自动控制-工业控制自动化行业发展状况

自动控制--工业控制自动化行业发展状况第一章：工业控制自动化行业基本状况1.1定义：工业控制机（工控机）是计算机技术和自动控制技术结合的产物，是实现工业生产自动化、优质、高产、低能耗，以提高经济效益的主要技术手段。1.2工控机的种类工控机系统产品一般可分成下列几类：Ï可编程序控制器（PLC）：按功能及规模可分为大型PLC（输入输出点数＞1024），中型PLC（输入输出点数256～1024）及小型PLC（输入输出点数＜256点）。Ï分布式控制系统（DCS）：又称集散控制系统，按功能及规模亦可分为多级分层分布式控制系统、中小型分布式控制系统、两级分布式控制系统。Ï工业PC机：能适合工业恶劣环境的PC机，配有各种过程输入输出接口板组成工控机。近年又出现了PCI总线工控机。Ï嵌入式计算机及OEM产品，包括PID调节器及控制器Ï机电设备数控系统（CNC，FMS，CAM）Ï现场总线控制系统（FCS）1.3工控机发展综述1983年工业控制计算机被列入国家计算机系列型谱及发展规划。1989年机电部受国务院电子振兴领导小组办公室委托，完成对全国工业控制计算机机型优选，共选出包括工业控制微机系统、但（多）回路调节器、可编程控制器和工业控制功能模块四个种类21个优选机型。1990年国家计委、机电部、化工部、建材局联合组织完成了首次全国工业炉窑控制系统的优选。共选出工业锅炉、水泥机立窑和小氮肥三种炉窑21套获奖的控制系统。目前我国工业控制计算机（包括工业控制计算机系统、分散型工业控制计算机系统、工业控制功能模块系列、自动测试系统和数控、程控五大系列）技术、产业和应用都有了很大的发展，我国工控机行业已经形成。我国工控机系统的发展道路，大多是在引进成套设备的同时，也相继引进了各种工控机系统，并开始自己设计控制系统和装置，然后进行消化吸收，进行二次开发和应用。也有一些厂家引进国外技术，与外商合作合资组装生产国外产品，并逐步实现国产化。据电子部微型机信息网估计，目前我国工控机市场规模为95~127亿元，其中PLC的规模是15~17亿元，DCS系统规模15~20亿元，工业PC机及板卡25~30亿元，嵌入式计算机（含控制器）15~20亿元，机电设备数控系统35~45亿元。据报道，工控机生产厂家中，生产PLC的占30.43%，DCS占17.39，FCS占8.7%，工业PC机占21.74%，其他（自动化仪表、模块）占21.74%。1.4各种主要产品（PLC\DCS\IPC\FCS\RTU）的市场情况1.4.1PLCPLC国内外市场概况由于计算机网络技术和集成电路的迅速发展，PLC向小型化、微型化和高速化发展。在应用中，PLC可与上位机联网，也可下挂PLC，组成分布式控制系统。PLC已广泛应用于冶金、电力、石油、化工、建材、机械、轻工、食品、市政、交通和军工等行业。据美国FROST&SULLIVA公司的报告，全球PLC从1993年的39亿美元上升到2000年的76亿美元，由占工控机市场的46%上升到50%。1995年国内市场销售PLC约为6.6万套，其中国产1.6万套，约为4800万人民币，进口约5万套，约有7000万美元；1996年国内市场销售约为9万套，其中进口8万套，总计约合人民币15亿元。专家估计，2000年PLC的国内市场销售达到15~20万套，约25~35亿元，其中进口占90%左右。上述数据表明：我国PLC市场几乎被国外产品占领，国内PLC产品的市场占有率不足10%。（以上PLC统计数据包括小型PLC）据专家估计，国内PLC产品的年增长率为12%，以满足石油、化工、电力、市政等行业技改的需要，到2005年全国PLC需求量将达到25万套左右，约人民币35~45亿元。PLC产品的主要生产厂家来自中国最大的资料库下载目前，全世界PLC生产厂家约200家，生产300多个品种。主要的国外生产厂家包括Siemens、Modicon、A-B、OMRON、三菱、GE、富士、日立、光洋等等。据电子部98年调查结果表明，国内应用Siemens产品的用户占20.8%，Modicon占14%左右，A-B14%左右，OMRON14%占14左右，三菱8.3%，GE6.25%，富士4.2%；其他（日立、光洋等）4%。目前，我国的PLC生产有一定的发展，小型PLC的有些品种已批量生产，中型PLC已有产品，大型PLC也开始研制，合资企业得到发展，有的产品不仅供应国内市场，而且还有出口。国内PLC形成产品化生产的企业约30多家，年产量超过1000台的不到10家。主要有苏州机床电器厂、上海香岛机电制造有限公司、机械部北京机械工业自动化所、江苏嘉华实业有限公司、苏州电子计算机厂、杭州机床电器厂、辽宁无线电二厂等。国内产品的市场占有率不到10%。从以上数据可知，国内PLC产品仍以国外产品为主，并以Siemens、Modicon、A-B、OMRON、三菱、GE的产品为主。技术发展趋势开放式的设计和网络成为主流；PLC技术正与PC技术融合；系统控制向分散发展；容错系统；小型化、智能化。1.4.2DCS市场DCS国内外市场概况据美国FROST$SULLIVA公司的报告，全球DCS的销售额由93年的26.4亿美元降到2000年的21.3亿美元，由占工控机市场份额的31%降为27%。主要的生产厂家集中在美、日、德等国。1996年国内DCS的市场销售15~20亿元人民币，其中国产（约100套）约占5%，据专家估计，2000年国内DCS系统销售规模达到30~35亿元人民币。DCS国内外主要生产厂家DCS主要生产厂家集中在美、日、德等国。如美国HONEYWELL的TDC3000\MICROTDC3000,TDC3000X等；FOXBORO的I/AS；WESTINGHOUSE的WDPF；WAILEY的NETWORK90、INFI90；日本横河的CENTUM、CS；YEWPACK的MARKII；德国SIEMENS的TELEPERM；ABB公司的MOD300、SIPAOS200等等。国内由于我国传统产业改造和新建工程对DCS的急需，我国八十年代引进了几百套DCS，主要应用于石化、冶金、电力、化肥等企业，我国工业自动化仪表行业同时从国外引进技术，与外商合资组装生产国外DCS，并逐步实现国产化，如上海福克斯波罗、西安横河、北京贝利、四川仪表总厂等。同时，我国机械部重庆和上海自动化仪表所开发的DJK-7500，航空航天部的友力-2000、电子部六所的HS1000和HS2000、北京康拓的KT6000、浙大SUPERCON、杭州万盛公司的FB-2000等。目前，我国的小型DCS系统已投入工业生产，大中型系统已在国家大型石化、冶金、电力等行业的百多个工程中推广应用。据电子部98年的调查表明：我国用户中采用HYNEYWELL的用户占22.5%；北京和利时占17.5%；西安横河占12.5%；北京贝利占10%，SIEMENS占7.55；WESTINGHOUSE占5%；三菱、日立等公司各占2.5%。调查表明：采用国产DCS产品占有一定的市场份额，将近50%。