，也可作為客戶機(jī)，彼此可以交換數(shù)據(jù)。 DCS在70年代問世時，計(jì)算機(jī)技術(shù)水平還比較低，市場上可以選用的零部件比較少。DCS生產(chǎn)廠家自己開發(fā)的操作站有專用的操作系統(tǒng)、專用的監(jiān)控軟件、專用的接口硬件和CRT、專用的打印機(jī)、專用硬盤和軟驅(qū)。甚至連接用的電纜和插頭、插座也是專用的。當(dāng)然，這樣作也不能排除是DCS廠家為了獲取最大的商業(yè)利益而考慮的。由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，而DCS的發(fā)展沒有計(jì)算機(jī)快，它處在相對穩(wěn)定的發(fā)展階段。后來市場上的各種微機(jī)零部件很多，但DCS都連接不上，異種系統(tǒng)更沒有辦法互連，DCS廠家又都沒有按照市場變化修改自己的軟件，所以DCS成為名符其實(shí)的自動化“孤島”。DCS的用戶感到十分不方便，另外操作站比控制器更容易損壞。其壽命大約7-8年左右。操作站由于買不到如硬盤、軟驅(qū)等，許多用戶決定在更換操作站時，不再采用原DCS廠家的操作站，因?yàn)樗鼉r格昂貴、備件難賣。采用PC機(jī)和NT平臺，安裝通用監(jiān)控軟件，并開發(fā)和某一具體DCS的驅(qū)動軟件，做成通用操作站，代替原來的專用操作站。 有的DCS廠家索性把專用操作站去掉，配以通用操作站。如MOORE公司的APACS系統(tǒng)，在1996年采用INTOUCH軟件（FIX也可以），MOORE公司只提供APACS的驅(qū)動軟件和提硬件的配置要求，硬件由用戶自己選配。經(jīng)使用，運(yùn)行很好。比MOORE公司自己開發(fā)的監(jiān)控軟件要好用一些。這也許是DCS廠家軟件開發(fā)人員比通用軟件開發(fā)公司的軟件開發(fā)人員少有關(guān)。又如MEASUREX的操作站也采用通用監(jiān)控軟件。目前最多的替代操作站是FIX、INTOUCH兩大類型的通用替代操作站。 早期的DCS，廠家分別都自己開發(fā)專用監(jiān)控軟件。編寫程序時，控制器的驅(qū)動軟件和顯示軟件不是分開來編寫。如果采用通用微機(jī)和NT平臺，它們與通用軟件相比，CPU的開銷要小一些，對硬件的要求比通用的要低一些，但由于是和系統(tǒng)一起銷售，銷售量很小，軟件本身的問題沒有得到充分暴露。如果硬件都能滿足通用、專用要求，專用監(jiān)控軟件的操作站死機(jī)現(xiàn)象比通用的嚴(yán)重一些。據(jù)了解，某一套DCS系統(tǒng)，硬件為PC機(jī)，操作系統(tǒng)為NT，專用監(jiān)控軟件裝配成的操作站，一天內(nèi)死機(jī)幾次。隨著軟件版本升級，死機(jī)現(xiàn)象有增無減。一年內(nèi)打幾次補(bǔ)釘，死機(jī)現(xiàn)象仍然存在。專用、通用兩種軟件相比，專用的目前還是比通用的要封閉一些。在網(wǎng)絡(luò)中使用，還沒有網(wǎng)絡(luò)套件軟件。如采用通用監(jiān)控軟件，DCS和DCS之間，DCS和PLC之間，PLC和PLC之間，各自的人機(jī)界面可以互連。只要是微軟的WINDOWS界面，都能作為客戶機(jī)，采用DDE、快速DDE和Suitelink讀取數(shù)據(jù)。它們既可以作為服務(wù)器，也可以作為客戶機(jī)。在企業(yè)內(nèi)可組成綜合管理信息系統(tǒng)。為了保證操作站的安全運(yùn)行，可以單獨(dú)用一個HMI用于互連。通用監(jiān)控軟件通常有網(wǎng)絡(luò)版的軟件，經(jīng)組態(tài)后，能通過網(wǎng)絡(luò)，組成服務(wù)器/客戶機(jī)格式，把實(shí)時信息傳到遠(yuǎn)方。在客戶機(jī)中，可以實(shí)時查看通用軟件做成的動態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)器數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。也能把信息送入MIS系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫中（如SQL、SYBASE、ORACLE）。通用監(jiān)控軟件在它們的套件軟件中，也有Web軟件，安裝成Web服務(wù)器，通過Web服務(wù)器。瀏覽動態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)器中的數(shù)據(jù)。它不是實(shí)時數(shù)據(jù)。同時，通過微軟的GLANZE軟件，也可以接Web。 瀏覽MIS數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。采用Web服務(wù)器, 瀏覽數(shù)據(jù)，都比服務(wù)器/客戶機(jī)的方式要慢。 采用通用操作站優(yōu)點(diǎn)歸納如下： ●價格低廉 ●DCS功能擴(kuò)展 ●用戶熟息 各個系統(tǒng)的時間同步也是很重要的問題。網(wǎng)絡(luò)時間服務(wù)器是用于所有網(wǎng)上工作站的高品質(zhì)時間同步的設(shè)備。一般情況下，DCS系統(tǒng)的絕對時間是在操作站上(人機(jī)界面)形成的，控制器中只有相對時間。為了時間同步，可以把衛(wèi)星時間GPS(GLOBAL POSITION SYSTEM)作為基準(zhǔn)，來校對DCS的時間。具體實(shí)現(xiàn)辦法如下：通過衛(wèi)星接收天線，時間服務(wù)器接收
