集散控制系统

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从理论上讲，一个DCS系统可以应用 于各种行业。但由于各行业有它的特殊性， 所以DCS也就出现了型号与应用行业是否匹 配的问题。有时也由于DCS厂家和用户的技 术人员的工艺知识的局限性而引起的。例如： HONEYWELL公司对石化 行业比较熟悉，其产品在石化行业应用较多， 它缺少其它行业的特殊模块，如事件记录的 快速模块。而ＢAILEY的产品则在电力行业 应用比较普遍，这些特殊模块都已经有了。 用户在选择D技术人员对自己生产工艺的熟 悉
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从理论上来讲，DCS可以用于不同的工 艺过程，它是通用的控制设备。但是DCS 的制造厂家可能专长于某一领域。如： HOMEYWELL公司的TDC2000、 TDC3000，主要用于石化部门。BAILEY 公司的N90、INFI90主要用于电力系统， ROSEMOUNT公司的RS3、Δ-V大多用于 化工系统。因为不同工艺过程会有一些特 殊要求，如：电厂一定要有电调设备和 SOE，石化部门一定要有选择性控制，水 泥行业一定要有大纯滞后控制补偿等，选 型时要考虑这些特殊因素。
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从不同方向发展起来的DCS在结构上、 软件方面有些区别。仪表公司开发的DCS 的控制器的软件部分比较符合仪表工程人 员应用的习惯，特别是组态方式比较方便。 传动公司设计的PLC部分比较好。计算机 公司设计的DCS的人机界面比较友好。相 继出现的DCS有MAX-1、RS3、MODⅢ、 N-90、D/3、WDPF、MICRO、ECS-1200； 日本横河的YEPARK MARKⅡ、东芝的 TOSDIC；，英国的P4000；德国的 TELEPERM、PROCONTROL P、瑞典的 AC210等。
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至要用语言来编。模拟量和开关量的 结合也不十分理想。模拟量和开关量结合 得是否好也成为评价DCS的指标。标签量 的多少与操作站的软、硬件有关。但从目 前PC机的水平来看，10000个标签是能满 足要求的。最重要的是DCS与操作站的通 讯方式。几万个标签的采用串行口可能速 度不够，应采用SCSI接口。I/O板的差别 在于有的有智能，有的没有。A/D转换方 式是采用调频还是调幅。控制器从结构、 软件等方面各DCS差别很大。一个控制器 不管完成多少个PID的运算，但是完成
增加到25个控制回路。同时还能有100个开 关量。变送器、执行机构和DCS的控制器 的距离可达1公里以上。不仅解决了远程信 号的数据传输问题，还节省了连接电缆。 ٠ 现场总线的提出到现在也有将近十年的 历史，为节约从变送器到控制器的连接电 缆，拟把控制器甩掉而自成系统，即只有 I/O板和人机界面。这种方案也在发展。相 对于DCS和工厂网的发展来看，显得要缓 慢一些。
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DCS由四部份组成（也可以说成三部 分）：I/O板、控制器、操作站和通讯网络。 I/O板主要完成模拟和数字的转换（A/D和 D/A转换），最初用的最多的是8位，后来是 12位加1位符号位。控制器是DCS的核心部 件，任务是完成以PID为主要功能的过程控 制。在国际上各DCS厂家在模拟量的算法上 的技术水平都相差不远，用户编写应用程序 都采用很方便的组态方式（填写若干个参 数）。如果说有些差别的话是各种控制器内 的算法有多有少，算法的组合和组态方式有 些不一样。在开关量的处理方面区别很大。 有的DCS在开关量的处理方面不很方便，甚
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PID运算必须在一秒钟内完成一个循环。 操作站差别比较大，主要差别是选用PC机还 是选用小型机、采用UNIX还是采用NT操作 系统、采用专用的还是通用的监控软件,操作 系统和监控软件配合比较好时可以减少死机 现象；在通讯网络方面，最差的是轮询方式， 在网络上设有交通指挥器。较好的是令牌广 播、例外报告方式，根据我们的实验，其速 度要相差七八倍。 根据国内外使用经验，DCS的操作站以 使用7年以上，控制器则可用15-20年。 DCS的各部件的寿命与平常的维护水平有关， 在投运初期，容易损坏的概率比较大，
• 国内的DCS厂家配品、备件供应比较及时， 售后服务方面做的也比较好。也可选用。另 外许多第三方厂家也已经开发出了许多很好 产品，用户也可选用。没有必要抱着所谓正 宗不放。由于第三方的冲击，系统才能更加 完善。
• 第五点是关于DCS的技术先进性，指系统采 用了经过验证的最新技术，并有发展前途和 生命力。包括DCS系统的开放和互联，现场 总线的应用，第三方软、硬件的支持等。这 里要注意的一点是：有些国外厂家为了抢占 市场，把一些不成熟的产品推到第三世界， 这是经常发生的事情。如：五、六年前DCS 缺少小型系统，有的厂家把不太成熟的小型 系统推到用户，结果这270多套系统基本都 已经提前退役。还如：早在1983年，某外国 公司销售的DCS，该产品在电源出现故障并 复电后，控制器的输出是任意的，