国外主要DCS厂商及DCS性能表BaileyINF90ABBMOD300FoxboroIAHoneywellTDC3000RosemontDETAVYEW1000-XL年生产量80套70套80套100套50套75套年生产能力150套100套150套200套150套150套系统结构模件综合系统分布网分布网综合系统分布网回路数128－400块结构8－12016－328－16模拟I/O点1224无限64072/站80数字I/O点1224无限128096/站250系统回路数128－400无限16点/块无限3840256冗余系统是是是是可选是操作站数250不固定资产无限10不固定5点数/站30000》5000无限23000不限6000趋势显示点1500－3000每区36所有点所有点所有点32×8报警点有有有有有100组显示240有400/区200/区480通讯冗余有有有有有有通讯速度兆波特10210511通讯长度KM2-41.62115批量控制有有有有有有算法数20025500807230标准30用户语言C.basic有FortranP.B高级语言有有先进控制有有有有有有通用数据库是是是是分布式诊断功能有有有有有有模拟图120-1000无固定无限无限100/CRT80与PLC接可可可可可可DCS的主要发展趋势Ï向综合方向发展：由于标准化数据通信线路和通信网络的发展，将各种单（多）回路调节器、PLC、工业PC、NC等工控设备构成大系统，以满足工厂自动化要求，并适应开放化的大趋势。Ï向智能化发展：由于数据库系统、推理技能等的发展，尤其是知识库系统和专家系统的应用，人工智能会在DCS各级实现。Ï工业PC化：由于IPC组成DCS成为一大趋势，PC作为DCS的操作站或节点机已经很普遍。Ï专业化：DCS为更适合各相应领域的应用，就要进一步了解各个专业的工艺和应用要求，以逐步形成如核电站DCS、变电站DCS等等。1.4.3工业PC机市场国内外市场概况据美国FROST&SULLIVA公司的报告，全球工业PC机市场销售额从1997年的10.2亿美元上升到13.7亿美元，由占工控机市场份额的12%降为9%。国内自92年以来，工业PC机市场极为活跃。据电子部微电子于计算机研究中心统计，全国工业PC机的OEM产品海关统计进口95年为21亿元人民币，96年为27亿元，2000年接近40亿元。主要生产厂家国外的生产厂家主要由台湾研华、美国INTEL、IBM、SIEMENS等等。国内的主要生产厂家有北京康拓工业电脑公司、北京四通工控、北京联想工控、北京画院自动化系统公司、北京工控计算机厂、北京宏拓工控、北京长城工控、北工大、北大方正、上海康泰克电子技术公司、华北工控、和利时自动化工程公司、中国航天工业总公司骊山公司等等。据电子部98年调查表明：我国工业PC机市场以海外产品如台湾研华、美国INTEL为主，但国内产品也占有一定的市场份额。现场总线控制系统市场现场总线控制技术给控制系统体系结构带来一场革命，将有FCS代替传统的DCS。国家在“九五”期间为了加快现场总线技术在我国的发展，支持成立了“中国机电一体化技术应用协会现场总线专业委员会”和“中国仪器仪表协会现场总线专业委员会”以推进行业工作，同时在重庆、西安、上海三大生产基地进行技术改造，重点放在智能化仪表和现场总线技术的开发和工程化上，补充和完善工艺设备、开发装置和测试装置、建立智能化仪表和开发自动化系统的生产基地，形成适度规模经济。集中力量联合攻关解决基础产品和基型产品等50个品种和必要的支撑软件的开发。重点开发压力、差压变送器系列、温度变送器系列、流量仪表系列、执行器和阀门定位器系列等100个以上的品种。北京康拓科技开发总公司采用兼有数字－模拟特性的HART协议，研制开发了ITT智能温度变送器。利用ITT智能温度变送器和其他HATT产品组成HART现场总线网络。1.4.5RTU产品RTU的应用情况RTU产品主要应用电力行业的电网调度SCADA系统、变电站自动化控制，油田的自动化、输油输气管网监控系统，城市供水、供气管网监控系统。以电力行业的使用量最大。主要的生产厂家国外厂家包括GEHarris的D10/D20/D25/D200；费希尔-罗斯蒙特（F-RSOEMOUNT）的ROC产品系列包括ROC-300系列通用RTU(199l年推出)有ROC306，ROC312，ROC3；另外SIEMENS、ABB、MOTOROLA等公司也开发自己的RTU产品，但他们的产品主要为自己公司的SCADA系统提供服务。国内厂家包括：电力行业的东方电子、南瑞集团、山东积成等等；石油行业的北京安控、江苏华盛等公司。第二章化工行业工控发展概况2.1化工自动化的发展现状与趋势1975年后，随着从美、日、法引进以DDZ-III型系列表为主，实现全流程集中控制的13套自动化程度较高的30万吨/年合成氨装置和一批大中型乙烯装置和化工装置，我国化工自动化进入发展期。1981年吉化公司化肥厂在氨合成生产过程中率先采用DCSCENTUM系统监控合成塔温度等，这是我国工业部门首次使用分散控制系统（DCS）控制生产过程。80年代末90年代初，随着微电子技术发展和现代控制理论应用扩大，化工自动化得到进一步的发展，在沧州化肥厂、云南天然气化工厂等采用优化操作、优化管理的管控一体的自动化试点。90年代初~现在，随着微电子技术发展和现代控制理论应用的扩大，计算机技术用于化工生产过程控制有了较快的发展，DCS、IPC、PLC已获得广泛应用，尤其是DCS和计算机相结合在实现多变量控制、优化控制、人工智能专家系统、大型设备诊断以及管理控制一体化等方面做了大量工作，使我国化工特别是大型化工装置的自动化技术有了长足的进步。国家863工程使化工自动化由单体控制系统在向总体控制系统发展，由彼此独立的子系统在向多元沟通的网络化系统发展，由追求单向指标、单个控制系统的品质优化在向追求整体效益、实现大规模生产的安全、优质低耗的综合最优指标发展。综上所述，40多年来化工自动化发展较快。目前化工自动化的整体水平已达到国外同类型90年代初的水平。2.2化工行业应用工控产品的基本情况目前，化工行业的工控应用主要集中在生产装置的控制方面，但在管控一体化方面也有了一定的发展。大型化工生产控制主要用DCS；对于小型的生产装置，考虑到IPC和PLC使用方便，价格便宜，又能用于程序控制，顺序控制和连续生产过程控制，IPC和PLC在化工行业应用越来越广泛。大型化肥厂、大型乙烯厂主要采用DCS系统控制生产，小化肥厂，氮碱厂等主要用IPC或PLC控制，少量用DCS，化工行业用RTU控制生产的很少，主要用于一些化工厂的污水处理、输送管道控制。据不完全统计，大型化肥厂、大型乙烯厂100%采用自动化控制生产，其中60.35％采用DCS，13.79％采用IPC，25.86％采用PLC；中型化肥厂也100％采用工控产品，其中32.23%采用DCS系统，39.67％采用IPC，28.1％采用PLC；小化肥厂也85％以上都采用了工控产品，其中15.24％采用DCS，33.33％采用IPC，39.5％采用PLC；氮碱厂95％以上都采用了工控产品，其中23.03%用DCS控制，58.98%用IPC，17.97％用PLC。对于管控一体化方面，化工部在“十五”期间，把管理控制一体化列入规划，并已在沧州化肥厂、云南天然气化工厂、福建炼油化工公司、吉化、盘锦乙烯等企业进行了大量的工作。据化工部1997年11月统计，目前我国化工系统(不包括石化)用了713套DCS系统，比1995年4月统计数增加37.45%，化工系统是应用DCS最多的工业部门，约占全国工业部门用DCS总套数2066套的34.5%。据专家估计，2000年化工应用DCS为1740套，PLC为7800套。