【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(huì)替代傳統(tǒng)的DCS成為未來(lái)的趨勢(shì)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(guò)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(jí)不可或缺的自動(dòng)化控制系統(tǒng)。
 

　　回望90年代初的中國(guó)DCS市場(chǎng)，國(guó)外品牌占據(jù)著絕對(duì)的主導(dǎo)地位。直到1993年底，中控JX-100 DCS的問(wèn)世和順利投用，打開(kāi)了國(guó)內(nèi)DCS系統(tǒng)知識(shí)自主可控的“新地圖”，不但降低了產(chǎn)品價(jià)格和引進(jìn)成本，更推動(dòng)了國(guó)產(chǎn)工控品牌向陽(yáng)發(fā)展。
 

　　多年來(lái)，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(wú)論是面對(duì)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(guò)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(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)各領(lǐng)域加速變革、重塑的同時(shí)，也為自動(dòng)化控制系統(tǒng)帶來(lái)了技術(shù)融合應(yīng)用的挑戰(zhàn)。更重要的是，DCS也終于迎來(lái)了實(shí)現(xiàn)“質(zhì)變”，翻開(kāi)流程工業(yè)過(guò)程控制新篇章的機(jī)遇。
 

　　近日，國(guó)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(dòng)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(chēng)得上是DCS近50年來(lái)的第一次顛覆式革新。
 

　　也不禁引人思考：中控UCS的問(wèn)世，未來(lái)能代替DCS成“新寵”嗎？！
 

　　01  立足數(shù)智時(shí)代：DCS好，但還不夠好
 

　　數(shù)字化、智能化的新時(shí)代已經(jīng)到來(lái)，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(shì)。控制系統(tǒng)作為智能制造的基礎(chǔ)層、自動(dòng)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(chǔ)、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(guò)程控制對(duì)大量現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的采集、傳遞和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，以及對(duì)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(mǎn)足這些需求，主要原因涉及兩方面：
 

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

　　● 互操作性差：DCS的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)盡管有了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，但標(biāo)準(zhǔn)種類(lèi)很多，IEC61158國(guó)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(hù)使用的角度來(lái)看，除了算力受限，DCS無(wú)論是模擬信號(hào)傳輸還是現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)傳輸，傳輸帶寬、速度、精確度等都無(wú)法滿(mǎn)足數(shù)智化時(shí)代的要求，且模擬儀表和現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)儀表的大量使用，現(xiàn)場(chǎng)需要大量的I/O卡件、網(wǎng)關(guān)、接線(xiàn)以及通信電纜，導(dǎo)致DCS工程周期長(zhǎng)、安裝費(fèi)用高、維護(hù)困難等問(wèn)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(mǎn)足新時(shí)代的需求。早期，曾被看作必然替代DCS的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)(FCS)并沒(méi)有被廣大用戶(hù)接受采納，現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)也只是作為DCS的總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)存在。如今，流程工業(yè)市場(chǎng)期盼有更先進(jìn)、更通用和智能的新一代過(guò)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(jiǎn)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(chǎng)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(zhuān)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(lái)部署(*考慮到數(shù)據(jù)安全性、實(shí)時(shí)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(dòng)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。控制數(shù)據(jù)中心還裝有專(zhuān)為工業(yè)實(shí)時(shí)控制設(shè)計(jì)的云實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)NyxOS，可提供安全可靠的實(shí)時(shí)控制任務(wù)運(yùn)行環(huán)境。另外，冗余和分布式部署架構(gòu)，還可以確保控制系統(tǒng)的高可用性和容錯(cuò)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(chǎng)設(shè)備之間全部用光纖連接，現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)智能設(shè)備是UCS的傳感器、執(zhí)行器、現(xiàn)場(chǎng)儀表部分。在UCS中，中控采用基于Ethernet-APL(以太網(wǎng)高級(jí)物理層)的現(xiàn)場(chǎng)連接技術(shù)，支持2區(qū)本安防爆的現(xiàn)場(chǎng)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(gè)層級(jí)的UCS，確實(shí)開(kāi)啟了DCS控制系統(tǒng)發(fā)展的嶄新局面，具有著跨時(shí)代的非凡意義。
 

　　03  開(kāi)放的軟件定義，UCS“當(dāng)打之年”真的來(lái)了
 

　　遙想當(dāng)年，在外資企業(yè)有絕對(duì)市場(chǎng)話(huà)語(yǔ)權(quán)的壓力下，本土工控企業(yè)在面對(duì)“代理國(guó)外品牌求得生存”VS“堅(jiān)持自主創(chuàng)新”的選擇時(shí)，常會(huì)對(duì)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(dòng)化市場(chǎng)中實(shí)現(xiàn)突圍，無(wú)疑是一座令國(guó)人自豪的里程碑。
 

　　UCS概念上的標(biāo)新立異固然重要，但對(duì)于“安穩(wěn)長(zhǎng)滿(mǎn)優(yōu)”要求甚高的流程行業(yè)來(lái)說(shuō)，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(shì)，也是UCS內(nèi)生的三個(gè)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(xiàn)纜成本減少80%，并縮短50%的建設(shè)周期。
 

