老式DCS的問(wèn)世到現(xiàn)在已經(jīng)將近30年，在這30年中，計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展可以說(shuō)是日新月異，幾乎每天有新的產(chǎn)品投放市場(chǎng)。 　　對(duì)于工業(yè)控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，不管宣稱自己的系統(tǒng)是第幾代，但其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)還是相對(duì)穩(wěn)定的。一套系統(tǒng)至少可以運(yùn)行15年以上。DCS的控制器、網(wǎng)絡(luò)、人機(jī)界面（最主要是操作員站）三者相比較，人機(jī)界面的損壞率要高一些。因?yàn)椴僮鲉T站的硬盤有活動(dòng)部件，容易出現(xiàn)故障。又如鍵盤、運(yùn)行人員的多次操作，CRT24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行都比較容易損壞。另外它的電磁特性決定了其壽命要短一些。在DCS的生命周期中，操作員站一定需要更換一次。如果不更換，運(yùn)行7~8年的DCS保留它，操作員站故障太多，硬盤、CRT購(gòu)買價(jià)格高不說(shuō)，有時(shí)還難以買到。整體扔掉它，幾百萬(wàn)的投資化為烏有，就有太可惜的感覺(jué)。不僅如此，另外技術(shù)進(jìn)步，用戶也需要作操作員站改造。 　　上世紀(jì)90年代以前的DCS，無(wú)論是操作員站、控制器，還是網(wǎng)絡(luò)的硬件和軟件，三者都是由DCS廠家自己開發(fā)的，也就是說(shuō)都是專用的。操作員站的顯示軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)和驅(qū)動(dòng)軟件也沒(méi)有設(shè)計(jì)成模塊，顯示和對(duì)控制器的驅(qū)動(dòng)是交叉在一起的。由于某些被控對(duì)象需要控制和顯示的標(biāo)簽很多，一個(gè)300MW的電廠達(dá)到8000多個(gè)標(biāo)簽。原來(lái)設(shè)計(jì)的操作員站主機(jī)無(wú)論從CPU的運(yùn)算速度和存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量都不能滿足需要。如果自己設(shè)計(jì)操作員主機(jī)的話，投資太多，二是設(shè)計(jì)完成以后不一定能滿足要求。原來(lái)標(biāo)簽量少的時(shí)候，自己設(shè)計(jì)的主機(jī)能夠工作，與操作員站連接采用串行口。后來(lái)標(biāo)簽量大了，串行連接不行了。90年代以后，一些廠家的DCS操作員站的主機(jī)開始采用通用機(jī)，如SUN，DEC的小型機(jī)。DCS專用網(wǎng)絡(luò)接口與操作員站的連接采用SCSI（small computer system interface）總線。從接口到操作員站主機(jī)的傳輸速度大大提高。 　　SCSI是一條總線，它是IBM開發(fā)的。最遠(yuǎn)傳輸距離25米，通常在3米以內(nèi)。如果是SCSI I，傳輸速度是5 M byte/S。每條總線可以連接8個(gè)設(shè)備。如果是SCSI II基本型，傳輸速度是10 M byte/S。ultra SCSI是20M byte,每條總線可以連接16臺(tái)設(shè)備。 RS232連接，數(shù)據(jù)傳輸速度為300/S個(gè)數(shù)據(jù)，SCSI I連接，1000/S個(gè)數(shù)據(jù)。DCS的專用接口和操作員站主機(jī)連接大都采用SCSI I總線。把DCS的專用接口和操作員站主機(jī)都作為SCSI I上的結(jié)點(diǎn)。另外，在理論上磁帶機(jī)或外接硬盤作DCS系統(tǒng)軟件的備用手段。為了安全可靠，把操作員的硬盤、磁帶機(jī)、外接硬盤、光驅(qū)作為SCSI上的結(jié)點(diǎn)。