——專訪杭州和利時自動化有限公司副總裁黃勁鬆

“ 相比傳統的DCS

，采用OCS工業光總線控製係統可以大幅節省自動化係統的投資成本，並大幅縮短項目建設周期，降低控製係統的維護成本。”

這是杭州和利時自動化有限公司副總裁黃勁鬆，在筆者對和利時新近發布的OCS工業光總線控製係統做專訪時給出的回答。

DCS

，分布式控製係統，自20世紀70年代誕生以來，憑借其無與倫比的技術優勢，在煉油、石油、化工、電力、冶金等大型過程控製領域已經成為了標配。正因為如此，在過去的三四十年間，DCS 也未發生大的改變。

如今，技術飛速發展，IT、ICT、IoT等新興技術給全社會帶來了前所未有的變革。而這一次，光通信技術和軟件定義被引入到了DCS，DCS進化為了OCS，無論是係統架構，還是控製器和I/O，都發生了質變，從而在項目成本、機櫃間麵積和實施周期等各方麵都大大勝過了傳統DCS。

那麼什麼是OCS？為何能變革傳統的DCS？它用到了哪些創新技術？能夠為用戶帶來哪些好處？適合於哪些應用場合呢
？為此，CONTROL ENGINEERING China和黃勁鬆進行了一次深入的訪談。

何為OCS
？

和DCS（Distributed Control System）類似
，OCS是Industrial Optical Bus Control System的簡稱
，中文稱為工業光總線控製係統。OCS和DCS的最大區別在於，OCS中采用了光纖作為控製器和I/O之間的網絡傳輸介質
，替代一直沿用的銅芯雙絞線電纜。

傳統控製係統
，現場設備的信號傳輸到控製係統需要經過現場接線箱、電纜橋架
、端子櫃、安全柵 櫃

、I/O機櫃等一係列中間環節才能完成。如圖1所示。而OCS徹底改變了傳統DCS的係統架構，現場設備直接通過位於現場的工業光總線數據傳輸單元（iDTU）連接到遠端的控製器，省卻了一係列的中間環節。如圖2所示。

圖1（上）、圖2（下）

OCS工業光總線控製係統主要由工程師站、操作員站、冗餘曆史站、設備管理站、K係列冗餘控製站、冗餘工業光總線連接單元（RJU）和工業光總線智能數據傳輸單元（iDTU）等設備組成，其中從iDTU到RJU及冗餘控製站之間都采用光纖進行通訊。

K係列冗餘控製站采用三重冗餘鏈路
，一對千兆以太網

、一對RS-485鏈路和一組GPIO。保證了控製係統的冗餘無擾
、功能安全、控製穩定，冗餘切換平均無故障時間方麵相比其它係統的控製器可以提升22.2%。

RJU相當於交換機的作用，每個RJU可以星形連接16或者32個iDTU，而且采用無源光學器件技術
，物理iDTU用於連接現場設備，並通過Onet工業光總線與控製站進行通訊。

iDTU采用模塊化設計
，主要由冗餘的VIO模塊、冗餘的光總線接口模塊以及冗餘的電源模塊組成。VIO模塊支持AI
、AO、DI、DO

、PI、Namur六種信號類型。iDTU還支持Modbus通訊協議，可以作為Modbus從站將現場數據傳輸至與第三方係統。

OCS有哪些技術上的創新？

OCS工業光總線控製係統當然不隻是用光纖替代原先的銅製線纜這麼簡單，事實上，它在現場信號輸入/輸出和傳輸環節的技術創新，已經取得了6項發明專利。黃勁鬆介紹說
，OCS在技術上主要突破了工業光總線和軟件定義I/O兩大技術。

工業光總線是和利時在OCSshangdeyicijishuchuangxinyingyong。jinguanliyongguangxianlaichuanshuyitaiwangxieyidejishuyijingshifenchengshu
，danzaiguangxianshangchuanshugongyezongxianxieyirengranyaokefuhenduojishushangdenanti。helishiliyongqiduonianzaiDCS上的控製網絡 Cnet積累的技術基礎
，開發了基於光通信的Onet冗餘工業光總線。和以太網的7層架構不同，Onet隻有物理層、數據鏈路層和協議層這三層，這種簡潔的層次大大提高了傳輸的效率。Onet符合IEC 61158國際標準、JB/T 10308.3-2001國標和EN50170歐標的要求，支持星形網絡拓撲結構
，支持128個節點設備
，通訊速率 24Mbps，傳輸介質為單模光纖，傳輸距離20千米（無中繼）。