GPS系統(tǒng)中各個衛(wèi)星的原子鐘，再把時間信號送給動態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)器或DCS的操作站。通過動態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)器或操作站的DCS的驅(qū)動軟件，把時間信號送到DCS的網(wǎng)絡(luò)上。原來以太網(wǎng)在DCS網(wǎng)絡(luò)中比較少用，但現(xiàn)在也有用的。因?yàn)樗容^廉價。它廣泛用于管理信息網(wǎng)（MIS），以太網(wǎng)也采用廣播式協(xié)議，但與令牌網(wǎng)有區(qū)別。它采用隨機(jī)訪問的鏈路控制。在以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)中，各結(jié)點(diǎn)可以隨機(jī)的發(fā)送數(shù)據(jù)。但當(dāng)兩個或更多的結(jié)點(diǎn)同時發(fā)送數(shù)據(jù)時，就產(chǎn)生數(shù)據(jù)發(fā)送沖突。發(fā)生沖突的結(jié)點(diǎn)都退回去，用一個隨機(jī)延時的算法后再繼續(xù)發(fā)送。即采用載波監(jiān)聽多路訪問技術(shù)。隨機(jī)延時的算法有很多種，目前都應(yīng)用于以太網(wǎng)。 目前MIS系統(tǒng)已經(jīng)與DCS、PLC連接成一個系統(tǒng)，DCS、PLC數(shù)據(jù)通過動態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)器，送到以太網(wǎng)，它的傳輸載體大都采用光纖。調(diào)度室通常是中心區(qū)域，以它為基點(diǎn)，連成星形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。中心區(qū)域配置有服務(wù)器。如ORACLE、SYBASE、SQL等。在服務(wù)器中存有軟件，把軟件編制成子模塊形式。如財(cái)務(wù)管理子模塊、人事管理子模塊、原材料子模塊等。把DCS、PLC來的信號放在生產(chǎn)實(shí)時子系統(tǒng)模塊內(nèi)。 生產(chǎn)實(shí)時的數(shù)據(jù)是海量的，既有實(shí)時的，又有歷史的。對于通用監(jiān)控軟件都有歷史數(shù)據(jù)平臺。設(shè)服務(wù)器，它可以自成系統(tǒng)。最后再與MIS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫相連，為數(shù)據(jù)安全，還應(yīng)該有防火墻。目前傳輸載體也大都是光纖。敷設(shè)光纖的費(fèi)用比較高（大約2萬元人民幣/公里）。在用光纖作為載體的MIS系統(tǒng)中，有些地方可能遠(yuǎn)離中心區(qū)域，但有少數(shù)數(shù)據(jù)也希望送到中心來顯示，這時不一定用光纖，可以采用電話線。像地衡、輸煤、水處理等地方的數(shù)據(jù)，數(shù)量很少。只要在電話總機(jī)的交換機(jī)接入特殊的路由器，它有以太網(wǎng)的接口。在信息源加貓（MODEM），布線中要稍加調(diào)整就可以了。路由器、MODEM費(fèi)用不很高。這時，光纖和電話線可以同時用于以太網(wǎng)。這就是SDSL（Symmetric Digital Subscriber Line）技術(shù)。SDSL技術(shù)的特點(diǎn)是同時既能通電話，又能傳輸網(wǎng)絡(luò)。只要電話通了，網(wǎng)絡(luò)也就通了。這種技術(shù)應(yīng)用于已經(jīng)有電話線的廠礦，并有電話總機(jī)的情況?，F(xiàn)在國外已廣泛用于工廠網(wǎng)。如果企業(yè)比較小，可以不用光纖，全部用電話線，通訊速率為2.3M。無論從信息端讀取數(shù)據(jù)還是傳到信息端的指令，速率是一樣的。路由器、MODEM之間的距離可以7000英尺。在使用時，不同時使用電話，距離還能延長。具體應(yīng)用接線見下圖。