近日(ri)，中控技术发布了首(shou)款通用控制系统Universal Control System（UCS）产品Nyx，那这是怎样的一款产品？它会替代传统的DCS成为(wei)未来的趋势吗？
DCS，即集散控制系统，从1975年诞生至(zhi)今已近50年的历史，已成为(wei)流(liu)程工业优化过(guo)程精准控制、提升生产安全水平，实(shi)现数智化升级(ji)不(bu)可或(huo)缺的自动化控制系统。
回望90年代初(chu)的中国DCS市场(chang)，国外品牌占据着绝对(dui)的主导地位(wei)。直到1993年底，中控JX-100 DCS的问世和顺利投用，打开了国内DCS系统知识自主可控的“新地图”，不(bu)但降低了产品价(jia)格和引进成本，更推动了国产工控品牌向阳发展。
多年来，虽DCS产品的小(xiao)改进从未停止，但囿于应用行业的特殊性，许多厂商不(bu)敢也不(bu)愿做出大的改变(bian)。不(bu)能否认的是，无论是面对(dui)风险的谨(jin)小(xiao)慎微，亦或(huo)是安于现状，都导致DCS的原理、架构(gou)、设计思想和控制方(fang)式等，从未发生过(guo)大的颠覆与变(bian)革。
如今，大数据、云计算、物联网、AI等新一代信息技术的快速崛起，在推动经(jing)济社会各领域(yu)加速变(bian)革、重塑的同时(shi)，也为(wei)自动化控制系统带来了技术融合应用的挑(tiao)战。更重要的是，DCS也终于迎(ying)来了实(shi)现“质变(bian)”，翻开流(liu)程工业过(guo)程控制新篇章的机遇。
近日(ri)，国内智能制造领导厂商，致力于成为(wei)工业AI全球领先企业的中控技术，发布了震撼全球自动化领域(yu)的通用控制系统Universal Control System（UCS）的首(shou)款产品Nyx。这一举，可以称(cheng)得上是DCS近50年来的第一次颠覆式革新。
也不(bu)禁引人思考：中控UCS的问世，未来能代替DCS成“新宠”吗？！
01立足数智时(shi)代：DCS好，但还不(bu)够好
数字化、智能化的新时(shi)代已经(jing)到来，在工业领域(yu)，以数据为(wei)核心的智能制造是行业发展的大趋势。控制系统作为(wei)智能制造的基础(chu)层、自动化控制层的核心，是智能制造架构(gou)之中“硬能力”的核心环(huan)节，需要具有更强大的数据采集、存储、计算以及分析能力，才能更好地支撑上层智能化软件的应用。
当前(qian)，随着复杂流(liu)程工业的不(bu)断发展，工业过(guo)程控制对(dui)大量现场(chang)信号的采集、传递和数据转换，以及对(dui)精度、可靠(kao)性、管控一体化、智能化都提出了更新、更高的要求。而传统的DCS系统难以满足这些(xie)需求，主要原因涉及两方(fang)面：
开放性不(bu)足：各厂商将自己(ji)的专用硬件、软件系统强绑定(ding)，一旦选择某个厂商的DCS就要和他们“一条路走到黑(hei)”，专用硬件的维护、升级(ji)、生命周期管理等都很困难；
互操作性差：DCS的现场(chang)总线尽(jin)管有了国际标(biao)准，但标(biao)准种类很多，IEC61158国际标(biao)准规定(ding)的就有8种，导致互操作性差，“数据孤岛(dao)”难以避(bi)免。
此(ci)外，从用户使用的角度来看，除(chu)了算力受限(xian)，DCS无论是模(mo)拟信号传输还是现场(chang)总线传输，传输带宽、速度、精确度等都无法满足数智化时(shi)代的要求，且模(mo)拟仪表和现场(chang)总线仪表的大量使用，现场(chang)需要大量的I/O卡件、网关、接线以及通信电缆，导致DCS工程周期长、安装费用高、维护困难等问题。
02从架构(gou)设计入手，回归控制系统的本质
历史的局限(xian)性，导致了传统DCS不(bu)能很好地满足新时(shi)代的需求。早期，曾被看作必然替代DCS的现场(chang)总线控制系统（FCS）并(bing)没有被广(guang)大用户接受采纳(na)，现场(chang)总线也只是作为(wei)DCS的总线网络存在。如今，流(liu)程工业市场(chang)期盼有更先进、更通用和智能的新一代过(guo)程控制系统，融合最新技术，助力行业走向数字化、智能化。
有幸的是，新技术的进步，为(wei)控制系统的设计回归本质（即感(gan)知、连接和计算）铺平了道路。此(ci)次中控技术所发布的UCS，正是基于这样的理念，采用了“云-网-端”的极简架构(gou)，即控制数据中心、全光(guang)工业网络和现场(chang)智能设备：