其中化肥DCS为478套，氯碱DCS为83套，有机化工DCS为595套。化工系统所用的DCS引进的较多，进口占60%以上，有美国、日本、德国、英国、意大利、澳大利亚等国家14个公司的不同型号的产品，约占总套数的70%左右，其中日本横河公司和美国霍尼韦尔公司为最多，分别占22%和18%。99年各厂家所用工控产品的比例DCS%IPC%PLC%大型化肥厂所占比例19.5121.9558.53中型化肥厂32.2339.6728.1小型化肥厂15.2433.3339.5氯碱厂23.0358.9817.97化工行业工控产品应用数量估计：化工行业DCS（套）PLC（台）RTU（台）99年120071002602000要的应用企业化工行业的企业分布主要有兰州化工基地，南京化工基地，吉林化工基地，北京化工基地，华南，华中地区等。对工控产品的性能要求大型化工企业采用DCS要求高可靠性，功能强，具有开放性，可联网组成综合管理控制系统，一般用国外产品；中小型化工企业要求可靠性高，具有开放性，可用国产DCS或用PLC控制，价格较便宜。工控改造的要求小化工装置在工艺和装备的技术改造中，要采用相应的低成本自动化（LCA）技术来提高经济效益。低成本自动化是指为达到化工装置所需控制要求而采用的适用而先进的自动化技术，以取得低投入、高产出和缩短投资回收期的效果。LCA是国际上公认的中小企业自动化发展的有效路子和基本模式。尤其在现阶段，我国国产的DCS、PLC、工业PC机已不乏性能/价格好、售后服务又有良好信誉的品牌。而且，绝大多数化工对象的控制可用PID或PID与串级、前馈、超驰等的复合控制系统来实现，也可引入并不复杂的软测量参数后再用上述方法加以控制；在关键而难以控制的地方，应用已有的或移植适当的先进控制方法，如专家系统等技术，是完全可以取得很好的控制效果和经济效益的，而所需投资并不会很多。大型连续化工生产装置要以提高经济效益为中心不断优化操作和实现优化控制。大多数现有化工生产装置仍有很大的效益潜力可开发，优化是主要依靠软技术来获益的重要途径，而优化操作参数和优化控制技术的应用远未被重视和采用。积极采用先进控制技术来提高控制效益；先进控制软件的开发要加速向工程化、商品化、产业化方向发展的进程，针对化工过程常具有的多变量、非线性、时变性、不确定性、反应机理复杂等特点，采用诸如解耦控制、推断控制、自适应控制、智能控制等方法，可使许多控制难题得以解决，从而获取常规控制难以达到的效益，特别需要提出的是专家系统等人工智能技术对复杂的化工对象来说往往可以取得事半功倍的效果，其应用前景十分广阔。提高在线分析仪表的应用技术水平，扩大开发软测量技术及其应用。在我国化工生产过程中，在线质量分析仪表一直是既昂贵而又难以用好的仪表，所以，不少化工厂在生产上主要依赖于化验室分析，由于这种离线分析的时间滞后且分析结果不具连续性，可能使产品质量问题不能被及时发现，从而造成无法挽回的损失。故当前首先要提高在线分析仪表的应用技术水平，如样气的预处理装置就十分关键。设备和过程故障诊断技术的开发应用，提高设备状态监测和预测水平。企业越来越深切地认识到生产的安、稳、长、满、优是获取最大经济效益的关键，而“安”是第一位的，所以，故障诊断技术已成为自动化的重要内容，近十多年来，无论是在其硬件还是软件技术上都有很大进展，尤其是应用人工智能技术，使系统具有智能化关联和逻辑判断真假功能，能有效地避免因仪表造成的误操作、误停车和停车的扩大化，以迅速恢复生产和减少经济损失。工控改造的发展趋势未来十年化工自动化的发展目标：Ï建立和完善以安全生产、节约能源、产品质量、环境保护为主要的控制对象，用IPC、PLC、DCS和常规仪器仪表实现全流程控制。小型企业凡能实现自调的岗位和参数务必实现自动监测和自动调节替代手工干预。Ï开发和应用专家系统、人工智能、统计过程控制、多参数模型预估控制等先进过程控制技术处理和控制各类化学反应全过程，并能处理过程单元非线性现象和排除可能有的干扰，以实现装置的优化运行和保证产品质量在标准范围内的要求。Ï对设备特别是旋转设备进行在线腐蚀、磨损、旋转和振动监测。Ï开发和建立标准化平台，运用开放系统把化工企业的生产过程控制系统、企业管理系统、生产调度合计化系统、实验室分析系统、仓库管理系统、设备维护系统集成现场控制层、生产管理层和决策层网络，是实现整个企业计算机联网和通讯的综合信息的自动化管理。Ï开发和应用特殊化工检测和分析仪表，以满足强酸、强碱、高温、高压、易爆场合的要求和化学工业发展的需要。来自中国最大的资料库下载Ï建立一支与现代企业自动化相适应的自动化技术队伍。在“十五“计划期间，化工行业将积极推广自动化行业的发展，预期在2005年使化工行业的自动化水平达到90年代中期国际水平，自动化将成为企业确保安全生产、节约能源、提高经济效益的有效手段。到2010年，推广应用管控一体的标准化平台试验成果，使其彷效大型化工企业和20%的中型化工企业实现管控一体化，其它大中型企业用数字表，智能表和工业控制计算机，特别是用DCS，PLC，IPC对生产过程进行控制，实现生产控制微机化;实验分析仪表化;计量数据标准化;并扩大使用以现场总线为主要控制的仪表;所有小型化工企业重要工艺参数和重要岗位实现自调。通过完成这些任务，使其2010年化工自动化先进水平达到发达国家下世纪初的自动化水平。第三章石化行业工控发展概况3.1石化工业控制的水平石化行业自动化主要包括炼油化工自动化、油田自动化两个方面。对于炼油化工自动化，在大型的炼油装置、乙烯生产装置、化纤生产装置主要采用DCS系统，配备先进的控制软件进行控制；对于中小型的生产装置，采用电动仪表或DCS（中小型）、智能电动变送器、数字式调节器进行控制；油田自动化主要采用SCADA系统和DCS系统。石化总公司在“九五”期间对新建和技改项目进行了自动化改造，并取得了明显的效益。总体来说，石化自动化水平已达到国外90年代中期水平。3.2炼油化工行业主要工控产品的应用我国炼油化工生产装置规模大，生产过程复杂，对计算机控制系统要求高，国产DCS还不能满足要求。因此，这些装置采用的DCS系统大都是引进的。另外，多数DCS系统用于单个装置的集中控制，联合装置集中控制的较少，采用全厂或区域DCS集中控制的改造正在进行之中。自动化系统控制软件也主要从国外进口，目前有18家国外公司销售的120多种控制软件在我国销售，新的神经网络软件、模糊控制软件已实用化。我国DCS应用软件有待进一步开发，目前应用与石化行业的DCS系统都数只发挥了30％的功能，有待进一步的提高。截止到1999年九月化工信息中心统计，石油化工用于过程控制的DCS共678套，其中炼油211套，化工182套，化纤39套，化肥38套，油田113其他为95套。分别由国外10家公司引进的20种型号产品。数量居前五家公司分别为美国霍尼威尔为225套，日本横河为163套，FISHER-ROSEMOUNT为37套，美国FOXBORO为35套，美国ABB为20套。国产DCS为21套。石油化工系统引进的DCS系统价格昂贵，1990年前引进的122套DCS总投资约为6000万美元，1500万人民币，平均每套价格为50万美元，目前每套的价格也在30~40万美元左右。另外，引进的方式主要是成套引进。对于一些中小型的生产装置，采用IPC、DCS（中小型）、PLC、智能电动变送器、数字式调节器等方式进行控制。