自动化控制系统的选型问题-DCS系统

1、.：.；在运用DCS中，无论新建工程或是改造工程，首先是DCS的选型问题。监於各种DCS有其通用性，而且参与竞争的DCS厂家或系统集成商较多，所以各设计院或业主在标书中均不指定DCS的型号，只规定I/0点数、控制回路数、控制室与现场工艺安装之间的物理位置、人机界面要求、先进控制或数学模型优化等方面的要求、与整个企业管理网络之间关系等项要求，标书中为了显示公平、公正、公开的原那么，还提出DCS应符合各种规范或特殊的性能目的等等。这里要提示买方，由於这些年国产DCS程度提高，应在规范和各项特殊目的和招标资历的规定方面给以注重，如以往在标书中多列出国际或国外的各项规范，而对国内DCS等相关规范注重不

2、够或不了解，如目前国内DCS是根据GB/T、18271.1-2000、GB/T、18271.2-2000、GB/T、18271.3-2000过程丈量和控制安装通用性能评定方法和程序等规范，这应列入标书中，这种要求是正当的，耿直的。关于业绩问题，这是DCS选型和招标方资历论证的一个敏感问题。DCS的功能比较复杂，DCS开发过程是针对不同行业的，而且详细的工程工程的要求也很多，很难对DCS作独一的选择，所以如某DCS用於本类工程较多，这样业主选用该DCS，选型风险就比较小，这是合情合理的。但国产DCS历史较短，在某些行业大型工艺安装上运用的业绩较少或没有，所以“实绩这个门槛问题还要详细情况详细分析

3、，如某国产DCS可靠性很高，在类似工艺的中小安装上运用很好，又有系统扩展才干等再加上国产DCS厂家，掌握原程序，可以按照业主要求添加某些特殊功能等，所以在同等价钱的条件下，可以参与竟争。 工艺流程确定后，控制系统被控对象也就确定。选用哪种控制系统成为重要问题,这主要根据工程规模和投资预算来思索。DCS与模拟仪表相比更复杂，技术性能要求更高，除控制硬件外，还涉及通讯协议、监控软件及与其相连的数据存储等。新系统出现后，与互连网Web技术相结合，还涉及工业衔接软件和优化控制软件，实时数据库、与工厂关系数据库的衔接，传统DCS、PLC的互操作等问题。 一 按投资预算确定控制系统 如控制回路较多，模拟量

4、采集较大，热电阻、热电偶的采集较多时，应选用DCS。 采用哪种DCS，应从以下几方面思索: 目前，正是新老系统交接时期，DCS软、硬件正由公用走向通用。选比较新型的系统，价钱比较低，备品比较好买，维护费用会大幅度下降。与其他系统互连容易，费用低。系统集成是未来十几年的趋势,是计算机技术开展的一个新阶段。 DCS制造厂家往往对某一领域比较专长。如Honeywell TDC2000、TDC3000、TPS和PKS系统，横河CS1000、CS3000系统主要用于石化部门，由于其闭环控制回路比较多，模拟量控制比较方便。模拟量和开关量控制是完全分开的，在开关量的控制方面不如其他DCS方便。 BAILEY

5、公司N90、INFI90，西屋WDPFI、WDPFII、OVATION系统主要用于电力系统。这两个系统在模拟量和开关量结合方面较好。OVATION系统是新型软DCS系统，也是如今销售情况最好的系统之一。 Fisher-Rosmount公司和西屋被Emerson收买，老系统PROVOX 、RS3大多用于化工系统，其批量、配方等很有特征。如今曾经根本迁移改造到新系统Delta V上，新系统兼容现场总线和Hart协议。 不同工艺过程会有一些特殊要求，如电厂要有电调设备(DEH)和事件顺序记录SOE。水泥行业、冶金行业等开关量与模拟量之比大约是6：1，而且纯滞后环节较多，有时需控制补偿等，选型时要思索