统。如SOLARIS 操作系统。小型机的价 格要比PC机高很多，进口小型机操作站的 价格要高于四万美金，而且许多机型已经 停产（如DEC公司的VAX机和α机）。PC 机的操作站不到三万美金，它的操作系统 采用NT，其稳定性没有UNIX好。小型机 的接口采用SCSI，传输速率是串行的8倍 之多。以NT操作系统作为操作站的，点数 （标签数）要少一些，不然会频繁死机。 国产的PC机更便宜得多，采用PC机操作 站，可以采用最新的机型，最新的监控软 件，它与计算机技术的发展基本是同步 的。操作人员对软件的安装、调试、联网
• 把控制器和操作站联成一个系统的通讯网 络也要考虑，如果采用通用的以太网，则 网卡等价格很低。而专用的网络接口很贵， 最贵可以达到20000美金之多。 因此，经 济性与很多因素有关，有时DCS厂商把报 价降下来，实际是改变了一些结构而已， 并没有给用户什么优惠，甚至厂商的利润 还增加了。这时可取的办法是联系国内类 似的单位和请教有经验的专家。
• 第三点就是承包方的技术力量，也就是承包方 对哪一工艺过程和DCS本身比较熟悉。如经常做 化工控制系统的承包商来做轧钢的控制系统，他 对活套的控制、卷曲的控制和张力的控制等就不 太熟悉，做的工程就不会理想。如果承包方对 DCS本身不熟悉，控制器做的太大时会产生死机。 不少工厂都购买了不同厂家的DCS系统，称之为 “八国联军”状态，此时更要选择技术力量比较 强的单位抓总，而不宜选择某一个国外DCS厂商 作为总承包商。因为外国的技术人员不可能大批 来我国服务，也不熟悉我们的应用情况，也不可 能什么系统都很清楚，所以具体实施还是我们国 内的技术人员来作。没有必要非化外汇不可。
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第二点就是经济性，应该从DCS本身 价格和预计所创效益角度考虑。DCS有国 产的和进口的，对相同档次而言，进口的 控制功能强一些。进口DCS产品有一些先 进的控制算法，如Smith预估、三维矩阵运 算等，国产DCS价格要比进口的低很多， 也能满足基本技术要求。从结构上来看， 国外DCS的控制器各厂家差别不太远，控 制器的预置算法稍有差别，控制器与I/O板 的连接方式也有所不同。而操作站区别较 大。有以PC机为基础的，有以小型机为基 础的，操作系统一般选用UNIX类的操作系
专用操作站也是可改变的。以前是因为 计算机技术不够发达、没有合适的软、硬件 供选择，所以DCS厂家只能自己开发自己 的专用操作站，因而造成封闭局面。后来则 是由于DCS厂家为了保证其利益造成的， 因为采用专用部件，在备件方面可以有很高 的利润。但这种封闭局面总会被打破， DCS的用户只要及时了解技术的发展情况， 就能选出合适的系统。 国产的DCS系统在技术上可能不如进口 的，但也能满足基本要求。其价格比进口的 DCS至少要低一半，算上备品备件、现场 服务费用，它的成本则要低很多。
程度，然后选择符合自己要求的DCS。并 应注意行业应用的特殊性，如电厂的SOE、 水泥厂的大纯滞后，造纸厂的横向水分控 制等。DCS系统适用于多大规模，比如使 用NT操作系统的就适应于中、小规模的系 统（标签量在10000点以下），最后才考虑 价格因素。 各DCS厂家开发有不同类型硬件的操站， 它和控制器的不同组合会有不同的价格， 其差异很大。在作系统配置时，即使是同 一个系统的不同组合，价格也不一样。
采用UNIX或其变种，也有中、小系统采用 NT。相比较来看，UNIX的稳定性要好一些， 采用NT系统死机现象发生较多。 DCS的另一个重要发展是：现场总线作为 控制器的输入、输出。把现场总线作为 DCS的输入、输出板，目的是解决远程信 号的数据传输问题。如把HART总线做成 DCS的一种输入板，可以有16个变送器连 接在HART总线上。又如LONWORKS总线 作为MOORE的353回路控制器的输入、输 出。把两个控制回路的控制器的控制回路
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在硬件结构、软件应用和网络协议方面， 随着计算机技术的发展，大约有三次比较 大的变革。表现在操作站、DCS网络、现 场总线的出现三个方面。七十年代操作站 的硬件、操作系统、监控软件都是专用的， 由各DCS厂家自己开发的，操作站也没有 动态流程图，只有文本显示。通讯网络的 协议基本上都是采用轮询方式的，在网络 上设交通指挥器。八十年代就发生变化了， 通讯网络较多地使用令牌方式。九十年代 操作站出现了通用操作站，
DCS集散控制系统
问世 后，由 HONEYWELL公司在 1975年首先推出的系统。即： TDC2000，它只有模拟量控制。 随后，相继有几十家美国仪表 公司也推出自己的系统。同时， 由于DCS的高额利润，负责制造 传动设备的公司和计算机公司也 开始涉及DCS的开发、生产。
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一旦投入运行，几乎是不坏的。从检修 的经验来看，经检修过的模件，已修复的部 分一般不会重复损坏。从部件故障概率来看， 电源的损坏概率最大。 第二讲 DCS在选型中 的几个问题 被控制对象确定以后，选用什么样的控 制系统就成为重要问题。主要是根据项目规 模和投资预算来考虑的，以数字技术为基础 的DCS系统和早期的模拟仪表组成的控制系 统。从工程项目的实施来看，本质差别不大， 主要考虑项目规模和投资预算。DCS与模拟 仪表相比，它更为复杂，技术性要求更高， 下面来谈谈DCS系统选型中的几个题。
• 第四点是售后服务问题，国外厂商通常情 况下存在配品、备件供应价格高，且不能 及时供应问题。DCS用户应选择厂商实力 雄厚的，技术力量强的、境内技术支持好 的厂家。计算机技术发展很快，DCS基本 上跟不上计算机技术的发展，但DCS厂家 也会不断更新它的产品，新旧产品兼容性 要好才行，个别厂家新旧系统不兼容，系 统升级时造成很大损失。