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過程控制系統(tǒng)DCS經(jīng)歷的三個發(fā)展階段

2010-11-24 10:29:58

在現(xiàn)代工業(yè)控制中, 過程控制技術(shù)是一歷史較為久遠的分支。在本世紀30 年代就已有應(yīng)用。過程控制技術(shù)發(fā)展至今天, 在控制方式上經(jīng)歷了從人工控制到自動控制兩個發(fā)展時期。在自動控制時期內(nèi),過程控制系統(tǒng)又經(jīng)歷了三個發(fā)展階段, 它們是:分散控制階段, 集中控制階段和集散控制階段。

  從過程控制采用的理論與技術(shù)手段來看,可以粗略地把它劃為三個階段:開始到70 年代為第一階段,70 年代至90 年代初為第二階段,90 年代初為第三階段開始。其中70 年代既是古典控制應(yīng)用發(fā)展的鼎盛時期,又是現(xiàn)代控制應(yīng)用發(fā)展的初期,90 年代初既是現(xiàn)代控制應(yīng)用發(fā)展的繁榮時期,又是高級控制發(fā)展的初期。第一階段是初級階段,包括人工控制,以古典控制理論為主要基礎(chǔ),采用常規(guī)氣動、液動和電動儀表,對生產(chǎn)過程中的溫度、流量、壓力和液位進行控制,在諸多控制系統(tǒng)中,以單回路結(jié)構(gòu)、PID 策略為主,同時針對不同的對象與要求,創(chuàng)造了一些專門的控制系統(tǒng),如:使物料按比例配制的比值控制,克服大滯后的Smith 預估器,克服干擾的前饋控制和串級控制等等,這階段的主要任務(wù)是穩(wěn)定系統(tǒng),實現(xiàn)定值控制。這與當時生產(chǎn)水平是相適應(yīng)的。
  第二階段是發(fā)展階段,以現(xiàn)代控制理論為主要基礎(chǔ),以微型計算機和高檔儀表為工具,對較復雜的工業(yè)過程進行控制。這階段的建模理論、在線辨識和實時控制已突破前期的形式,繼而涌現(xiàn)了大量的先進控制系統(tǒng)和高級控制策略,如克服對象特性時變和環(huán)境干擾等不確定影響的自適應(yīng)控制,消除因模型失配而產(chǎn)生不良影響的預測控制等。這階段的主要任務(wù)是克服干擾和模型變化,滿足復雜的工藝要求,提高控制質(zhì)量。1975 年,世界上第一臺分散控制系統(tǒng)在美國問世,從而揭開了過程控制嶄新的一頁。
  分散控制系統(tǒng)也叫集散控制系統(tǒng),它綜合了計算機技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)和顯示技術(shù),采用多層分級的結(jié)構(gòu)形式,按總體分散、管理集中的原則,完成對工業(yè)過程的操作、監(jiān)視、控制。由于采用了分散的結(jié)構(gòu)和冗余等技術(shù),使系統(tǒng)的可靠性極高,再加上硬件方面的開放式框架和軟件方面的模塊化形式,使得它組態(tài)、擴展極為方便,還有眾多的控制算法(幾十至上百種) 、較好的人—機界面和故障檢測報告功能。經(jīng)過20 多年的發(fā)展,它已日臻完善,在眾多的控制系統(tǒng)中,顯示出出類拔萃的風范,因此,可以毫不夸張地說,分散控制系統(tǒng)是過程控制發(fā)展史上的一個里程碑。

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