DCS系统概述PPT课件

1、 据有关咨询机构据有关咨询机构20032003年发布的世界年发布的世界DCSDCS市场预测报告称：市场预测报告称：世界世界DCSDCS市场从市场从20022002年至年至20072007年将保持年将保持2.52.5的增长，从的增长，从20032003年的年的9191亿美元增长到亿美元增长到103103亿美元。亿美元。 第1页/共96页 DCSDCS的发展速度之所以不高，主要原因是美国等发达国家的经济增长速度减慢所造成。而中国近几年的的发展速度之所以不高，主要原因是美国等发达国家的经济增长速度减慢所造成。而中国近几年的DCSDCS的增长速度应该在的增长速度应该在1010以上。以上。 当今的当今的

2、DCSDCS与十年前的与十年前的DCSDCS相比，发生了根本性的变化。相比，发生了根本性的变化。第2页/共96页 依据依据“中国国际招标网中国国际招标网” 数据统计：数据统计： 在在“十一五十一五”第二个开局之年初（第二个开局之年初（20072007年年1 1月月-3-3月），我国月），我国DCSDCS国际招标市场状况并不理想，季度累计招标国际招标市场状况并不理想，季度累计招标项目项目2020余项，与去年同比项目数量有所减少，影响了中标金额和数量。余项，与去年同比项目数量有所减少，影响了中标金额和数量。第3页/共96页集散控制系统集散控制系统 DCSDCS（Distributed Contro

3、l SystemDistributed Control System） 集散控制系统是随着现代大型工业生产自动化的不断兴起和过程控制要求的日益复杂应集散控制系统是随着现代大型工业生产自动化的不断兴起和过程控制要求的日益复杂应运而生的综合控制系统。运而生的综合控制系统。 它紧密依赖于自动控制技术、计算机技术、通信技术和它紧密依赖于自动控制技术、计算机技术、通信技术和CRTCRT显示技术显示技术(4C)(4C)。“分散分散”指指：1 1、工艺上各种设备地理位置的分散。、工艺上各种设备地理位置的分散。2 2、功能分散。、功能分散。“集集”：集中监视集中监视、集中管理。集中管理。第4页/共96页 DC

4、SDCS的基本思想是：的基本思想是：分散控制分散控制集中操作集中操作分级管理分级管理配置灵活配置灵活组态方便。组态方便。第5页/共96页集散控制系统集散控制系统 分散式控制系统分散式控制系统= =集散控制系统集散控制系统= =分布控分布控制系统制系统 DCSDCS系统的结构是一个分布式系统。其逻系统的结构是一个分布式系统。其逻辑结构为树结构。按系统结构进行垂直分辑结构为树结构。按系统结构进行垂直分解解 各级既相互独立由相互联系。各级既相互独立由相互联系。 每一级又水平分解成若干子集。每一级又水平分解成若干子集。第6页/共96页集散控制系统发展历史集散控制系统发展历史与常规控制仪表相比较：与常规

5、控制仪表相比较：优点：优点： 控制功能齐全，可实现复杂控制、最优控制控制功能齐全，可实现复杂控制、最优控制 便于信息的综合和分析。便于信息的综合和分析。存在问题：存在问题：1 1、危险集中、危险集中2 2、性能问题：单机负荷过载、性能问题：单机负荷过载3 3、开发周期、开发周期解决方法：解决方法：选用高可靠性能的计算机选用高可靠性能的计算机 引入双重化，增加后备装置引入双重化，增加后备装置第7页/共96页 美国的美国的Honey wellHoney well公司于公司于19751975年成功地推出世界上第一套集散型控制系统。年成功地推出世界上第一套集散型控制系统。 目前，已有目前，已有6060

6、多家公司在生产开发各种类型的集散控制系统。多家公司在生产开发各种类型的集散控制系统。 TDC-3000TDC-3000，NETwork-90NETwork-90、CENTUMCENTUM，在我国广泛使用。，在我国广泛使用。 我国自行设计制造的系统：我国自行设计制造的系统：19791979年，天津市工业自动化仪表研究所开始研制国产年，天津市工业自动化仪表研究所开始研制国产DCS DCS 系统，系统，19831983年，第一套年，第一套国产小规模国产小规模 DCS DCS 系统诞生。与此同时，西安仪表厂引进日本横河公司系统诞生。与此同时，西安仪表厂引进日本横河公司YEWPACK YEWPACK M

