自動化控制系統(tǒng)的選型問題-DCS系統(tǒng)

1、.：.；在運用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)計院或業(yè)主在標書中均不指定DCS的型號，只規(guī)定I/0點數(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、人機界面要求、先進控制或數(shù)學模型優(yōu)化等方面的要求、與整個企業(yè)管理網(wǎng)絡之間關(guān)系等項要求，標書中為了顯示公平、公正、公開的原那么，還提出DCS應符合各種規(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，應在規(guī)范和各項特殊目的和招標資歷的規(guī)定方面給以注重，如以往在標書中多列出國際或國外的各項規(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，這應列入標書中，這種要求是正當?shù)?，耿直的。關(guān)于業(yè)績問題，這是DCS選型和招標方資歷論證的一個敏感問題。DCS的功能比較復雜，DCS開發(fā)過程是針對不同行業(yè)的，而且詳細的工程工程的要求也很多，很難對DCS作獨一的選擇，所以如某DCS用於本類工程較多，這樣業(yè)主選用該DCS，選型風險就比較小，這是合情合理的。但國產(chǎn)DCS歷史較短，在某些行業(yè)大型工藝安裝上運用的業(yè)績較少或沒有，所以“實績這個門檻問題還要詳細情況詳細分析

3、，如某國產(chǎn)DCS可靠性很高，在類似工藝的中小安裝上運用很好，又有系統(tǒng)擴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，所以在同等價錢的條件下，可以參與竟爭。 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)模和投資預算來思索。DCS與模擬儀表相比更復雜，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，實時數(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，應選用DCS。 采用哪種DCS，應從以下幾方面思索: 目前，正是新老系統(tǒng)交接時期，DCS軟、硬件正由公用走向通用。選比較新型的系統(tǒng)，價錢比較低，備品比較好買，維護費用會大幅度下降。與其他系統(tǒng)互連容易，費用低。系統(tǒng)集成是未來十幾年的趨勢,是計算機技術(shù)開展的一個新階段。 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，有時需控制補償?shù)?，選型時要思索

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，這時要思索采用DCS和PLC混合運用。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)濟性該從DCS價錢和估計效益角度思索。同檔次中，進口DCS控制功能強一些。進口產(chǎn)品有一些先進控制算法，如Smith預估、三維矩陣運算等，因銷售時間較長，軟件保證體系更完善。國產(chǎn)DCS價錢低很多，也能滿足根本技術(shù)要求,因開發(fā)較晚，某些技術(shù)比國外的還先進一些，如以太網(wǎng)的運用、導軌式的嵌入式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機和小型機為根底兩類。小型機價錢比PC機高很多,且許多機型已停產(chǎn)。PC機操作系統(tǒng)用NT，穩(wěn)定性雖沒UNIX好，但作為操作站運用足夠。小型機接口用SCSI，傳輸速率實際上是串行20倍之多。以NT操作系統(tǒng)作為操作站，如采用串行銜接，點數(shù)標簽數(shù)能少一些，這與硬件配置有關(guān)。有時由于硬件與軟件配合不好，會頻繁死機。國產(chǎn)PC機更廉價，采用PC機操作站，可以采用最新機型和監(jiān)控軟件，與計算機技術(shù)的開展根本同步。現(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。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，應按照工程的規(guī)模大小和預算資金來選擇運用。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)有能夠到達最高的性價比。 系統(tǒng)規(guī)模主要由系統(tǒng)的輸入輸出點數(shù)確定。其中包括連鎖、特殊控制要求所需的輸入輸出點數(shù)。選擇DCS的型號要看資金確定和維護的任務量，的DCS除操作站需求維護以外，控制部分根本不需維護。

