DCS在选型中的几个问题

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1、DCS 在选型中的几个问题在选型中的几个问题工艺流程确定后，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 据项目规模和投资预算来考虑。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，还涉及通信协议、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，还涉及工业连接软件和优化控制软件，实时数据库、与工厂关系数据库 的连接，传统 DCS、PLC 的互操作等问题。 一一 按投资预算确定控制系统按投资预算确定控制系统 如控制回路较多，模拟量采集较大，热电阻、热电偶的采集较多时，应选用 DCS。 采用哪种 DCS，应从以下几方面考虑: 1.目前

2、，正是新老系统交接时期，DCS 软、硬件正由专用走向通用。选比较新型的系统，价格比较低，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,是计算机技术发展的一个新阶段。 2.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，因为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 公司 N90、INFI90，西屋 WDPFI、WDPFII、OV

3、ATION 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，也是现 在销售情况最好的系统之一。 Fisher-Rosmount 公司和西屋被 Emerson 收购，老系统 PROVOX 、RS3 大多用于化工 系统，其批量、配方等很有特色。现在已经基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，选型时要考虑这些因素。有的

4、DCS 系统开关量逻辑控制组态不太方便，这时 要考虑采用 DCS 和 PLC 混合使用。如电厂锅炉控制采用 DCS，输煤程控和水处理、除灰 等逻辑控制采用 PLC。 经济性该从 DCS 价格和预计效益角度考虑。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 价格低很多，也能满足基本技术要求,因开发较晚，某些技术比国 外的还先进一些，如以太网的应用、导轨式的嵌入式 PC 为基础的控制器和已经有现场总 线接口等。从结构上看，我国 DCS 比某些进口 DCS 还合理。 国外传统 DCS 厂

5、家的控制器差别不大，但操作站区别较大。分以 PC 机和小型机为基础两 类。小型机价格比 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，但作为操作站使用足够。小型机接口用 SCSI，传输速率理论上是串行 20 倍之 多。以 NT 操作系统作为操作站，如采用串行连接，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 机更便宜，采用 PC 机 操作站，可以采用最新机型和监控软件，与计算机技术的发展基本同步。现场技术人员对 软件的安装、调试、联网和开发也更熟悉。监控软件分专用和通用，通用监控软件开放性 能好，能在以太

6、网中用 DDE、或 OPC 方式交换数据。专用监控软件脚本不丰富，不能与 第三方设备连接，所以目前快要退出市场，但病毒、黑客难以侵入;致命的缺点是开放性能 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 以通过工程公司集成，应按照项目的规模大小和预算资金来选择使用。由于有通用的监控 软件，符合 IEC61131-3 标准的编程软件、可以选用嵌入式系统或软 DCS 系统，集成的控 制系统有可能达到最高的性价比。 系统规模主要由系统的输入输出点数确定。其中包括连锁

7、、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工作量，有的 DCS 除操作站需要维护以外， 控制部分基本不需维护。 1.在选型时，要考虑是否需要冗余。新型 DCS 的通讯网络是冗余的，结点之间距离和 DCS 网络总长度以及各结点地理配置有关。通用以太网，网卡等价格很低，而 专用网络接口很贵。经济性涉及很多因素，最好联系国内类似单位，进行技术培训， 或请教有经验的专家解决有关困难。 2.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，而具体编程或组态 可分别完成。 国外 DCS 厂商技术人员不可能大批来我国服务，不熟悉我们应用情况，更不可能 什么系统都很清楚

8、，所以具体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连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距离，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，做的工程会达到更好性能。 1.售后服务。国外厂商通常配品、备件供应价格高，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，售后服务做的比较好，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。 2.技术的先进性。计算机技术发展很快，而 DCS

9、发展相对稳定，这涉及新技术的应用。要注意：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，是否会产生问题没有足够证据，所以有时发生故障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。用类似的办法，不仅能集成出好的系统，还能培养技术队伍。 综上，选型不但要考虑项目规模和投资预算，还要考虑一系列其它因素。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。 二二 按输入按输入/输出点数确定操作站控制器的型号和台数输出

10、点数确定操作站控制器的型号和台数 1.控制器和处理 I/O 点数的能力 系统首先要决定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 DCS 的型号，要购买多少台控制器、一个控制器 需要配多少 I/O 卡件。这个问题对于最终用户来说是很重要的。 o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。硬件组态有三方面考虑：首先是与 控制器位置有关的 I/O 设备位置的确定。考虑到安装布线费

11、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。通常不会只要 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、控制设备工作原理和电压幅值来划分统计。根据（输入/输出） 功能、电压、工作原理，统计接口模块数。 o软件组态。上述工作完成后，才开始软件组态，即 DCS 采用功能块组态， 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，还要考虑控制器逻辑程序所用处理机内存容量，最后还要考虑处理 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 主要考

12、虑模拟量处理，它占 的处理机内存容量更多。所以选型后，还必须确定点数裕量。根据经验，假设实际有 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 控制器能连接 64 块 I/O 卡，在实际连接时，连接 20 多块 I/O 卡才合适。每 块卡分别是 8 路或 16 路。如果都是开关量，块数可适当多一些;模拟量块数要少一些。 如果一台 DCS 控制器能完成 120 个 PID 控制回路任务，在做组态时最好作 40 多个回路， 再加上部分开关量和模拟量采集，控制器才能正常运转 。一定不要作太满，否则不仅影响控制器运行，还影响 DCS 通讯网络工作。 一个

13、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，只要 I/O 的点数大约是最大能 力的 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，而另一台只有 100 多点，这时通讯网络的工作不太正常。 o控制器识别 I/O 点数的能力和推荐的 I/O 点数。说明书中控制器宣传的读取 I/O 能力越大，留的余量就应越大。如宣布一台控制器有 12000 点的 I/O 能力，或有 5000 点的 I/O 能力，实际 I/O 点不能超过 1/3，甚至还要少。 使用每块卡件，如

14、 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，以便调试时更换通道用。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 会给出一台控制器推荐的 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 的能力。 o操作站和标签量。传统 DCS 的操作站读取 I/O 点数是有严格规定的，能显 示标签量的多少与下列几个因素有关：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 网络接口的连接方式（有串行和 SCSI 之 分）；监控软件所接收 I/O 点数。按说明书作操作站组态。 根据操

15、作站显示标签数量，决定操作站台数。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。 三三 关于控制系统的网络层次关于控制系统的网络层次 80 年代传统 DCS 网络只有一级或两级，分别是连接控制器和人机界面的通信网络。有的 系统分成完成闭环控制任务的控制器、完成数据采集的控制器和完成逻辑控制任务的控制 器，控制器之间用通信网络连接起来。这样就有两级网络。 90 年代为把生产过程现场数据送到以太网，与 MIS 系统连接起来，又增加了网关，从而 增加了网络层次。网络层次增加了，又增加专用的通信接口，有一层网络只读取数据，对 控制没有贡献，由于使用接口产生瓶颈，使通信效率降低。 新型系统的控制器能直接上以太网，网络层次比较少，系统价格比较低。在作系统集成时， 选用接口比较多的控制器，如以太网口、Modbus 协议、RS232C 或 RS485 等，使得控制 器能与现场总线相连，或能与 PLC 相连。集成的系统功能强、能与商业活动结合在一起， 并且能把控制系统当成一个核心似的，第三方能作二次开发。