自動(dòng)化控制系統(tǒng)的選型問題-DCS系統(tǒng)

1、.：.；在運(yùn)用DCS中，無論新建工程或是改造工程，首先是DCS的選型問題。監(jiān)於各種DCS有其通用性，而且參與競爭的DCS廠家或系統(tǒng)集成商較多，所以各設(shè)計(jì)院或業(yè)主在標(biāo)書中均不指定DCS的型號，只規(guī)定I/0點(diǎn)數(shù)、控制回路數(shù)、控制室與現(xiàn)場工藝安裝之間的物理位置、人機(jī)界面要求、先進(jìn)控制或數(shù)學(xué)模型優(yōu)化等方面的要求、與整個(gè)企業(yè)管理網(wǎng)絡(luò)之間關(guān)系等項(xiàng)要求，標(biāo)書中為了顯示公平、公正、公開的原那么，還提出DCS應(yīng)符合各種規(guī)范或特殊的性能目的等等。這里要提示買方，由於這些年國產(chǎn)DCS程度提高，應(yīng)在規(guī)范和各項(xiàng)特殊目的和招標(biāo)資歷的規(guī)定方面給以注重，如以往在標(biāo)書中多列出國際或國外的各項(xiàng)規(guī)范，而對國內(nèi)DCS等相關(guān)規(guī)范注重不

2、夠或不了解，如目前國內(nèi)DCS是根據(jù)GB/T、18271.1-2000、GB/T、18271.2-2000、GB/T、18271.3-2000過程丈量和控制安裝通用性能評定方法和程序等規(guī)范，這應(yīng)列入標(biāo)書中，這種要求是正當(dāng)?shù)?，耿直的。關(guān)于業(yè)績問題，這是DCS選型和招標(biāo)方資歷論證的一個(gè)敏感問題。DCS的功能比較復(fù)雜，DCS開發(fā)過程是針對不同行業(yè)的，而且詳細(xì)的工程工程的要求也很多，很難對DCS作獨(dú)一的選擇，所以如某DCS用於本類工程較多，這樣業(yè)主選用該DCS，選型風(fēng)險(xiǎn)就比較小，這是合情合理的。但國產(chǎn)DCS歷史較短，在某些行業(yè)大型工藝安裝上運(yùn)用的業(yè)績較少或沒有，所以“實(shí)績這個(gè)門檻問題還要詳細(xì)情況詳細(xì)分析

3、，如某國產(chǎn)DCS可靠性很高，在類似工藝的中小安裝上運(yùn)用很好，又有系統(tǒng)擴(kuò)展才干等再加上國產(chǎn)DCS廠家，掌握原程序，可以按照業(yè)主要求添加某些特殊功能等，所以在同等價(jià)錢的條件下，可以參與竟?fàn)帯?工藝流程確定后，控制系統(tǒng)被控對象也就確定。選用哪種控制系統(tǒng)成為重要問題,這主要根據(jù)工程規(guī)模和投資預(yù)算來思索。DCS與模擬儀表相比更復(fù)雜，技術(shù)性能要求更高，除控制硬件外，還涉及通訊協(xié)議、監(jiān)控軟件及與其相連的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等。新系統(tǒng)出現(xiàn)后，與互連網(wǎng)Web技術(shù)相結(jié)合，還涉及工業(yè)銜接軟件和優(yōu)化控制軟件，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫、與工廠關(guān)系數(shù)據(jù)庫的銜接，傳統(tǒng)DCS、PLC的互操作等問題。 一 按投資預(yù)算確定控制系統(tǒng) 如控制回路較多，模擬量

4、采集較大，熱電阻、熱電偶的采集較多時(shí)，應(yīng)選用DCS。 采用哪種DCS，應(yīng)從以下幾方面思索: 目前，正是新老系統(tǒng)交接時(shí)期，DCS軟、硬件正由公用走向通用。選比較新型的系統(tǒng)，價(jià)錢比較低，備品比較好買，維護(hù)費(fèi)用會(huì)大幅度下降。與其他系統(tǒng)互連容易，費(fèi)用低。系統(tǒng)集成是未來十幾年的趨勢,是計(jì)算機(jī)技術(shù)開展的一個(gè)新階段。 DCS制造廠家往往對某一領(lǐng)域比較專長。如Honeywell TDC2000、TDC3000、TPS和PKS系統(tǒng)，橫河CS1000、CS3000系統(tǒng)主要用于石化部門，由于其閉環(huán)控制回路比較多，模擬量控制比較方便。模擬量和開關(guān)量控制是完全分開的，在開關(guān)量的控制方面不如其他DCS方便。 BAILEY