7、ARK DCS MARK DCS 系统，川仪总厂引进美国系统，川仪总厂引进美国Honeywell TDC-3000BASICHoneywell TDC-3000BASIC DCS DCS系统，系统，上海上海福克斯波罗公司在中国销售福克斯波罗公司在中国销售 SPECTRUMSPECTRUM DCS DCS系统。系统。DCS系统的发展系统的发展第8页/共96页DCS的发展阶段的发展阶段 DCSDCS经历了初创经历了初创(1975(197519801980年年) )、成熟、成熟(1980(198019851985年年) )、扩展、扩展(1985(1985年以后年以后) )几个发几个发展时期：展时期：

8、 也有人称第一代、第二代、第三代也有人称第一代、第二代、第三代等等 . . DCSDCS是继是继19691969年年PLCPLC问世后，由问世后，由HONEYWELLHONEYWELL公司在公司在19751975年首先推出的系统。年首先推出的系统。 即：即：TDC2000TDC2000，它只有模拟量控制。，它只有模拟量控制。 国内石化国内石化, ,化纤引进过化纤引进过. .第9页/共96页DCS发展的三个时期发展的三个时期 1 1初创期初创期(1975(1975l976l976年年) ) 组成：组成：具有许多微处理机的分级控制系统。采用分散的控制设备来适应分散的具有许多微处理机的分级控制系统。

9、采用分散的控制设备来适应分散的生产过程，通过高速数据通道将系统各个单元联系起来生产过程，通过高速数据通道将系统各个单元联系起来中初级的局部网络。中初级的局部网络。 代表性集散控制系统：代表性集散控制系统：TDCTDC20002000；FoxboroFoxboro的的SpectrumSpectrum； BaileyBailey的的NetworkNetwork9090；横河的；横河的CENTUMCENTUM。第10页/共96页 7070年代初，有人用如年代初，有人用如DECDEC公司的公司的PDP11/24PDP11/24这样的小型机代替原来的集中安装的模拟仪这样的小型机代替原来的集中安装的模拟仪

10、表控制。安装在中央控制室的表控制。安装在中央控制室的PDP11/24PDP11/24，用电缆把现场仪表的信号传到中央控制室。，用电缆把现场仪表的信号传到中央控制室。小型机既作为控制器、同时把连接小型机的小型机既作为控制器、同时把连接小型机的CRTCRT又作为显示设备（即人机界面）。一又作为显示设备（即人机界面）。一台小型机需接收几上千台变送器或别的传感器来的信号，完成几百个回路的运算。很台小型机需接收几上千台变送器或别的传感器来的信号，完成几百个回路的运算。很显然其危险有点集中。一旦小型机坏了，控制和显示都没有了。当时数字控制没有达显然其危险有点集中。一旦小型机坏了，控制和显示都没有了。当时数

11、字控制没有达到预期的目的。当时有一个比喻，称为把所有的鸡蛋放在一个篮子内。篮子坏了，所到预期的目的。当时有一个比喻，称为把所有的鸡蛋放在一个篮子内。篮子坏了，所有鸡蛋也都坏了。有鸡蛋也都坏了。第11页/共96页初创期初创期DCS基本结构基本结构第12页/共96页2成熟期成熟期 (19771984年年) 发展：发展：从单纯工业控制向生产管理自动化发展。从单纯工业控制向生产管理自动化发展。 产品：产品：Hone wellHone well公司的公司的TDC3000TDC3000，FisherFisher公司的公司的PROVOXPROVOX，BaileyBailey公司的公司的MCSMCS，日本，日

12、本横河的横河的YEWPACKYEWPACKMARK MARK 等。等。第13页/共96页成熟期集散控制系统基本结构成熟期集散控制系统基本结构第14页/共96页局域网局域网LAN 组成：组成：通信电缆和网络节点通信电缆和网络节点 通信电缆（双绞线、同轴电缆、光导纤通信电缆（双绞线、同轴电缆、光导纤维）高速、远距离传输数据信息。维）高速、远距离传输数据信息。 网络节点工作站按功能划分成过程控制网络节点工作站按功能划分成过程控制单元、单元、CRTCRT操作站和系统管理站。操作站和系统管理站。第15页/共96页网间连接器网间连接器GW 功能：功能：LANLAN与子网络以及其他网络的接口装置，起到通信系

