縱論DCS 展望EPA
——— ――中控科技集團有限公司董事長褚健先生專訪
2004/10/15 16:34:00
談及中國自動化發展的歷史,不能不提的是DCS。在順序控制、傳動控制、運動控制等領域,中國的控制技術均處于落后的位置,未能形成強勢的產業規模。但唯獨DCS,能在技術上與國外保持同步甚至超前,并已形成產業規模,具備相對的競爭優勢。這些,應得益于以浙大中控、和利時、上海新華等為代表的國內DCS廠商多年來的不懈努力。
2004年中國自動化學會理事會期間,中國工控網就中國DCS發展及EPA標準專訪了浙大中控(現中控科技集團有限公司)董事長褚健先生。

中國工控網:
自20世紀70年代中期Honeywell推出第一臺DCS至今,DCS已有30年的歷史了。在中國,DCS研究起于何時,其發展的標志又是什么呢?
褚健:
追溯DCS的發展,就我本人的經歷和浙江大學而言,應始于對計算機應用于過程控制的研究。這差不多可以追溯到60年代初期。那時,我們學校(浙江大學)就開始從事計算機應用于過程控制的研究,并于1964年在上海煉油廠開始從事實際應用的開發與研究工作。國內第一臺真正意義上的工控機是我們與上海熱工所共同研制開發的JS-90機。在我的記憶中應該是在七十年代末期開發完成的。JS-90機是可以投入實際應用的真正的工控機,可惜后來學校研究所搬遷的時候,覺得這臺機器沒有什么價值就廢棄了,現在回想起來感覺還是一件非常可惜的事情。
計算機發展到八十年代初期以后,慢慢演變為PC機、工控機,這時,計算機即具備了擴展能力,可以通過輸入輸出板卡實現控制功能。但這種應用到八十年代中后期開始面臨一個問題――冗余,如果不能解決冗余問題,工控機就只是能夠單機運行的控制產品,而不能稱其為DCS。就我個人而言的DCS探索之路應始于八十年代初期作碩士論文的時候,當時就已經在自己組裝輸入輸出模板,然后與計算機通訊,從而達到控制實驗裝置的目的,為此還搭了一個三層樓高的精餾塔的實驗裝置。
中國工控網:
這樣看來,應該說我們的DCS的探索之路開始得是很早的。
褚健:
但就浙大而言,第一臺DCS的誕生還是在1991年――我們實驗室開發的第一套具有冗余功能的工控機,在錦州煉油廠和杭州煉油廠投入使用。雖然該產品當時還處于學校實驗室樣機階段,但卻是第一個解決冗余技術的。現在,我們浙大中控的“春輝自動化技術長廊”還記載著這段歷史。
以1991年我們研發的第一套具有冗余功能的工控機為發端,這時的產品已突破PC的范疇,與現代意義上的DCS比較接近了。在此基礎上我們開始進一步研發真正意義上的DCS,并于1993年成立浙大中控公司,真正走上了DCS產業化之路。
就國家宏觀發展規劃而言,DCS的研發最早是由重慶工業自動化儀表研究所和上海工業自動化儀表研究所牽頭進行的,特別是以重慶工業自動化儀表研究所為主,并在當時的國家機械部支持下進行。重慶工業自動化儀表研究所研發的產品是直接以DCS命名的,如第一代國產DCS DJK7500。這是國家的“七五”攻關計劃的成果。
中國工控網:
在DCS產業化之路上,浙大中控、和利時以及新華無疑起到了極大的推進作用,您如何看待中國DCS的產業化進程?