控制数据中心相当于UCS的大脑(nao)，负责UCS的程序运行、数据处理分析、控制管理等任务。不(bu)同之处在于，它不(bu)必用专用的控制器硬件，而是采用通用的IT基础(chu)设施和成熟(shu)的云技术来部署（*考虑到数据安全性、实(shi)时(shi)性、可靠(kao)性，控制数据中心并(bing)不(bu)是部署在云端，而是私有云的形式存放于本地）。软件定(ding)义，意味着可以根据需求自动调整(zheng)资源规模(mo)和容量，实(shi)现弹(dan)性和可伸缩性的算力供给。控制数据中心还装有专为(wei)工业实(shi)时(shi)控制设计的云实(shi)时(shi)操作系统NyxOS，可提供安全可靠(kao)的实(shi)时(shi)控制任务运行环(huan)境。另外，冗余和分布式部署架构(gou)，还可以确保控制系统的高可用性和容错性。
全光(guang)工业网络指的是控制数据中心和现场(chang)设备之间全部用光(guang)纤(xian)连接，现场(chang)数据以10Gbps速度和并(bing)行冗余方(fang)式直达控制数据中心，能节省80%以上的电缆和空间。
现场(chang)智能设备是UCS的传感(gan)器、执(zhi)行器、现场(chang)仪表部分。在UCS中，中控采用基于Ethernet-APL（以太网高级(ji)物理层）的现场(chang)连接技术，支持2区本安防爆的现场(chang)连接箱和APL模(mo)组，实(shi)现了仪表IP化，通信速率提升100倍以上。
可以看出，和传统DCS的架构(gou)相比，只有“云-网-端”三个层级(ji)的UCS，确实(shi)开启了DCS控制系统发展的崭(zhan)新局面，具有着跨时(shi)代的非凡意义。
03开放的软件定(ding)义，UCS“当打之年”真的来了
遥想当年，在外资企业有绝对(dui)市场(chang)话语权的压力下，本土工控企业在面对(dui)“代理国外品牌求得生存”VS“坚持自主创新”的选择时(shi)，常会对(dui)后者望而止步。而如今，中控基于数十年的积(ji)累(lei)和发展，带着UCS的概念与产品，在高手林立的工业自动化市场(chang)中实(shi)现突围，无疑是一座令国人自豪的里程碑。
UCS概念上的标(biao)新立异固然重要，但对(dui)于“安稳长满优”要求甚(shen)高的流(liu)程行业来说，倘若不(bu)能为(wei)企业生产创造效益，一切都是空谈。而软件定(ding)义、全数字化、云原生，不(bu)仅(jin)是当前(qian)控制技术的发展趋势，也是UCS内生的三个典型特性，据悉，这些(xie)特性也让UCS可以让企业成本大幅降低，机柜室空间减少90%、线缆成本减少80%，并(bing)缩短(duan)50%的建设周期。
举例来说，一方(fang)面，极简的UCS架构(gou)给控制系统带来了前(qian)所未有的变(bian)化，它打破(po)了传统物理控制器、I/O模(mo)块与机柜群的桎(zhi)梏(gu)，突破(po)了传统DCS封闭(bi)专用、层级(ji)僵化、算力有限(xian)的束缚，让控制系统无需大量的控制机柜，这对(dui)于用户而言的益处无需赘述。
在开发层面，正如UCS中的“U”（Universal）“通用、开放”的含义，UCS从根本上实(shi)现了软硬件的解耦，软件系统无需根据硬件专门定(ding)制开发，只需采用IT人员常用的编程语言即可，这样一来降低了开发和运维的难度，也十分符合IT/OT技术加速融合的发展趋势。
在技术融合应用层面，由于UCS的控制数据中心是基于私有云部署的，这让引入最新的IT技术更具先天(tian)优势。生态(tai)伙伴完全可以基于通用平台开发云原生APP实(shi)现丰富功(gong)能，这对(dui)传统DCS来说，要在控制层实(shi)现融合这些(xie)技术会非常困难。
在数智化时(shi)代，APL凭其(qi)独到优点已成为(wei)数据量大的现场(chang)仪表和执(zhi)行机构(gou)的最佳选择，中控对(dui)这一发展趋势也早已洞悉于心。基于APL的现场(chang)设备给UCS带来了全数字化信号传输模(mo)式，基于以太网的APL不(bu)仅(jin)可实(shi)现10Mbps高带宽和1000米远距离通讯，同时(shi)还可以实(shi)现数据传输和为(wei)现场(chang)设备供电，满足防爆设计规范。此(ci)外，APL仪表也可以完全替代4-20mA+HART仪表，省去原来负责模(mo)数转换的I/O卡件。
而除(chu)了前(qian)瞻(zhan)洞察，为(wei)实(shi)现APL设备的轻松集成，中控已做了万全准备，早在2019年就着手研究APL技术。目(mu)前(qian)，基于多年技术与Know-How积(ji)累(lei)，中控已拥(yong)有电源交换机、现场(chang)交换机、现场(chang)仪表等APL全线产品，并(bing)积(ji)极打造了产业化生态(tai)，与20余家国内外仪表厂商合作，仪表类型更是覆盖(gai)全部的主流(liu)过(guo)程测(ce)量仪表，以及绝大多数优化与分析仪表。