13、统转换器、网络协议与子网络以及其他网络的接口装置，起到通信系统转换器、网络协议翻译器或系统扩展器的作用翻译器或系统扩展器的作用第16页/共96页什么时候用网桥？什么时候用网桥？ 当两种相同类型但又使用当两种相同类型但又使用不同通信协议不同通信协议的网络进行互连时，就需要使用桥接器，的网络进行互连时，就需要使用桥接器，也就是通常所说的网桥。如图所示。也就是通常所说的网桥。如图所示。网桥对应网桥对应OSIOSI参考模型的第二层（包括物理层与链路层）。因此网桥只能连接同参考模型的第二层（包括物理层与链路层）。因此网桥只能连接同一类型的网络（如以太网与以太网）。一类型的网络（如以太网与以太网）。第17

14、页/共96页什么时候用网关？什么时候用网关？ 当连接两个完全不同结构的网络时，必须使用网关。例如当连接两个完全不同结构的网络时，必须使用网关。例如EthernetEthernet网与一大型电网与一大型电脑主机网络（例如脑主机网络（例如IBM SNAIBM SNA）相连，必须用网关来完成这项工作。如图所示。）相连，必须用网关来完成这项工作。如图所示。网关工作在网关工作在OSIOSI模型的最高层（应用层），在转换信息包格式时，必须将各层协议一一模型的最高层（应用层），在转换信息包格式时，必须将各层协议一一转换。转换。第18页/共96页3扩展期扩展期(1985年年) 结构：结构：增加了综合信息管理层

15、，把过程控制、监增加了综合信息管理层，把过程控制、监督控制、管理调度有机结合在一起督控制、管理调度有机结合在一起 发展：发展：采用专家系统采用专家系统MAPMAP标准、引入计算机集成制标准、引入计算机集成制造系统造系统CIMSCIMS等。等。 综合化综合化 纵向：纵向：加强综合管理功能，包括从原料进厂加强综合管理功能，包括从原料进厂到生产设计、计划进度、质量检查、成品包到生产设计、计划进度、质量检查、成品包装、出厂以及供销等一系列的管理调度。装、出厂以及供销等一系列的管理调度。 横向：横向：形成过程自动化与顺序控制、电机控形成过程自动化与顺序控制、电机控制相结合的计算机、仪表、电器综合控制系制

16、相结合的计算机、仪表、电器综合控制系统。统。第19页/共96页CIMS 计算机集成制造系统缩写计算机集成制造系统缩写 哈林顿哈林顿 1974第20页/共96页 开放化开放化 DCSDCS按照国际统一标准组成按照国际统一标准组成“开放开放”的系统网络的系统网络 现场级的智能化现场级的智能化 传感器、变送器智能化传感器、变送器智能化 现场仪表可以由现场通信器或系统的工作站进行远程访问、调零、调量现场仪表可以由现场通信器或系统的工作站进行远程访问、调零、调量程程 传感器输出的数字信号直接在现场仪表的通信网络上传递传感器输出的数字信号直接在现场仪表的通信网络上传递第21页/共96页DCS的结构和特点的

17、结构和特点数据采集；直接数字控制；设备检测、系统测试和诊断；实施安全性方面的措施。协调各单元的参数设置，起到产品的总协调和控制功能综合监视系统各单元，管理全系统的所用信息，完成集中显示操作，控制回路组态和参数修改的任务工程技术、经济、人事、商务的总体协调和管理。集散控制系统分层结构第22页/共96页DCS基本结构基本结构第23页/共96页1小型系统YEWPACK MARK YEWPACK MARK 第24页/共96页2 2中型系统XL XL MFCD-MFCD-第25页/共96页CENTUMXL CENTUMXL 3.3.大型系统第26页/共96页集散控制系统结构集散控制系统结构中央操作台网间

