【儀表網(wǎng) 產(chǎn)品快訊】近日，中控技術(shù)發(fā)布了首款通用控制系統(tǒng)Universal Control System(UCS)產(chǎn)品Nyx，那這是怎樣的一款產(chǎn)品？它會替代傳統(tǒng)的DCS成為未來的趨勢嗎？
 

　　DCS，即集散控制系統(tǒng)，從1975年誕生至今已近50年的歷史，已成為流程工業(yè)優(yōu)化過程精準(zhǔn)控制、提升生產(chǎn)安全水平，實(shí)現(xiàn)數(shù)智化升級不可或缺的自動化控制系統(tǒng)。
 

　　回望90年代初的中國DCS市場，國外品牌占據(jù)著絕對的主導(dǎo)地位。直到1993年底，中控JX-100 DCS的問世和順利投用，打開了國內(nèi)DCS系統(tǒng)知識自主可控的“新地圖”，不但降低了產(chǎn)品價格和引進(jìn)成本，更推動了國產(chǎn)工控品牌向陽發(fā)展。
 

　　多年來，雖DCS產(chǎn)品的小改進(jìn)從未停止，但囿于應(yīng)用行業(yè)的特殊性，許多廠商不敢也不愿做出大的改變。不能否認(rèn)的是，無論是面對風(fēng)險(xiǎn)的謹(jǐn)小慎微，亦或是安于現(xiàn)狀，都導(dǎo)致DCS的原理、架構(gòu)、設(shè)計(jì)思想和控制方式等，從未發(fā)生過大的顛覆與變革。
 

　　如今，大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、AI等新一代信息技術(shù)的快速崛起，在推動經(jīng)濟(jì)社會各領(lǐng)域加速變革、重塑的同時，也為自動化控制系統(tǒng)帶來了技術(shù)融合應(yīng)用的挑戰(zhàn)。更重要的是，DCS也終于迎來了實(shí)現(xiàn)“質(zhì)變”，翻開流程工業(yè)過程控制新篇章的機(jī)遇。
 

　　近日，國內(nèi)智能制造領(lǐng)導(dǎo)廠商，致力于成為工業(yè)AI全球領(lǐng)先企業(yè)的中控技術(shù)，發(fā)布了震撼全球自動化領(lǐng)域的通用控制系統(tǒng)Universal Control System(UCS)的首款產(chǎn)品Nyx。這一舉，可以稱得上是DCS近50年來的第一次顛覆式革新。
 

　　也不禁引人思考：中控UCS的問世，未來能代替DCS成“新寵”嗎？！
 

　　01  立足數(shù)智時代：DCS好，但還不夠好
 

　　數(shù)字化、智能化的新時代已經(jīng)到來，在工業(yè)領(lǐng)域，以數(shù)據(jù)為核心的智能制造是行業(yè)發(fā)展的大趨勢?？刂葡到y(tǒng)作為智能制造的基礎(chǔ)層、自動化控制層的核心，是智能制造架構(gòu)之中“硬能力”的核心環(huán)節(jié)，需要具有更強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集、存儲、計(jì)算以及分析能力，才能更好地支撐上層智能化軟件的應(yīng)用。
 

　　當(dāng)前，隨著復(fù)雜流程工業(yè)的不斷發(fā)展，工業(yè)過程控制對大量現(xiàn)場信號的采集、傳遞和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，以及對精度、可靠性、管控一體化、智能化都提出了更新、更高的要求。而傳統(tǒng)的DCS系統(tǒng)難以滿足這些需求，主要原因涉及兩方面：
 

　　● 開放性不足：各廠商將自己的專用硬件、軟件系統(tǒng)強(qiáng)綁定，一旦選擇某個廠商的DCS就要和他們“一條路走到黑”，專用硬件的維護(hù)、升級、生命周期管理等都很困難；
 

　　● 互操作性差：DCS的現(xiàn)場總線盡管有了國際標(biāo)準(zhǔn)，但標(biāo)準(zhǔn)種類很多，IEC61158國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的就有8種，導(dǎo)致互操作性差，“數(shù)據(jù)孤島”難以避免。
 

　　此外，從用戶使用的角度來看，除了算力受限，DCS無論是模擬信號傳輸還是現(xiàn)場總線傳輸，傳輸帶寬、速度、精確度等都無法滿足數(shù)智化時代的要求，且模擬儀表和現(xiàn)場總線儀表的大量使用，現(xiàn)場需要大量的I/O卡件、網(wǎng)關(guān)、接線以及通信電纜，導(dǎo)致DCS工程周期長、安裝費(fèi)用高、維護(hù)困難等問題。
 

