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DCS控制

時間:2006-04-26 13:52:00來源:0

導語:?DCS是繼1969年PLC問世后,由HONEYWELL公司在1975年首先推出的系統(tǒng)。
DCS是繼1969年PLC問世后,由HONEYWELL公司在1975年首先推出的系統(tǒng)。即:TDC2000,它只有模擬量控制。隨后,相繼有幾十家美國儀表公司也推出自己的系統(tǒng)。同時,由于DCS的高額利潤,負責制造傳動設備的公司和計算機公司也開始涉及DCS的開發(fā)、生產(chǎn)。   從不同方向發(fā)展起來的DCS在結構上、軟件方面有些區(qū)別。儀表公司開發(fā)的DCS的控制器的軟件部分比較符合儀表工程人員應用的習慣,特別是組態(tài)方式比較方便。傳動公司設計的PLC部分比較好。計算機公司設計的DCS的人機界面比較友好。相繼出現(xiàn)的DCS有MAX-1、RS3、MODⅢ、N-90、D/3、WDPF、MICRO、ECS-1200;日本橫河的YEPARK MARKⅡ、東芝的TOSDIC;,英國的P4000;德國的TELEPERM、PROCONTROL P、瑞典的AC210等。   在硬件結構、軟件應用和網(wǎng)絡協(xié)議方面,隨著計算機技術的發(fā)展,大約有三次比較大的變革。表現(xiàn)在操作站、DCS網(wǎng)絡、現(xiàn)場總線的出現(xiàn)三個方面。七十年代操作站的硬件、操作系統(tǒng)、監(jiān)控軟件都是專用的,由各DCS廠家自己開發(fā)的,操作站也沒有動態(tài)流程圖,只有文本顯示。通訊網(wǎng)絡的協(xié)議基本上都是采用輪詢方式的,在網(wǎng)絡上設交通指揮器。八十年代就發(fā)生變化了,通訊網(wǎng)絡較多地使用令牌方式。九十年代操作站出現(xiàn)了通用操作站,打開了DCS形成的自動化“孤島”。自動化“孤島”的形成,既有歷史原因,也有商業(yè)原因,而更重要的是商業(yè)原因。九十年代末DCS通訊網(wǎng)絡有部分開始采用以太網(wǎng)。21世紀初DCS和MIS系統(tǒng)相結合,組成綜合管理信息系統(tǒng)。DCS的信號送到全廠和存入工廠數(shù)據(jù)庫。供管理人員查詢。MIS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸,載體采用光纖網(wǎng)和電話線網(wǎng)相結合的方式。傳輸數(shù)據(jù)多的地方采用光纖,數(shù)據(jù)少的地方用電話線,很像公共交通中的高速公路和國道聯(lián)合使用一樣。稱為對稱數(shù)字訂戶線(SDSL)技術。國內(nèi)已有非對稱數(shù)字訂戶線(ADSL)技術。   總的來看,DCS本身的I/O板變化主要體現(xiàn)在I/O板A/D的轉換位數(shù)。操作站的變化體現(xiàn)在軟、硬件的改變,通訊網(wǎng)絡結構、協(xié)議的改進??刂破飨鄬碇v變化要小的多。它只是由于芯片水平的提高而作一些調(diào)整。功能塊的算法和組態(tài)方式是不變的。操作站主要表現(xiàn)在由專用機變化到通用機,監(jiān)控軟件由專用逐漸變化到通用。如普通微機(PC機)和小型機、FIX和INTOUCH用于操作站。專用操作站的硬件在90年代初就被淘汰。后來專用操作系統(tǒng)也被淘汰。目前許多DCS系統(tǒng)的操作系統(tǒng)采用UNIX或其變種,也有中、小系統(tǒng)采用NT。相比較來看,UNIX的穩(wěn)定性要好一些,采用NT系統(tǒng)死機現(xiàn)象發(fā)生較多。   DCS的另一個重要發(fā)展是:現(xiàn)場總線作為控制器的輸入、輸出。把現(xiàn)場總線作為DCS的輸入、輸出板,目的是解決遠程信號的數(shù)據(jù)傳輸問題。如把HART總線做成DCS的一種輸入板,可以有16個變送器連接在HART總線上。又如LONWORKS總線作為MOORE的353回路控制器的輸入、輸出。把兩個控制回路的控制器的控制回路增加到25個控制回路。同時還能有100個開關量。變送器、執(zhí)行機構和DCS的控制器的距離可達1公里以上。不僅解決了遠程信號的數(shù)據(jù)傳輸問題,還節(jié)省了連接電纜。   