褚健:
在DCS發展初期,有相當一批企業在從事DCS的產業化工作,不只是這三家。事實上,DCS產業化之路上還有其它很多企業的足跡。有些企業起初勢頭很好,但在市場的選擇中逐漸沒落抑或退出了,其中原因是多方面的。從技術的角度上看,是不是真正的DCS,能不能達到一定的技術指標,能否滿足實際應用需求,是決定企業是否生存、發展的一個方面;從市場的角度看,有的公司發展是不錯的,但是服務跟不上,是被淘汰的另一個方面,當然還可能存在其它諸多原因。
就你提及的這三家企業,是目前情況最好的幾家企業。在產業發展的過程中,這些企業生存下來了,這本身就是一個產業化的過程。應該指出的一點是,這些公司是經過了市場的考驗生存下來的,并且均表現出良好的發展勢頭;這些公司在國內工業自動化產業的發展成就,給不少國內企業以信心,對整個行業有著正面的促進作用。但不只能說我們是科技產業化的榜樣,因為很多國內企業在高技術軟件產品、硬件產品方面也在不斷地向前發展。但在自動化領域,國內DCS企業的發展也至少說明中國還是可以有所作為的。
中國工控網:
國內DCS的產業化道路已經有10年多的時間了,您如何看待DCS的市場前景;國內外DCS廠商各自市場表現如何?
褚健:
可以肯定的是:DCS市場在不斷地擴大。從增長情況上看,市場大概保持在50%到60%的年增長幅度。究其原因,首先是中國的經濟在不斷地發展。流程工業及加工制造業的發展為DCS的應用發展創造了廣闊的市場空間,提供了更多的市場機會;其次是傳統產業對自動化技術的價值認知度提高了。有許多企業在過去認識不到DCS這一技術的重要性,但是隨著技術應用的互相交流,一家企業的使用使其他企業看到了價值,比如說維護成本降低了,總成本降低了,人力資源的占用減少了。可以說“樣板式”的案例亦帶動了DCS應用的推廣。目前,中國有上萬家的流程工業企業,所以說市場是非常巨大的。
浙大中控在1993年成立之初的銷售額僅有40萬元,2001年的時候已經達到了2.6億元,2004年更可達到7億元的歷史新高,就我們企業自身的業績來看整個市場,無疑增長是很快的。
從市場表現上看,我個人認為國內DCS廠商的市場表現要比國外廠商更優秀些。就裝機量而言,目前國內DCS廠商超過了50%的市場份額;就可靠性而言,我認為國內DCS產品是超過國外產品的,目前只在一些特大型的項目上,國外產品還占據一些優勢。當然,在以金額計算的市場份額上,國外廠商應略強于國內廠商。
中國工控網:
從現在市場表現上來看,DCS已被市場廣泛認可。DCS歷經近30年的發展,雖在原理上沒有什么突破,但普遍認為DCS已經歷經了三代的發展,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。
褚健:
就目前的技術發展而言,已經是無所謂第幾代了。第四代DCS概念的提出,可能是一些企業的市場行為、宣傳行為。今天的DCS的確在技術上已發生一些變化,但從原理上來講,與以前的DCS沒有本質區別。即便是DCS的發展已進入了第四代,也不能說第三代DCS就將退出市場,只能說現在的發展使DCS更加適應了市場的需求
現在的DCS還是過去大家理解上的DCS,沒有發生翻天覆地的變化。但工業以太網技術、OPC技術的引入,確實給新型的DCS賦予了一些新特征。
現在有一種概念叫做混合控制,新型的DCS強調的是信息與集成,集成即是集成過程控制與順序控制。就混合控制系統而言,過去的DCS也有PLC的功能,但是PLC在DCS里面是比較弱的,因為開關量在DCS系統中并不占有很大的比重。DCS長久以來注重的是模擬量的處理。但隨著現代計算機技術的發展,特別是微電子技術的發展,DCS慢慢融合了PLC的順序控制功能,成為集過程控制、順序控制及批量控制為一體的混合控制系統。同時,PLC和DCS也在慢慢融合,PLC也在逐漸加強模擬量的處理能力,所以像傳統的PLC廠商西門子也推出了自己的DCS。這種技術上的融合是一種自然的趨勢,并不是通過這個技術會變成第幾代,不是這個概念。
DCS的另一變化是開放。從DCS的關鍵技術――通信技術上看,比如現在應用的以太網技術,已經非常成熟,這跟過去不同廠家的DCS系統各自使用自有的通信網絡是不同的。過去的網絡是封閉的,現在的網絡是開放的。同時,由于網絡結構的開放,帶來的是系統結構的開放,比如所有軟件必須符合OPC標準,這些都可以理解為第四代。如果DCS繼續走封閉之路,是一定會被新的技術淘汰的。
從用戶的角度來說,DCS的應用并沒有太大的區別――在開放的軟件平臺上,有自己的個性化平臺,有自己的解決方案。把DCS切實地應用于生產,幫助企業提高生產效率,提高產品質量,進而提高企業的效益。