　　02  從架構(gòu)設(shè)計(jì)入手，回歸控制系統(tǒng)的本質(zhì)
 

　　歷史的局限性，導(dǎo)致了傳統(tǒng)DCS不能很好地滿足新時代的需求。早期，曾被看作必然替代DCS的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(FCS)并沒有被廣大用戶接受采納，現(xiàn)場總線也只是作為DCS的總線網(wǎng)絡(luò)存在。如今，流程工業(yè)市場期盼有更先進(jìn)、更通用和智能的新一代過程控制系統(tǒng)，融合最新技術(shù)，助力行業(yè)走向數(shù)字化、智能化。
 

　　有幸的是，新技術(shù)的進(jìn)步，為控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)回歸本質(zhì)(即感知、連接和計(jì)算)鋪平了道路。此次中控技術(shù)所發(fā)布的UCS，正是基于這樣的理念，采用了“云-網(wǎng)-端”的極簡架構(gòu)，即控制數(shù)據(jù)中心、全光工業(yè)網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)場智能設(shè)備：
 

　　● 控制數(shù)據(jù)中心相當(dāng)于UCS的大腦，負(fù)責(zé)UCS的程序運(yùn)行、數(shù)據(jù)處理分析、控制管理等任務(wù)。不同之處在于，它不必用專用的控制器硬件，而是采用通用的IT基礎(chǔ)設(shè)施和成熟的云技術(shù)來部署(*考慮到數(shù)據(jù)安全性、實(shí)時性、可靠性，控制數(shù)據(jù)中心并不是部署在云端，而是私有云的形式存放于本地)。軟件定義，意味著可以根據(jù)需求自動調(diào)整資源規(guī)模和容量，實(shí)現(xiàn)彈性和可伸縮性的算力供給?？刂茢?shù)據(jù)中心還裝有專為工業(yè)實(shí)時控制設(shè)計(jì)的云實(shí)時操作系統(tǒng)NyxOS，可提供安全可靠的實(shí)時控制任務(wù)運(yùn)行環(huán)境。另外，冗余和分布式部署架構(gòu)，還可以確?？刂葡到y(tǒng)的高可用性和容錯性。
 

　　● 全光工業(yè)網(wǎng)絡(luò)指的是控制數(shù)據(jù)中心和現(xiàn)場設(shè)備之間全部用光纖連接，現(xiàn)場數(shù)據(jù)以10Gbps速度和并行冗余方式直達(dá)控制數(shù)據(jù)中心，能節(jié)省80%以上的電纜和空間。
 

　　● 現(xiàn)場智能設(shè)備是UCS的傳感器、執(zhí)行器、現(xiàn)場儀表部分。在UCS中，中控采用基于Ethernet-APL(以太網(wǎng)高級物理層)的現(xiàn)場連接技術(shù)，支持2區(qū)本安防爆的現(xiàn)場連接箱和APL模組，實(shí)現(xiàn)了儀表IP化，通信速率提升100倍以上。
 

　　可以看出，和傳統(tǒng)DCS的架構(gòu)相比，只有“云-網(wǎng)-端”三個層級的UCS，確實(shí)開啟了DCS控制系統(tǒng)發(fā)展的嶄新局面，具有著跨時代的非凡意義。
 

　　03  開放的軟件定義，UCS“當(dāng)打之年”真的來了
 

　　遙想當(dāng)年，在外資企業(yè)有絕對市場話語權(quán)的壓力下，本土工控企業(yè)在面對“代理國外品牌求得生存”VS“堅(jiān)持自主創(chuàng)新”的選擇時，常會對后者望而止步。而如今，中控基于數(shù)十年的積累和發(fā)展，帶著UCS的概念與產(chǎn)品，在高手林立的工業(yè)自動化市場中實(shí)現(xiàn)突圍，無疑是一座令國人自豪的里程碑。
 

　　UCS概念上的標(biāo)新立異固然重要，但對于“安穩(wěn)長滿優(yōu)”要求甚高的流程行業(yè)來說，倘若不能為企業(yè)生產(chǎn)創(chuàng)造效益，一切都是空談。而軟件定義、全數(shù)字化、云原生，不僅是當(dāng)前控制技術(shù)的發(fā)展趨勢，也是UCS內(nèi)生的三個典型特性，據(jù)悉，這些特性也讓UCS可以讓企業(yè)成本大幅降低，機(jī)柜室空間減少90%、線纜成本減少80%，并縮短50%的建設(shè)周期。
 

