正在开发一种新的控制系统架构

随着埃克森美孚(ExxonMobil)为下一代控制系统定义新架构的倡议，改变整个控制行业的机会即将到来。分布式控制系统(dcs)和可编程逻辑控制器(plc)的当前架构是在20世纪70年代和80年代定义的，当时计算机比今天的标准商业系统更大，更慢，更昂贵。

在过去的30年里，软件行业也发生了变化，因为它已经从用汇编语言、Fortran和C进行简单的文本编辑，发展到完全集成的开发、测试、配置控制、自动构建和发布工具，支持多种科学开发的计算机语言。今天，我们也有用于数据库、HMI和网络的深度库和工具。今天，普通程序员的生产力是30年前的10到20倍。经典的DCS/PLC系统(CD/P)是一个带有一个或多个处理器和大量输入/输出(I/O)的盒子，它已经变得更小、更便宜、更快，但仍然基于30年前的架构，当时计算机又慢又贵。

然而，这些通过连接设备撼动世界的进步并没有突破过时的工业系统架构的障碍。埃克森美孚公司正在努力打破这一障碍，解决CD/P体系结构的主要限制。解决的主要限制之一是无法增量更新和扩展CD/P系统的控制功能。在30年的时间里，一个设施中的大多数主要和次要设备都将被更换和升级。本质上保持不变的部分是CD/P系统。更换DCS或PLC通常需要在很长一段时间内完全停止生产，并将当前的CPU盒拆开并更换为新的CPU盒。它甚至可能需要重写或重新设计当前的控制策略。这些升级工作是如此困难、昂贵和耗时，以至于许多公司只能忍受其20到30年历史的系统的内存和性能限制。

ExxonMobil计划为DCS定义了参考体系结构。一个系统由智能的、可编程的设备(泵、阀、电机等)和分布式控制节点(dcn)组成，它们共同执行多层控制策略。每个控制策略，使用任何IEC或信息技术(IT)语言定义，被分成独立的和顺序的控制元素。然后，每个元素在一个智能设备或dcn中执行。

与目前的低端智能手机相比，每个智能设备和DCN包含的计算能力和内存更少，但这足以让DCN执行部分控制策略并保持整个设施的控制策略。即使少量的可用内存(小于1 GB)也足以容纳大型炼油厂的所有控制策略。就像生物细胞拥有植物或动物的所有“代码”，但只表达其“角色”的部分代码一样，DCN拥有设施的所有控制策略，但只执行分配给其“角色”的部分。

随着时间的推移，随着dcn和智能设备被更新、更快的版本所取代，整个系统的控制能力和容量也在增长。每个新的DCN或智能设备在加入网络时导入整个控制策略，然后承担其独特的个体角色。可以增量地创建额外的控制策略层，分发到dcn，并在组成真正的分布式控制系统的处理器海洋中执行。没有必要进行“大爆炸”升级和相应的停产，也没有必要将控制策略限制在单个供应商提供的控制策略上。

与任何“改变世界”的计划一样，也有很多反对者在谈论埃克森美孚的计划。在终端用户公司和供应商公司中都有反对者。最终用户，几乎都是老工程师，可能不理解4、5和6个数量级的变化所带来的影响。有些人甚至说，他们拥有的一切都很好，没有理由改变。供应商，尤其是那些处于市场领导地位的供应商，也没有看到改变的理由。这些供应商害怕这种变化，因为它会改变客户的期望，使他们的市场地位处于危险之中。

现在是最终用户和供应商敢于梦想新的控制系统架构的时候了。反对者说，你不可能环游世界而不掉下悬崖，人类永远不会飞起来，人类永远不会在月球上行走。正是因为有人敢于梦想更好的解决方案，我们才实现了被认为是不可能实现的目标。今天，我们正处于一个新的控制系统景观的边缘。要想利用新信息技术带来的难以置信的千载难逢的机会，需要大胆和冒险的精神。大胆一点，敢于梦想使用当今的新IT功能可以做些什么。

丹尼斯Brandl是北卡罗来纳州卡里BR&L咨询公司(www.brlconsulting.com)的总裁。他的公司专注于制造IT。与他联系:dbrandl@brlconsulting.com。Chris Vavra编辑，产品编辑，控制工程，CFE媒体，cvavra@cfemedia.com。

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关键概念

埃克森美孚的倡议已经创建了定义下一代控制系统的新架构。

每种控制策略被分割成独立和顺序的控制元件，然后在一个智能设备或dcn中执行。

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