国内外电站DCS的现状和发展

一步得到发挥。正是国内这种需求和对 DCS 设备更加专业化的分工， 使国内厂商感到有信心也有能力开拓这个领域。 三、国内外主要制造商
目 前 世 界 上 主 要 制 造 商 有 ABB( 瑞 士 ) 、 Honewell( 美 ) 、 Emerson( 美 ) 、 Yokogawa( 日 ) 、 Foxboro( 美 ) 、 SIEMENS( 德 ) 、 HITACHI(日)、LEEDS & NORTHRMP(美)、Hartmann & Braun(德)、 等。
三菱重工是在对电站设备工艺系统设计 和制造已经趋于成熟后才进入控制领域的。从 它的发展历程可以看出，他最初也是集成美国 Bailey 公司的 820 系统和 L&N 的控制系统，自 1975 年开始研制自己 的电站 DCS 设备，开发历经 20 多年，目前已经是第五代产品。
图7
从图 8 中我们可以知道，三菱重工已生产了 2351 套 DCS 系统。
国内外电站 DCS 的现状和发展
梁昌鑫 潘轶华 平帆
梁昌鑫: 上海电气集团股份有限公司中央研究院总工程师，教授级高工， 国务院特贴专家，长期从事科研开发工作。
摘要 本文主要介绍了国内外电站 DCS 的发展状况、各品牌 DCS 的系统架构和在中国的 市场份额，并且参照三菱重工等跨国企业集团的发展模式阐述了国内大型电站设备制造商发 展自己独立控制系统的必要性和可行性。 Abstract: In this paper the international development status of DCS used in Electric Power Stations, the sysem architecture and the market share percentage in China of each DCS brand are presented. The necessity and feasibility to develop own DCS for Chinese large-scale electric power equipment manufacturer are analysed according to the developing mode of some mutinational companies suchas Mitsubishi heavy Industries LTD.
通过 DCS 在企业的应用，使资源能充分利用，能耗大大下降， 生产效率大大提高，从而使企业的竞争力大大提升，也就达到了信息 化带动工业化的目的。随着企业大量的广泛应用 DCS，也实现了工 业化促进信息化的发展。
决策管理层
生产管理层 过程监控层 过程控制层
图1 世界各国主要制造商已将 DCS 形成功能齐全、配置灵活的系列 产品。分析各制造商其系统结构和功能可归纳以下五个特点： （1）硬件积木化 （2）软件模块化 （3）控制组态化 （4）通信网络化 （5）高可靠性 二、市场预测 国际著名 ARC 咨询机构发布了世界 DCS 市场预测报告。该报告 预测世界 DCS 市场从 2005 年至 2007 年将保持年增长率 2.5％，市场
图3 随着中国经济的发展，国家在新建项目和旧厂改造方面投入了大 量资金，形成了较大的市场，因此全球的 DCS 厂商几乎都来到中国， 加速了这个领域的竞争。 在中国，DCS 在能源方面的应用将继续占很大比重，DCS 厂商 在中国的商机在增加。然而，目前他们也面临许多挑战，全球的 DCS 厂商首先面临中国厂商的竞争。为了降低成本，这些国外厂商带来了 开放的标准体系以及通用的控制器件，这使得国内的 DCS 厂商能够 跳过控制技术的发展初期阶段，直接采用成熟的和开放的技术，通过 本地化、专业化和产业化以更强的服务能力、更有竞争力的价格参与 到 DCS 的竞争之中。 尽管目前国内和国外厂商针对的 DCS 市场界线还比较分明，但 这并不是绝对的，随着国内技术的发展、人才的培养、经验的积累， 这个界线势必然变得模糊和淡化，国内厂家在 DCS 领域的潜质将进
图8 在三菱重工电站 DCS 研发过程中，回避了三菱重工硬件设备产 能不足和开发成本过高的缺陷，抓住核心的控制软件技术和自身工艺 设备制造商的优势，以提高整体设备运行的可靠性和协调性为出发 点，大量采用开放技术和第三方可靠硬件，将它们按照自己的 DCS 设备需求来设计，有机地组合在一起，并且开发了具有针对现场控制 设备、测量设备和专用安全防护设备，从而有效地提高了控制安全等 级和控制精度。在图 7 中，我们可以看到其软件贯穿始终的是 DIASYS IDOL 组态语言，而变化的则是随着电子工业进步，不断升级和发展 的计算机设备、控制方式、针对客户需求调整的控制策略。 图 9 是三菱重工 DIASYS NETMATION 的基本架构，简洁的系 统配置、稳定的网络通信、强大的处理能力和丰富的软件功能是这套
随着信息技术的发展，DCS 的应用也越来越广泛，企业对 DCS 提出了许多新的要求，为此世界各国 DCS 厂商纷纷加强开发研究 DCS 系统的技术水平。ABB 公司的 AC800 系统，如图 4 所示； Honeywell 公司最新推出的 Experion PKS(过程知识系统)、Siemens 公 司 的 PCS7 系 统 ； Emerson 公 司 的 PlantWeb (Emerson Process