軟件定義I/O在DCS領域是近年來興起的技術，和利時其實在此領域早有準備。軟件定義I/O體現在兩個方麵，一是通過軟件來定義I/O的通道類型，I/O的所有通道在硬件上是完全一致的
，不必為不同信號配置不同的I/O模塊，隻需要通過軟件將通道設置為與現場儀表輸出相同的信號類型即可。另外一種是通過軟件來切換備用通道，也就是N+1的通道冗餘模式。當I/O通道出現故障時
，隻需要在工程師站上進行軟件切換，將故障的通道切換到備用通道即可
，無需維護人員到達故障現場。

OCS能夠帶來哪些好處？

OCS工業光總線控製係統在技術上的一個個創新，給傳統過程控製係統帶來根本性的變革，當然也給用戶帶來了眾多的好處。

第一

，OCSdailailexiangmuchuqichengbendedafujiangdi。yifangmian，youyuzaikongzhizhanyuxianchangshujucaijidanyuanzhijiancaiyongguangxiantongxin
，dadajieshengleyuanbenangguideyibiaodianlandeshiyongliang，tongshiyejiangdiledianlanqiaojiadengzhongjianhuanjiedechengben，erqiecaiyongdeshigongyeguangzongxianjishu，xiangbiliyongjiyuyitaiwangdeguangxianchuanshu，chengbengengweijiesheng。lingyifangmian，youyushengquxuduozhongjianhuanjie，kongzhixitongdehouqiweihuchengbenyijibeipinbeijiandechengbenyekeyidafujiangdi。

第二，OCS的項目實施周期可以大幅縮短。一方麵得益於OCS簡化的係統架構，大大減少了施工量
，一方麵得益於軟件定義I/O技術
，消除了傳統工程設計中的現場設備和控製器之間的信號編排（Marshalling）環(huan)節(jie)

，從(cong)而(er)縮(suo)短(duan)項(xiang)目(mu)執(zhi)行(xing)周(zhou)期(qi)。另(ling)外(wai)，標(biao)準(zhun)化(hua)工(gong)程(cheng)設(she)計(ji)，簡(jian)化(hua)了(le)設(she)計(ji)院(yuan)工(gong)作(zuo)流(liu)程(cheng)
，模(mo)塊(kuai)化(hua)的(de)標(biao)準(zhun)機(ji)箱(xiang)設(she)計(ji)，縮(suo)短(duan)廠(chang)商(shang)供(gong)貨(huo)交(jiao)付(fu)周(zhou)期(qi)，到(dao)貨(huo)即(ji)可(ke)實(shi)施(shi)現(xian)場(chang)指(zhi)導(dao)及(ji)安(an)裝(zhuang)，最(zui)終(zhong)實(shi)現(xian)用(yong)戶(hu)、設計院和廠商的三方共贏。

disan
，xitongdekekaoxinggenggao。gongyeguangzongxiandeyingyongzaitigaoxianchangxinhaochuanshuguochengzhongkangdianciganraonenglihefangleijinenglishangbiaoxianyouyue
，qieyigenguangxiankeyichuanshuzhishao512路現場信號
，無需中繼的情況下傳輸距離長達20千米，更為重要的是，可以實現現場信號的冗餘傳輸，傳輸效率更高、可用性更強。

OCS在係統的高可用性方麵有哪些專門設計？

對於用戶來說，除了成本等因素外，係統的可用性是最重要的

，畢竟過程控製係統往往都是應用在石化、化工等對連續生產要求很高的關鍵應用場合。那麼
，OCS在係統的可用性和可靠性方麵有哪些專門的設計呢
？

黃勁鬆對此表示

，OCS在Onet工業光總線和RJU、iDTU上都針對可靠性有專門的設計。

在Onet光總線通訊上，從控製器到iDTUzhijiandoucaiyongrongyusheji
，budanbaozhenglezhubeikongzhiqizhijiannenggoukuaisuqiehuan
，erqiezhenggeguangzongxianlianlujuyoushishizhenduangongneng，nengbaozhengtongxundekekaoxinghequedingxing。