当然，UCS同样也支持现有的4-20mA+HART仪表，只需要给这些(xie)仪表加上一个APL转换器，就可以接入到系统中了。可见，在UCS问世前(qian)、中、后的每个阶(jie)段，中控已不(bu)似早年艰难的“摸着石头过(guo)河”，而是事无巨细地做到了胸(xiong)有成竹。
04融合工业AI，“换道超车”释放更多价(jia)值(zhi)
在IT技术蓬勃发展的今天(tian)，对(dui)本土工业自动化厂商来说，与时(shi)俱进地寻找突破(po)口，实(shi)现弯道或(huo)换道超车十分重要。现如今，AI技术进入工业领域(yu)已有些(xie)时(shi)日(ri)，很大程度改变(bian)了各行业发展与竞争的格局。而对(dui)于UCS来说，融合AI技术并(bing)非难事，在Nyx中，中控就提出了AI-Inside的设计理念，即AI赋能控制。
目(mu)前(qian)，Nyx已实(shi)现基于强化学习的控制回路优化功(gong)能AI-PID，以及可以通过(guo)自然语言或(huo)设计文档辅助生成控制算法的AI辅助编程，这两个功(gong)能已经(jing)展现出来惊人的控制效果和工程效率的提示，未来AI在预(yu)测(ce)性维护、报警预(yu)测(ce)、数字孪生等方(fang)面的潜力也很值(zhi)得期待。
对(dui)用户而言，安全性、可靠(kao)性是系统开放架构(gou)最常诟病的两个点。中控在设计UCS之初(chu)就考虑到了这些(xie)问题。首(shou)先，控制数据中心的硬件进行了可靠(kao)性设计，包括关键部件的冗余设计，以及采用高可靠(kao)性的超融合技术，而且数据中心99%的硬件和软件都有故障风险诊断分析，可以预(yu)先识别风险。
那在信息安全层面，UCS已经(jing)不(bu)再(zai)采用传统的纵深防御(yu)策略(lue)，而是改为(wei)更先进的零信任安全框架，所有数据访问都要经(jing)过(guo)身份验证、授权和持续验证。由于之前(qian)OT技术通常都落后于IT，零信任安全很难实(shi)施，由于UCS采用了通用IT基础(chu)设施，在IT领域(yu)热(re)门的零信任技术自然能得到应用。
从工业3.0起家，如今中控借助自身强大的研发、供应链伙伴力量，持续发力工业4.0，这也赋予了UCS强大的通用和开放特性，使得它能够轻松驾驭和融合AI、零信任等先进的IT技术，让其(qi)在未来的“人工智能”新时(shi)代，释放无限(xian)的产业应用价(jia)值(zhi)，从而成为(wei)DCS的颠覆者、替代者。
另一方(fang)面，工业AI技术的深度融合，也有望成为(wei)中控与国内外同业企业拉开身距的“杀手锏”，正如新能源汽车领域(yu)的“换道超车”，UCS能否替代DCS实(shi)现工业控制领域(yu)“换道超车”，同样值(zhi)得期待。
05从并(bing)跑(pao)到领跑(pao)，且看国产崛起新未来
近年来，为(wei)解决国产自主可控的难题，国内扶持了一批本土DCS企业与外资品牌竞争。经(jing)过(guo)几十年的快速发展，如今，我国DCS市场(chang)已进入相对(dui)稳定(ding)和成熟(shu)的时(shi)期。其(qi)实(shi)，在此(ci)次UCS推出之前(qian)，中控技术的DCS主打产品是大规模(mo)联合控制系统ECS-700，这也是首(shou)次打破(po)国外公司对(dui)中国石化核心装置控制系统垄断的优秀产品。
随着互联网向工业控制领域(yu)不(bu)断渗透(tou)，用户的使用习惯(guan)、需求和期望都发生了巨大变(bian)化，“软件定(ding)义控制系统”的构(gou)思也有了更具养分的土壤。中控技术从提出UCS架构(gou)，到成功(gong)打造出UCS第一款产品Nyx，得益于其(qi)世界级(ji)的工程和研发能力，以及精干的专业团队。
如今，中控正在工业AI领域(yu)进行全方(fang)位(wei)探索，旨在借AI加速着产品技术的迭代和重构(gou)，推动流(liu)程工业的革命性转变(bian)。UCS正是其(qi)中优秀成果之一。
环(huan)顾全球，当前(qian)，我们正处于百年未有之大变(bian)局的关键时(shi)间节点。放眼工业自动化控制领域(yu)，之前(qian)的百年，我们一直是在跟随全球的发展。而这一次，在云技术、AI和软件定(ding)义等IT技术日(ri)趋成熟(shu)，工业通信和智能仪表等技术出现换代技术之际，中控基于在过(guo)程控制领域(yu)三十多年的技术和行业知识经(jing)验积(ji)累(lei)，推出的开创性的UCS，或(huo)将在新的百年带领更多民族工控品牌崛起，引领全球工业控制领域(yu)的发展！