18、连接器管理计算机第27页/共96页过程控制级（过程控制级（ProcessControlUnit） 直接面向生产过程，是系统与过程之间的接口过程变量(参数)操作监视的数据第28页/共96页过程控制级过程控制级 过程控制级功能 生产过程的数据采集、反馈控制、顺序控制、批量控制等。在其内部完成：A/D转换，各种控制算法的运算，对模拟量进行滤波及工程单位转换，将采集到的实时数据通过网络送到操作员(工程师)站或其他I/O站。 过程控制级装置 多回路控制器 单回路控制器 多功能控制器 可编程逻辑控制器 数据采集装置 第29页/共96页系统硬件系统硬件控制站（控制站（CONTROL STATION, CON

19、TROL STATION, 简称简称CSCS）: :由主控制卡、数据转发卡、由主控制卡、数据转发卡、I/OI/O卡件、供电单元组成卡件、供电单元组成通过不同的硬件配置和软件设置可构成不同功能的控通过不同的硬件配置和软件设置可构成不同功能的控制站：制站： 过程控制站过程控制站PCSPCS 逻辑控制站逻辑控制站 LCSLCS 数据采集站数据采集站DASDAS核心部件是主控制卡，它能进行多种过程控制运算和核心部件是主控制卡，它能进行多种过程控制运算和数字逻辑运算，并能通过下一级通信总线（数字逻辑运算，并能通过下一级通信总线（SBUS)SBUS)获获得各种得各种I/OI/O卡件的信息。卡件的信息。第3

20、0页/共96页I/O单元机笼I/O单元机笼第31页/共96页机柜结构机柜结构外壳采用金属材料以提供电磁屏蔽。 机柜内部装有多层机架，安装电源及多种模件为保证散热降温，柜内装有风扇。柜内大多设有温度自动控制装置第32页/共96页第33页/共96页卡件实例图卡件实例图第34页/共96页电源电源交流电源交流电源：交流电源经过集散系统的电盘的断路器给系统供电，交流电源经过集散系统的电盘的断路器给系统供电，保证现场控制站供电系统高效、稳定、无干扰。保证现场控制站供电系统高效、稳定、无干扰。v 每一现场控制站场均用双相交流电源供电，每一现场控制站场均用双相交流电源供电，两相互为冗余。两相互为冗余。v 如果

21、附近有经常开关的大功率用电设备，如果附近有经常开关的大功率用电设备，应采用超级隔离变压器，将其初级、次级应采用超级隔离变压器，将其初级、次级线圈间的屏蔽层可靠接地。这样能很好的线圈间的屏蔽层可靠接地。这样能很好的隔离共模干扰。隔离共模干扰。v 对控制连续性要求特别高的场合，应装设对控制连续性要求特别高的场合，应装设不间断供电电源不间断供电电源UPS UPS 。第35页/共96页电源电源 柜内直流稳压电源：柜内直流稳压电源： 统一的主电源单元将交流电整流成直流电（一统一的主电源单元将交流电整流成直流电（一般为般为24V24V）供给柜内直流母线。各层机架内设）供给柜内直流母线。各层机架内设有子电源

22、单元，将母线上送来的单一直流电有子电源单元，将母线上送来的单一直流电压转变成机架所需的各种电压（压转变成机架所需的各种电压（+5V+5V、 12V12V、 15V 15V等）。等）。 主控电源采用主控电源采用1 1：1 1冗余配置。冗余配置。 子电源单元采用子电源单元采用1 1：1 1或或N N：1 1冗余配置冗余配置第36页/共96页I/O通道通道 在过程控制计算机中，种类最多，数量最在过程控制计算机中，种类最多，数量最大的是各种大的是各种I/OI/O接口模件接口模件( (卡件卡件) )。来自过程对。来自过程对象的被测信号通过输入卡件，进入现场控制象的被测信号通过输入卡件，进入现场控制站，然

23、后按一定的算法进行数据处理，并通站，然后按一定的算法进行数据处理，并通过输出卡件向执行设备送出控制或报警等信过输出卡件向执行设备送出控制或报警等信息。息。第37页/共96页I/O通道通道 AI通道 AO通道 SI通道 SO通道第38页/共96页模拟量输入通道模拟量输入通道(AI)(AI) 一般由端子板、信号调节器、A/D插板、及柜内连接电缆组成。v端子板端子板：用于连接现场信号电缆，对每一路信号线路提供正负极两个接线端子及屏蔽层的接地端子。v柜内电缆柜内电缆：端子板、信号调节器与A/D板之间的信号连接。v信号调节器信号调节器：将各种范围的模拟量输入信号统一转换成05V或010V的电压信号送入A