　　舉例來(lái)說(shuō)，一方面，極簡(jiǎn)的UCS架構(gòu)給控制系統(tǒng)帶來(lái)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(zhuān)用、層級(jí)僵化、算力有限的束縛，讓控制系統(tǒng)無(wú)需大量的控制機(jī)柜，這對(duì)于用戶(hù)而言的益處無(wú)需贅述。
 

　　在開(kāi)發(fā)層面，正如UCS中的“U”(Universal)“通用、開(kāi)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(wú)需根據(jù)硬件專(zhuān)門(mén)定制開(kāi)發(fā)，只需采用IT人員常用的編程語(yǔ)言即可，這樣一來(lái)降低了開(kāi)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(shì)。
 

　　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(shì)。生態(tài)伙伴完全可以基于通用平臺(tái)開(kāi)發(fā)云原生APP實(shí)現(xiàn)豐富功能，這對(duì)傳統(tǒng)DCS來(lái)說(shuō)，要在控制層實(shí)現(xiàn)融合這些技術(shù)會(huì)非常困難。
 

　　在數(shù)智化時(shí)代，APL憑其獨(dú)到優(yōu)點(diǎn)已成為數(shù)據(jù)量大的現(xiàn)場(chǎng)儀表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的最佳選擇，中控對(duì)這一發(fā)展趨勢(shì)也早已洞悉于心。基于APL的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備給UCS帶來(lái)了全數(shù)字化信號(hào)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(shí)還可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備供電，滿(mǎn)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(lái)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(wàn)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(chǎng)交換機(jī)、現(xiàn)場(chǎng)儀表等APL全線(xiàn)產(chǎn)品，并積極打造了產(chǎn)業(yè)化生態(tài)，與20余家國(guó)內(nèi)外儀表廠商合作，儀表類(lèi)型更是覆蓋全部的主流過(guò)程測(cè)量?jī)x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(gè)APL轉(zhuǎn)換器，就可以接入到系統(tǒng)中了。可見(jiàn)，在UCS問(wèn)世前、中、后的每個(gè)階段，中控已不似早年艱難的“摸著石頭過(guò)河”，而是事無(wú)巨細(xì)地做到了胸有成竹。
 

　　04  融合工業(yè)AI，“換道超車(chē)”釋放更多價(jià)值
 

　　在IT技術(shù)蓬勃發(fā)展的今天，對(duì)本土工業(yè)自動(dòng)化廠商來(lái)說(shuō)，與時(shí)俱進(jìn)地尋找突破口，實(shí)現(xiàn)彎道或換道超車(chē)十分重要。現(xiàn)如今，AI技術(shù)進(jìn)入工業(yè)領(lǐng)域已有些時(shí)日，很大程度改變了各行業(yè)發(fā)展與競(jìng)爭(zhēng)的格局。而對(duì)于UCS來(lái)說(shuō)，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(guò)自然語(yǔ)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(gè)功能已經(jīng)展現(xiàn)出來(lái)驚人的控制效果和工程效率的提示，未來(lái)AI在預(yù)測(cè)性維護(hù)、報(bào)警預(yù)測(cè)、數(shù)字孿生等方面的潛力也很值得期待。
 

　　對(duì)用戶(hù)而言，安全性、可靠性是系統(tǒng)開(kāi)放架構(gòu)最常詬病的兩個(gè)點(diǎn)。中控在設(shè)計(jì)UCS之初就考慮到了這些問(wèn)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(shí)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(fǎng)問(wèn)都要經(jīng)過(guò)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(mén)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(kāi)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(lái)的“人工智能”新時(shí)代，釋放無(wú)限的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用價(jià)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(guó)內(nèi)外同業(yè)企業(yè)拉開(kāi)身距的“殺手锏”，正如新能源汽車(chē)領(lǐng)域的“換道超車(chē)”，UCS能否替代DCS實(shí)現(xiàn)工業(yè)控制領(lǐng)域“換道超車(chē)”，同樣值得期待。
 

　　05  從并跑到領(lǐng)跑，且看國(guó)產(chǎn)崛起新未來(lái)
 

　　近年來(lái)，為解決國(guó)產(chǎn)自主可控的難題，國(guó)內(nèi)扶持了一批本土DCS企業(yè)與外資品牌競(jìng)爭(zhēng)。經(jīng)過(guò)幾十年的快速發(fā)展，如今，我國(guó)DCS市場(chǎng)已進(jìn)入相對(duì)穩(wěn)定和成熟的時(shí)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(guó)外公司對(duì)中國(guó)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(hù)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(jí)的工程和研發(fā)能力，以及精干的專(zhuān)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(dòng)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(shí)間節(jié)點(diǎn)。放眼工業(yè)自動(dòng)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(guò)程控制領(lǐng)域三十多年的技術(shù)和行業(yè)知識(shí)經(jīng)驗(yàn)積累，推出的開(kāi)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！