中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)專(zhuān)家咨詢工作委員會(huì)副主任委員 羅安

DCS作為一種由電子技術(shù)、信息技術(shù)、儀器儀表技術(shù)完美結(jié)合的控制系統(tǒng)，自其誕生到現(xiàn)在，已經(jīng)過(guò)去了40年。在這漫長(zhǎng)的40年中，各個(gè)方面的技術(shù)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(hù)性得到了極大的提升。同時(shí)，組成DCS的各種產(chǎn)品在工業(yè)設(shè)計(jì)方面也有了非常大的變化，DCS越來(lái)越向著小型化、輕量化的方向發(fā)展，甚至在外觀上也越來(lái)越接近消費(fèi)類(lèi)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(jī)柜、控制臺(tái)等等），而是逐步發(fā)展成為一種無(wú)處不在、無(wú)所不能、隨手可得，并與主生產(chǎn)設(shè)備融為一體的高度智能化系統(tǒng)。

我國(guó)的DCS起步較晚，從九十年代初開(kāi)始，在短短二十幾年間，從無(wú)到有，由弱到強(qiáng)，在國(guó)際上眾多知名的大型DCS廠家基本上占據(jù)市場(chǎng)的環(huán)境中，艱苦創(chuàng)業(yè)、奮力發(fā)展，以自主技術(shù)和自有品牌逐步打開(kāi)市場(chǎng)，現(xiàn)在已經(jīng)初步具備了可與國(guó)際知名大公司同場(chǎng)競(jìng)技的能力。隨著科技的高速發(fā)展，DCS也處在一個(gè)飛速前進(jìn)的過(guò)程中，特別是一些具有顛覆性的新技術(shù)，隨時(shí)對(duì)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(chǔ)上更進(jìn)一步，是我們必須嚴(yán)肅面對(duì)的問(wèn)題。新技術(shù)，尤其是顛覆性的新技術(shù)，是后來(lái)居上的絕好機(jī)遇，同時(shí)也是對(duì)處在前進(jìn)路上，在發(fā)展過(guò)程中的企業(yè)所面臨的巨大挑戰(zhàn)。如何認(rèn)清未來(lái)，是我們要認(rèn)真研究的問(wèn)題。

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

鉛筆，顧名思義，應(yīng)當(dāng)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(chēng)其為“鉛筆”，是因?yàn)楹茉缫郧叭藗兊拇_是用鉛寫(xiě)字的。據(jù)記載，在1900多年前的東漢時(shí)期，我國(guó)就有人使用鉛筆了。但這種名副其實(shí)的鉛筆并不好用，鉛條很容易折斷，寫(xiě)出來(lái)的字跡顏色也比較淡。直到16世紀(jì)，人們發(fā)現(xiàn)了石墨，鉛筆改良的序幕就此拉開(kāi)。那么，現(xiàn)在我們用的鉛筆到底是怎么制成的呢？

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將對(duì)DCS未來(lái)發(fā)展起決定作用

應(yīng)該說(shuō)，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(jī)器生產(chǎn)的發(fā)生發(fā)展而產(chǎn)生并成長(zhǎng)的，也就是說(shuō)，自從機(jī)器開(kāi)始代替人工，生產(chǎn)方式由手工逐步轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械，控制系統(tǒng)就隨之發(fā)生發(fā)展了。從體系結(jié)構(gòu)看，控制系統(tǒng)經(jīng)歷了一個(gè)“分散-集中-分散”的過(guò)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(chǔ)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(qiáng)大通信能力的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)之上的，因此可以說(shuō)，通信能力始終是一個(gè)控制系統(tǒng)的主導(dǎo)因素。早期的基地式儀表控制系統(tǒng)，各個(gè)測(cè)量?jī)x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(dòng)單元儀表控制系統(tǒng)時(shí)代，由于現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)可以通過(guò)模擬信號(hào)進(jìn)行傳輸，因此能夠?qū)崿F(xiàn)比較復(fù)雜的、多參數(shù)的、范圍較大的控制。而隨著模擬信號(hào)的逐步數(shù)字化，數(shù)字化的信號(hào)傳輸和處理逐步取代了模擬信號(hào)的傳輸和處理，在此基礎(chǔ)上誕生了分布式控制系統(tǒng)，即DCS。應(yīng)該說(shuō)DCS早已突破了儀表控制系統(tǒng)的范疇，當(dāng)前所說(shuō)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(fù)雜的系統(tǒng)。

早期的DCS比較集中于流程工業(yè)的生產(chǎn)過(guò)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(guān)注于離散制造的PLC系統(tǒng)、主要用于生產(chǎn)過(guò)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(zhuān)用的控制系統(tǒng)等。隨著這些系統(tǒng)在數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化方面的進(jìn)展，他們之間的界限已經(jīng)越來(lái)越模糊了，其功能的互相交叉，所使用的設(shè)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(jìn)行回路控制，又可進(jìn)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(guó)語(yǔ)文人”“中學(xué)語(yǔ)文特級(jí)教師”“青春語(yǔ)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(gè)困惑，也是你我可能會(huì)遇到或曾經(jīng)遇到的，她以自身實(shí)例進(jìn)行講述，每一個(gè)字都坦誠(chéng)而真切，既有借鑒的意義，又有教育的溫度。該書(shū)給親子關(guān)系和家庭教育提供了一個(gè)新的思路和視角：原來(lái)好的家庭教育是孩子和父母的雙向教育。愛(ài)，耐心和溫情應(yīng)該是家庭的主題。