今天,先進控制、實時優化、數據挖掘、數據校正、智能健康維護等等一系列技術也正在基于這個開放的平臺得以發揮作用。以DCS為平臺的MES(生產過程制造執行系統)應用也已經成為DCS未來的發展趨勢。
DCS正在為用戶創造更大的附加價值,為提升企業的效益發揮著重要作用。
中國工控網:
有一種說法是FCS將取代DCS,您是怎么看待這個問題的;DCS會不會被一個新的控制系統所取代。
褚健:
一定會的,但是時間會比較長,在短期內是不可能的。
但也不是說DCS被新技術所取代了,就消亡了。主要是隨著網絡技術的不斷發展,整個工業自動化系統也會被網絡化,當網絡化以后,DCS所涵蓋的概念就跟以往不同了。很多控制功能會被拆分,一部分下放到現場儀表,一部分上移到控制室。到那時,不會再有一個大的控制柜,用做輸入輸出設備――將現場信號送到控制室,然后通過I/O轉換為數字量,再通過計算、處理,再輸出控制信號。智能儀表將可以直接輸出數字量,與控制器通信,完成控制功能。也就是把模擬轉換功能移植到現場層。這樣,DCS的概念就發生了變化。但并不是說有什么替代了DCS,主要是網絡技術的發展,使得現場的變送器都可以達到數字化。
從技術的發展來看,一定是要網絡化的。浙大中控聯合國內幾家研究院所現在共同研究的EPA(Ethernet for Plant Automation)就是把以太網應用到現場設備上。我們制定了EPA的標準,并已將EPA標準提交給國際標準組織審定了。如果現場每一個儀表的芯片都嵌入EPA協議,那么I/O就沒有了,DCS的柜子就會變得很小。
DCS在進一步網絡化的進程中就會變成服務器。
中國工控網:
談到EPA,已經成為IEC作為PAS發布的國際標準之一,成為我國第一個擁有自主知識產權的現場總線國際標準,這是非常了不起的一件事。它的發展是怎樣的?
褚健:
國際上現在有十幾種現場總線標準,標準是不統一的,沒有一家廠商愿意放棄自己的標準而改用別的標<
2004年中國自動化學會理事會期間,中國工控網就中國DCS發展及EPA標準專訪了浙大中控(現中控科技集團有限公司)董事長褚健先生。

中國工控網:
自20世紀70年代中期Honeywell推出第一臺DCS至今,DCS已有30年的歷史了。在中國,DCS研究起于何時,其發展的標志又是什么呢?
褚健:
追溯DCS的發展,就我本人的經歷和浙江大學而言,應始于對計算機應用于過程控制的研究。這差不多可以追溯到60年代初期。那時,我們學校(浙江大學)就開始從事計算機應用于過程控制的研究,并于1964年在上海煉油廠開始從事實際應用的開發與研究工作。國內第一臺真正意義上的工控機是我們與上海熱工所共同研制開發的JS-90機。在我的記憶中應該是在七十年代末期開發完成的。JS-90機是可以投入實際應用的真正的工控機,可惜后來學校研究所搬遷的時候,覺得這臺機器沒有什么價值就廢棄了,現在回想起來感覺還是一件非常可惜的事情。
計算機發展到八十年代初期以后,慢慢演變為PC機、工控機,這時,計算機即具備了擴展能力,可以通過輸入輸出板卡實現控制功能。但這種應用到八十年代中后期開始面臨一個問題――冗余,如果不能解決冗余問題,工控機就只是能夠單機運行的控制產品,而不能稱其為DCS。就我個人而言的DCS探索之路應始于八十年代初期作碩士論文的時候,當時就已經在自己組裝輸入輸出模板,然后與計算機通訊,從而達到控制實驗裝置的目的,為此還搭了一個三層樓高的精餾塔的實驗裝置。
中國工控網:
這樣看來,應該說我們的DCS的探索之路開始得是很早的。
褚健:
但就浙大而言,第一臺DCS的誕生還是在1991年――我們實驗室開發的第一套具有冗余功能的工控機,在錦州煉油廠和杭州煉油廠投入使用。雖然該產品當時還處于學校實驗室樣機階段,但卻是第一個解決冗余技術的。現在,我們浙大中控的“春輝自動化技術長廊”還記載著這段歷史。
以1991年我們研發的第一套具有冗余功能的工控機為發端,這時的產品已突破PC的范疇,與現代意義上的DCS比較接近了。在此基礎上我們開始進一步研發真正意義上的DCS,并于1993年成立浙大中控公司,真正走上了DCS產業化之路。
就國家宏觀發展規劃而言,DCS的研發最早是由重慶工業自動化儀表研究所和上海工業自動化儀表研究所牽頭進行的,特別是以重慶工業自動化儀表研究所為主,并在當時的國家機械部支持下進行。重慶工業自動化儀表研究所研發的產品是直接以DCS命名的,如第一代國產DCS DJK7500。這是國家的“七五”攻關計劃的成果。
中國工控網:
在DCS產業化之路上,浙大中控、和利時以及新華無疑起到了極大的推進作用,您如何看待中國DCS的產業化進程?
