出了這樣一個題目，發(fā)電廠里大概許多人會很不屑。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？的確，這是個值得商榷的提問。俗話說：不比不知道一比嚇一跳。實不相瞞，看過以下內容會有明確答案。
大家都知道，DCS是以3C（Computer-計算機、Communications-通信、Control-控制）技術為核心的計算機控制系統(tǒng)，現如今在工業(yè)領域各個行業(yè)的過程控制中獲得了廣泛應用。DCS最早出現在上個世紀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，從國外引進化纖、乙烯、化肥等大型成套生產線，同時帶進來配套的DCS，開創(chuàng)國內應用DCS的先河。其后是冶金企業(yè)，比如首都鋼鐵公司，引進了美國貝利的N-90。國內發(fā)電廠應用DCS在時間排序上是很靠后的，當時電力系統(tǒng)技術政策是“中等適用”，對應用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組中放開應用DCS。比較特立獨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，用什么設備沒有那么多限制，率先在國內新建電廠中無一例外地應用了DCS。
國內較早全面介紹DCS的專業(yè)論文，見于1985年上海工業(yè)自動化儀表研究所甘和貴先生發(fā)表在“自動化儀表”（1985年03期）上的文章，“美、日集散系統(tǒng)的新動向”，文章闡明了DCS的主要功能，指出DCS的突出特點為“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)應用DCS時，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。后來的實際應用中，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，各個廠家的DCS設計思路百花齊放，結構和功能各有千秋，雖說異曲同工，性能差別還是比較大的，主要體現在“集”與“散”的設計理念和配置。從研制路徑入手可以把DCS分為兩類。第一類DCS是從計算機集中控制系統(tǒng)（Concentrated Control System-CCS）向分散發(fā)展，所以無論從硬件配置和系統(tǒng)軟件設計帶有計算機的全部特質，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），分散控制有DPU（分布過程控制站），集中管理有操作員站、歷史數據記錄站（HSR）、數據記錄打印站、計算站和工程師站，系統(tǒng)有分布式數據庫的支持，還有完善的網絡構建和數據轉移功能，只要你腦洞開得足夠大，DCS應用空間沒有限制，可以稱作“全能型”DCS。第二類DCS，是從獨立控制裝置向集中發(fā)展，側重過程控制，集中監(jiān)控人機接口（MMI）配置齊全，但忽略了過程數據的處理，什么歷史數據記錄站、計算站以及數據庫都作為省略項，如美國貝利的N-90和后續(xù)的INFI-90，日本橫河的YEPARK MARKⅡ，可以認為是“控制型”的DCS。若要集中處理數據時只能外掛設備。但這也不是說簡單的買一套計算機裝上就能使用，這種DCS本身就沒考慮這方面的應用，所以外掛設備時還需要另外花一筆不菲的費用和不短的時間來完善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，電廠生產過程的數據采集、參數調節(jié)、設備控制由DCS的分布過程控制站完成，一套DCS由多個過程控制站組成，每個過程控制站都是一個獨立的計算機控制系統(tǒng)，由計算機通信網絡鏈接在一起而形成DCS系統(tǒng)。集中管理，通常都理解為在網絡通信的支持下有了操作員站、工程師站，能集中監(jiān)控機組運行過程參數和DPU組態(tài)、維護就以為是集中管理了。其實，這是對DCS集中管理功能的偏見。DCS無時不刻檢測到的機組運行數據，一旦進入數據庫進行海量儲存，就是深入了解機組運行特性，參數變化規(guī)律的寶貴資料，按當今時髦的說法就是“大數據”，利用專家軟件對歷史數據進行分析、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濟運行的不利因素，可以有效地促進機組安全、經濟運行。“集中管理”，集中的是數據，管理的也是數據，歷史數據記錄站、計算站、數據庫必不可少。2000年以后，互聯網技術快速發(fā)展，走向成熟，加之多年的應用實踐，各國DCS設計朝趨同化發(fā)展，主要體現在DPU適度分散、模塊化I/O卡、快速以太網數據傳輸、圖形組態(tài)、實時數據庫、開放型組網功能，幾乎所有的DCS包括國產的都配置了集中處理數據的專用工作站。實際上這些功能配置在早年美國西屋公司的WDPF-Ⅱ上有全套設計，只不過后來的DCS采用了更為現代化的計算機芯片、網絡通信、數據庫和組態(tài)工具，算是殊途同歸吧，國產DCS走的也是這個路子。
我國電廠過程自動化控制裝置，從上個世紀五十年代開始，不同時期由不同科技水平的設備各領風騷。五十年代是前蘇聯的電子管基地式儀表作為先進控制裝置的代表，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DDZ-Ⅰ型系列儀表，核心電子器件仍然是電子管，應用比較短命，前后也就用了幾年時間便出局了。七十年代初DDZ-Ⅱ型電動單元組合儀表橫空出世，采用分立元件的半導體晶體管，算是一個劃時代的產品吧，有的電廠曾30年一貫制，陪著電廠退出現役。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，在200MW機組上用量較大。DCS在電力部所屬電廠中作為標準熱工控制裝置大面積使用已經是2000年以后的事兒了。
