過(guò)程控制系統DCS經(jīng)歷的三個(gè)發(fā)展階段
2010-11-24 10:29:58在現代工業(yè)控制中, 過(guò)程控制技術(shù)是一歷史較為久遠的分支。在本世紀30 年代就已有應用。過(guò)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(dòng)控制兩個(gè)發(fā)展時(shí)期。在自動(dòng)控制時(shí)期內，過(guò)程控制系統又經(jīng)歷了三個(gè)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(guò)程控制采用的理論與技術(shù)手段來(lái)看，可以粗略地把它劃為三個(gè)階段：開(kāi)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(kāi)始。其中70 年代既是古典控制應用發(fā)展的鼎盛時(shí)期，又是現代控制應用發(fā)展的初期，90 年代初既是現代控制應用發(fā)展的繁榮時(shí)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，采用常規氣動(dòng)、液動(dòng)和電動(dòng)儀表，對生產(chǎn)過(guò)程中的溫度、流量、壓力和液位進(jìn)行控制，在諸多控制系統中，以單回路結構、PID 策略為主，同時(shí)針對不同的對象與要求，創(chuàng )造了一些專(zhuān)門(mén)的控制系統，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)是穩定系統，實(shí)現定值控制。這與當時(shí)生產(chǎn)水平是相適應的。
第二階段是發(fā)展階段，以現代控制理論為主要基礎，以微型計算機和高檔儀表為工具，對較復雜的工業(yè)過(guò)程進(jìn)行控制。這階段的建模理論、在線(xiàn)辨識和實(shí)時(shí)控制已突破前期的形式，繼而涌現了大量的先進(jìn)控制系統和高級控制策略，如克服對象特性時(shí)變和環(huán)境干擾等不確定影響的自適應控制，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(mǎn)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在美國問(wèn)世，從而揭開(kāi)了過(guò)程控制嶄新的一頁(yè)。
分散控制系統也叫集散控制系統，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)，采用多層分級的結構形式,按總體分散、管理集中的原則，完成對工業(yè)過(guò)程的操作、監視、控制。由于采用了分散的結構和冗余等技術(shù)，使系統的可靠性極高，再加上硬件方面的開(kāi)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(guò)20 多年的發(fā)展，它已日臻完善，在眾多的控制系統中，顯示出出類(lèi)拔萃的風(fēng)范，因此，可以毫不夸張地說(shuō)，分散控制系統是過(guò)程控制發(fā)展史上的一個(gè)里程碑。