羅安，研究員級(jí)高級(jí)工程師，享受?chē)?guó)家政府津貼專(zhuān)家。曾任北京和利時(shí)系統(tǒng)工程股份有限公司總工程師。長(zhǎng)期從事自動(dòng)化控制系統(tǒng)的研究開(kāi)發(fā)、工程應(yīng)用工作，七十年代開(kāi)始研制實(shí)施用于生產(chǎn)過(guò)程的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，建成了我國(guó)第一批掌握自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的實(shí)用化控制系統(tǒng)。作為主要人員開(kāi)發(fā)的大慶煉油廠油品貯運(yùn)自動(dòng)化系統(tǒng)、北京供電局電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)等曾獲國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)、電子工業(yè)部科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。從“九五”期間開(kāi)始，致力于國(guó)家重大技術(shù)裝備控制系統(tǒng)的國(guó)產(chǎn)化、自主化，先后主持研究西氣東輸站場(chǎng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)、核電站計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用、三峽電站和梯級(jí)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)施方案研究、新一代開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、城市軌道交通綜合自動(dòng)化等大型項(xiàng)目。擔(dān)任“九五”科技攻關(guān)秦山二期監(jiān)測(cè)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的技術(shù)負(fù)責(zé)人，開(kāi)發(fā)研究并形成了自主化的產(chǎn)品。該項(xiàng)目是國(guó)家“九五”期間優(yōu)秀科技攻關(guān)項(xiàng)目，于2004年獲電子信息產(chǎn)業(yè)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)，本人得到國(guó)家有關(guān)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(shè)計(jì)與應(yīng)用實(shí)例》（第二作者）及《化工過(guò)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(duì)網(wǎng)絡(luò)的需求會(huì)越來(lái)越大，特別是方便靈活的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。近年來(lái)，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)發(fā)展很快，其最主要的目標(biāo)，是用數(shù)字傳輸技術(shù)徹底取代模擬信號(hào)傳輸技術(shù)。應(yīng)該說(shuō)，從傳感器到控制處理單元，或從控制處理單元到現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行器之間的信號(hào)傳輸是整個(gè)DCS系統(tǒng)中未實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的最后一個(gè)部分。如果這一部分實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化，將使DCS從現(xiàn)場(chǎng)得到更加豐富的信息，系統(tǒng)控制的精細(xì)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(shù)延伸到現(xiàn)場(chǎng)端，DCS的形態(tài)也將發(fā)生巨大的變化。將來(lái)的DCS將成為一個(gè)建立在具有巨大數(shù)量的嵌入式智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（智能檢測(cè)設(shè)備和智能控制器）基礎(chǔ)上的龐大的網(wǎng)絡(luò)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(jié)合的形態(tài)，所不同的是，各個(gè)測(cè)量控制點(diǎn)都具備很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)通信能力，都是控制系統(tǒng)整體網(wǎng)絡(luò)上的一個(gè)個(gè)智能節(jié)點(diǎn)，它們既可以實(shí)現(xiàn)局部控制，也可以實(shí)現(xiàn)整體的協(xié)調(diào)動(dòng)作，使整個(gè)系統(tǒng)形成一個(gè)有機(jī)的整體。

面臨如此巨大的變革，機(jī)遇是顯而易見(jiàn)的，關(guān)鍵是我們必須準(zhǔn)確地預(yù)見(jiàn)到未來(lái)的系統(tǒng)形態(tài)及系統(tǒng)各個(gè)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(gè)方面的外部特性，以使產(chǎn)品真正符合未來(lái)市場(chǎng)的需求。

在系統(tǒng)處在巨大變革過(guò)程的時(shí)期，存在著諸多矛盾，解決好這些矛盾，是實(shí)現(xiàn)未來(lái)設(shè)想的關(guān)鍵。可以預(yù)見(jiàn)，未來(lái)DCS面臨的最大問(wèn)題將是網(wǎng)絡(luò)安全或信息安全的問(wèn)題。