24、/D板。 采用差动放大器，并且每一路都串接了滤波器。vA/DA/D插板插板：信号调节器输入的多路模拟信号，按CPU的指令逐一转变为数字量送给CPU。DCS多用12位A/D转换器。时间在100微秒左右。每块A/D插板输入864路模拟信号第39页/共96页模拟量输出通道（模拟量输出通道（AOAO） 输出420mA420mA或010mA010mA的直流电流信号。 组成： 输出端子板输出端子板 柜内电缆柜内电缆 每板可提供每板可提供4 48 8路模拟输出，精度有路模拟输出，精度有8 8位、位、1212位几种。输出负载能力一般要求小于位几种。输出负载能力一般要求小于500500欧。欧。第40页/共96页

25、SISI通道通道 开关量输入通道。用来输入各种限位开关、继开关量输入通道。用来输入各种限位开关、继电器或电磁阀门连动触点的开、关状态；输入信电器或电磁阀门连动触点的开、关状态；输入信号可能是交流电压信号，直流电压信号或干接点。号可能是交流电压信号，直流电压信号或干接点。 开关量输出通道，用于控制电磁阀门、继电器、开关量输出通道，用于控制电磁阀门、继电器、指示灯、声报警器等只具有开、关两种状态的设指示灯、声报警器等只具有开、关两种状态的设备，它是由端子板、备，它是由端子板、SOSO板及机柜内电缆构成。板及机柜内电缆构成。开关量输入开关量输入/ /输出通道（输出通道（SI/SOSI/SO）第41页

26、/共96页过程管理级过程管理级控制系统工程师、操作员与DCS的界面人机界面。 MMIMan Machine Interface； OIOperator Interface操作人员了解生产过程的运行指令功能功能以操作、监视为主要任务、兼有部分管理功能，以操作、监视为主要任务、兼有部分管理功能，可对系统进行组织、监视和操作，对生产过程控可对系统进行组织、监视和操作，对生产过程控制管理、故障诊断等。制管理、故障诊断等。第42页/共96页特征特征 信息量大信息量大 易操作性易操作性 容错性好容错性好 构成装置构成装置监控计算机监控计算机 工程师操作台工程师操作台 操作员操作站操作员操作站( (配有技术

27、手段齐备、功能强的计算机、配有技术手段齐备、功能强的计算机、CRTCRT显示显示器、操作键盘、及较大存储量的软、硬盘器、操作键盘、及较大存储量的软、硬盘) )过程管理级第43页/共96页生产管理级生产管理级 指定区域生产计划；指定区域生产计划； 各单元间的协调控制；各单元间的协调控制； 装置的故障诊断处理和记录；装置的故障诊断处理和记录； 各类操作数据的显示和记录。各类操作数据的显示和记录。第44页/共96页综合（经营）管理级综合（经营）管理级主要任务主要任务： 收集各种信息(经济情报、市场预测、 销售合同、原材料库存状况、生产进 度、工艺流程及工艺参数). 产生综合性报表 进行长期性的趋势分

28、析 审查最优化 协调和调度各车间生产计划和各部门的关系管理范围管理范围：工程技术、经济、商业实务、人事活动第45页/共96页概貌显示画面概貌显示画面第46页/共96页仪表面板显示画面仪表面板显示画面第47页/共96页时间范围前翻半页后翻半页当前显示在数据库中位置本页时间本页描述时间轴时 间 轴指示时间显示全部曲线消隐全部曲线趋势曲线显示画面趋势曲线显示画面第48页/共96页报警显示画面报警显示画面第49页/共96页故障诊断画面故障诊断画面第50页/共96页调整画面调整画面第51页/共96页系统软件系统软件 操作站监控软件操作站监控软件 系统简介 系统总貌 报警一览 控制分组 调整画面 趋势图

29、流程图 数据一览 故障诊断 组态软件组态软件 I/O组态 常规控制方案组态 SCX语言组态 标准画面组态 流程图登录组态 网络交换数据组态 报表登录组态 语言报警组态 图形化控制方案组态 第52页/共96页DCS系统的发展趋势及特点系统的发展趋势及特点第53页/共96页第四代第四代DCS DCS 的最主要标志是两个的最主要标志是两个“I I”开头的单词：开头的单词：Information Information ( (信息信息) )和和IntegrationIntegration（集成。（集成。 第54页/共96页传统DCS和现场总线的结合数字直接控制传统DCS第55页/共96页 以以Hone