另外，对于整个生产装置的某个局部控制部分，也采用PLC、IPC等方式作为控制核心。如催化裂化装置中，利用IPC和电动仪表构成计算机监控系统，实现定点控制、数据处理、开环指导，现已成为技术成熟、性能可靠的自控模式。专家估计，2000年石化应用DCS为700套，PLC（IPC）为3100套，RTU为1200套。其中乙烯DCS为185套，PLC为820台；炼油DCS为226套，PLC为1000台；油田DCS为117套，PLC为518台，RTU为1200台。在石油化工领域RTU主要是用于油田自动化。石化使用的DCS，PLC（IPC）及RTU产品90%为引进技术。工控产品应用数量：石化行业DCS（套）PLC（台）RTU（台）99年678＊280011002000年70031001200＊号数据来源：化工信息中心；其他数据为专家估计。DCS系统在炼化企业的应用效果综观已投用的DCS绝大部分都取得了较好的效益，为生产的安稳长满优起了促进作用，具有传统常规仪表无法替代的优点。例如高桥公司炼油厂的常减压装置采用DCS系统与FOX一300上位机，除对全装置实现常规控制外，还充分发挥了信息采集功能、通信功能和运算功能强的优势，并以此利用人工智能方法构造上级协调系统，开发了常压塔整体智能决策与优化专家系统，年经济效益达314万元，技术上处于国内领先地位，并达国际水平。天津公司涤纶厂与申科院自动化所合作，采用DCS及一台PC微机对间歇缩聚装置十条生产线进行控制，实现聚酯粘度数模优化控制，并与本厂微机局域网PLAN一5000连网，把实时生产信息自动传送至调度室，向管控一体化迈出了一步。获总公司89年优秀计算机软件一等奖及总公司科技进步三等奖。巴陵公司锦纶厂已内酡胺装置投资人民币32万元，采用DCS系统改造原气动I型表，自投用以来，工艺指标控制合格率、产品质量及原材料消耗均达历史最好水平，一级品率由63%提高到83%，年经济效益达130万元。扬子公司聚丙烯装置，采用TDG一3000系统对全装置进行控制，由于仪表、计算机人员与工艺人员、设计人员的密切配合，协同工作，技术上互相渗透，操作人员熟练地掌握了操作，取得了良好的经济效益，获总公司1989年优秀计算机软件二等奖，总公司科技进步三等奖。齐鲁公司橡胶厂乙腈装置引进，依靠厂内自己的技术力量，进行组态生成，节约了外汇，锻炼了队伍，提高了技术水平，在管理上建立了岗位操作规范，激发了操作人员刻苦钻研业务、提高操作水平的热情。DCS投用以后，产品合格率提高了14.73%，加上其它消耗下降，预计经济效益可达500万元。齐鲁公司第二化肥厂、金陵公司化肥厂等30万吨/年合成氨装置采用DCS控制系统，也都取得了较好的经济效益，为装置节能降耗增产作出了贡献。从管理角度定性评价DCS应用水平的分类标准第一类，满足生产安、稳、长、满、优运行的要求，DCS功能发挥齐全，应用水平较高，经济效益显著，为装置达标作出较大贡献;并实现了实时信息向计算机管理信息系统的传输。第二类:满足生产安、稳、长运行的要求，促进了工艺管理的改进;采用先进控制策略，取得了良好的经济效益，为装置达标发挥了作用;工艺、仪表、计算机人员配合协调好;工艺人员能熟练地掌握DCS操作。第三类，满足生产安、稳、长运行的要求，发挥了DCS的基本功能，提高了控制品质，有经济效益。但应用深度有待进一步提高。第四类:DGCS基本功能没有发挥，应用水平低。以上述分类标准为尺度，对60多套DCS使用情况考查，属第一类1套，占1.6%;第二类12套，占19.7%;第三类45套，占73.8%;第四类3套，占4.9%。总上分析，我国的DCS系统的利用率相对较低，需要进一步开发DCS系统的功能。主要炼油化工企业主要集中在兰州石化基地，南京石化基地，东北石化基地，北京石化基地，华东，华南，华中地区等地区。主要是中石化下属的公司和中石油和天然气集团公司下属的地区公司。如中国石油化工股份有限公司北京燕山分公司、中国石油化工股份有限公司齐鲁分公司、中国石油化工股份有限公司上海高桥分公司等等。对工控产品的性能要求大型石化企业采用DCS要求高可靠性，功能强，具有开放性，可联网组成综合管理控制系统，一般用国外产品；中小型炼油装置要求可靠性高，具有开放性，可用国产DCS，价格较便宜。对罐区，水处理等可用IPC或PLC控制，油田用SCADA系统和RTU控制。对工控改造的需求与趋势炼油化工自动化的改造需求迫切。当前，我们对石油化工产品的质量要求越来越高，并要求炼化企业减少污染，节约能源，所有这些都迫使炼化企业提高自动化水平。传统的DCS系统出现了一定的局限性，自1975年推出DCS以来，已广泛应用炼油化工企业，取得了很好的效果，显示了它的优越性。但是，随着信息技术和企业管理现代化的发展，传统的DCS显出了局限性。据北美和欧洲用户的调查，70％以上的用户对DCS不满意，原因一是价格昂贵；二是不能适应现代企业信息迅速增加的要求，90年代，I/O点已增加到50000点，传统的DCS不能满足这种要求；三是过程变化性不大，有80％的控制回路与一般控制回路相比，控制过程变化性相似，只有20％的控制回路降低了过程的变化性；四是现场信号检测与传送仍是传统模式，现场变送器检测信号，以4~20MA模拟信号传送，精度低，无自诊断功能，信号传送也是单方向的。从目前到2005年，我国石化系统将有1200多套生产装置需要用DCS控制，其中有100套主要装置采用先进优化控制（一套先进优化控制软件价格约50万美元）。工控改造的发展趋势（1）传统DCS转向开放的DCS：传统DCS是由控制站，操作站及网络组成，开放性较差。90年代国外推出新一代DCS。如霍尼维尔的TPS（TotalPlantSolutionSystem），它是集过程控制和信息管理于一体的计算机系统，采用通用的软件：WindowsNTOLE(对象连结和嵌装),ODBC（开放数据库连接）及现场总线powerPC，和Intel芯片。(2)以工业PC机和现场总线为基础的分散控制：随着工业PC机和现场总线技术的发展，工业PC机的容量大，灵活性大，价格便宜，作为生产过程控制的设备，可满足要求。到下个世纪，以工业PC机和现场总线为基础的分散控制，在石化工厂将会得到应用。据专家估计：到21世纪，大部分常规的DCS功能将移到现场智取仪表和基于PC的系统。目前，已有炼油厂采用基于PC的现场分散控制系统。如美国犹他洲盐湖城FLYING炼油厂，在自动化改造中，因常规的DCS价格很贵，所以没有采用，而是采用的工业PC机，Opto22和Optocontrol最新控制软件构成了分散控制系统，取得与常规的DCS分散控制系统一样的控制效果。我国油田也应用了这种控制系统，投资省，控制效果较好。（3）总线和现场总线控制系统：随着国际现场总线标准的实施，现场总线技术的成熟以及现场总线控制系统的推出，它将对我国仪表和自控领域产生巨大的影响，也必将对我国石化企业仪表和控制系统的应用产生很大的影响。由于现场总线技术克服了模拟仪表和DCS的不足及应用中的问题，近几年它发展迅速，已进入实用化阶段。新一代控制系统是由多段高速（H2）或低速（H1）现场总线、各类智能现场仪表包括流量、压力、温度、执行器及附助单元等、人-机接口（工业PC机）、组态软件、监控软件及网络软件等组成现场总线控制系统（FCS）。有的国外仪表公司已推出自己的现场总线控制系统。现有的控制系统是DCS，它可完成控制、显示、操作及与上位机通讯等。