現(xiàn)場總線的提出到現(xiàn)在也有將近十年的歷史,為節(jié)約從變送器到控制器的連接電纜,擬把控制器甩掉而自成系統(tǒng),即只有I/O板和人機界面。這種方案也在發(fā)展。相對于DCS和工廠網(wǎng)的發(fā)展來看,顯得要緩慢一些。   從理論上講,一個DCS系統(tǒng)可以應用于各種行業(yè)。但由于各行業(yè)有它的特殊性,所以DCS也就出現(xiàn)了型號與應用行業(yè)是否匹配的問題。有時也由于DCS廠家和用戶的技術人員的工藝知識的局限性而引起的。例如:HONEYWELL公司對石化行業(yè)比較熟悉,其產(chǎn)品在石化行業(yè)應用較多,它缺少其它行業(yè)的特殊模塊,如事件記錄的快速模塊。而BAILEY的產(chǎn)品則在電力行業(yè)應用比較普遍,這些特殊模塊都已經(jīng)有了。用戶在選擇DCS的時候主要是要注意其技術人員對自己生產(chǎn)工藝的熟悉程度,然后選擇符合自己要求的DCS。并應注意行業(yè)應用的特殊性,如電廠的SOE、水泥廠的大純滯后,造紙廠的橫向水分控制等。DCS系統(tǒng)適用于多大規(guī)模,比如使用NT操作系統(tǒng)的就適應于中、小規(guī)模的系統(tǒng)(標簽量在10000點以下),最后才考慮價格因素。 各DCS廠家開發(fā)有不同類型硬件的操作站,它和控制器的不同組合會有不同的價格,其差異很大。在作系統(tǒng)配置時,即使是同一個系統(tǒng)的不同組合,價格也不一樣。 專用操作站也是可改變的。以前是因為計算機技術不夠發(fā)達、沒有合適的軟、硬件供選擇,所以DCS廠家只能自己開發(fā)自己的專用操作站,因而造成封閉局面。后來則是由于DCS廠家為了保證其利益造成的,因為采用專用部件,在備件方面可以有很高的利潤。但這種封閉局面總會被打破,DCS的用戶只要及時了解技術的發(fā)展情況,就能選出合適的系統(tǒng)。   國產(chǎn)的DCS系統(tǒng)在技術上可能不如進口的,但也能滿足基本要求。其價格比進口的DCS至少要低一半,算上備品備件、現(xiàn)場服務費用,它的成本則要低很多。 DCS由四部份組成(也可以說成三部分):I/O板、控制器、操作站和通訊網(wǎng)絡。I/O板主要完成模擬和數(shù)字的轉換(A/D和D/A轉換),最初用的最多的是8位,后來是12位加1位符號位??刂破魇荄CS的核心部件,任務是完成以PID為主要功能的過程控制。在國際上各DCS廠家在模擬量的算法上的技術水平都相差不遠,用戶編寫應用程序都采用很方便的組態(tài)方式(填寫若干個參數(shù))。如果說有些差別的話是各種控制器內(nèi)的算法有多有少,算法的組合和組態(tài)方式有些不一樣。在開關量的處理方面區(qū)別很大。有的DCS在開關量的處理方面不很方便,甚至要用語言來編。模擬量和開關量的結合也不十分理想。模擬量和開關量結合得是否好也成為評價DCS的指標。標簽量的多少與操作站的軟、硬件有關。但從目前PC機的水平來看,10000個標簽是能滿足要求的。最重要的是DCS與操作站的通訊方式。幾萬個標簽的采用串行口可能速度不夠,應采用SCSI接口。I/O板的差別在于有的有智能,有的沒有。A/D轉換方式是采用調(diào)頻還是調(diào)幅。控制器從結構、軟件等方面各DCS差別很大。一個控制器不管完成多少個PID的運算,但是完成PID運算必須在一秒鐘內(nèi)完成一個循環(huán)。操作站差別比較大,主要差別是選用PC機還是選用小型機、采用UNIX還是采用NT操作系統(tǒng)、采用專用的還是通用的監(jiān)控軟件,操作系統(tǒng)和監(jiān)控軟件配合比較好時可以減少死機現(xiàn)象;在通訊網(wǎng)絡方面,最差的是輪詢方式,在網(wǎng)絡上設有交通指揮器。較好的是令牌廣播、例外報告方式,根據(jù)我們的實驗,其速度要相差七八倍。 根據(jù)國內(nèi)外使用經(jīng)驗,DCS的操作站可以使用7年以上,控制器則可用15-20年。DCS的各部件的壽命與平常的維護水平有關。在投運初期,容易損壞的概率比較大,一旦投入運行,幾乎是不壞的。從檢修的經(jīng)驗來看,經(jīng)檢修過的模件,已修復的部分一般不會重復損壞。從部件故障概率來看,電源的損壞概率最大。

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