褚健:
在DCS發展初期,有相當一批企業在從事DCS的產業化工作,不只是這三家。事實上,DCS產業化之路上還有其它很多企業的足跡。有些企業起初勢頭很好,但在市場的選擇中逐漸沒落抑或退出了,其中原因是多方面的。從技術的角度上看,是不是真正的DCS,能不能達到一定的技術指標,能否滿足實際應用需求,是決定企業是否生存、發展的一個方面;從市場的角度看,有的公司發展是不錯的,但是服務跟不上,是被淘汰的另一個方面,當然還可能存在其它諸多原因。
就你提及的這三家企業,是目前情況最好的幾家企業。在產業發展的過程中,這些企業生存下來了,這本身就是一個產業化的過程。應該指出的一點是,這些公司是經過了市場的考驗生存下來的,并且均表現出良好的發展勢頭;這些公司在國內工業自動化產業的發展成就,給不少國內企業以信心,對整個行業有著正面的促進作用。但不只能說我們是科技產業化的榜樣,因為很多國內企業在高技術軟件產品、硬件產品方面也在不斷地向前發展。但在自動化領域,國內DCS企業的發展也至少說明中國還是可以有所作為的。
中國工控網:
國內DCS的產業化道路已經有10年多的時間了,您如何看待DCS的市場前景;國內外DCS廠商各自市場表現如何?
褚健:
可以肯定的是:DCS市場在不斷地擴大。從增長情況上看,市場大概保持在50%到60%的年增長幅度。究其原因,首先是中國的經濟在不斷地發展。流程工業及加工制造業的發展為DCS的應用發展創造了廣闊的市場空間,提供了更多的市場機會;其次是傳統產業對自動化技術的價值認知度提高了。有許多企業在過去認識不到DCS這一技術的重要性,但是隨著技術應用的互相交流,一家企業的使用使其他企業看到了價值,比如說維護成本降低了,總成本降低了,人力資源的占用減少了。可以說“樣板式”的案例亦帶動了DCS應用的推廣。目前,中國有上萬家的流程工業企業,所以說市場是非常巨大的。
浙大中控在1993年成立之初的銷售額僅有40萬元,2001年的時候已經達到了2.6億元,2004年更可達到7億元的歷史新高,就我們企業自身的業績來看整個市場,無疑增長是很快的。
從市場表現上看,我個人認為國內DCS廠商的市場表現要比國外廠商更優秀些。就裝機量而言,目前國內DCS廠商超過了50%的市場份額;就可靠性而言,我認為國內DCS產品是超過國外產品的,目前只在一些特大型的項目上,國外產品還占據一些優勢。當然,在以金額計算的市場份額上,國外廠商應略強于國內廠商。
中國工控網:
從現在市場表現上來看,DCS已被市場廣泛認可。DCS歷經近30年的發展,雖在原理上沒有什么突破,但普遍認為DCS已經歷經了三代的發展,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。
褚健:
就目前的技術發展而言,已經是無所謂第幾代了。第四代DCS概念的提出,可能是一些企業的市場行為、宣傳行為。今天的DCS的確在技術上已發生一些變化,但從原理上來講,與以前的DCS沒有本質區別。即便是DCS的發展已進入了第四代,也不能說第三代DCS就將退出市場,只能說現在的發展使DCS更加適應了市場的需求
現在的DCS還是過去大家理解上的DCS,沒有發生翻天覆地的變化。但工業以太網技術、OPC技術的引入,確實給新型的DCS賦予了一些新特征。