采用现场总线控制系统，原DCS60％-80％的基本控制功能分散在智能现场仪表上执行，现场仪表、PLC、人-机接口（操作站）、维护管理系统、和上位机系统都将作为现场总线的节点平等地挂在总线上。FCS除了有控制系统外还有非控制用的信息组成维护管理系统，可把现场仪表的工位号、制造厂、材料、量程和零点、运行状况、精度、维修计划等一系列信息传送到操作站，操作员对现场仪表运行情况一目了然。系统出现故障时，可及时了解故障的位置和性质，缩短了判断故障的时间，并可预测维修，提高了系统的可靠性和可用性。（4）控制，管理和经营于一体的信息综合系统：目前许多炼油化工企业都是采用一种自成系统的自动化结构，每个单元都有它自己负责的自动化系统，形成许多自动化“孤岛”式的控制和信息管理格局。由于市场竞争激烈和规模经营发展，企业为增强竞争优势，需要更及时、准确的信息为企业决策服务，并使经营决策能有效地转变为生产操作成果。计算机控制，经营和管理一体化的信息综合系统的应用开发将会得到炼油化工企业的重视。该系统主要由调节控制级、生产管理和经营决策级组成。调节控制级包括现场仪表、调节控制、先进控制和优化，实现过程的最佳控制；生产经营管理级包括跟踪产品质量的实验室信息管理系统，采集、加工和分析信息，生产计划调度等；决策级是企业的最高决策层，包括原油供给、产品销售、市场营销等活动，及时作出正确决策，实现企业的最大利润。（5）公用工程：公用工程装置不是石油化工厂中的直接生产装置，公用工程是向各工艺装置供应能源的，同时也消耗能源。如何使用公用工程装置能源合理分配，达到燃料，蒸汽和电力优化分配，则是公用工程控制的目的。在经济发达国家中，十分重视公用工程的能源优化控制管理。目前国外有许多公司都推出自己的能源优化控制管理软件包，对能源管理进行优化，以达到节约能源，提高效益的目的。美国SETPOINT公司的公用能源优化应用软件包已在世界十几个工厂中安装使用。它是结合模拟和先进控制来建立一个全厂范围内的能源管理系统，以最低的费用提供能源，它可以分析蒸汽量，优化控制锅炉蒸汽产量，可以直接同过程计算机相连接，在线进行优化控制,可节约能源费用的2—8%。ABBSimcon公司的能源管理系统(EMS)，也是一种优化控制系统。它可以管理和控制工厂能源的发生和分配。它使用优化、能源预测、蒸汽和电力平衡，产气和发电协调、自适应和预先控制，以达到燃料、产汽控制优化的目的，可以节约5—10%的能源消耗。国有有关的发展政策为了提高石化行业的自动化水平，今后一段时间，国家主要抓好以下几部分的工作。Ï重点搞好大型石化工程的仪表成套工作Ï提高国产ＤＣＳ的可靠性，并形成一定的规模Ï加强先进控制应用的研究工作Ï加强能源管理及优化软件的开发、应用工作Ï设置必要的在线质量分析仪，提高产品质量，实现优化控制Ï工业ＰＣ机广泛应用，占领一定的市场份额Ï加快现场总线和工厂综合自动化系统的开发工作3.3油田自动化目前，油田自动化已摆脱了传统的自动化模式，由早期的仪表自动化进入以微电子学为基础，集微电子技术、电力电子技术，计算机技术、网络通信技术于一体的新一代自动化，也就是进入了大量应用PLC、DCS和SCADA系统的时期。油田自动化就是利用自动化手段对油田的油井、计量间、管汇阀组、转油站、联合站、原油外输系统、油罐以及油田的其它分散设施进行自动监测、自动控制，从而实现生产自动化和管理自动化。油田自动化系统可分为两大部分，一是用来完成过程控制和数据采集的SCADA系统(监控和数据采集系统)或DCS系统(集散控制系统)；另一部分是用来保护工艺设备、保护人生安全、保护环境、减少和避免事故发生的ESD系统(紧急关断系统)。工控产品的应用情况目前，油田自动化主控系统主要采用的工控产品是SCADA系统和DCS系统，以SCADA系统为主；ESD系统通常采用可编程电子控制系统(PES)，如中型的PLC(可编程控制器)或FSC(故障安全控制器)来进行控制，以满足当今高可靠性的ESD系统的需要；对于局部系统的控制（比如油田联合站注水系统等等）采用IPC、PLC、DCS等控制方式；输油、气管道的自动化监控系统主要采用SCADA系统，如库鄯输油管道自动化监控系统。截止到99年9月，油田使用的DCS系统为95套。据专家估计，2000年油田用DCS系统为117套，SCADA系统为150套，RTU（中型）1200台，PLC（中型）达到518台。以前国内油田的主控系统主要采用国外的SCADA系统，近几年来，国内油田自动化的水平得到快速提高，出现了一批实力较强的工控厂家，占有一定的市场份额。应用举例靖西天然气管线控制系统：靖西天然气管线起源于陕西省蜻边(陕甘宁气田)，终于西安末站，全线穿越西安等15个市县，主干线长约500km。管线起点压力为4.5MPa终点压力为1，OMPa管径426m，年输气量5.6亿立方米，管线二期工程在首站加压为5.8MPa年输气量7.5亿立方米。全线设置监控及数据采集系统SCADA系统，调度控制中心设在西安，管线设首站一座:靖边;分输蛄4座:延安、铜川、成阳、西安;清管站4座:华子坪、富县、黄陵、泾河，另还设置线路截断阀室14座。SCADA系统的通信采用卫星信迅，辅之于公用电话网为备用信道，将全线数据实时送往西安调度控制中心。SCADA系统构成：SCADA系统是以4C技术为基础，网络结构主要由调度控制中心计算机网络(DCC)、站控系统(SCS)以及通信系统(COMM)三部分构成。1）调度控制中心（DCC）：DCC为SCADA系统最高级别的一层，主要负责采集所有站控RTU的数据及系统数据库的生成，对整个系统的工艺生产进行管理、优化、决策及控制。2）通讯系统（COMM）：SCADA系统工作的有效性和可靠性，取决于DCC和RTU之间的数据传输情况。目前常用的通信方式有公用电话网、VHF或UHF无线电通信、微波通信、对流层反射无线电通信、电力线载波通信、直达线通信、同轴电缆、卫星通信及光纤通信等。由于DCC和RTU之间距离大多都很遥远，为保证SCADA系统有效运行，必须保证通信不被申断，因此大多采取通信冗余技术，即采用主-备双通信信道。3）站控系统及远程终端装置（SCS，RTU）：RTU是一种以微处理器为基础的智能装置，它以模拟的和数字的输入输出信号与工业生产现场的仪表和控制设备相连，实时采集所需要的各工艺参数，如压力、温度、流量、液位、阀门状态、泵状态等，并实现就地控制；同时把有关数据打包，通过COMM传给DCC，并接受来自DCC的远程控制信号，RTU是SCS的核心。靖西管线的SCADA系统，调度控制中心计算机网络采用加拿大VAMET公司的OASYS平台，站控系统RTU由A-B公司PLC-5可编程控制器组成，SCADA主机通过VSAT卫星系统与RW通信，一旦卫星线路中断，可通过地面公共电话网进行数据通信。来自3722资料搜索网中国最大的资料库下载调度控制中心设有5台计算机工作站:操作员工作站2台;工程师工作蛄、培训工作站、系统模拟工作SCADA控制中心网络配置了4台显示终端站，其中值班主任终端站1台，生产经理终端站1台，总经理终端站1台，演示终端站1台，每站均配14"彩色高分辨率显示器，分辨率1280x1024，256色。由于首、末站在工艺上的重要性，采用A-B公司PLC-5/40的CPU，并且按1:1热冗余方式配置，其余各站的CPU均采用PLC-5/20;每个站的I/O模板均放置在一个16槽机架内，通过远程I/O链与CPU通信;每站还配有A-B公司的PANEWIEW900，用于各站的人机接口。