中國自動化學會專家咨詢工作委員會副主任委員 羅安

DCS作為一種由電子技術、信息技術、儀器儀表技術完美結合的控制系統(tǒng)，自其誕生到現(xiàn)在，已經(jīng)過去了40年。在這漫長的40年中，各個方面的技術與產(chǎn)品發(fā)生了極大的改變，不間斷的創(chuàng)新使得DCS的功能、性能以及安全性、可靠性、易用性、可維護性得到了極大的提升。同時，組成DCS的各種產(chǎn)品在工業(yè)設計方面也有了非常大的變化，DCS越來越向著小型化、輕量化的方向發(fā)展，甚至在外觀上也越來越接近消費類電子產(chǎn)品了。我們現(xiàn)在談DCS，已不再是傳統(tǒng)概念的形態(tài)了（如大型機柜、控制臺等等），而是逐步發(fā)展成為一種無處不在、無所不能、隨手可得，并與主生產(chǎn)設備融為一體的高度智能化系統(tǒng)。

我國的DCS起步較晚，從九十年代初開始，在短短二十幾年間，從無到有，由弱到強，在國際上眾多知名的大型DCS廠家基本上占據(jù)市場的環(huán)境中，艱苦創(chuàng)業(yè)、奮力發(fā)展，以自主技術和自有品牌逐步打開市場，現(xiàn)在已經(jīng)初步具備了可與國際知名大公司同場競技的能力。隨著科技的高速發(fā)展，DCS也處在一個飛速前進的過程中，特別是一些具有顛覆性的新技術，隨時對傳統(tǒng)DCS造成威脅。如何在這樣的環(huán)境下保持我們已經(jīng)取得的成果，并在此基礎上更進一步，是我們必須嚴肅面對的問題。新技術，尤其是顛覆性的新技術，是后來居上的絕好機遇，同時也是對處在前進路上，在發(fā)展過程中的企業(yè)所面臨的巨大挑戰(zhàn)。如何認清未來，是我們要認真研究的問題。

事實證明之一般原理在知識產(chǎn)權司法審判中的適用——以《紅色娘子軍》著作權案為例 ...............陳界融 11.35

鉛筆，顧名思義，應當是用鉛做成的筆。然而，我們現(xiàn)在用的鉛筆筆芯的主要原料卻是石墨。之所以稱其為“鉛筆”，是因為很早以前人們的確是用鉛寫字的。據(jù)記載，在1900多年前的東漢時期，我國就有人使用鉛筆了。但這種名副其實的鉛筆并不好用，鉛條很容易折斷，寫出來的字跡顏色也比較淡。直到16世紀，人們發(fā)現(xiàn)了石墨，鉛筆改良的序幕就此拉開。那么，現(xiàn)在我們用的鉛筆到底是怎么制成的呢？

網(wǎng)絡技術將對DCS未來發(fā)展起決定作用

應該說，DCS的產(chǎn)生是控制系統(tǒng)發(fā)展歷程中的一次巨大的革命?？刂葡到y(tǒng)是隨著機器生產(chǎn)的發(fā)生發(fā)展而產(chǎn)生并成長的，也就是說，自從機器開始代替人工，生產(chǎn)方式由手工逐步轉變?yōu)闄C械，控制系統(tǒng)就隨之發(fā)生發(fā)展了。從體系結構看，控制系統(tǒng)經(jīng)歷了一個“分散-集中-分散”的過程，DCS就是控制系統(tǒng)由集中到分散的里程碑。與早期以儀表為基礎的分散形態(tài)的系統(tǒng)不同，DCS是建立在比較完備并具有強大通信能力的網(wǎng)絡基礎之上的，因此可以說，通信能力始終是一個控制系統(tǒng)的主導因素。早期的基地式儀表控制系統(tǒng)，各個測量儀表和執(zhí)行器完全分散，但互相之間不具備通信能力，因此其控制只能是局部的、單參數(shù)的。而在電動單元儀表控制系統(tǒng)時代，由于現(xiàn)場數(shù)據(jù)可以通過模擬信號進行傳輸，因此能夠實現(xiàn)比較復雜的、多參數(shù)的、范圍較大的控制。而隨著模擬信號的逐步數(shù)字化，數(shù)字化的信號傳輸和處理逐步取代了模擬信號的傳輸和處理，在此基礎上誕生了分布式控制系統(tǒng)，即DCS。應該說DCS早已突破了儀表控制系統(tǒng)的范疇，當前所說的DCS也并不局限于回路控制，而是成為了集控制、信息處理、生產(chǎn)管理于一身的龐大復雜的系統(tǒng)。