這樣的備用手段比軟盤備份保留的時(shí)間要長(zhǎng)一些。軟盤用過(guò)幾次容易損壞。 　　DCS的專用接口通常是由幾塊卡件組成。幾塊卡件中，其它卡件是為了保證這兩塊卡件正常運(yùn)行所需要的，如電源卡等。其中兩塊是主卡件，并且其中一塊卡件連接專用網(wǎng)絡(luò)，另一塊連接操作員站主機(jī)。數(shù)據(jù)在這兩塊卡件中交換。數(shù)據(jù)傳到操作員站的速度主要由這兩塊卡件的數(shù)據(jù)交換的速度決定的。如INFI90的ICI接口，采用8條線并行連接，它的每條速率是512Kbyte /S左右，所以SCSI的速度再高也無(wú)濟(jì)于事。但比RS232速度要高很多。 　　90年代末，操作員站的監(jiān)控軟件開始模塊化，把顯示和驅(qū)動(dòng)分開。2000年以后，主機(jī)基本上都采用PC機(jī)，操作員站軟件分成顯示部分和數(shù)據(jù)庫(kù)部分，另外還有驅(qū)動(dòng)軟件，操作員站的軟件為了與第三方的應(yīng)用能夠互連，采用OPC、DDE、ODBC、API等辦法，另外還有供用戶寫軟件的接口，提供系統(tǒng)運(yùn)行人員培訓(xùn)，供用戶的技術(shù)人員對(duì)被控對(duì)像、控制系統(tǒng)仿真的分析，達(dá)到控制系統(tǒng)本身的故障最小化，考驗(yàn)被控對(duì)象發(fā)生故障時(shí)，控制系統(tǒng)的應(yīng)付能力。在1995年以前的DCS的操作員站都沒(méi)有上述功能。90年代中期以后的操作員站已經(jīng)開始有OPC、API等軟件接口，尤其是通用監(jiān)控軟件，已經(jīng)有套件，仿真接口，有豐富的腳本。它們作為DCS的替代操作員站時(shí)，有先天的優(yōu)勢(shì)。有些DCS廠家開發(fā)一些功能有點(diǎn)緩慢。比如INFI90的CONDUCTOR NT操作員站雖然是90年代中后期推向市場(chǎng)的，但在操作員站功能的開發(fā)顯得與潮流有些差別，而且使用初期死機(jī)現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。 　　DCS延伸的通信系統(tǒng)，它可以分為3部分，首先是數(shù)據(jù)源，它從DCS讀取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，把數(shù)據(jù)送到稱之為“應(yīng)用”的軟件中。通常就是歷史站、優(yōu)化控制計(jì)算、Web等。通常歷史站和數(shù)據(jù)庫(kù)是分開的。如HONEYWELL公司的PHD，ASPEN的IP.21，OSI公司的PI等。最后要把數(shù)據(jù)送到關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)存起來(lái)，如SQL、或ORACLE等關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)等，也可以把關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)嵌入到歷史站中。數(shù)據(jù)源和應(yīng)用之間交換數(shù)據(jù)可以用OPC、DDE、ODBC和API等，DCS很容易與信息系統(tǒng)中的歷史站相連。信息系統(tǒng)采用以太網(wǎng)連接。連接方法可以星形、環(huán)形等。環(huán)形是比較新的連接方法。 　　信息系統(tǒng)需要DCS的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，老DCS的操作員站由于封閉，人機(jī)界面又提供不了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的情況下，90年代末，出現(xiàn)了開放的替代操作員站。