集散控制系统的发展历程

工业互联的目的是对底层生产数据的采集和处理，从而实现生产全流程的控制、监测及判断，而目前实现这一目的最成熟的工具就是集散控制系统（Distributed Control Systems，DCS）^[5]。可以认为，DCS的普及是搭建工业互联网体系的第一步，也是实现工厂智能化改造的重要一步，因此本章主要聚焦于DCS市场。

图4-1　2012—2018年我国工业控制系统行业市场规模

资料来源：前瞻产业研究院.2018年工业自动控制系统行业发展趋势分析，未来行业增速回落［EB/OL］.（2018-05-11）［2019-03-20］.https：//www.qianzhan.com/analyst/detail/220/180511-780ac21a.html.

DCS是一种以控制器和现场设备为基础，将相关工艺信号汇集到系统中，由操作站进行监视或其他控制操作，以分散控制、集中操作、分级管理为主要特征的工业自动化控制系统。DCS主要应用于流程行业，是工业过程控制的关键系统。

DCS主要呈现出以下五个特点：一是高可靠性。由于DCS将系统控制功能分散在各台计算机上实现，系统结构采用容错设计，某一台计算机出现的故障不会导致系统其他功能的丧失。二是开放性。DCS采用开放式、标准化、模块化和系列化设计，因此改变或扩充系统功能不会影响系统内其他计算机的工作。三是灵活性。可通过组态软件根据不同的流程应用对象进行软硬件组态，即确定测量与控制信号及相互间的连接关系，从控制算法库中选择适用的控制规律及从图形库调用基本图形，组成所需的各种监控和报警画面，从而方便地构成所需的控制系统。四是易于维护。当某一局部或某个计算机出现故障时，可在不影响整个系统运行的情况下在线更换，迅速排除故障。五是协调性。各工作站之间通过通信网络传送各种数据，整个系统实现信息共享，协调工作，以完成控制系统的总体功能和优化处理。

我国DCS从引入国外品牌到国产品牌初露头角，再到目前与外资品牌平分秋色，历经了四十余年。20世纪70年代中后期，我国开始引入国外DCS，应用于化纤、乙烯等项目。90年代中期则步入DCS初步探索期。在该阶段，DCS的硬件逐渐向标准化方向迈进，同时在政府相关部门的大力支持下，浙江中控技术股份有限公司（以下简称“中控”）、上海新华控制技术（集团）有限公司、和利时科技集团有限公司（以下简称“和利时”）等企业初露锋芒，并逐渐实现规模化生产。但国产DCS在系统结构成熟度和规模上还远不及进口产品。2000年之后，国产品牌不断积累客户资源，逐步追赶进口品牌，从而缩小了两者在市场占有率上的差距。2016年，主要外资品牌合计的市场占有率为54.4%，国产品牌的合计市场占有率达42%^[6]。

国产DCS快速发展的原因主要有三个：第一，技术水平提升。国内最早投身DCS产品研发的企业至今已有二十余年的技术经验，在系统设计、模块开发、通信架构等方面均实现了较大程度的提高。第二，企业发展战略恰当。当领先品牌已经占据较有优势的下游应用领域时，国内DCS企业采取了较灵活的市场战略，如在煤化工、食品饮料、水处理等细分市场找到突破口，从相对分散的市场中积蓄力量，最终提高市场占有率。2017年我国DCS市场下游应用行业占比如图4-2所示。第三，国家产业政策对工业控制系统行业给予了一定程度的引导和支持，助推了DCS产业的规模化发展。(www.xing528.com)

DCS市场规模并非始终持续上升，也由于经济周期的影响，呈现震荡调整状态，见图4-3。直至2017年，受益于整体市场的复苏，我国DCS的销售额达70.5亿元（包含硬件、软件、服务费用及工程费用）。预计未来几年，DCS市场会保持低速增长，逐渐进入稳定发展阶段。并且新兴行业，如DCS在环保、水处理、医药及新能源等行业的应用，虽然目前市场规模相对较小，但会成为未来的增长点。

图4-2　2017年DCS市场下游应用行业占比

数据来源：睿工业、东方证券研究所。

图4-3　2014—2021年中国DCS市场规模增长情况

数据来源：睿工业，其中F代表当时的预测信息。