早期的DCS比較集中于流程工業(yè)的生產(chǎn)過程控制，其核心是回路控制，經(jīng)典的控制算法是PID調(diào)節(jié)。除DCS之外，在工業(yè)界還有集中關注于離散制造的PLC系統(tǒng)、主要用于生產(chǎn)過程的監(jiān)督控制（如能量管控、物流管控、水網(wǎng)/電網(wǎng)/煤氣管網(wǎng)調(diào)度等）的SCADA系統(tǒng)，以及一些專用的控制系統(tǒng)等。隨著這些系統(tǒng)在數(shù)字化、網(wǎng)絡化、信息化方面的進展，他們之間的界限已經(jīng)越來越模糊了，其功能的互相交叉，所使用的設備相互融合，現(xiàn)代控制系統(tǒng)已經(jīng)逐步成為一種集控制與管理于一身，既可進行回路控制，又可進行邏輯控制、離散控制的綜合性的大型系統(tǒng)。

推薦理由:作者王君不僅是“百年中國語文人”“中學語文特級教師”“青春語文創(chuàng)始人”，更是一位在教育上親力親為的母親。每一封信都是王君在日常中遇到的一個困惑，也是你我可能會遇到或曾經(jīng)遇到的，她以自身實例進行講述，每一個字都坦誠而真切，既有借鑒的意義，又有教育的溫度。該書給親子關系和家庭教育提供了一個新的思路和視角：原來好的家庭教育是孩子和父母的雙向教育。愛，耐心和溫情應該是家庭的主題。

羅安，研究員級高級工程師，享受國家政府津貼專家。曾任北京和利時系統(tǒng)工程股份有限公司總工程師。長期從事自動化控制系統(tǒng)的研究開發(fā)、工程應用工作，七十年代開始研制實施用于生產(chǎn)過程的計算機控制系統(tǒng)，建成了我國第一批掌握自主知識產(chǎn)權的實用化控制系統(tǒng)。作為主要人員開發(fā)的大慶煉油廠油品貯運自動化系統(tǒng)、北京供電局電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)等曾獲國家科技進步二等獎、電子工業(yè)部科技進步一等獎。從“九五”期間開始，致力于國家重大技術裝備控制系統(tǒng)的國產(chǎn)化、自主化，先后主持研究西氣東輸站場自動化控制系統(tǒng)、核電站計算機監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)與應用、三峽電站和梯級綜合自動化系統(tǒng)實施方案研究、新一代開放式數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)、城市軌道交通綜合自動化等大型項目。擔任“九五”科技攻關秦山二期監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā)的技術負責人，開發(fā)研究并形成了自主化的產(chǎn)品。該項目是國家“九五”期間優(yōu)秀科技攻關項目，于2004年獲電子信息產(chǎn)業(yè)科技進步一等獎，本人得到國家有關部委“九五”期間優(yōu)秀科技人員表彰。著有《分布式控制系統(tǒng)（DCS）設計與應用實例》（第二作者）及《化工過程控制系統(tǒng)》（第二作者）。

隨著DCS分散程度的不斷提高，系統(tǒng)對網(wǎng)絡的需求會越來越大，特別是方便靈活的無線網(wǎng)絡。近年來，現(xiàn)場總線技術發(fā)展很快，其最主要的目標，是用數(shù)字傳輸技術徹底取代模擬信號傳輸技術。應該說，從傳感器到控制處理單元，或從控制處理單元到現(xiàn)場執(zhí)行器之間的信號傳輸是整個DCS系統(tǒng)中未實現(xiàn)數(shù)字化的最后一個部分。如果這一部分實現(xiàn)了數(shù)字化，將使DCS從現(xiàn)場得到更加豐富的信息，系統(tǒng)控制的精細化程度、廣泛性、深入程度等也都將得到極大的提升。更重要的是，隨著數(shù)字化技術延伸到現(xiàn)場端，DCS的形態(tài)也將發(fā)生巨大的變化。將來的DCS將成為一個建立在具有巨大數(shù)量的嵌入式智能現(xiàn)場設備（智能檢測設備和智能控制器）基礎上的龐大的網(wǎng)絡系統(tǒng)。從表面看，系統(tǒng)又回到了基地式儀表控制系統(tǒng)的完全分散和與被控生產(chǎn)裝置緊密結合的形態(tài)，所不同的是，各個測量控制點都具備很強的網(wǎng)絡通信能力，都是控制系統(tǒng)整體網(wǎng)絡上的一個個智能節(jié)點，它們既可以實現(xiàn)局部控制，也可以實現(xiàn)整體的協(xié)調(diào)動作，使整個系統(tǒng)形成一個有機的整體。

面臨如此巨大的變革，機遇是顯而易見的，關鍵是我們必須準確地預見到未來的系統(tǒng)形態(tài)及系統(tǒng)各個組成部分的產(chǎn)品形態(tài)，并正確定位其功能、性能、成本和各個方面的外部特性，以使產(chǎn)品真正符合未來市場的需求。

在系統(tǒng)處在巨大變革過程的時期，存在著諸多矛盾，解決好這些矛盾，是實現(xiàn)未來設想的關鍵?？梢灶A見，未來DCS面臨的最大問題將是網(wǎng)絡安全或信息安全的問題。