最為重要的是

，iDTU專門針對工業現場惡劣苛刻的環境進行了適應性設計。iDTU支持-40℃~+85℃寬溫工作溫度，滿足-40℃~+70℃危險環境的防爆使用要求，並且具有溫度及濕度監測功能，支持I/O通道狀態診斷。iDTU整體還通過了EMC 3A級、IEC/ATEX/GB無火花增安防爆（1類2區）、IP66防護等級、氣密性 NR設計
、G3防腐等級、CCC及CE等國際國內體係認證。這一點對於整個OCS的可用性是至關重要的一個技術突破。

OCS如何保證係統的安全性
？

工控係統的信息安全麵臨著越來越嚴峻的考驗
，APT攻擊行動高發，勒索病毒技術手段不斷升級，曆史重大漏洞利用問題嚴重，那OCS在信息安全方麵有什麼獨特之處呢？黃勁鬆表示OCS已經將最新的信息安全技術——可信計算技術植入到了控製係統之中。

在OCS的K係列控製器中已經融入了可信計算技術
，不同於傳統工業控製係統的防火牆
、縱深防禦等信息安全的被動防禦機製，可信計算技術實現了基於內生安全的主動免疫機製。據黃勁鬆透露，K係列控製器采用高性能主處理器及基於國密算法的協處理器，做到了靜態可信啟動、動態可信度量和固件更新可信等三項信息安全防禦策略。

OCS有沒有一些應用實踐？效果如何？

毫無疑問，一個新的控製係統是否能夠應用到工業現場，最重要的是需要經過現場實踐的驗證。這一點也受到了和利時的重視，在OCS的研發過程中，和利時攜手設計院一起邊實踐邊研發，截止到目前


，OCS工業光總線控製係統已經在數十個工業現場得到了成功應用。

黃勁鬆舉例說，山東某精細化工企業2021年nian根gen據ju安an監jian局ju要yao求qiu，將jiang原yuan有you存cun在zai安an全quan隱yin患huan的de現xian場chang機ji櫃gui間jian搬ban遷qian到dao遠yuan離li生sheng產chan裝zhuang置zhi的de安an全quan位wei置zhi
，由you於yu產chan品pin銷xiao售shou行xing情qing好hao，加jia上shang安an監jian局ju要yao求qiu限xian期qi整zheng改gai
，用yong戶hu急ji需xu在zai最zui短duan的de時shi間jian周zhou期qi內nei完wan成cheng改gai造zao工gong作zuo。麵mian對dui緊jin張zhang的de改gai造zao周zhou期qi
，和he利li時shi的deOCS係統方案以其工程量小
、安裝部署方便的特點得到了用戶認可
，用戶最終選擇了OCS係統進行原有自動化係統的改造。6月底工廠裝置停工開始改造

，不到2個月時間完成了現場改造的全部工作，於8月順利投入正常運行，受到了用戶的一致好評。

OCS的未來將如何發展？

OCSgongyeguangzongxiankongzhixitongdetuichu，keweishiwoguozidonghuachangshangzaiguochengkongzhixitonglingyuzouxiangquanqiulingxianshuipingdezhongyaoyibu。jinguanyixieguojichangshangtongguoguangxianlaichuanshuxianchangxinhaojianshaobuxianyijingyingyongduonian，danhelishideOCS工業光總線控製係統在成本、可用性、維護性和安全性方麵更勝一籌。因此
，在黃勁鬆看來
，在目前我國大力發展自主可控、安全可信的關鍵工業技術這一曆史時期，OCS工業光總線控製係統的誕生無疑成為了我國廣大石化、化工、石油天然氣
、液化天然氣和城市燃氣等行業用戶的最佳選擇之一。

黃勁鬆也表示
，除了下一步將在這些行業大力應用推廣之外

，和利時將繼續保持自主創新，不斷豐富基於工業光總線的產品方案。

時代的發展滾滾向前
，順勢而為才不會被時代所淘汰。盡管未來充滿不確定性，但我們可以確信，從DCS 到OCS不僅僅是一次技術上的質變
，更是時代發展的潮流，OCS取代傳統的DCS或許指日可待。