1自80年代中期以来DCS产品在电力、石化、化工等行业发挥了重大作用，但是国际上DCS产品的专有化生产和高昂的价格，阻碍了DCS的普及和技术改造。近20年来计算机和信息技术的飞速发展，不断成倍扩大的功能和成倍降低的价格，使可编程控制器PLC、通讯联网技术、过程控制软件都获得了长足进步，为工业自动化控制注入前所未有的生机和活力，也使利用PLC及网络技术来开发集成DCS成为可能。虽然在大多数人惯性思维中，PLC是低档次、低性能的可编程控制器，只是应用在小型的、安全等级不高的控制系统上。但现在PLC的发展已发生根本的变化，其主要特点为：①向高功能、高速度和大容量发展，形成可与DCS媲美的大型系统；②网络化和通信能力不断增强，安全性能不断提高；③编程语言多样化，大型PLC正越来越多地使用SFC、学学士，1994年毕业于武汉水利电力大学动力系，曾参加300MW、600MW火电机组DCS的培训、设计和调试工作，目前主要从事电力行业过程控制及DCS改造的生产试验和研究工作。
C、BASIC等高级语言编程或采用多种语言联合编程；④基于国际标准的开放设计，允许与第三方软硬件的技术融合。因此利用PLC为基础开发应用于火电厂DCS的基础条件已经成熟。
2总体设计DCS下位机控制系统采用以PLC为基础系列产品，上位机控制系统采用工业以太网＋PC的设计标准；上、下位机的软件根据需要集成最优的软件开发平台，并在此基础上进行二次开发。现主要以iFIX2.1过程软件为例，论述基于PLC和网络技术的DCS总体设计方案。
2.1控制网络的构成基于PLC的DCS系统的建设，最关键的问题是控制系统的网络建设，由于火电厂高瞬态、大容量、快速响应等过程特点，网络设置不当将导致DCS的通讯网络堵塞和人机界面死机问题，严重威胁电厂安全。控制网络主要功能包括数据采集、数据存储、信息管理和实时监控等，要求DCS通讯网络具有极高的技术标准和安全可靠性。目前流行的分布式网络是基于PLC的DCS通讯网络解决方案，其基本构成可分为三层：监控管理层、信息服务层和过程控制层，如图1所示。
监控管理层，100M冗余以太网PLC控制站PLC控制站PLC控制站过程控制层，2M信息服务层，10M以太网监控管理层包括多台运行工作站（OIS）、工程师站（EWS）、性能站（PCS）和提供INTERNET远程访问的基于PLC和网络技术的DCS设计技术纵横2003年5月出版《最新变频器技术与应用文集》，欢迎投稿自动化博览iWebServer，其标准可采用目前通用的商用冗余以太网，其速率可达到100Mbps.
信息服务层包括双冗余的监视控制和数据采集盲服务器SCADA不使用图形显示以释放更多的可用资源，主要负责在PLC过程控制层与监控管理层之间的数据采集、数据存储和网络管理，利用OMRON系列通讯模件的工业以太网通讯接口作为标准，采用TCP/IP、UDP/IP和FIP信息网络协议，其速率可达到10Mbps.
过程控制层包括PLC系统各控制站，利用的可编程控制器网络，屏蔽双绞线电缆最长距离可达1km，光缆型最长距离可达20km，其速率可达到另外可通过国际标准通信协议连接多处理系统构成大型设备网，进行不同厂商PLC系统的互联。如CVM1D可支持符合Device Net标准CompoBus/D元件总线建立多供应商的设备网络。
2.2 PLC系统关键技术指标PLC系统是构建DCS的基础部分，新型的PLC系统在稳定可靠及低故障率基础上，增强了计算速度、通讯性能和安全冗余技术，纯粹从模件技术指标来看，已具备了主流DCS的关键技术指标。现以OMRON CVM1D为例，介绍新型的PLC系统的技术指标、设计方案及特点。
2.2.1 CPU冗余无扰切换OMRON CVM1D是双机热备冗余的双机系统，两个CPU单元同时履行计算功能。一个CPU单元履行控制功能的同时，另外一个正在执行计算功能的CPU单元被置于备用状态。如果执行控制功能的CPU单元自检错误并停下或人为停机切换，控制功能立即无缝切换到处于备用状态的CPU单元。为了确保彼此之间顺利切换，这两个CPU单元同步处理程序、数据记忆、定时、计时和其它数据。双机系统具有CPU冗余无扰切换功能在工程中得到实际验证，无需通讯电缆，由双机单元协调进行快速无扰切换。
2.2.2系统电源的高可靠性OMRON CVM1D双电源模件具有冗余功能，结合在线UPS和火电厂厂用电的A、B相电源系统可设计出完整可靠的DCS电源系统。其中A、B相设计断电自动切换功能，在切换缝隙UPS在线接入，保证电源的稳定，电厂无需设计大型直流不断电电源系统，也可在厂用电故障时保证系统的保护和监视的正常运行30分钟。
2.2.3高速和大容量OMRON CVM1D系统对基本指令的处理达0.125μs，对特殊指令达0.5μs，可以满足高速过程控制的特殊需求。OMRON CS1对基本指令的处理速度更高，可达0.04μs.