5、公司N90、INFI90，西屋WDPFI、WDPFII、OVATION系統(tǒng)主要用于電力系統(tǒng)。這兩個(gè)系統(tǒng)在模擬量和開關(guān)量結(jié)合方面較好。OVATION系統(tǒng)是新型軟DCS系統(tǒng)，也是如今銷售情況最好的系統(tǒng)之一。 Fisher-Rosmount公司和西屋被Emerson收買，老系統(tǒng)PROVOX 、RS3大多用于化工系統(tǒng)，其批量、配方等很有特征。如今曾經(jīng)根本遷移改造到新系統(tǒng)Delta V上，新系統(tǒng)兼容現(xiàn)場總線和Hart協(xié)議。 不同工藝過程會(huì)有一些特殊要求，如電廠要有電調(diào)設(shè)備(DEH)和事件順序記錄SOE。水泥行業(yè)、冶金行業(yè)等開關(guān)量與模擬量之比大約是6：1，而且純滯后環(huán)節(jié)較多，有時(shí)需控制補(bǔ)償?shù)?，選型時(shí)要思索

6、這些要素。有的DCS系統(tǒng)開關(guān)量邏輯控制組態(tài)不太方便，這時(shí)要思索采用DCS和PLC混合運(yùn)用。如電廠鍋爐控制采用DCS，輸煤程控和水處置、除灰等邏輯控制采用PLC。 經(jīng)濟(jì)性該從DCS價(jià)錢和估計(jì)效益角度思索。同檔次中，進(jìn)口DCS控制功能強(qiáng)一些。進(jìn)口產(chǎn)品有一些先進(jìn)控制算法，如Smith預(yù)估、三維矩陣運(yùn)算等，因銷售時(shí)間較長，軟件保證體系更完善。國產(chǎn)DCS價(jià)錢低很多，也能滿足根本技術(shù)要求,因開發(fā)較晚，某些技術(shù)比國外的還先進(jìn)一些，如以太網(wǎng)的運(yùn)用、導(dǎo)軌式的嵌入式PC為根底的控制器和曾經(jīng)有現(xiàn)場總線接口等。從構(gòu)造上看，我國DCS比某些進(jìn)口DCS還合理。 國外傳統(tǒng)DCS廠家的控制器差別不大，但操作站區(qū)別較大。分以P

7、C機(jī)和小型機(jī)為根底兩類。小型機(jī)價(jià)錢比PC機(jī)高很多,且許多機(jī)型已停產(chǎn)。PC機(jī)操作系統(tǒng)用NT，穩(wěn)定性雖沒UNIX好，但作為操作站運(yùn)用足夠。小型機(jī)接口用SCSI，傳輸速率實(shí)際上是串行20倍之多。以NT操作系統(tǒng)作為操作站，如采用串行銜接，點(diǎn)數(shù)標(biāo)簽數(shù)能少一些，這與硬件配置有關(guān)。有時(shí)由于硬件與軟件配合不好，會(huì)頻繁死機(jī)。國產(chǎn)PC機(jī)更廉價(jià)，采用PC機(jī)操作站，可以采用最新機(jī)型和監(jiān)控軟件，與計(jì)算機(jī)技術(shù)的開展根本同步?，F(xiàn)場技術(shù)人員對軟件的安裝、調(diào)試、聯(lián)網(wǎng)和開發(fā)也更熟習(xí)。監(jiān)控軟件分公用和通用，通用監(jiān)控軟件開放性能好，能在以太網(wǎng)中用DDE、或OPC方式交換數(shù)據(jù)。公用監(jiān)控軟件腳本不豐富，不能與第三方設(shè)備銜接，所以目前快要

8、退出市場，但病毒、黑客難以侵入;致命的缺陷是開放性能差。 傳統(tǒng)DCS即將退出市場，新型系統(tǒng)可以是集成的，也可以由DCS廠家作為系統(tǒng)供應(yīng)的。對于集成系統(tǒng)可以是操作站采用通用的，控制器有許多接口，與PLC，Web連用。用戶可以經(jīng)過工程公司集成，應(yīng)按照工程的規(guī)模大小和預(yù)算資金來選擇運(yùn)用。由于有通用的監(jiān)控軟件，符合IEC61131-3規(guī)范的編程軟件、可以選用嵌入式系統(tǒng)或軟DCS系統(tǒng)，集成的控制系統(tǒng)有能夠到達(dá)最高的性價(jià)比。 系統(tǒng)規(guī)模主要由系統(tǒng)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)確定。其中包括連鎖、特殊控制要求所需的輸入輸出點(diǎn)數(shù)。選擇DCS的型號要看資金確定和維護(hù)的任務(wù)量，的DCS除操作站需求維護(hù)以外，控制部分根本不需維護(hù)。