　　舉例來說，一方面，極簡的UCS架構(gòu)給控制系統(tǒng)帶來了前所未有的變化，它打破了傳統(tǒng)物理控制器、I/O模塊與機(jī)柜群的桎梏，突破了傳統(tǒng)DCS封閉專用、層級僵化、算力有限的束縛，讓控制系統(tǒng)無需大量的控制機(jī)柜，這對于用戶而言的益處無需贅述。
 

　　在開發(fā)層面，正如UCS中的“U”(Universal)“通用、開放”的含義，UCS從根本上實(shí)現(xiàn)了軟硬件的解耦，軟件系統(tǒng)無需根據(jù)硬件專門定制開發(fā)，只需采用IT人員常用的編程語言即可，這樣一來降低了開發(fā)和運(yùn)維的難度，也十分符合IT/OT技術(shù)加速融合的發(fā)展趨勢。
 

　　在技術(shù)融合應(yīng)用層面，由于UCS的控制數(shù)據(jù)中心是基于私有云部署的，這讓引入最新的IT技術(shù)更具先天優(yōu)勢。生態(tài)伙伴完全可以基于通用平臺開發(fā)云原生APP實(shí)現(xiàn)豐富功能，這對傳統(tǒng)DCS來說，要在控制層實(shí)現(xiàn)融合這些技術(shù)會非常困難。
 

　　在數(shù)智化時代，APL憑其獨(dú)到優(yōu)點(diǎn)已成為數(shù)據(jù)量大的現(xiàn)場儀表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的最佳選擇，中控對這一發(fā)展趨勢也早已洞悉于心。基于APL的現(xiàn)場設(shè)備給UCS帶來了全數(shù)字化信號傳輸模式，基于以太網(wǎng)的APL不僅可實(shí)現(xiàn)10Mbps高帶寬和1000米遠(yuǎn)距離通訊，同時還可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和為現(xiàn)場設(shè)備供電，滿足防爆設(shè)計(jì)規(guī)范。此外，APL儀表也可以完全替代4-20mA+HART儀表，省去原來負(fù)責(zé)模數(shù)轉(zhuǎn)換的I/O卡件。
 

　　而除了前瞻洞察，為實(shí)現(xiàn)APL設(shè)備的輕松集成，中控已做了萬全準(zhǔn)備，早在2019年就著手研究APL技術(shù)。目前，基于多年技術(shù)與Know-How積累，中控已擁有電源交換機(jī)、現(xiàn)場交換機(jī)、現(xiàn)場儀表等APL全線產(chǎn)品，并積極打造了產(chǎn)業(yè)化生態(tài)，與20余家國內(nèi)外儀表廠商合作，儀表類型更是覆蓋全部的主流過程測量儀表，以及絕大多數(shù)優(yōu)化與分析儀表。
 

　　當(dāng)然，UCS同樣也支持現(xiàn)有的4-20mA+HART儀表，只需要給這些儀表加上一個APL轉(zhuǎn)換器，就可以接入到系統(tǒng)中了?？梢姡赨CS問世前、中、后的每個階段，中控已不似早年艱難的“摸著石頭過河”，而是事無巨細(xì)地做到了胸有成竹。
 

　　04  融合工業(yè)AI，“換道超車”釋放更多價值
 

　　在IT技術(shù)蓬勃發(fā)展的今天，對本土工業(yè)自動化廠商來說，與時俱進(jìn)地尋找突破口，實(shí)現(xiàn)彎道或換道超車十分重要?，F(xiàn)如今，AI技術(shù)進(jìn)入工業(yè)領(lǐng)域已有些時日，很大程度改變了各行業(yè)發(fā)展與競爭的格局。而對于UCS來說，融合AI技術(shù)并非難事，在Nyx中，中控就提出了AI-Inside的設(shè)計(jì)理念，即AI賦能控制。
 

　　目前，Nyx已實(shí)現(xiàn)基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)的控制回路優(yōu)化功能AI-PID，以及可以通過自然語言或設(shè)計(jì)文檔輔助生成控制算法的AI輔助編程，這兩個功能已經(jīng)展現(xiàn)出來驚人的控制效果和工程效率的提示，未來AI在預(yù)測性維護(hù)、報(bào)警預(yù)測、數(shù)字孿生等方面的潛力也很值得期待。
 