30、ywellHoneywell、EmersonEmerson、FoxboroFoxboro、横河、横河、ABBABB为代表，可以说：以为代表，可以说：以Honeywell Honeywell 公司最新推出的公司最新推出的Experion PKSExperion PKS（过程知识系统）、（过程知识系统）、Emerson Emerson 公司公司的的PlantWeb (Emerson Process Management)PlantWeb (Emerson Process Management)、FoxboroFoxboro公司的公司的Invensys/FoxboroInvensys/Foxboro

31、的的I/A V8.xI/A V8.x、横河公司的、横河公司的R3R3（PRM-PRM-工厂资源管理系统）和工厂资源管理系统）和ABBABB公司的公司的 Industrial IT Industrial IT 系统为标志的新一代系统为标志的新一代DCSDCS已经形成。已经形成。 国内浙大中控国内浙大中控ECSECS等。等。新型新型DCS系统系统第56页/共96页 DCS系统特点系统特点a.开放的网络结构开放的网络结构 采用采用WindowsWindows标准操作系统，支持标准操作系统，支持DDE/OPCDDE/OPC。 直接使用直接使用PCPC机通用的机通用的MS-ExcelMS-Excel，V

32、isual BasicVisual Basic编制报表，编制报表， 也可同在也可同在UNIXUNIX上运行的大型上运行的大型OracleOracle数据库进行数据交换。数据库进行数据交换。 此外，还可提供系统接口和网络接口用于与不同厂家产品管理系统、设备管理系统此外，还可提供系统接口和网络接口用于与不同厂家产品管理系统、设备管理系统和安全管理系统进行通信。和安全管理系统进行通信。第57页/共96页DCS系统特点系统特点b.高可靠性高可靠性 控制站采用多控制站采用多CPUCPU冗余容错技术，可实现在任何故障及随机错误产生的情况下连续冗余容错技术，可实现在任何故障及随机错误产生的情况下连续不间断控

33、制；不间断控制； 机柜采用微正压结构设计；机柜采用微正压结构设计； I/OI/O模件采用表面封装技术，具模件采用表面封装技术，具1500VAC/1500VAC/分分抗冲击性能。抗冲击性能。第58页/共96页DCS系统特点系统特点c. 控制网络是容错以太网控制网络是容错以太网 容错以太网特点是：在容错以太网节点间有容错以太网特点是：在容错以太网节点间有4 4个通信路径、允许有个通信路径、允许有1 1个通信路径故障、快速（个通信路径故障、快速（1 1秒）检测和恢秒）检测和恢复时间、可在线增加和减少节点、对应用复时间、可在线增加和减少节点、对应用PCPC机完全透明、允许正常以太网结点接入、完全分布式

34、结构没有机完全透明、允许正常以太网结点接入、完全分布式结构没有主结点、快速主结点、快速100Mbps100Mbps性能、传输介质为同轴电缆或光纤。性能、传输介质为同轴电缆或光纤。第59页/共96页DCS系统特点系统特点d.可扩展性可扩展性 具有构造大型实时过程信息网的拓扑结构，可构具有构造大型实时过程信息网的拓扑结构，可构成多工段，成多工段， 多集控单元，全厂综合管理与控制综合信息自动多集控单元，全厂综合管理与控制综合信息自动化系统。化系统。 DCSDCS采用开放式、标准化、模块化和系列化设计，采用开放式、标准化、模块化和系列化设计，系统中各台计算机采用局域网方式通信，实现信系统中各台计算机采

35、用局域网方式通信，实现信息传输，当需要改变或扩充系统功能时，可将新息传输，当需要改变或扩充系统功能时，可将新增计算机方便地连入系统通信网络或从网络中卸增计算机方便地连入系统通信网络或从网络中卸下，几乎不影响系统其他计算机的工作。下，几乎不影响系统其他计算机的工作。 第60页/共96页 e e灵活性灵活性 通过组态软件根据不同的流程应用对象进行软通过组态软件根据不同的流程应用对象进行软硬件组态，即确定测量与控制信号及相互间连硬件组态，即确定测量与控制信号及相互间连接关系、从控制算法库选择适用的控制规律以接关系、从控制算法库选择适用的控制规律以及从图形库调用基本图形组成所需的各种监控及从图形库调用