9、在選型時(shí)，要思索能否需求冗余。新型DCS的通訊網(wǎng)絡(luò)是冗余的，結(jié)點(diǎn)之間間隔 和DCS網(wǎng)絡(luò)總長度以及各結(jié)點(diǎn)地理配置有關(guān)。通用以太網(wǎng)，網(wǎng)卡等價(jià)錢很低，而公用網(wǎng)絡(luò)接口很貴。經(jīng)濟(jì)性涉及很多要素，最好聯(lián)絡(luò)國內(nèi)類似單位，進(jìn)展技術(shù)培訓(xùn)，或討教有閱歷的專家處理有關(guān)困難。 工程承包方的技術(shù)力量。要選擇技術(shù)力量較強(qiáng)單位作總體方案，而詳細(xì)編程或組態(tài)可分別完成。 國外DCS廠商技術(shù)人員不能夠大批來我國效力，不熟習(xí)我們運(yùn)用情況，更不能夠什么系統(tǒng)都很清楚，所以詳細(xì)實(shí)施還是國內(nèi)技術(shù)人員較好。 如采用進(jìn)口DCS，可得到國外一些開發(fā)工業(yè)銜接軟件公司的技術(shù)支持，能把系統(tǒng)做好一些。我國技術(shù)人員也得到提高。雖然我國技術(shù)與國外相比有一定

10、間隔 ，但國內(nèi)技術(shù)人員對國內(nèi)情況比較了解，在國外大公司支持下，做的工程會(huì)到達(dá)更好性能。 售后效力。國外廠商通常配品、備件供應(yīng)價(jià)錢高，且不能及時(shí)提供。用戶應(yīng)選擇廠商實(shí)力雄厚，技術(shù)力量強(qiáng)、境內(nèi)技術(shù)支持好的廠家。廠家會(huì)不斷更新產(chǎn)品，新舊產(chǎn)品兼容性要好。國內(nèi)DCS廠家配品、備件供應(yīng)較及時(shí)，售后效力做的比較好，許多第三方廠家也開發(fā)了許多價(jià)廉物美的產(chǎn)品，用戶都可選用。 技術(shù)的先進(jìn)性。計(jì)算機(jī)技術(shù)開展很快，而DCS開展相對穩(wěn)定，這涉及新技術(shù)的運(yùn)用。要留意：有些國外廠家為搶占市場，經(jīng)常把不太成熟的產(chǎn)品推到第三世界。國產(chǎn)DCS銷售時(shí)間還不夠長，對一些軟件的測試條件不夠完善，在一些極特殊情況下，能否會(huì)產(chǎn)生問題沒有足

11、夠證據(jù)，所以有時(shí)發(fā)生缺點(diǎn)會(huì)有解釋不清的情況。 系統(tǒng)集成已成熟，為節(jié)約資金，可采用。應(yīng)該向ABB公司學(xué)習(xí)，它的工業(yè)IT，就是集成了許多家的產(chǎn)品。用類似的方法，不僅能集成出好的系統(tǒng)，還能培育技術(shù)隊(duì)伍。 綜上，選型不但要思索工程規(guī)模和投資預(yù)算，還要思索一系列其它要素。系統(tǒng)集成是以后的方向，不僅滿足控制要求，而且性能好、資金省。 二 按輸入/輸出點(diǎn)數(shù)確定操作站控制器的型號和臺(tái)數(shù) 控制器和處置I/O點(diǎn)數(shù)的才干 系統(tǒng)首先要決議采用多少控制器和人機(jī)界面?；芈房刂破鹘M成的系統(tǒng)是比較單一，提供的IO點(diǎn)數(shù)確定，用滿它的I/O點(diǎn)和回路數(shù)目是可以的有現(xiàn)場總線連在控制器上除外。購買的產(chǎn)品品牌確定后，就要確定PLC或DC

12、S的型號，要購買多少臺(tái)控制器、一個(gè)控制器需求配多少I/O卡件。個(gè)問題對于最終用戶來說是很重要的。 硬件組態(tài)。DCS、PLC的型號確定以后，計(jì)算各種類型的I/O的卡件數(shù)。這稱為硬件或稱為硬件配置組態(tài)。硬件組態(tài)有三方面思索：首先是與控制器位置有關(guān)的I/O設(shè)備位置確實(shí)定。思索到安裝布線費(fèi)用，遠(yuǎn)程I/O體系有優(yōu)勢。本地I/O或遠(yuǎn)程I/O選定以后，就要選模塊型號。通常不會(huì)只需一種型號I/O模塊。型號選定后，計(jì)算每種型號I/O模塊數(shù)。根據(jù)所用的現(xiàn)場傳感器、控制設(shè)備工原理和電壓幅值來劃分統(tǒng)計(jì)。根據(jù)輸入/輸出功能、電壓、任務(wù)原理，統(tǒng)計(jì)接口模塊數(shù)。 軟件組態(tài)。上述任務(wù)完成后，才開場軟件組態(tài)，即DCS采用功能塊組