　　對用戶而言，安全性、可靠性是系統(tǒng)開放架構(gòu)最常詬病的兩個點(diǎn)。中控在設(shè)計(jì)UCS之初就考慮到了這些問題。首先，控制數(shù)據(jù)中心的硬件進(jìn)行了可靠性設(shè)計(jì)，包括關(guān)鍵部件的冗余設(shè)計(jì)，以及采用高可靠性的超融合技術(shù)，而且數(shù)據(jù)中心99%的硬件和軟件都有故障風(fēng)險(xiǎn)診斷分析，可以預(yù)先識別風(fēng)險(xiǎn)。
 

　　那在信息安全層面，UCS已經(jīng)不再采用傳統(tǒng)的縱深防御策略，而是改為更先進(jìn)的零信任安全框架，所有數(shù)據(jù)訪問都要經(jīng)過身份驗(yàn)證、授權(quán)和持續(xù)驗(yàn)證。由于之前OT技術(shù)通常都落后于IT，零信任安全很難實(shí)施，由于UCS采用了通用IT基礎(chǔ)設(shè)施，在IT領(lǐng)域熱門的零信任技術(shù)自然能得到應(yīng)用。
 

　　從工業(yè)3.0起家，如今中控借助自身強(qiáng)大的研發(fā)、供應(yīng)鏈伙伴力量，持續(xù)發(fā)力工業(yè)4.0，這也賦予了UCS強(qiáng)大的通用和開放特性，使得它能夠輕松駕馭和融合AI、零信任等先進(jìn)的IT技術(shù)，讓其在未來的“人工智能”新時代，釋放無限的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用價值，從而成為DCS的顛覆者、替代者。
 

　　另一方面，工業(yè)AI技術(shù)的深度融合，也有望成為中控與國內(nèi)外同業(yè)企業(yè)拉開身距的“殺手锏”，正如新能源汽車領(lǐng)域的“換道超車”，UCS能否替代DCS實(shí)現(xiàn)工業(yè)控制領(lǐng)域“換道超車”，同樣值得期待。
 

　　05  從并跑到領(lǐng)跑，且看國產(chǎn)崛起新未來
 

　　近年來，為解決國產(chǎn)自主可控的難題，國內(nèi)扶持了一批本土DCS企業(yè)與外資品牌競爭。經(jīng)過幾十年的快速發(fā)展，如今，我國DCS市場已進(jìn)入相對穩(wěn)定和成熟的時期。其實(shí)，在此次UCS推出之前，中控技術(shù)的DCS主打產(chǎn)品是大規(guī)模聯(lián)合控制系統(tǒng)ECS-700，這也是首次打破國外公司對中國石化核心裝置控制系統(tǒng)壟斷的優(yōu)秀產(chǎn)品。
 

　　隨著互聯(lián)網(wǎng)向工業(yè)控制領(lǐng)域不斷滲透，用戶的使用習(xí)慣、需求和期望都發(fā)生了巨大變化，“軟件定義控制系統(tǒng)”的構(gòu)思也有了更具養(yǎng)分的土壤。中控技術(shù)從提出UCS架構(gòu)，到成功打造出UCS第一款產(chǎn)品Nyx，得益于其世界級的工程和研發(fā)能力，以及精干的專業(yè)團(tuán)隊(duì)。
 

　　如今，中控正在工業(yè)AI領(lǐng)域進(jìn)行全方位探索，旨在借AI加速著產(chǎn)品技術(shù)的迭代和重構(gòu)，推動流程工業(yè)的革命性轉(zhuǎn)變。UCS正是其中優(yōu)秀成果之一。
 

　　環(huán)顧全球，當(dāng)前，我們正處于百年未有之大變局的關(guān)鍵時間節(jié)點(diǎn)。放眼工業(yè)自動化控制領(lǐng)域，之前的百年，我們一直是在跟隨全球的發(fā)展。而這一次，在云技術(shù)、AI和軟件定義等IT技術(shù)日趨成熟，工業(yè)通信和智能儀表等技術(shù)出現(xiàn)換代技術(shù)之際，中控基于在過程控制領(lǐng)域三十多年的技術(shù)和行業(yè)知識經(jīng)驗(yàn)積累，推出的開創(chuàng)性的UCS，或?qū)⒃谛碌陌倌陰ьI(lǐng)更多民族工控品牌崛起，引領(lǐng)全球工業(yè)控制領(lǐng)域的發(fā)展！