36、基本图形组成所需的各种监控和报警画面，从而方便地构成所需的控制系统。和报警画面，从而方便地构成所需的控制系统。DCS系统特点系统特点第61页/共96页 f易于维护易于维护 功能单一的小型或微型专用计算机，具有维护简单、方便的特点，当某一局部或功能单一的小型或微型专用计算机，具有维护简单、方便的特点，当某一局部或某个计算机出现故障时，可以在不影响整个系统运行的情况下在线更换，迅速排某个计算机出现故障时，可以在不影响整个系统运行的情况下在线更换，迅速排除故障。除故障。DCS系统特点系统特点第62页/共96页 g协调性协调性 各工作站之间通过通信网络传送各种数据，整个系统信息共享，协调工作，以完成控

37、制系统的总体功能和各工作站之间通过通信网络传送各种数据，整个系统信息共享，协调工作，以完成控制系统的总体功能和优化处理。优化处理。DCS系统特点系统特点第63页/共96页 h控制功能齐全控制功能齐全 控制算法丰富，集连续控制、顺序控制和批处理控制于一体，可实现串级、前馈、解耦、自适应和预测控控制算法丰富，集连续控制、顺序控制和批处理控制于一体，可实现串级、前馈、解耦、自适应和预测控制等先进控制，并可方便地加入所需的特殊控制算法。制等先进控制，并可方便地加入所需的特殊控制算法。 DCS系统特点系统特点第64页/共96页石化企业的主要生产装置都采用石化企业的主要生产装置都采用DCSDCS 石化企业

38、的常减压、催化裂化、加氢裂化等炼油生产装置及乙烯装置均采用了DCS控制系统。 全厂各生产装置的监视、控制与操作都集中在一个中心控制室内。 油品储运系统是炼油厂生产过程中最后一道工序，炼油装置生产的成品及半成品油品经调合，最后要出厂。为加强管理和控制，石化企业的油品贮运系统也采用了DCS控制系统。第65页/共96页新型新型DCS系统应用系统应用新建装置采用了新型DCS。 有些石化企业其DCS的功能并未得到充分的利用，因此，很有必要进一步提高DCS应用水平，积极开展DCS先进控制的应用，以充分发挥DCS的作用，取得更大的经济效益。 国产新一代DCS发展也很快，并配备了适合石化生产用的软件， 国产D

39、CS的功能不断增强，其可靠性也会进一步提高，将会在石化企业中得到更多应用。第66页/共96页DCS与与FCS FCS是在DCS的基础上发展起来的，代表潮流与发展方向，国内有的大型项目已采用FCS，如上海赛科乙烯、南海石化项目等，在现阶段，FCS尚没有统一的国际标准，而DCS应用很广，技术成熟，发展很快， 实际上，DCS仍占有不可替代的地位，预计在今后很长一个时期，DCS与FCS将相互兼容、并存和发展。另外，也有的大型工程项目采取FCS和DCS混用方式，以发挥各自的优势。第67页/共96页DCS与与FCS现场总线现场总线FCSFCS的国际标准应趋于统一，的国际标准应趋于统一，技术性能提高，可靠性

40、提高，因而市技术性能提高，可靠性提高，因而市场占有率将大幅度提高。但因目前场占有率将大幅度提高。但因目前FCSFCS尚无统一的国际标准，配套的仪尚无统一的国际标准，配套的仪表产品有待进一步完善表产品有待进一步完善DCSDCS发展很快，完备的功能和广泛的发展很快，完备的功能和广泛的应用而占据不可替代的地位，预计今应用而占据不可替代的地位，预计今后很长一段时间后很长一段时间, ,二者将共存和互补二者将共存和互补. .第68页/共96页上海赛科石化上海赛科石化上海赛科90万吨乙烯的FCS已投运，今后会有更多的项目采用FCS。10套生产装置和公用工程装置分别由10套DCS和SIS系统进行控制.全装置共