9、在選型時，要思索能否需求冗余。新型DCS的通訊網(wǎng)絡是冗余的，結(jié)點之間間隔 和DCS網(wǎng)絡總長度以及各結(jié)點地理配置有關(guān)。通用以太網(wǎng)，網(wǎng)卡等價錢很低，而公用網(wǎng)絡接口很貴。經(jīng)濟性涉及很多要素，最好聯(lián)絡國內(nèi)類似單位，進展技術(shù)培訓，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)力量較強單位作總體方案，而詳細編程或組態(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，不熟習我們運用情況，更不能夠什么系統(tǒng)都很清楚，所以詳細實施還是國內(nèi)技術(shù)人員較好。 如采用進口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，做的工程會到達更好性能。 售后效力。國外廠商通常配品、備件供應價錢高，且不能及時提供。用戶應選擇廠商實力雄厚，技術(shù)力量強、境內(nèi)技術(shù)支持好的廠家。廠家會不斷更新產(chǎn)品，新舊產(chǎn)品兼容性要好。國內(nèi)DCS廠家配品、備件供應較及時，售后效力做的比較好，許多第三方廠家也開發(fā)了許多價廉物美的產(chǎn)品，用戶都可選用。 技術(shù)的先進性。計算機技術(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，能否會產(chǎn)生問題沒有足

11、夠證據(jù)，所以有時發(fā)生缺點會有解釋不清的情況。 系統(tǒng)集成已成熟，為節(jié)約資金，可采用。應該向ABB公司學習，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)隊伍。 綜上，選型不但要思索工程規(guī)模和投資預算，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/輸出點數(shù)確定操作站控制器的型號和臺數(shù) 控制器和處置I/O點數(shù)的才干 系統(tǒng)首先要決議采用多少控制器和人機界面。回路控制器組成的系統(tǒng)是比較單一，提供的IO點數(shù)確定，用滿它的I/O點和回路數(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，要購買多少臺控制器、一個控制器需求配多少I/O卡件。個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)備位置確實定。思索到安裝布線費用，遠程I/O體系有優(yōu)勢。本地I/O或遠程I/O選定以后，就要選模塊型號。通常不會只需一種型號I/O模塊。型號選定后，計算每種型號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。根據(jù)輸入/輸出功能、電壓、任務原理，統(tǒng)計接口模塊數(shù)。 軟件組態(tài)。上述任務完成后，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內(nèi)存容量，最后還要思索處置機指令系統(tǒng)。 關(guān)于DCS，控制器I/O點數(shù)配置比PLC要復雜一些。因DCS主要思索模擬量處置，它占的處置機內(nèi)存容量更多。所以選型后，還必需確定點數(shù)裕量。根據(jù)閱歷，假設(shè)實踐有100個I/O點，應選用能識別300-400點I/O的控制器。 假設(shè)一臺DCS控制器能銜接64塊I/O卡，在實踐銜接時，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)可適當多一些;模擬量塊數(shù)要少一些。 假設(shè)一臺DCS控制器能完成120個PID控制回路義務，在做組態(tài)

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

15、干，或有5000點的I/O才干，實踐I/O點不能超越1/3，甚至還要少。運用每塊卡件，如8通道輸入卡，還要留出1-2個通道，16路輸入卡，要留出2-3個通道，以便調(diào)試時改換通道用。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)試時更要小心。廠家會給出一臺控制器引薦的I/O點數(shù)，根據(jù)這個點數(shù)留余量，而不是一臺控制器能識別I/O的才干。 操作站和標簽量。傳統(tǒng)DCS的操作站讀取I/O點數(shù)是有嚴厲規(guī)定的，能顯示標簽量的多少與以下幾個要素有關(guān)：作站主機CPU的運算速度；操作站主機存儲器的大小；主機與DCS網(wǎng)絡接口的銜接方式有串行和SCSI之分；監(jiān)控軟件所接納I/O點數(shù)。按闡明書作操作站組態(tài)。 根據(jù)操作站顯示標簽數(shù)量，決議操作站臺數(shù)。新型系統(tǒng)由于主機CPU的運算速度和存儲容量都能滿足要求，標簽量可以作的很大，幾萬個標簽都可以作到。 三 關(guān)于控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡層次 80年代傳統(tǒng)DCS網(wǎng)絡只需一級或兩級，分別是銜接控制器和人機界面的通訊網(wǎng)絡。有的系統(tǒng)分成完成閉環(huán)控制義務的控制器、完成數(shù)據(jù)采集的控制器和完成邏輯控制義務的控制器，控制器之間用通訊網(wǎng)絡銜接起來。這樣就有兩級網(wǎng)絡。 90年代為把消費過程現(xiàn)