过去，用户工业控制的分散型控制系统（DCS）与可编程控制器（PLC）的分别在过程自动化与工厂自动化中占有明显优势，而中间的批量生产过程由于兼具连续控制和离散控制的特点，对DCS和PLC都有需求。近年来，由于PLC具有了PID调节，实现了DCS的部分功能，已经以更低的制造成本取代了越来越多批量生产过程中的DCS。
　　与此类似，紧急停车设备（ESD）作为安全保护设备过去都是采用专门的PLC控制，有的厂家就是专门生产这类安全PLC。现在DCS也开发出了安全功能产品，并取得TUV认证达到SIL3要求，能够完全代替PLC控制的ESD。
　　工控技术的发展，给工控产品带来了新的发展空间。为了把握未来工控产品的发展趋势，我们走访了中国仪器仪表学会的夏德海老师。
　　
　　

DCS仍然应用最广
　　DCS分散型控制系统发展到今天，开发初期提出的技术要求早已经成熟，目前的状况是进一步提高。夏老师将现代DCS分散型控制系统主要的发展趋势归结为：
　　（1）规模大、点数多
　　工业生产朝着稳产、高效、优质、低耗、环保、安全的方向发展，生产规模越来越大。因而要求DCS分散型控制系统规模越来越大，需要测量的节点数随之增多。
　　（2）也具有了安全功能
　　随着企业规模的不断扩大，企业所面临的问题越来越复杂。通过技术上的拓展，控制系统的应用与用户的工艺、管理以及生产结合得更加紧密。有的DCS经过TUV认证也可以实现ESD等的安全保护功能。
　　（3）向上层结构发展
　　综合自动化系统结构由下至上分为过程控制系统（PCS）、制造执行系统（MES）、企业资源计划（ERP）三层结构，过去DCS、PLC只在过程控制系统应用，现在有向上层结构发展的趋势。浙大中控研究的新型DCS已经开发出优化调度和信息管理等功能，向MES甚至ERP的方向发展。这也可以看作是DCS和IT行业相互竞争式的发展促成的。
　　对此，上层ERP结构中的大型计算机制造厂、软件开发商等IT产业，也在向下渗透，通过联网从上到下实现“一网到底”。这两种发展趋势都符合现代工业自动化技术向集成化发展的大方向。

现场总线还需要观望
　　在工控产品内部，DCS除了开始与PLC竞争市场，还必须面对现场总线控制系统（FCS）的挑战。由计算机、控制、通信这3C（computer、control、communication）技术的发展，FCS大有取代DCS的趋势。FCS可以将PID控制彻底分散到现场设备中，是全分散、全数字化、全开放和可互操作的新一代控制自动化系统。
　　FCS现场总线控制系统的核心是总线协议，即总线标准。一种类型的总线，只要其总线协议一经确定，相关的关键技术与有关的设备也就被确定。就其总线协议的基本原理而言，各类总线都是一样的，都以解决双向串行数字化通讯传输为基本依据。但由于各种原因，各类总线的总线协议存在很大的差异。
　　而目前实际通过的现场总线国际标准已有12种，各种类型总线的地位平等。不论市场占有率有多少，每个总线协议都有一套软件、硬件的支撑。如果现场装置不遵循统一的总线协议，就无法实现双向数字通信，也就无法实现现场总线在现场控制功能的特点。
　　用户选用FCS现场总线控制系统时不免感到困惑，不同的现场总线技术之间互不兼容，不同公司的控制系统之间不能实现高速实时数据传输。夏老师指出：“多标准等于没有标准，这是影响现场总线目前不能全面推广的主要原因。”
　　对于一个控制系统，无论是采用DCS还是采用现场总线，系统需要处理的信息量都是一样多的。而采用现场总线实际可以从现场得到更多的信息，现场总线系统的信息量没有减少，甚至增加了。这就要求一方面要大大提高信息传输的速率，另一方面要让大量信息在现场就地完成处理，减少现场与控制机房之间的信息往返。可以说现场总线的本质就是信息处理的现场化。
　　工业控制应用在工业设备的工作流程中，因此，其控制作用必须实时地体现到工作流的每一个控制点上，这就要求网络的信号传输要足够快，以满足信号的实时性。实时控制往往要求对某些变量的数据进行准确定时地刷新，实时以太网与交换技术是解决这一问题的关键。
　　

网络通信会成为重要补充
　　将实时以太网用于现场总线，更有利于现场层与MES及ERP无缝集成。标准以太网不能实现控制设备间的实时通信，而在工控领域中，实时性却必不可少。实时以太网在标准以太网基础上建立了一个现场总线系统来满足控制中最苛刻的实时要求，同时能克服传统解决方案的局限性。
　　夏老师认为，将实时以太网用于现场总线控制系统可以采用以下措施：
　　（1）采用全双工通信传输
　　配合相关设备，全双工通信双方可以同时发送和接收数据，没有切换操作所产生的时间延迟，这对控制系统的交互式应用十分有利。
　　（2）采用交换机
　　交换机由于具有数据存储、转发的功能，可以使各端口之间输入和输出的数据帧能够得到缓冲。数据先由交换机寄存，再按照优先级进行转发。
　　（3）减轻网络负荷
　　减少信息往返是网络设计和系统组态的一条重要原则。减少信息往返常常可带来改善系统响应时间的好处。
　　（4）划分网段
　　网络设计时应优先将相互间信息交换量大的节点，放在同一条支路里，通过交换机将网络分为若干网段，交换机之间通过主干网络互联。交换机先对网络上的数据进行过滤，使每个网段内节点之间的数据传输只限制在本地网段，从而减轻所有网段和主干网络的负荷。
　　实时以太网通过增加一些必要的改进措施，改善了以太网的实时性，应用于工业控制网络，可以实现工业综合自动化系统中由信息管理层、制造执行系统与过程控制层至现场设备层的无缝信息集成。
　　西门子公司首先推出了基于实时以太网的现场总线，我国也自主开发出被国际标准化组织认可并接受的EPA实时以太网标准技术及其系列产品。夏老师认为可能成为下一代工控技术热点的还有无线网络，这也是整个工业自动化产品未来的新增长点。在配置、安装、修改和扩展等多方面，无线网络会成为新的发展和重要补充。