不断提高：从单机控制发展到分布式控制系统（DCS）；近期又发展 了新的全开放、全分散、可操作的系统——现场总线控制系统（FCS）， 已开始应用于 DCS 的过程控制层。
本文介绍国内外最新的 DCS 产品和发展趋势，以便企业更好地 去应用 DCS，提高企业信息水平，增强企业的竞争能力。
DCS 尽管各有特色，其结构却大同小异，如图 1 所示，从下到 上分为过程控制层、过程监控层、生产管理层和决策管理层。
销售额从 2005 年的 96 亿美元将增长到 2007 年的 103 亿美元。世界 DCS 的增长速度之所以不高，主要原因是美国等发达国家的经济增 长速度减慢所造成。
中国工程网在《2005 中国 DCS 市场研究报告》指出 2004 年的 DCS 销售达到 50 亿元，预测了今后几年市政工程将会继续较高增长， 其它行业将保持平稳增长，整个 DCS 市场增长预测如图 2 所。
系统最大的特点。
图9 开放性还体现在不同的层面，例如：DIASYS 的组态软件就是借 鉴微软公司的 MS VISIO，这是 MS Office 办公自动化套装软件之一。 利用这个平台开发的组态工具，具有与主流操作系统良好的兼容性， 与 MS Office 可以任意嵌入和链接，很好地解决了报表处理、统计计 算、数据分析等功能的嵌入。此外，由于 MS VISIO 是独立于 DIASYS 系统而提供升级服务的软件，因此在微软推出了新版本的 VISIO 的 同时，也就意味着 DIASYS 的组态软件自动升级，如图 10 所示。
一、概 述
国民经济的快速发展和其它行业的技术进步迫切要求信息化在
工业方面得到广泛的应用，特别是需要新技术改造传统产业，因此工
业自动化技术得以很快发展，利用工业自动化技术改造传统产业和产
业结构，提高自动化、智能化、信息化水平，增强企业竞争能力，是
一项非ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ迫切的任务。
随着工业自动化技术的迅速发展，综合自动化控制系统的水平在
在国内 DCS 厂家中，最大的供货商依次为：和利时、上海新华、 浙大中控、上海自仪、四联、威盛等。
在应用 DCS 的过程中，我国科研技术人员在消化吸收国外技术 的同时，自主开发了我国自己品牌的 DCS。经过多年努力，他们都 已经取得可喜的成果，如新华控制工程公司的 XDPS-400、北京和利 时的 FOCS、国电智深公司的 EDPF-NT、都已在多个电厂应用的基础 上，经过改造提高后达到或接近国外厂家同类的 DCS 水平，并已在 300MW 和 600MW 机组改造或新建工程中得到广泛应用，受到电厂 的欢迎和好评，且其价格低于国外成套进口的设备。 四、DCS 的发展
图5
上海电气自仪公司 MAX800 系统，通过竞 标已承接了襄樊的 2Х600MW 电站项目。浙大 中控 2005 年又推出了最新一代大中型集散控 制系统，Web Field ECS100X，如图 6 所示。
最近，我们分析了日本三菱重工株式会社 DCS 发展的历史。也就是三菱重工电站设备 配套 DCS 开发的历史，如图 7 所示。
图 10 现在，三菱的 DIASYS 系统被认为是世界上最先进的电站 DCS 设备。同时，三菱重工在日本还是电站的运营商，很多运行经验被结 合到控制和工艺系统的设计中去，提高了系统的稳定性和适用性。这 些成功的经验都是我们值得借鉴的，这将改变以往只生产 DCS，缺 少电站运行、管理和工艺设备制造经验的生产厂商的局面，从而使国 产的 DCS 设备进入大容量、高参数，尤其是超临界、超超临界机组 的 DCS 的应用领域。 从传统的工艺设备制造商到过程控制系统的供应商是一个飞跃。 从 ABB、西屋、三菱重工、西门子、GE、阿尔斯通、日立等跨国企 业的成长历程可以看出，它们本身都是集电站设备制造、控制系统制 造、集成于一身的大型综合性企业集团。这些集团的电站控制系统都 是用于增强其工程集成能力和产品附加值的有力保证，很多企业都将 成功控制对手的工艺设备看作企业的一种综合实力的体现。另外很重 要的一点，能够独立进行控制系统配套对于这些企业还兼具着保护工 艺系统知识产权的重任。
Management)。这标志着新一代 DCS 已经形成，也就是第四代 DCS。
图4 我国的 DCS 厂商也分别开发了各种 DCS 系统，300MW 及以下电站 DCS 系统已具有相当竞争力，600MW 电站的 DCS 也取得不少项目。和 利时开发了 HiSIS 厂级监控信息系统，使电站能实现更新的生产管理 手段，优化生产，降低煤耗，提高生产率，其原理图如图 5 所示。
图2 由于电站行业发展较快，因此电站应用 DCS 的数量已经超过石 化和化工成为国内 DCS 最大的用户，每年占据这个市场总额的三分 之一以上（不含核电和热电系统），如图 3 所示。2004 年达到 18 亿 元，由于 DCS 作为与电子和计算机技术结合最紧密的系统，他的生 命周期取决于电子设备的制造寿命和信息技术的发展速度。目前，在 运行的电站 DCS 设备平均寿命为 6-8 年，而电站设备平均设计寿命 为 30~40 年，由此判断电站 DCS 市场仅更新改造一项就有着广阔的 发展空间。