監(jiān)控軟件iFIX和INTOUCH兩套軟件，他們?cè)诰W(wǎng)絡(luò)上開發(fā)了許多種套件，如HISTORIAN、INSQL等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，它們與關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)相連，比PI、IP.21實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)價(jià)格要低一些。另外在套件中還有Web,這給用戶遠(yuǎn)程監(jiān)控提供很大的方便。 　　90年代末，這兩個(gè)軟件在可編程（PLC）系統(tǒng)中作為人機(jī)界面的應(yīng)用已經(jīng)非常普遍，因?yàn)樵缙诘腜LC只有開關(guān)量控制，90年代后期的PLC也能實(shí)現(xiàn)模擬量的閉環(huán)控制，如果沒(méi)有以CRT為基礎(chǔ)的顯示部件極不方便。同時(shí)PLC廠家自己開發(fā)監(jiān)控軟件的不多。即使有，用戶還是傾向于選用這兩個(gè)通用軟件。在由PLC組成系統(tǒng)時(shí)大都采用Ifix、intouch軟件，后來(lái)也有人采用citect，由于citect軟件開發(fā)的驅(qū)動(dòng)軟件比較少，所以作為DCS的替代操作站時(shí)，采用citect的比較少。iFIX和intouch有許多DCS的驅(qū)動(dòng)軟件，稍加開發(fā)，就可以成為DCS的替代操作員站。替代操作員站的優(yōu)點(diǎn)是開放，可以采用它們?cè)诰W(wǎng)上的套件，或作為“中間件”。與許多其它軟件都有接口，信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)比較方便，另外死機(jī)的情況也好一些。 　　替代操作員站在市場(chǎng)上能夠存在，是因?yàn)镈CS的開發(fā)廠家自己開發(fā)的操作員站不夠開放,或者說(shuō)不太符合潮流。有的DCS的新操作員站只能在市場(chǎng)上停留比較短的時(shí)間就說(shuō)明這一點(diǎn)。 　　一些新型DCS銷路比較好的情況下，廠家企圖將一些原來(lái)占有比較多的市場(chǎng)份額的老DCS遷移到它們的系統(tǒng)上，以便能占領(lǐng)市場(chǎng)。如把N90、INFI90遷移到Emerson公司的DELTA V、OVATION系統(tǒng)就是這樣的事例。操作員站的顯示軟件和數(shù)據(jù)庫(kù)是DELTA V或OVATION的，購(gòu)買一個(gè)N90、INFI90的驅(qū)動(dòng)軟件，就是OPC服務(wù)器，進(jìn)一步開發(fā)后，就成為遷移系統(tǒng)的操作員站。DELTA V和OVATION系統(tǒng)采用的OPC服務(wù)器都是ROVISYS的。作系統(tǒng)遷移以后，INFI90（N90）的過(guò)程控制單元（PCU）暫時(shí)不變。如果被控對(duì)象要增加控制器可以采用DELTA V或OVATION的。OVATION系統(tǒng)在電廠的控制應(yīng)用較多。DELTA V在化工、石化、水泥、玻璃等領(lǐng)域應(yīng)用較多。遷移到DELTA V系統(tǒng)情況見圖1。圖1中APP Station是Rovisys的OPC服務(wù)器轉(zhuǎn)換到DELTA V操作員站的數(shù)據(jù)庫(kù)，WS Pro +是工程師站和操作員站，WS OP是操作員站。WS Pro +每個(gè)系統(tǒng)必須的，它對(duì)WS OP授權(quán)。為了安全，可以采用兩個(gè)ICI（CIU），兩套APP Station，冗余運(yùn)行。為了提高傳輸速度，兩個(gè)ICI，又可以不冗余，數(shù)據(jù)送到同一套APP Station，速度可以提高1倍。由用戶選用。如果已經(jīng)采用SCSI總線，沒(méi)有必要采用后者。 　　系統(tǒng)遷移有許多種類型，但操作員站的改造是最為簡(jiǎn)單的。由于原INFI90的控制器IEMFPXX（NMFCXX）功能比較強(qiáng)，工程師站的組態(tài)方式也比較人性化，應(yīng)用比較廣泛，所占市場(chǎng)份額比較大。