13、態(tài)，PLC編制梯形圖?，F(xiàn)場安裝和調(diào)試，最后使系統(tǒng)很好的運(yùn)轉(zhuǎn)。除了I/O模塊數(shù)，還要思索控制器邏輯程序所用途置機(jī)內(nèi)存容量，最后還要思索處置機(jī)指令系統(tǒng)。 關(guān)于DCS，控制器I/O點(diǎn)數(shù)配置比PLC要復(fù)雜一些。因DCS主要思索模擬量處置，它占的處置機(jī)內(nèi)存容量更多。所以選型后，還必需確定點(diǎn)數(shù)裕量。根據(jù)閱歷，假設(shè)實(shí)踐有100個(gè)I/O點(diǎn)，應(yīng)選用能識(shí)別300-400點(diǎn)I/O的控制器。 假設(shè)一臺(tái)DCS控制器能銜接64塊I/O卡，在實(shí)踐銜接時(shí)，銜接20多塊I/O卡才適宜。每塊卡分別是8路或16路。假設(shè)都是開關(guān)量，塊數(shù)可適當(dāng)多一些;模擬量塊數(shù)要少一些。 假設(shè)一臺(tái)DCS控制器能完成120個(gè)PID控制回路義務(wù)，在做組態(tài)

14、時(shí)最好作40多個(gè)回路，再加上部分開關(guān)量和模擬量采集，控制器才干正常運(yùn)轉(zhuǎn) 。一定不要作太滿，否那么不僅影響控制器運(yùn)轉(zhuǎn)，還影響DCS通訊網(wǎng)絡(luò)任務(wù)。 一個(gè)系統(tǒng)要用好幾臺(tái)控制器，各控制器作硬件組態(tài)時(shí)，相互間負(fù)荷要平衡，各控制器輸入/輸出點(diǎn)數(shù)要相當(dāng)。各控制器要組態(tài)多少PID回路關(guān)系不大，只需I/O的點(diǎn)數(shù)大約是最大才干的30-40%左右。如兩臺(tái)控制器輸入/輸出點(diǎn)數(shù)都沒超出，但數(shù)量差太遠(yuǎn)，比如一臺(tái)是1000多點(diǎn)，而另一臺(tái)只需100多點(diǎn)，這時(shí)通訊網(wǎng)絡(luò)的任務(wù)不太正常。 控制器識(shí)別I/O點(diǎn)數(shù)的才干和引薦的I/O點(diǎn)數(shù)。闡明書中控制器宣傳的讀取I/O才干越大，留的余量就應(yīng)越大。如宣布一臺(tái)控制器有12000點(diǎn)的I/O才

15、干，或有5000點(diǎn)的I/O才干，實(shí)踐I/O點(diǎn)不能超越1/3，甚至還要少。運(yùn)用每塊卡件，如8通道輸入卡，還要留出1-2個(gè)通道，16路輸入卡，要留出2-3個(gè)通道，以便調(diào)試時(shí)改換通道用。尤其是熱電阻或熱電偶卡，一定要留富余通道，小信號的模擬量通道更易損壞，調(diào)試時(shí)更要小心。廠家會(huì)給出一臺(tái)控制器引薦的I/O點(diǎn)數(shù)，根據(jù)這個(gè)點(diǎn)數(shù)留余量，而不是一臺(tái)控制器能識(shí)別I/O的才干。 操作站和標(biāo)簽量。傳統(tǒng)DCS的操作站讀取I/O點(diǎn)數(shù)是有嚴(yán)厲規(guī)定的，能顯示標(biāo)簽量的多少與以下幾個(gè)要素有關(guān)：作站主機(jī)CPU的運(yùn)算速度；操作站主機(jī)存儲(chǔ)器的大??；主機(jī)與DCS網(wǎng)絡(luò)接口的銜接方式有串行和SCSI之分；監(jiān)控軟件所接納I/O點(diǎn)數(shù)。按闡明書作操作站組態(tài)。 根據(jù)操作站顯示標(biāo)簽數(shù)量，決議操作站臺(tái)數(shù)。新型系統(tǒng)由于主機(jī)CPU的運(yùn)算速度和存儲(chǔ)容量都能滿足要求，標(biāo)簽量可以作的很大，幾萬個(gè)標(biāo)簽都可以作到。 三 關(guān)于控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)層次 80年代傳統(tǒng)DCS網(wǎng)絡(luò)只需一級或兩級，分別是銜接控制器和人機(jī)界面的通訊網(wǎng)絡(luò)。有的系統(tǒng)分成完成閉環(huán)控制義務(wù)的控制器、完成數(shù)據(jù)采集的控制器和完成邏輯控制義務(wù)的控制器，控制器之間用通訊網(wǎng)絡(luò)銜接起來。這樣就有兩級網(wǎng)絡(luò)。 90年代為把消費(fèi)過程現(xiàn)