靖西管线全线控制采用就地手动、站控、调度控制中心远程控制的三级控制方式，各场站做到无人值守。其中调度控制中心远程控制优先级最高，在紧急状况下如信号线路发生故障，现场操作人员可以中断站控自动程序，采取就地手动控制。通常情况下，各场站的数据采集、控制及报警故障处理由站控完成；输气方案的确定、管线流量的管理优化等由调度中心完成，同时，调度中心可以控制和调整各站的流量和压力，可开启或关闭各站的重要阀门，实现远程控制。二者协调配合，使整个管线处于最优运行状态。技术性能要求除了满足油田自动化的基本功能需求外，由于油田油井、计量站等设施分布较散，距离较远，考虑到造价等问题，有些设备的通讯方式必须采用无线通讯的模式。自动化改造的要求进入九十年代以来，我国油田自动化取得了突破性的进展，东部老油田的改造，联合站的自控系统，尤其在西部八五期间的新油田建设中实施了自动化工程，可以说：“当前油田自动化进入了一个重要的发展阶段。”西气东输工程工控产品的应用：西气东输工程主干线西起轮南油气田，东至上海，全长4167KM，2003年完成主体工程，仪表控制系统投资有24亿元。下游配套的城市管网，工业利用等项目需仪表控制系统投资有42亿元，这是一个很大的市场。1）SCADA系统：集气站的主要功能是将几个至十几个天然气计量站的来气集中到该站进行净化处理，脱去天然气中的水分和酸性气体。在这些工艺过程中，压缩机和膨胀机的控制和连锁保护是比较复杂的，尤其是轴位移和轴振动的检测，目前国内还不能提供可靠的仪表供选择。SCADA系统除控制集气站外，还应通过远程终端装置(RTU)远距离监视所管辖的气井和计量站的生产状态和有关数据。一旦出现事故，立即启动集气站中的应急关闭和火炬燃烧系统。集气站中的高、中、低压气在发生故障时，必须先关闭系统，将高、中、低压气系统自动地切换到火炬系统，自动点火，充分燃烧，保护环境和保障系统安全。2）天然气处理工厂的DCS：天然气综合加工厂包括天然气分离厂，液化轻烃加工厂，天然气、轻烃储罐区，热电联供设备，含油污水处理厂等。对于年产120亿立方米天然气能力的气田，根据地理位置和气量情况，需要建立天然气处理厂4-6个。因其生产工艺过程相对分散，每个工厂都有自己独立的生产工艺过程，各工厂之间又互为上、下游提供原料和能源。因此它们的过程检测和控制系统应该是典型的DCS分散控制系统。作为整个天然气处理厂，它的检测和控制除了保证各工厂平稳运行，还应考虑到全系统的热量和质量平衡，以达到对给定原料气来讲是最经济的生产过程控制。3）天然气长输管道SCADA系统：几个天然气处理厂的合格氢气汇集到轮南油气田首站，经直径为11l8mm的管线，输送压力为8.4MPa，途经9个省市，最终到达上海。长输管线要穿越山地、峡谷、河流、沼泽、盐碱地等多种复杂地段。SCADA系统除一般对天然气输送过程的压力、温度、流量、天然气密度、天然气露点等变量的检测和控制以及中间站的监视控制之外，还应考虑管道、设备的腐蚀和防护，以及管线的安全操作等技术，特别是当发生天灾和设备事故，或者天然气被偷盗时，为保护系统和生态环境，而需采取的应急处理技术。4）天然气分输站的商品气的计量交接技术：天然气作为一种商品，在气田的外输首站需要经商品计量交接给天然气长输管道公司，管道公司将天然气输送到沿途的9个省市时，也要分输给各省市的天然气利用公司，后者将天然气销售给化肥厂、电厂、供热公司及各用户时也需要进行计量。而天然气的计量数据作为财务结算的凭证，应该具有科学性、准确性和公正性。初步估算DNl5O-DNl118的大中型天然气交接计量站约400-500个，DNlO0以下的输给供热公司、大型宾馆饭店等的计量设施就有数以万计。如果再考虑到千家万户的需求，所需仪表的数量就更多了。5）城市天然气管网的SCADA系统："西气东输"的末站是长江三角洲地区。上游开发和主管道建设由国家建设投资，而下游各城市的管网和配套建设工程由各地分头建设，预测每消化l立方米天然气，需投资5-8元，下游工程建设需投资600-800亿元。城市管网铺设和旧网改造以及储备设施的SCADA系统，从管线网络的拓扑结构来看将是树型、环型、垦型的多种组合。整个过程检测和控制系统要根据工艺流程合理地设计各种RTU，根据用户所需的天然气压力和流量控制整个系统平稳运行，以保证及时准确地计量。国内油田的分布我国的油田主要集中在东北、华北、西北地区。主要有大庆油田、胜利油田、中原油田、塔里木油田、吐哈油田、华北油田、辽河油田、青海油田、克拉玛依油田大港油田、四川油田、河南油田、江苏油田等等。主要油田企业：中国石油化工股份有限公司中原油田分公司、中国石油化工股份有限公司河南油田分公司、中国石油化工股份有限公司江汉油田分公司、中国石油化工股份有限公司江苏油田分公司、中国石油化工股份有限公司滇黔桂油田分公司。主要竞争对手以前国内油田的主控系统主要采用国外的SCADA系统、DCS系统，近几年来，国内油田自动化的水平得到快速提高，出现了一批实力较强的工控厂家国外厂家：主要由美国Action公司SCADA系统，应用新疆鄯善油田、青海湿北气田；加拿大VALMET公司的SCADA系统；美国BAKERCAC公司的SCADA系统；WESCON公司的SCADA系统、HONYWELL的PlantScapeSCA系统等等。国外厂家的产品价格较高，如新疆塔中的一个油田(年产量200万吨)的监控系统由美国某DCS制造商承包，系统造价近千万美元。国内主要厂家：如上海爱克新工业控制系统工程有限公司的CIM-PAC9000plusSCADA系统、沈阳惠东管道控制有限公司的输油管道自动化系统、上海工业自动化仪表研究所、北京安控公司的EchoSCADA系统、江苏华盛信息技术有限公司的石油开采井网信息控制系统。另外一些油田的设计院、勘探局也开发了一些局部的自动化控制系统，如辽河石油勘探局产油处与西安石油学院合作的"LH-3型抽油井计算机诊断与优化设计系统"；中原石油勘测局开发的"ZYJD-抽油机井综合测试系统"；华北石油管理局采油工艺研究院的“油气处理井站计算机管理系统”、“阿尔善油田自动化监测系统”。一些自动化控制公司也开始涉足油田自动化，主要有上海自动化仪表研究所、新疆天择数码科技有限公司、天总公司三院天上星测控技术研究所的采油自动测控系统。对于一些电力行业国内工控巨头也已涉足油田控制领域，主要由东方电子、南瑞集团等。第四章电力行业工控发展情况4.1电力行业自动化电力行业自动化主要包括厂站自动化（火电厂自动化、水电厂自动化、变电站综合自动化）、调度自动化两大部分。目前电力自动化市场基本上被三类企业瓜分：第一类企业是美国ABB、德国西门子等跨国公司，他们承担了大型（国家、省级）电网改造业务。大系统要求高技术、高可靠性，国内大多数企业的实力无法承担；第二类企业是南瑞、东方电子和许继电器等国内高科技企业。分别瓜分了中小型（地县级）电网的各业务环节，该市场需要较高的技术开发和系统集成水平，同时也需要大批设计、安装、调试人员的投入，一般地方企业没有人才储备，跨国公司则因规模不济、成本高难以进入该市场；第三类企业是一些尚未形成规模的小企业，他们只能承担电网中部分环节的配套工作。