6、这些要素。有的DCS系统开关量逻辑控制组态不太方便，这时要思索采用DCS和PLC混合运用。如电厂锅炉控制采用DCS，输煤程控和水处置、除灰等逻辑控制采用PLC。 经济性该从DCS价钱和估计效益角度思索。同档次中，进口DCS控制功能强一些。进口产品有一些先进控制算法，如Smith预估、三维矩阵运算等，因销售时间较长，软件保证体系更完善。国产DCS价钱低很多，也能满足根本技术要求,因开发较晚，某些技术比国外的还先进一些，如以太网的运用、导轨式的嵌入式PC为根底的控制器和曾经有现场总线接口等。从构造上看，我国DCS比某些进口DCS还合理。 国外传统DCS厂家的控制器差别不大，但操作站区别较大。分以P

7、C机和小型机为根底两类。小型机价钱比PC机高很多,且许多机型已停产。PC机操作系统用NT，稳定性虽没UNIX好，但作为操作站运用足够。小型机接口用SCSI，传输速率实际上是串行20倍之多。以NT操作系统作为操作站，如采用串行衔接，点数标签数能少一些，这与硬件配置有关。有时由于硬件与软件配合不好，会频繁死机。国产PC机更廉价，采用PC机操作站，可以采用最新机型和监控软件，与计算机技术的开展根本同步。现场技术人员对软件的安装、调试、联网和开发也更熟习。监控软件分公用和通用，通用监控软件开放性能好，能在以太网中用DDE、或OPC方式交换数据。公用监控软件脚本不丰富，不能与第三方设备衔接，所以目前快要

8、退出市场，但病毒、黑客难以侵入;致命的缺陷是开放性能差。 传统DCS即将退出市场，新型系统可以是集成的，也可以由DCS厂家作为系统供应的。对于集成系统可以是操作站采用通用的，控制器有许多接口，与PLC，Web连用。用户可以经过工程公司集成，应按照工程的规模大小和预算资金来选择运用。由于有通用的监控软件，符合IEC61131-3规范的编程软件、可以选用嵌入式系统或软DCS系统，集成的控制系统有能够到达最高的性价比。 系统规模主要由系统的输入输出点数确定。其中包括连锁、特殊控制要求所需的输入输出点数。选择DCS的型号要看资金确定和维护的任务量，的DCS除操作站需求维护以外，控制部分根本不需维护。

9、在选型时，要思索能否需求冗余。新型DCS的通讯网络是冗余的，结点之间间隔 和DCS网络总长度以及各结点地理配置有关。通用以太网，网卡等价钱很低，而公用网络接口很贵。经济性涉及很多要素，最好联络国内类似单位，进展技术培训，或讨教有阅历的专家处理有关困难。 工程承包方的技术力量。要选择技术力量较强单位作总体方案，而详细编程或组态可分别完成。 国外DCS厂商技术人员不能够大批来我国效力，不熟习我们运用情况，更不能够什么系统都很清楚，所以详细实施还是国内技术人员较好。 如采用进口DCS，可得到国外一些开发工业衔接软件公司的技术支持，能把系统做好一些。我国技术人员也得到提高。虽然我国技术与国外相比有一定

10、间隔 ，但国内技术人员对国内情况比较了解，在国外大公司支持下，做的工程会到达更好性能。 售后效力。国外厂商通常配品、备件供应价钱高，且不能及时提供。用户应选择厂商实力雄厚，技术力量强、境内技术支持好的厂家。厂家会不断更新产品，新旧产品兼容性要好。国内DCS厂家配品、备件供应较及时，售后效力做的比较好，许多第三方厂家也开发了许多价廉物美的产品，用户都可选用。 技术的先进性。计算机技术开展很快，而DCS开展相对稳定，这涉及新技术的运用。要留意：有些国外厂家为抢占市场，经常把不太成熟的产品推到第三世界。国产DCS销售时间还不够长，对一些软件的测试条件不够完善，在一些极特殊情况下，能否会产生问题没有足