系统一个控制站最多能再挂上6个I/O机架，使系统拥有多达2048点的I/O控制能力。同时控制器24K字的数据内存容量和62K字的程序容量，可以展现PT（可编程终端）的所有强大功能，而不必担心内存溢出。
2.2.4在线更换I/O模件系统支持在线更换I/O模件。在线运行时，可使用手持式编程器进行I/O单元更换和维护工作。在I/O单元发生故障时，可在维持系统运行的同时，在线更换故障的I/O单元，被更换模块的输入或输出数据被锁存保持并停止刷新，模件更换完毕，系统重新刷新数据，大大降低了生产的停滞风险。
2.3系统软件组成强大的系统软件是开发DCS关键所在，但它无法通过一次性购买得到，因此需要进行软件系统集成。需要的软件主要有网络通信软件、人机界面软件和过程控制软件。
（1） OMRON网络通信软件主要有FINS协议的驱动程序Finsgateway，通过该驱动程序，上位机可以通过各层网络包括网络互连来访问网上的PLC；内部网络配置软件CXSERVER协调其它软件与它是一个用于创建通信协议序列的软件，通过该协议序列，可以以RS232C或RS485/422方式对外围设备发送或接收数据。
（2）人机界面软件在工控领域产品主要有美国北京亚控科技发展公司的组态王。以iFIX2.1为例，其主要功能包括：过程可视化、实时和历史趋势、监视性控制、数据采集和数据管理、报警和报警管理、基于用户的分级安全管理、网络功能、在线组态、即控件等第三方附加应用软件]，其性能已满足了电力生产过程自动化建立先进人机界面系统的基本要求。
技术纵横基于PLC和网络技术的DCS设计自动化博览2003年9月出版《自动化综合技术文集》，欢迎投稿可以完成电力生产流程图、过程参数实时和历史趋势、报警显示、操作指导、事故首出、事件追记、报表定义、打印操作及控制逻辑在线显示等功能。另外Intellution公司的iWebServer软件，允许使用浏览器通过Internet远程访问iFIX过程画面，浏览发电厂的实时过程，而无需安装特殊驱动程序或客户应用程序，这符合国际主流DCS的Internet技术发展趋势。
（3）过程控制软件是DCS开发的核心部分，过程控制软件图形组态格式的国际标准――IECll31第三部分，规定一些标准组态技术用于先进的控制、连续生产过程、批量生产过程及离散功能，这个规定已被许多厂家应用和发展，但是没有一种编程语言能够满足所有过程控制的应用项目和所有工业的需要，因此多种编程语言的混合使用是必要的。一些DCS，如北京和利时公司使用的控制语言符合IECll标准，同时支持FBD、SFC、IL、LD、ST五种语言，可方便实现批量控制、专家系统等。被SIEMENS兼并的原美国MOORE公司DCS的组态程序4mation也符合IECll标准，支持四种编程语言：功能块、梯形逻辑、顺序功能图以及结构文本。而大型PLC编程语言也已向多样化方向发展，如德国SIEMENS SIMATIC PLC系统的编程语言支持梯形图、功能块、结构文本；美国AllenBradley PLC系统支持梯形图、顺序功能、结构文本；OMRON的CXProgrammer支持梯形图、顺序功能，并以高效的多程序开发环境提供丰富的显示和监控功能以及调试功能。因此随着编程软件技术的不断发展，利用第三方编程软件开发DCS的选择将越来越多。
3基于PLC的DCS系统独特优点（1）系统配置灵活多系列、多品种可为不同用户量身定做，价格低廉，设计和生产周期短。
（2）结构开放，扩展方便专有DCS是昂贵的，其维护、升级和扩展的成本高昂，而开放的应用系统，易于维护并可由其他公司提供系统的替换。
（3）实现机炉电一体化设计和维护基于PLC的DCS使用统一的软件平台，同一系列的硬件产品，在人员培训、设备维护、备品备件方面将得到极大的效益。
（4）便于第三方高级应用软件的接入随着火电厂先进管理软件的不断应用，如性能分析计算、状态检修技术，运行管理专家系统、竞价上网等，集成软件系统开放标准的优越性将得到充分体现。
（5）基于PLC开发DCS始终是最先进的因为系统软硬件来自集成，且集成的是世界最新的技术，因此可以作到始终站在先进技术的前沿，并拥有自主选择产品的优势。
4结语在IT技术高度发展的今天，过去不可想象、难以逾越的技术难点已变得简便易行，如多上位机系统安全稳定、通讯瓶颈、在线组态等，实践证明基于PLC的DCS改造路线不但可行，而且通过灵活嫁接PLC技术、网络技术、过程控制软件技术可以打造世界一流的DCS.基于PLC和网络技术的DCS开发和应用将打破目前国际上几强争霸的市场格局，为国家节省大量外汇，同时为厂家创造更加可观的经济效益和管理效益。