縱觀我國電廠熱工自動控制裝置的發(fā)展，隨著科技進步，從五十年代開始到如今，設備硬件幾番更新換代。目前國內絕大多數電廠，都選用了具有世界先進水平的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工業(yè)國家。但也不得不指出，我國電廠DCS的應用軟件，也就是應用控制策略，卻還遲滯在常規(guī)控制的水平上。DCS應用軟件分為基本控制、系統(tǒng)控制和綜合控制等多個層面。基本控制主要是設備啟停操作、自動調節(jié)回路手/自動切換和開關量設備聯鎖的投/切。通過比較就可以看出，DCS的模擬量調節(jié)回路“手動/自動投切方式” 和上個世紀五十年代前蘇聯的電子管基地式控制儀表的切投方式差別不大，DCS的開關量設備“自動聯鎖投切方式”和五十年代BTG盤硬開關操作沒有不同，最大的差別是六、七十年前控制盤上的開關換成了21世紀的鍵盤或鼠標。怎么會是這樣？如此的應用水平讓DCS都自覺得不好意思，計算機技術支撐的強大功能被閑置不用，嚴重地浪費了DCS的技術資源。有研究機構統(tǒng)計表明，DCS在電廠實際應用中其功能發(fā)揮還不到30%。
沒有比較就沒有鑒別，看看其他先進工業(yè)國家DCS的應用，同樣是模擬量自動調節(jié)回路，上個世紀八十年代自動調節(jié)回路投/切操作就實現了“傻瓜自動”。常規(guī)自動調節(jié)回路手動轉自動的投/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)軟件實現的“傻瓜自動”是通過運用計算機智能“思維”，讓模擬量自動調節(jié)回路在設備和系統(tǒng)沒有啟動之前，即可投入“自動”，運用控制邏輯監(jiān)視生產工藝系統(tǒng)啟動進程，適時將調節(jié)回路轉為“自動調節(jié)”，這個期間人工操作簡化成一次完成，如同操作一部“傻瓜相機”（詳見“北極星電力網”，火電燃煤機組APS的“傻瓜自動”）。常規(guī)設備聯鎖開關的投、切以及狀態(tài)監(jiān)測、判定等相互關聯的一系列操作也都是由人工完成的。同樣，先進控制的開關量設備聯鎖投/切，在DCS中已經應用智能化缺省自動 “一指聯鎖”取代常規(guī)設計。DCS中由智能化邏輯構成的 “一指聯鎖”具備聯鎖設備狀態(tài)監(jiān)測、判定的“思維”能力和“聯鎖開關投、切” 的自動操作，還具備在運設備記憶、電氣聯鎖、熱工聯鎖、異常自檢等功能（詳見“北極星電力網”，火電燃煤機組APS的“一指聯鎖”）。利用DCS的計算機技術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。國外先進工業(yè)國家電廠“系統(tǒng)控制”應用DCS又處于怎樣的水平呢？上個世紀八十年代有的國家已經成功構建了DIASYS（數字式智能自動控制系統(tǒng)），并且作為出口項目中的指標性亮點進行全球推廣。鍋爐風煙、鍋爐給水、鍋爐燃燒器、磨煤機程序控制、MCS和SCS等系統(tǒng)控制策略與時俱進，全部實現了“一鍵啟停”，而且是開關量和模擬量復合變量系統(tǒng)的“一鍵啟停”（詳見“北極星電力網”，“一鍵啟停”系列文章）。雙列風機、多套給水泵的并列/解列皆為自動完成。國內電廠應用DCS也有三十多年了，熱工控制系統(tǒng)“一鍵啟停”尚未全面實現，DCS的資源一直被閑置，電廠過程控制應用軟件的開發(fā)任重道遠。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能夠在燃煤機組規(guī)定的運行區(qū)間內分階段遞進導引熱工控制系統(tǒng)完成機組啟動或停止的自動程序控制，被稱之為APS（詳見“北極星電力網”，APS專題文章）。APS在我國的應用，始見于1986年前后，隨同國外進口的發(fā)電機組同步引進，其應用的有效利用率獲得了用戶的高度認可。用DCS作為平臺，智能化的熱工自動控制成就了APS，能夠實現APS的DCS，可謂不負DCS所具備的強大功能。如果沒有成功的基本控制、系統(tǒng)控制作為基礎，APS這座大樓是建不起來的。
國內電廠當前DCS應用軟件方面還有巨大潛能尚待釋放，提升電廠DCS控制的應用水平需要一種工匠精神腳踏實地解決問題，把雪藏的資源發(fā)掘出來?；仡^看上海工業(yè)自動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以后就會明白，組態(tài)軟件自不必說，那本來就是給自動化控制專業(yè)人員量身定做的，如果打算用計算機編程語言攢個專家系統(tǒng)，DCS有計算站，能提供各種高級編程語言，“天高任鳥飛”。在DCS中，想要數據，實時的有分布式數據庫，歷史的有數據記錄站，沒有做不到只怕想不到。這些年來，動輒給DCS“外掛”個什么PLC、PC、實時數據庫之類的，實在有畫蛇添足之嫌，也著實的浪費了電廠的大筆錢財，映射出相關人員亟待加強DCS培訓。繼往開來，認真吸取電力系統(tǒng)應用DCS方面的教訓，充分用足現代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，內置專家診斷系統(tǒng)，這是今后改進完善電廠DCS控制、用好DCS的重要一環(huán)。（來源：北極星電力網 作者：王立地）