后來(lái)由于在以太網(wǎng)的應(yīng)用、控制器不能與現(xiàn)場(chǎng)總線相連，不能給信息系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，人機(jī)界面的功能比較弱，沒(méi)有歷史站，不能保留比較多的歷史數(shù)據(jù)，沒(méi)有仿真功能，不支持ACTIVE X等，所以它被許多新型的DCS遷移。不僅Emerson的系統(tǒng)作BAILEY系統(tǒng)的遷移，F(xiàn)OXBORO公司的A2系統(tǒng)也在遷移BAILEY系統(tǒng)。目前遷移的結(jié)果使老INFI90的PCU不變，操作員站既是老DCS的操作員站，也可以成為新DCS的操作員站。如果需要加控制器，就可以加新DCS的控制器，再過(guò)幾年，把PCU也換成新DCS的控制器。老的INFI90系統(tǒng)不復(fù)存在。為了保護(hù)投資，不改變現(xiàn)場(chǎng)接線，可以留下INFI90系統(tǒng)端子板。新DCS就占領(lǐng)了這個(gè)市場(chǎng)。 　　由于INFI90的操作站，采用CONDUCTOR NT，在某些方面與潮流有差別，許多有能力開發(fā) 替代操作員站的公司都開發(fā)出新型替代操作員站，所以替代操作員站的型號(hào)也是最多的。國(guó)外有不少工程公司在作N90、INFI90的操作員站改造。 　　ABB公司本身也在作遷移的努力。欲把INFI90（N90）遷移到AC800。目前還沒(méi)有推向市場(chǎng)。 　　INFI90的升級(jí)系統(tǒng)在我國(guó)是800XA，從INTERNET上公布的信息來(lái)看，目前800XA系統(tǒng)的控制器是BRC(Bridge Controller)300，安裝在PCU機(jī)柜的MMU內(nèi)。該控制器與原來(lái)的IMMFPXX兼容。BRC300也連接在CONTROLWAY上的。CONTROL-WAY通過(guò)專用接口NIS和NPM與專用網(wǎng)絡(luò)INFINET相連。人機(jī)界面PPB，工程師站COMPOSER通過(guò)專用接口ICI（CIU）連到INFINET上。操作員站PPB比較開放，還有仿真接口，提供仿真用。人機(jī)界面的軟件還有資產(chǎn)管理軟件、批量控制軟件等。BRC300的I/O模件可以采用S800，進(jìn)而與現(xiàn)場(chǎng)總線相連。信息系統(tǒng)采用以太網(wǎng)環(huán)。在價(jià)格上比星形連接貴一些。 　　要把INFI90系統(tǒng)遷移到AC800，又涉及到通信問(wèn)題，還有一些工作要做。 　　HONEYWELL公司的新系統(tǒng)是PKS，它與TDC3000、TPS系統(tǒng)不兼容，老系統(tǒng)也被其它系統(tǒng)遷移。 　　日本橫河的DCS系統(tǒng)，雖然在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用比較多，但目前還沒(méi)有新系統(tǒng)遷移它們。因?yàn)槿毡镜腄CS的操作員站不僅顯示、控制的軟件沒(méi)有模塊化，而且通信也交錯(cuò)在一起。新的操作員站HIS是由自己開發(fā)的。在HIS中有OPC、DDE服務(wù)器。HIS不僅可以作為CS1000、CS3000的操作員站，也可以作為礨L的操作員站。在作為礨L系統(tǒng)的操作員站時(shí)，在原礨L系統(tǒng)的RL網(wǎng)上連接ABC11，把HIS操作員站連在ABC11上。ABC11可以是冗余的，ABC11通過(guò)VL總線可以連接多個(gè)HIS操作員站，見圖2。 　　無(wú)論是替代操作員站，還是系統(tǒng)遷移的操作員站，都只能作為操作員站用，都不能當(dāng)老DCS的工程師站用，也就是不能給老DCS的控制器組態(tài)控制策略用。即使像橫河自己開發(fā)的HIS操作員站，也只能作為操作員站，礨L老工程師站只能保留。把老工程師站連接在原DCS網(wǎng)絡(luò)上。遷移后的操作員站，其中也有一個(gè)工程師站，它只能給新操作員站作圖，及以后新增加的控制器組態(tài)。Emerson公司的工程師站還有一個(gè)功能，就是作為新操作員站的授權(quán)（License）。