11、够证据，所以有时发生缺点会有解释不清的情况。 系统集成已成熟，为节约资金，可采用。应该向ABB公司学习，它的工业IT，就是集成了许多家的产品。用类似的方法，不仅能集成出好的系统，还能培育技术队伍。 综上，选型不但要思索工程规模和投资预算，还要思索一系列其它要素。系统集成是以后的方向，不仅满足控制要求，而且性能好、资金省。 二 按输入/输出点数确定操作站控制器的型号和台数 控制器和处置I/O点数的才干 系统首先要决议采用多少控制器和人机界面。回路控制器组成的系统是比较单一，提供的IO点数确定，用满它的I/O点和回路数目是可以的有现场总线连在控制器上除外。购买的产品品牌确定后，就要确定PLC或DC

12、S的型号，要购买多少台控制器、一个控制器需求配多少I/O卡件。个问题对于最终用户来说是很重要的。 硬件组态。DCS、PLC的型号确定以后，计算各种类型的I/O的卡件数。这称为硬件或称为硬件配置组态。硬件组态有三方面思索：首先是与控制器位置有关的I/O设备位置确实定。思索到安装布线费用，远程I/O体系有优势。本地I/O或远程I/O选定以后，就要选模块型号。通常不会只需一种型号I/O模块。型号选定后，计算每种型号I/O模块数。根据所用的现场传感器、控制设备工原理和电压幅值来划分统计。根据输入/输出功能、电压、任务原理，统计接口模块数。 软件组态。上述任务完成后，才开场软件组态，即DCS采用功能块组

13、态，PLC编制梯形图。现场安装和调试，最后使系统很好的运转。除了I/O模块数，还要思索控制器逻辑程序所用途置机内存容量，最后还要思索处置机指令系统。 关于DCS，控制器I/O点数配置比PLC要复杂一些。因DCS主要思索模拟量处置，它占的处置机内存容量更多。所以选型后，还必需确定点数裕量。根据阅历，假设实践有100个I/O点，应选用能识别300-400点I/O的控制器。 假设一台DCS控制器能衔接64块I/O卡，在实践衔接时，衔接20多块I/O卡才适宜。每块卡分别是8路或16路。假设都是开关量，块数可适当多一些;模拟量块数要少一些。 假设一台DCS控制器能完成120个PID控制回路义务，在做组态

14、时最好作40多个回路，再加上部分开关量和模拟量采集，控制器才干正常运转 。一定不要作太满，否那么不仅影响控制器运转，还影响DCS通讯网络任务。 一个系统要用好几台控制器，各控制器作硬件组态时，相互间负荷要平衡，各控制器输入/输出点数要相当。各控制器要组态多少PID回路关系不大，只需I/O的点数大约是最大才干的30-40%左右。如两台控制器输入/输出点数都没超出，但数量差太远，比如一台是1000多点，而另一台只需100多点，这时通讯网络的任务不太正常。 控制器识别I/O点数的才干和引荐的I/O点数。阐明书中控制器宣传的读取I/O才干越大，留的余量就应越大。如宣布一台控制器有12000点的I/O才

15、干，或有5000点的I/O才干，实践I/O点不能超越1/3，甚至还要少。运用每块卡件，如8通道输入卡，还要留出1-2个通道，16路输入卡，要留出2-3个通道，以便调试时改换通道用。尤其是热电阻或热电偶卡，一定要留富余通道，小信号的模拟量通道更易损坏，调试时更要小心。厂家会给出一台控制器引荐的I/O点数，根据这个点数留余量，而不是一台控制器能识别I/O的才干。 操作站和标签量。传统DCS的操作站读取I/O点数是有严厉规定的，能显示标签量的多少与以下几个要素有关：作站主机CPU的运算速度；操作站主机存储器的大小；主机与DCS网络接口的衔接方式有串行和SCSI之分；监控软件所接纳I/O点数。按阐明书作操作站组态。 根据操作站显示标签数量，决议操作站台数。新型系统由于主机CPU的运算速度和存储容量都能满足要求，标签量可以作的很大，几万个标签都可以作到。 三 关于控制系统的网络层次 80年代传统DCS网络只需一级或两级，分别是衔接控制器和人机界面的通讯网络。有的系统分成完成闭环控制义务的控制器、完成数据采集的控制器和完成逻辑控制义务的控制器，控制器之间用通讯网络衔接起来。这样就有两级网络。 90年代为把消费过程现