現在有一種概念叫做混合控制,新型的DCS強調的是信息與集成,集成即是集成過程控制與順序控制。就混合控制系統而言,過去的DCS也有PLC的功能,但是PLC在DCS里面是比較弱的,因為開關量在DCS系統中并不占有很大的比重。DCS長久以來注重的是模擬量的處理。但隨著現代計算機技術的發展,特別是微電子技術的發展,DCS慢慢融合了PLC的順序控制功能,成為集過程控制、順序控制及批量控制為一體的混合控制系統。同時,PLC和DCS也在慢慢融合,PLC也在逐漸加強模擬量的處理能力,所以像傳統的PLC廠商西門子也推出了自己的DCS。這種技術上的融合是一種自然的趨勢,并不是通過這個技術會變成第幾代,不是這個概念。
DCS的另一變化是開放。從DCS的關鍵技術――通信技術上看,比如現在應用的以太網技術,已經非常成熟,這跟過去不同廠家的DCS系統各自使用自有的通信網絡是不同的。過去的網絡是封閉的,現在的網絡是開放的。同時,由于網絡結構的開放,帶來的是系統結構的開放,比如所有軟件必須符合OPC標準,這些都可以理解為第四代。如果DCS繼續走封閉之路,是一定會被新的技術淘汰的。
從用戶的角度來說,DCS的應用并沒有太大的區別――在開放的軟件平臺上,有自己的個性化平臺,有自己的解決方案。把DCS切實地應用于生產,幫助企業提高生產效率,提高產品質量,進而提高企業的效益。
今天,先進控制、實時優化、數據挖掘、數據校正、智能健康維護等等一系列技術也正在基于這個開放的平臺得以發揮作用。以DCS為平臺的MES(生產過程制造執行系統)應用也已經成為DCS未來的發展趨勢。
DCS正在為用戶創造更大的附加價值,為提升企業的效益發揮著重要作用。
中國工控網:
有一種說法是FCS將取代DCS,您是怎么看待這個問題的;DCS會不會被一個新的控制系統所取代。
褚健:
一定會的,但是時間會比較長,在短期內是不可能的。
但也不是說DCS被新技術所取代了,就消亡了。主要是隨著網絡技術的不斷發展,整個工業自動化系統也會被網絡化,當網絡化以后,DCS所涵蓋的概念就跟以往不同了。很多控制功能會被拆分,一部分下放到現場儀表,一部分上移到控制室。到那時,不會再有一個大的控制柜,用做輸入輸出設備――將現場信號送到控制室,然后通過I/O轉換為數字量,再通過計算、處理,再輸出控制信號。智能儀表將可以直接輸出數字量,與控制器通信,完成控制功能。也就是把模擬轉換功能移植到現場層。這樣,DCS的概念就發生了變化。但并不是說有什么替代了DCS,主要是網絡技術的發展,使得現場的變送器都可以達到數字化。
從技術的發展來看,一定是要網絡化的。浙大中控聯合國內幾家研究院所現在共同研究的EPA(Ethernet for Plant Automation)就是把以太網應用到現場設備上。我們制定了EPA的標準,并已將EPA標準提交給國際標準組織審定了。如果現場每一個儀表的芯片都嵌入EPA協議,那么I/O就沒有了,DCS的柜子就會變得很小。
DCS在進一步網絡化的進程中就會變成服務器。
中國工控網:
談到EPA,已經成為IEC作為PAS發布的國際標準之一,成為我國第一個擁有自主知識產權的現場總線國際標準,這是非常了不起的一件事。它的發展是怎樣的?
褚健:
國際上現在有十幾種現場總線標準,標準是不統一的,沒有一家廠商愿意放棄自己的標準而改用別的標<

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