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中国市场的DCS发展及应用简析

行业聚焦点中国仪表网2013年01月29日 08:51人气:22831

  DCS是分散控制系统(Distributed Control System)的简称,国内一般习惯称为集散控制系统。它是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统,综合了计算机(Computer)、通讯(Communication)、显示(CRT)和控制(Control)等4C技术,其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活、组态方便。
  
  DCS是计算机技术、控制技术和网络技术高度结合的产物。DCS通常采用若干个控制器(过程站)对一个生产过程中的众多控制点进行控制,各控制器间通过网络连接并可进行数据交换。操作采用计算机操作站,通过网络与控制器连接,收集生产数据,传达操作指令。因此,DCS的主要特点就是分散控制集中管理。
  
  相较于PLC,DCS更擅长于过程自动化控制,处理模拟量能力强,联网功能大。DCS主要针对流程控制,可以对模拟量数字量控制,但扫描周期比PLC略长,主要应用于化工,水泥,钢铁等的流程控制。
  
  DCS发展史概述
  
  上世纪三四十年代,工业自动化装置采用的是分散性控制系统。也就是所有设备都是独立运行,不联网控制。操作员根据生产需求进行计算后,将独立设备的特性调节到适合的程度,然后就开始工作。之后采用了气动、电动模拟仪表组成过程控制系统,实现了一定程度上的集中监视、操作和分散控制。随着生产规模和复杂程度的不断提高,原有的控制系统显得滞后、笨重、繁冗,因为一台仪表只有一种控制规律,要实现某些复杂的控制就很困难。另外,控制仪表数量越来越多,用原来落后的仪表盘控制的话,控制盘越来越长,看得人眼睛都会花掉。最致命的就是老系统之间不便于实现通信,很难分级控制和综合管理。再一个就是它的系统变更比较麻烦,只有通过更换仪表和变更仪表连线才能实现。
  
  上世纪60年代以后,随着生产工程的大型化和复杂化,诞生了计算机集中监视和控制的集中控制系统。集中控制方便了监视、操作和管理,同样也使危险性高度集中,系统一旦故障,对装置造成的影响和危险性都是非常大的。
  
  随着微处理机的诞生,为新型控制系统的开放创造了无比优越的条件。同时,出于对一个生产装置中几个控制站和一个或几个操作站之间的数据通信的疑问,DCS控制系统就诞生了。
  
  1975年美国最大的仪表控制公司霍尼韦尔首次向世界推出了它的综合分散控制系统TDC—2000(TotalDistributedControl-2000),这一系统的发表,立即引起美国工业控制界高度评价,称之为“最鼓舞人心的事件”。世界各国的各大公司也纷纷仿效,推出了一个又一个集散系统,从此过程控制进入了集散系统的新时期。从1975年到1980年为DCS控制系统的初创阶段。由于软硬件技术的限制,此时的dcs系统性能还不十分完善,硬件结构还不十分成熟。
  
  随着计算机的发展与网络开发使各控制厂商更多地采用商业计算机的技术,80年代末许多公司推出新一代的集散系统,其主要特征是新系统的局部网络采用MAP协议;引用智能变送器与现场总线结构;在控制软件上引入PLC的顺序控制与批量控制,使DCS也具有PLC的功能。从1981年到1987年为DCS系统发展的第二个阶段,这一时期容错、冗余技术已经非常成熟,系统可靠性很高,性能十分优越,各种控制功能也十分丰富。
  
  90年代中期至21世纪初为第三代产品。各厂家采用国际标准化组织(iso)开放系统互连(osi)结构基础上产生制造自动化协议(map)标准来解决不同机型的互连问题。dcs系统在硬件上使用了更先进的cpu及冗余技术,存储容量及通讯速度大幅度提高,软件上采用通用操作系统。在该阶段dcs将控制、监督和管理调度有机结合起来,实现了各种生产经营信息的自动化管理。
  
  中国市场起步较晚
  
  中国使用DCS始于1981年,当时吉化公司化肥厂在合成氨装置中引进了Yokogawa的产品,表现出良好的控制性能和可靠性。随后中国引进的30套大化肥项目和大型炼油项目都采用了DCS控制系统,提高了生产设施的效率和产品质量的连续性,并且物耗和能耗也有不同程度的降低。同时,DCS产品在石油和化工行业的成功应用也促进了其他行业控制系统的发展。
  
  应该说从80年代末期开始,DCS逐渐在中国石油和中国石化率先大面积推广使用。在随后的几年,冶金、建材、电力、轻工等行业的新建项目中也陆续使用了DCS产品。从第一套DCS引进到现在,DCS已经在中国应用近30年,这30年的发展,DCS已经成为国内流程工业控制系统的主流控制平台。
  
  当然,目前国内DCS系统市场基本被国外企业如ABB、霍尼韦尔、艾默生、横河、西门子等占据,而中控、和利时、新华等几个DCS厂商,是少数几个挑战成功的中国企业。那么目前国内应用最多的DCS系统有哪些呢,下面我们就做一个统计。
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