4.2电网调度自动化电网调度自动化系统是以数据采集和监控系统（SCADA）为基础，包括自动发电控制（AGC）和经济调度运行（EDC）、电网静态安全分析（SA）、调度员培训仿真（DTS）以及配电网自动化（DA）等几部分在内的能源管理系统（EMS）。他收集、处理电网运行实时信息，通过人机联系八电网运行状况集中而有选择地显示出来进行监控，并完成经济调度和安全分析等功能。主要作用是电力系统的安全监控、提高系统的运行水平、经济运行参数的辅助计算、报表自动打印。电网调度自动化系统主要设备有远动终端装置（RTU）、通讯设备、调度主机（微机系统）等。电网调度自动化发展我国电网调度自动化系统的发展大致经历了50年代的萌芽、60年代的试点、70年代的起步、80年代的大发展和90年代的成熟等几个阶段。(1)70年代调度自动化：到了70年代，随着电子计算机的推广应用，我国大多数地区才逐渐开展电网调度自动化工作。计算机在电网中首先应用于数值计算；随后，华北、华东、东北三大电网开始了计算机的安全监控。1978年8月，我国第一个全国产化的电网计算机监视系统SD-176在东北电网投入运行。该系统投运后取得了良好的效果，其他一些电网也相继开展了计算机电网监视工作，全国电网调度自动化从此出现了发展的新局面。到80年代初期，全国已有25个网、省调、地调不同程度地实现了信息收集、自动显示、故障报警、制表打印等功能；(2)80年代大发展时期：80年代是我国电力工业大发展时期。10年中，我国电力装机和年发电量实现翻番，形成和发展了华北、华东、华中、东北和西北五大电网，330kV及以上输电线路增长近10倍，达1万多公里，并建成了全长逾l0OOkm的葛洲坝一上海的5OOkV直流输电线路，实现了华中、华东两大电网的互联。我国电力系统已进入了大机组、大电网、超高压时代。电力工业的飞速发展，电网结构的复杂化，对电网调度自动化提出了更高、更迫切要求。为了适应电力事业飞速发展对远动及自动化技术的需要，迅速改变我国相对落后的局面，七八十年代以来电力系统相继引进了一些国外先进的远动和自动化设备及系统，如能源部调通局引进了日本日立系统、湖北省调引进了瑞典ASEA系统、安徽省调引进了BBC系统、云南省调引进了SCI系统等，尤其引人注目的是华北、华申、东北、华中四大电网调度自动化引进系统。这些系统及设备的引进，一方面满足了当时电力生产的急需，缩短了我国电力调度自动化与世界先进国家的距离;另一方面也为我们提供了可贵的借鉴，促进和推动了国内远动和调度自动化技术的发展和进步；(3)90年代电力自动化成熟期：90年代国际上采用的是开放的分布式调度自动化系统。在应用上，我国国调中心、西北网调及湖南、福建等省调分别引进了Siemens、CAE、ABB、Valmet等公司的开放式调度自动化系统;与此同时，国内电力科学研究院、电力自动化研究院等单位也开发了开放式调度自动化系统，在一些地区投入运行，取得了良好的效果。为了实现各级调度自动化之间的信息交换，中国电力数据通信网于1997年开通，实现了国调和网调、省调一级网互联，部分网调与省调建立了二级网互联，少数地区实现了三级网互联;1998年，中国电力信息网开通。目前，国调的数据网已连接国际互联网(Internet)，与各网局、大多数省局开通了电子邮件等多项服务。各大区电力系统及一部分省级和地区电力系统也进行了电力系统调度的控制自动化的研究和实践，不同程度地实现了信息的收集、传输、处理、显示、打印等功能。1990年前后，所有大区、省级及50个地区电力系统的调度都实现不同程度的计算机监视和控制，到2000年，全国各级调度都根据各自功能的要求，建立自动化调度系统，上下级调度间实现计算机通信网络，组成一个分层控制的调度系统。我国电网调度自动化系统的现状经历近半个世纪的发展，我国电网调度自动化有了很大的进步，无论在理论还是在实践上都取得了可喜的成就，为我国电力事业的发展尤其是电力系统自动化的发展作出了重大贡献，电网调度自动化系统已名副其实地成为现代电网安全稳定运行的三大支柱之一。目前我国1lOkV以上变电站、大中型发电厂及相当一部分35kV变电站、小型发电厂都不同规模地拥有远动及自动化系统。我国已拥有一大批高素质电力系统远动和自动化专业人才，形成了以高等院校、科研院所及企业为主体的科研队伍，涌现出了一批在科研和生产上都具相当实力的企业。据估计，我国变送器、远动终端、调度自动化系统等的生产厂家已达上百家之多，很多产品己形成了标准化、模块化、系列化。我国省级以上调度机构中有东北、华北、广东、海南等多家使用国内开发的SCADA/EMS系统，很多产品的功能和性能已达到国际同类系统的先进水平，某些方面还优于引进系统。从总体上看，我国电网调度自动化系统装备水平基本上达到国际90年代中期的水平。到目前为止，全国网局、省局调度自动化系统中的SCADA部分基本上都通过了实用化验收;90%以上的电源和22OkV及2OOkV以上电网的实时信息得到有效和准确的采集，尤其厂站基础自动化设备可靠性和管理水平明显提高，它提供的实时信息已经成为各级调度员进行电网安全经济调度的主要依据;以自动打印报表取代了人工抄表，改变了落后的电话调度方式，缩短了电网故障处理时间，产生了显著的经济效益。不少单位的自动化系统还涉及经营、计划、用电、办公自动化等部门，使之减轻了劳动强度，提高了效率。AGC功能实际应用已显成效。到1999年9月底，我国35个网、省电网调度自动化系统中已有31个配置了AGC功能，其中多数达到了实用，取得了良好的效果，在提高电网运行控制水平和管理水平，减轻调度人员和现场人员劳动强度等方面发挥了重要作用。水调自动化的建设和应用工作有了较大进展。到1998年年底，我国有70多座大中型水电厂配置了水情自动测报系统，为保证水电厂的安全渡汛和经济运行发挥了重要作用，取得了较好的经济和社会效益;西北、福建、贵州、广西、广东和云南电网的6个水调自动化系统己正式投入运行，实现了全网水电厂水情信息的自动收集和分析，并能根据给定的边界条件进行网内的水库群优化调度方案计算，为进行科学的水库调度决策和仝网的水库群优化调度及水、火电的优化调度提供了有力的技术支持，并取得了显著成绩。发展趋势电力工业体制改革的进一步深化，电力事业的发展，不断对电网调度自动化提出新的要求，电网的运行和控制越来越依赖于完善、先进和实用的调度自动化系统;同时，现代科学技术日新月异，许多新理论、新方法、新器件不断出现，也为电网调度自动化技术的不断进步和设备的不断更新提供了技术和物质的保证。现代电网调度自动化系统的内涵也在不断丰富、发展，不仅包括EMS、DMS以及电能量自动计量系统、水调自动化系统，还将包括电力市场技术支持系统等有关内容。遥视功能：随着变电站综合自动化的发展进程，无人值班、无人值守变电站不断增多，生产现场的可视化及环境监控问题，如防火、防盗、防渍、防爆等就显得不容忽视，而远动系统传统的"四遥"功能遥测、遥信、遥控、遥调却不能支持这一目的。于是，具备警戒作用的"遥视"功能便成为现代远动系统的一项新内容。现代计算机技术、多媒体技术和通信技术的发展，已能成熟地实现图像、声音信号的数字化，以及对音像信号的处理和远距离传送，从而使远动系统增加"遥视"在技术上成为可能。遥视功能主要是实现在调度申心观看生产现场的实景，同时还应具备警戒甚至能启动安全设施的功能，如启动消防系统、排水系统、音响警告非法闯人者等。目前，国内市场已出现此类产品，如SID-9A型多媒体遥视警戒系统等。