在傳統(tǒng)DCS中，所使用的網(wǎng)絡(luò)都是專(zhuān)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(shí)時(shí)性。與專(zhuān)用網(wǎng)對(duì)應(yīng)的，是開(kāi)放網(wǎng)絡(luò)。目前的開(kāi)放網(wǎng)絡(luò)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(luò)層有IP，在傳輸層有TCP/UDP等。傳統(tǒng)DCS之所以在很長(zhǎng)一段時(shí)間里不采用開(kāi)放網(wǎng)絡(luò)，主要原因是開(kāi)放網(wǎng)絡(luò)不能保證實(shí)時(shí)性。但開(kāi)放網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)是巨大的。首先是其技術(shù)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(kāi)放網(wǎng)絡(luò)的成本優(yōu)勢(shì)，一般來(lái)說(shuō)，開(kāi)放網(wǎng)絡(luò)比專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)的成本要低一個(gè)數(shù)量級(jí)，這是由于開(kāi)放網(wǎng)絡(luò)的用戶數(shù)量巨大，從事研發(fā)、生產(chǎn)、技術(shù)支持和運(yùn)行維護(hù)的各類(lèi)資源十分豐富。對(duì)于開(kāi)放網(wǎng)絡(luò)在DCS中應(yīng)用的主要障礙——實(shí)時(shí)性的問(wèn)題，隨著網(wǎng)絡(luò)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(kāi)放網(wǎng)絡(luò)作為自己的系統(tǒng)主架構(gòu)，特別是在監(jiān)控層及更高層的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上。

在開(kāi)放網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，一些系統(tǒng)更進(jìn)一步將公共網(wǎng)絡(luò)引入了自己的主架構(gòu)中，如一些SCADA系統(tǒng)，在主站與遠(yuǎn)程站之間的通信中，往往采用電信網(wǎng)絡(luò)等公共網(wǎng)絡(luò)。這大大降低了系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的時(shí)間和成本，也大大降低了網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行維護(hù)成本。

通過(guò)DCS的發(fā)展歷程，我們可以看出，信息技術(shù)，尤其是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)一直在主導(dǎo)著DCS的技術(shù)方向，因此要把握DCS的未來(lái)，就必須認(rèn)真研究網(wǎng)絡(luò)技術(shù)未來(lái)的走向。

網(wǎng)絡(luò)安全或信息安全將成為巨大挑戰(zhàn)

趨勢(shì)一：從建設(shè)以首都為核心的世界級(jí)城市群到以北京、天津?yàn)橹行囊I(lǐng)京津冀城市群發(fā)展，帶動(dòng)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(lái)DCS會(huì)在很大程度上依賴(lài)網(wǎng)絡(luò)，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(xì)程度，但系統(tǒng)在安全性、可靠性、實(shí)時(shí)性等關(guān)鍵性能上將完全取決于網(wǎng)絡(luò)。特別是將來(lái)DCS所采用的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議基本上走開(kāi)放路線，公共網(wǎng)絡(luò)也不可避免地會(huì)引入到系統(tǒng)之中。那么，針對(duì)網(wǎng)絡(luò)的攻擊或網(wǎng)絡(luò)上存在的微小缺陷或漏洞都將是對(duì)系統(tǒng)最大的威脅，而開(kāi)放網(wǎng)絡(luò)乃至公共網(wǎng)絡(luò)都是很容易遭受攻擊的。

對(duì)此，我們不能認(rèn)為將來(lái)DCS的網(wǎng)絡(luò)體系會(huì)因?yàn)樾畔踩珕?wèn)題而放棄對(duì)開(kāi)放性的追求。我們可以簡(jiǎn)單回顧一下DCS的人機(jī)界面工作站及服務(wù)器的發(fā)展歷程。大約在上世紀(jì)九十年代，就有過(guò)DCS的這些主站設(shè)備要不要走開(kāi)放路線的爭(zhēng)論。持反對(duì)意見(jiàn)的人認(rèn)為像Windows這樣的軟件雖然開(kāi)放，但可靠性差、性能不高、存在很多Bug等。但經(jīng)過(guò)近二十年的發(fā)展，大多數(shù)DCS還是聚集到了Windows平臺(tái)，盡管其過(guò)程有諸多坎坷。

我們現(xiàn)在還無(wú)法預(yù)見(jiàn)DCS在網(wǎng)絡(luò)化的進(jìn)程中會(huì)遇到什么問(wèn)題，但可以肯定的一點(diǎn)是，網(wǎng)絡(luò)必須分層次，靠近現(xiàn)場(chǎng)的底層網(wǎng)絡(luò)必須具有最高的安全性、可靠性和實(shí)時(shí)性。由于底層網(wǎng)絡(luò)的功能相對(duì)簡(jiǎn)單，因此對(duì)底層網(wǎng)絡(luò)的要求不是更多更復(fù)雜的功能，對(duì)于其開(kāi)放性也不應(yīng)該是第一位的考慮。相對(duì)簡(jiǎn)單、封閉的底層網(wǎng)絡(luò)比較有利于系統(tǒng)安全性的保證。而對(duì)于系統(tǒng)高層的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，則可以考慮更多的功能和更加開(kāi)放的協(xié)議。

總之，現(xiàn)在DCS正處在一個(gè)重大的轉(zhuǎn)型期，在此過(guò)程中，機(jī)遇和挑戰(zhàn)并存。如何抓住機(jī)遇謀求發(fā)展，在發(fā)展過(guò)程中如何看清正確的方向，并沿著正確的路線穩(wěn)步前進(jìn)，是我們每個(gè)從業(yè)者需要認(rèn)真對(duì)待的重大問(wèn)題。