在傳統(tǒng)DCS中，所使用的網(wǎng)絡都是專用的，包括物理層、數(shù)據(jù)鏈路層以及中、高各層的協(xié)議。之所以如此，是DCS首先必須保證系統(tǒng)的安全性、可靠性和實時性。與專用網(wǎng)對應的，是開放網(wǎng)絡。目前的開放網(wǎng)絡都是建立在ISO所制定的OSI七層協(xié)議框架之內(nèi)的。目前最廣泛使用的，在物理層有Ethernet/IEEE 802.2，在網(wǎng)絡層有IP，在傳輸層有TCP/UDP等。傳統(tǒng)DCS之所以在很長一段時間里不采用開放網(wǎng)絡，主要原因是開放網(wǎng)絡不能保證實時性。但開放網(wǎng)絡的優(yōu)勢是巨大的。首先是其技術發(fā)展十分迅速，如Ethernet的傳輸速率在短短的十幾年中就從10Mbps上升為1000Mbps，其傳輸介質(zhì)也從早期的同軸電纜發(fā)展到現(xiàn)在的雙絞線、光纖等多種方式。其次是開放網(wǎng)絡的成本優(yōu)勢，一般來說，開放網(wǎng)絡比專用網(wǎng)絡的成本要低一個數(shù)量級，這是由于開放網(wǎng)絡的用戶數(shù)量巨大，從事研發(fā)、生產(chǎn)、技術支持和運行維護的各類資源十分豐富。對于開放網(wǎng)絡在DCS中應用的主要障礙——實時性的問題，隨著網(wǎng)絡速率的不斷提升，已經(jīng)得到了較好的解決。因此現(xiàn)在大多數(shù)DCS都采用了開放網(wǎng)絡作為自己的系統(tǒng)主架構，特別是在監(jiān)控層及更高層的網(wǎng)絡架構上。

在開放網(wǎng)絡的基礎上，一些系統(tǒng)更進一步將公共網(wǎng)絡引入了自己的主架構中，如一些SCADA系統(tǒng)，在主站與遠程站之間的通信中，往往采用電信網(wǎng)絡等公共網(wǎng)絡。這大大降低了系統(tǒng)的網(wǎng)絡構建的時間和成本，也大大降低了網(wǎng)絡的運行維護成本。

通過DCS的發(fā)展歷程，我們可以看出，信息技術，尤其是網(wǎng)絡技術一直在主導著DCS的技術方向，因此要把握DCS的未來，就必須認真研究網(wǎng)絡技術未來的走向。

網(wǎng)絡安全或信息安全將成為巨大挑戰(zhàn)

趨勢一：從建設以首都為核心的世界級城市群到以北京、天津為中心引領京津冀城市群發(fā)展，帶動環(huán)渤海地區(qū)協(xié)同發(fā)展，京津冀協(xié)同發(fā)展將在更高站位、更深層次、更大范圍上不斷深化。

由于將來DCS會在很大程度上依賴網(wǎng)絡，雖然這將極大提升系統(tǒng)的功能、控制規(guī)模和控制的精細程度，但系統(tǒng)在安全性、可靠性、實時性等關鍵性能上將完全取決于網(wǎng)絡。特別是將來DCS所采用的網(wǎng)絡產(chǎn)品及網(wǎng)絡協(xié)議基本上走開放路線，公共網(wǎng)絡也不可避免地會引入到系統(tǒng)之中。那么，針對網(wǎng)絡的攻擊或網(wǎng)絡上存在的微小缺陷或漏洞都將是對系統(tǒng)最大的威脅，而開放網(wǎng)絡乃至公共網(wǎng)絡都是很容易遭受攻擊的。

對此，我們不能認為將來DCS的網(wǎng)絡體系會因為信息安全問題而放棄對開放性的追求。我們可以簡單回顧一下DCS的人機界面工作站及服務器的發(fā)展歷程。大約在上世紀九十年代，就有過DCS的這些主站設備要不要走開放路線的爭論。持反對意見的人認為像Windows這樣的軟件雖然開放，但可靠性差、性能不高、存在很多Bug等。但經(jīng)過近二十年的發(fā)展，大多數(shù)DCS還是聚集到了Windows平臺，盡管其過程有諸多坎坷。

我們現(xiàn)在還無法預見DCS在網(wǎng)絡化的進程中會遇到什么問題，但可以肯定的一點是，網(wǎng)絡必須分層次，靠近現(xiàn)場的底層網(wǎng)絡必須具有最高的安全性、可靠性和實時性。由于底層網(wǎng)絡的功能相對簡單，因此對底層網(wǎng)絡的要求不是更多更復雜的功能，對于其開放性也不應該是第一位的考慮。相對簡單、封閉的底層網(wǎng)絡比較有利于系統(tǒng)安全性的保證。而對于系統(tǒng)高層的網(wǎng)絡系統(tǒng)，則可以考慮更多的功能和更加開放的協(xié)議。

總之，現(xiàn)在DCS正處在一個重大的轉型期，在此過程中，機遇和挑戰(zhàn)并存。如何抓住機遇謀求發(fā)展，在發(fā)展過程中如何看清正確的方向，并沿著正確的路線穩(wěn)步前進，是我們每個從業(yè)者需要認真對待的重大問題。