变送器，RTU将成为历史：传统的远动、SCADA系统及保护、故障录波等设备和系统是按分散功能考虑的，所谓"集中控制、功能分散"型。分布式控制系统并入电力系统，将改变过去一个功能模块管理多个电气设备和间隔单元的模式，而是将多种设备功能集于一体。与之相应的产品已有电力综合监控仪和分布式断电保护装置、综合自动化系统等。其中电力综合监控仪，可用以取代常规检测仪表和切换开关，也可取代各种电量变送器及变送器柜，并可取代RTU全部硬件。它可单独使用，也可分散置于高压开关柜、低压开关柜中。过去各设备的功能现在主要由软件来实现，就地采集的数据根据需要可用于多种用途，从而减少了设备投资，增加了可靠性。电力市场的发展对远动技术的要求：要实现电力的市场竞争，除立法、组织、经营、管理的改革外，电力系统自动化和信息化是支持电力市场发展的技术手段，这时远动技术将面临重大变革。如预报竞争入网电价及用电要求、用电量申报、电价变动实行对用户透明等;而且，管理和自动化的信息都要求图声并举。因此，自动化的终端和渠道将和管理信息系统(M15)的终端和渠道共同实现宽带联网，以便能及时可靠地处理用户和供电点之间的各种信息传递，使电网能公开开放，电力供需之间能自由选择，实现快速查询、处理的服务机制。远动技术不但涵盖自动化和管理信息的内容，也将包括市场竞争，如调度员洽商、决策、调解等内容。4.3变电站综合自动化变电站自动化和无人值班站是当今电网调度自动化领域的两大热门课题。变电站自动化则是一项新技术，是在微机技术和网络通信技术的基础上发展起来的。国外在80年代已有分散式变电站自动化系统问世，以西门子(Siemens)公司为例，该公司第一套全分散式变电站自动化系统LSA678，早在1985年就在德国汉诺威投人运行，至1993年初已有300多套系统在德国及欧洲的各种电压等级的变电站运行。我国的变电站自动化工作大体上从90年代开始。初始阶段主要研制和生产集中式变电站自动化系统，如DISA-l、BJ-l、iES-60、XWJK-l0OOA、FD-97等型;90年代中期开始研制分散式变电站自动化系统，如DlSA-2、DISA-3、CSC-2000、DCAP320O、FDK等型，与国外先进水平相比大致有10年的差距。在借鉴国外先进技术的同时，结合我国的实际情况，许多部门正在共同努力继续开发更加符合国情的变电站自动化系统。可以预计，今后其发展的速度会越来越快，与国外的差距会逐步缩小。工控产品的应用（1）传统模式：传统模式就是目前国内应用最普遍的远方终端装置(RTU)加上当地监控(监视)系统(又称"当地功能");再配上变送器、遥信转接、遥控执行、UPS等屏柜组成。RTU时，可省去变送器屏柜。站内保护装置的信息可通过遥信输入回路(即硬件方法)进人RTU，亦可通过串行口按约定的规约通信(即软件方法)并人RTU。此模式适合于从35kV至5OOkV的各种电压等级不同规模的变电站。根据用户的不同层次的要求，其当地功能的配置可以是一台PC机，也可以是一个完整的双前置双主机双工作站的监控系统。电网某主力电厂采用RD-800系统和GR-gO型RTU，实现了22OkV升压站的网控系统自动化，该模式保留了RTU的功能和二次回路设计；2）老站改造模式：模式采用RS-485星形结构，构成廿布式的RTU，其特点是不增加屏柜位置，不需改动原有二次回路，适用于老站改造。这类产品有GR-90和MWY-C3A分布式RTU等；3）集中配屏模式：模式是目前国内新建变电站自动化系统应用最多的一种模式，并已取得了较成熟的运行经验。大部分厂家的产品均属此类，其中应用较多的有DISA-3、BJ-l、IES、XWJK-1000A等型。该模式与传统模式相比，最大的区别在于将RTU的遥控、信号、测量、电度、通信等功能分别组屏，而由一个或两个总控单元通过串行通信口(RS-232、422、485)与各功能单元(屏柜)以及微机保护、故障录波、上位机等通信。其特点是将控制、保护两大功能作为一个整体来考虑，二次回路设计大为简化；4）全分散式：模式主要特点是以一次主设备如开关、变压器、母线等为安装单位，将控制、I/0、闭锁、保护等单元分散，就地安装在一次主设备(屏柜)上。站控单元(在主控室内)通过串行口(光纤通信)与各一次设备屏柜(在现场)相连，并与上位机和远方调度中心通信。具体实施又分为两种模式:保护相对独立，控制和测量合一，如西门子等公司的产品；保护、控制和测量合一，如ABB、MerlinGehn等公司的产品；5）局部分散式：模式综合了集中式与分散式的特点，采用了分散式的系统结构，而控制和保护仍集中配屏。通常将集中配屏安装在分散的设备小间内，设备小间在一次设备附近，根据变电站的电压等级和规模可设数个设备小间，就近管理，节省电缆。此模式可用于各种电压等级的变电站，尤其适用于22OkV及大型的5OOkV站，此类产品有DISA呵、FDK、iES-70等型。技术性能要求Ï变电站自动化作为电网调度自动化的一个子系统应服从电网调度自动化的总体设计，其自动化系统的配置、功能，包括设备的布置，应满足电网安全、优质、经济运行和信息分层传送及信息共享的原则。Ï分散式系统的功能配置宜采用下放的原则，凡可以在间隔层就地完成的功能，如保护、备用电源自投、电压控制等，就不要通过网络和上位机去完成。22OkV枢纽站及22OkV以上电压的变电站，其网络层和站级层宜采用双重化、冗余配置，以提高系统可靠性。Ï按我国的实际情况，目前变电站还不大可能完全撤人，即使完全撤人，也有一个现场维护调试和应急处理的问题，因此设计时应考虑远方与就地控制操作并存的模式。同样，保护单元亦应具有远方和就地切断、在线修改整定值的功能，以远方为主，就地为辅，并应从设计制造上保证同一时间只允许其中一种控制方式有效。Ï站内自动化及无人值班站的接人系统设计，应从技术上保证硬件接口满足国际标准，系统的支撑软件符合150开放系统规定，系统的各类数据、通信规约及网络协议的定义、格式、编写、地址等与相应的电网调度自动化保持一致，以适应电力工业信息化的发展要求。Ï要积极而慎重地惟行保护、测量、控制一体化设计，确保保护功能的相对独立性和动作可靠性，分布式系统的变电站自动化系统的发展策略顺序事件(SequenceOfEvents，SOE)记录分辨率可通过保护单元来实现。保护、测量、控制原则上可合用电压互感器（P.T），对电量计费、功率总加等有精度要求的量可接量测电流互感器（C.T），供监测用的量可合用保护C.T。Ï变电站自动化设计中应优先采用交流采样技术，减轻C.T、P.T的负载，提高测量精度。同时，可取消光字牌屏和中央信号屏，简化控制屏，由计算机承担信号的监视功能，使任一信息做到一次采集、多次使用，提高信息的实时性、可靠性，节省占地空间，减少屏柜、二次电缆和设计、安装、维护工作量。Ï目前，无论国内还是国外的分散式变电站自动化系统，各部件之间的联系绝大部分采用串行口通信方式(RS-232C、42入485总线等)，其通信速率和资源共享程度均受到限制。故建议采用局域网(LAN)通信方式，尤其是对等(PeerToPeer)网络，如总线型网(介质共享型网上每个节点都可与网上其他节点直接通信。Ï变电站内由于存在强大的电磁场干扰，从抗电磁干扰角度考虑，在选择通信介质时可优先采用光纤通信方式，这一点对分散式变电站自动化系统尤为适用。如LSA-678，DlSA-2、3型等均采用了光纤通信方式。但鉴于光纤安装维护复杂及费用相对较高，因此配电站宜以电