41、有15个仪表控制外站(50250平方米),中央操作区面积1300平方米,工程师站室和各机柜房660平方米.中央控制室到外站距离最近550米最这2.5公里.第69页/共96页石化企业采用ERP/MES/PCS三层企业生产经营优化层/生产过程运行优化层/基础自动化层这是自动化技术的发展趋势。第70页/共96页第71页/共96页第72页/共96页石化企业生产与经营过程的分层石化企业生产与经营过程的分层 操作控制层是装置DCS/FCS、实时数据库； 生产管理层是生产调度、油品储运等； 经营管理层是ERP等三个层面。ERP系统需要MES提供的成本、制造周期和预计产出时间等实时生产数据，生产装置所有投入、

42、产出数据都需在MES系统平衡处理基础上才能导入到ERP系统中。因此，石化行业ERP是否能取得效果，将取决于制造执行系统(MES)实施的水平和数据源质量以及处理的效率。 第73页/共96页MESMES主要组成主要组成1 11. 实时数据库与信息管理实时数据库与信息管理 通过实时数据库，企业可集成生产计划与生产调度、先进控制与优化、设备维护与管理、动态成本管理、化验信息系统、流程模拟与优化、ERP等系统，并把这些信息有机连在一起，在业务管理和生产控制之间起到上下贯通、管控一体化的作用。第74页/共96页MESMES主要组成主要组成2 22. 生产计划与调度优化生产计划与调度优化 生产调度系统实施企

43、业生产计划，保证全厂稳定、高效地生产。调度决策系统将生产计划、生产调度、工艺操作和油品储运等联系起来，提前预测生产和油品库存情况，并可进行调度优化。第75页/共96页MESMES主要组成主要组成3 33.流程模拟与工程流程模拟与工程 通过工程流程模拟与优化等先进技术，找到最佳的操作条件，在满足生产装置安全生产和产品质量合格的优化条件下进行生产，是石化企业挖潜增效的有效途径。 第76页/共96页MESMES主要组成主要组成4 44. 先进控制与优化先进控制与优化 先进控制解决方案主要包括非线性控制器、在线监控、软仪表推理技术、优化控制器维护等，可应用于催化裂化、连续重整、大型延迟焦化及乙烯等各种

44、生产装置。用线性规划(LP)为优化基础，控制器能使生产工况在最优卡边操作。当控制器投用后，还需要监控其性能，以便作周期性维护，使其保持精确度。闭环实时优化可强化装置的可靠性，并提高效益 第77页/共96页MESMES主要组成主要组成5 55.数据校正与物料平衡 通过实时数据库等系统，许多炼化企业已实现了生产过程数据的自动采集、生产装置的远程监测等，其数据校正与分析应用有以下几点： 全厂生产工艺过程的物料、能源平衡计算； 为成本核算、收率核算、油品移动、罐区管理和生产统计等应用提供准确可靠的数据； 诊断仪表故障，发现并及时处理跑冒滴漏现象； 为生产计划和调度提供有力支持； 为ERP等系统提供基础

45、数据。第78页/共96页MESMES主要组成主要组成6 66. .实时动态模拟系统实时动态模拟系统 实时动态模拟系统可提供整个炼厂高精确度、多功能动态模拟，可用于设计、工厂开车、工厂改造等方面的操作改进，并通过提高炼厂生产能力和培训操作员技能，实现效益的最大化。第79页/共96页应用应用MESMES系统效果系统效果 在石化系统几家企业已应用MES系统，通过对物流的综合跟踪管理，可有效降低油品的损耗，有了MES这套系统后对公用工程的数据可进行有效的管理，降低了能耗，提高了能源使用效率。 MES为ERP系统提供准确及时的生产数据，提高了ERP的应用效果。 石化工业应用MES以后，预计项目应用的加工成本可降低1%，操作效率提高1%。 据美国ARC公司调查统计，如果应用MES，产品质量可以提高19.2%，劳动生产率提高13.5%，产量提高11.5% 今后，信息技术、自动化技术包括MES技术和网络技术，将会在石化生产过程中发挥更大的作用。第80页/共96页电站电站DCS市场市场由于由于DCSDCS作为与电子和计算机技术结作为与电子和计算机技术结合最紧密的系统，它的生命周期取决合最紧密的系统，它的生命周期取决于电子设备的制造寿命和信息技术的于电子设备的制造寿命和信息技术的发展速度。发展速度。目前，目前，在运