DCS系统差异

DCS系统差异

作者：江蓉

来源：《科技资讯》2011年第17期

摘要： 本文以DCS系统为出发点，通过对DCS和SCADA系统区别的简要分析，寻求自动控制系统的格局和发展方向。

关键词：DCSSCADA分布式控制数据采集与监视控制系统

中图分类号：TP39文献标识码：A文章编号：1672-3791(2011)06(b)-0000-00

DCS系统，即分布式控制系统Distributed Control System，是相对于传统的集中控制系统而言的一种计算机控制系统。它是在集中式控制系统的基础上发展、演变而来的。既有计算机控制系统控制算式先进、精度高、响应速度快的特点，又有仪表控制系统安全可靠、维护方便的优点。

SCADA系统即数据采集与监视控制系统Supervisory Control And Data Acquisition，是传统控制系统的一种，主要以计算机技术为基础，实现生产控制及调度自动化。

两个系统在考虑服务的方向、系统侧重的差异，导致了在整体上呈现出较大的区别。下面就对两系统从几个角度，做逐一比较。 1 功能定位不同

DCS以控制过程作为整个系统的中心任务。因此，DCS适用于复杂、高级的控制算法应用场景。

相对而言，SCADA定位于数据的监视、采集及处理。尽管通过远程控制设备（如RTU），也能实现一些相当复杂的过程控制功能，但就整个SCADA系统而言，这些分散的就地控制任务并不是系统的核心；控制中心的数据库更新和操作员站处对数据的过滤和处理才是系统的中心任务。 2 质量标准不同

二个系统最核心的区别体现在系统定位差异导致的质量标准差异。

DCS注重于控制质量，算法的复杂性；而对各分散的数据状态信息的重视程度要稍逊。SCADA专注于数据的可靠性和事实性。对于不涉及数据质量的工作则分配给现场控制器，系统并不关注。

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控制精度是DCS的核心关注点，硬件布线、软件程序均围绕精度而展开。SCADA旨在为用户提供最及时、最有价值的数据资源。因此，SCADA系统要频繁的证实监测到的数据和事件的准确性，确保系统获取任何时刻出现的数据状态的变化。SCADA系统有设置某些特殊事件的处理途径，解决在数据扫描周期间出现的问题。 3 任务驱动不同

SCADA是由事件来驱动任务，而DCS是过程状态驱动。DCS系统更注重过程的趋势，而SCADA系统注重过程事件。

当某一物理量状态发生改变时，SCADA系统会产生报警、数据更新、相应处理等一系列的系统动作。而在DCS系统，只有当系统按时间顺序，扫描到该变化的物理量所在的控制回路时，才会更新相应的系统数据，并做相应处理。

DCS系统软件的任务，相对于由事件驱动的SCADA系统，更关注系统运行的顺序。因此当一个点变化时，报警和事件并不生成，只有当一个特定的过程控制回路执行时，系统才会报警和生成事件，驱动在该条件下的新任务的运行。

这个区别，也正好印证了，两系统不同的质量衡量标准。还是上面的例子，如果，物理状态的变化，恰好发生在两个扫描周期之间，那么DCS系统很可能不能立刻发现该变化事件，因为按扫描顺序，系统还没有扫描到这个状态环节。而SCADA系统则会因为该物理状态的变化，产生系统报警和相关事件，记录并更新系统数据。SCADA系统将状态变化的事件，相对于系统常规扫描到的数据结果，在传输上会给予更高的优先级；因此，当某个状态变化时，SCADA系统将跳过常规扫描程序，以获取这个变化的状态点的信息，完成数据库的更新。 所以，DCS系统中，如果有任何紧急的状态变化出现时，必须先锁定这个状态，以等待系统按顺序扫描到这个状态所在的控制环节；否则，当系统扫描到这个状态时，不正常的紧急状态变化很可能已经波动，甚至暂时恢复到正常设定状态，这样，在DCS系统中，就无法察觉到这个状态的变化或波动。理论上说，DCS系统想监测到这样类似的非正常状态是很困难的。当然，由于扫描周期设定的时间，往往是最快处理时间要求的10倍；因此，大部分情况下，DCS更新信息的速度，就系统总体上看，是足够快的，一般都可满足控制速度的要求。 然而，对一些更加注重数据事实性和可靠性的场合，SCADA由事件驱动任务的特点，应该更能满足客户对数据实时性的追求。SCADA是事件来驱动任务，主要注意状态的改变，包括状态点，模拟量的改变。通常，一个状态的变化将会导致系统的全面报警，生成相应事件，并更新数据库，进行相应处理。系统允许按现场/系统区域，报警/事件的分类，显示信息的重要性。这也体现出SCADA系统在数据记录上的优势。 4 服务领域不同

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DCS多用于要求高级的控制算法的炼油行业、化工厂等领域。而在电力系统，油气输送管线等工程领域中，SCADA更为常见。如，需要远距离测控的广阔的采油区，绵延千里的输送管线，电力网络等。尤其在电力系统中，SCADA系统应用最为广泛，技术发展也最为成熟。它在远动系统中占有重要地位,可以对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能,即＂四遥＂功能。 5结语

总体而言，一个工程的控制系统，是选择DCS还是SCADA，主要是看客户/业主对控制系统中数据信息或控制环节的要求。现在很多DCS厂商都能够提供带有类似SCADA的COS/EOS系统（Changes Of State/ Sequence Of Events，也就是兼有事件为基础的驱动，也有特殊状态变化类型的报警），相似的，SCADA系统也拥有可以和DCS媲美的强大的过程控制能力。通常，不论业主最终是选择了DCS还是SCADA，其相应系统的供应商，都能够完全满足业主的所有需要；但是，这很可能会随之带来一些很高级、却不必要的功能，增加了系统的造价和复杂性。如果是这样，那么选择的控制系统就应该认为是不合适的。一般的经验表明，有大量的复杂数据库和数据采集功能需求的系统更适合选择SCADA系统，在有相对更加复杂需求时，DCS系统则更合适。

现实中采用的自动化解决方案，经常是由各种独立的、分离的技术和不同厂家的产品搭配起来的。过程控制装置、PLC控制设备、上位监控计算机、人机界面、智能仪表等经常是共同参与控制。所以，如今的控制领域，各种新旧控制技术和理念在不断的相互影响，今后的发展趋势是：如何建立各系统的融合。不论是应用现场总线技术，还是工业以太网，都是旨在，将多元化的需求，和谐的统一在一个共同的平台下，从而简化系统结构，减少接口部件，提高易维护性和扩展性；克服上位机和现场控制器之间、连续控制和逻辑控制之间、集中与分散之间的界限。最终，使各种系统和各种独立分离的技术有机的搭配起来，实现合理化的功能分布和综合的降低应用成本，经济高效的完成所有需要的功能。