影响DCS选型的几个因素

1、影响 DCS 选型的几个因素1前言工艺流程确定后 , 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。2DCS 选型的几个因素如控制回路较多 , 模拟量采集较大 , 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

2、考虑 :2.1硬件正由专用走向通用目前 , 正是新老系统交接时期 ,DCS 软、硬件正由专用走向通用。选择比较新型的系统 , 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 ; 软、硬件通用性强。 系统集成也是未来十几年的趋势 , 是计算机技术发展的一个新阶段。2.2DCS 厂家对某一领域的专长如 Honywell TDC2000、 TDC3000、 TPS 和 TKS 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 , 但在开关量的控制方面不如其他厂家

3、DCS 方便。 BAIL EY 公司 N90、 INFI90, 西屋 WDPFI 、 WDPFII 、 OV A TION 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。 OV A TION 系统是新型软 DCS 系统 , 也是现在销售情况最好的系统之一。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 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。经济性该从 D

4、CS 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 , 软件保证体系更完善。 但开发时间较早。国产 DCS 价格低很多 , 也能满足基本技术要求 , 因开发较晚 , 从而使某些技 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

5、机操作系统用 NT, 稳定性虽没 UNIX 好 , 但作为操作站使用已足够。 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。现场技术能在以太网中用 DDE 、或 OPC 方式交换数据。虽然专用监控软件 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

6、。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。 对于集成系统可以采用通用的操作站 , 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、 特殊控制要求所需的输入输出点数。选择哪种型号的 DCS 要看资金和维护的工作量 , 有的 DCS 除操作站需要维护以外 , 控制器

7、部分基本不需维护。2.3控制器的冗余新型 DCS 系统可实现 1:1至 1:11的灵活后备 , 针对不同的使用场合 , 冗余的次数及实现冗 余的软件逻辑不同。但无论采用哪种比例 , 一旦主控制器发生故障 , 后备控制器都能及时切换 上去。合理选用即可保证过程的连续性 , 又可节省投资 , 使得系统适应生产过程的性能价格比 最优。2.4工程承包方的实力要选技术力量较强的单位作总体方案 , 而具体编程和组态可分别完成。 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 , 所以具体 实施还是国内技术人员较好。2.5售后服务国外厂商通常配品、备件

8、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物美价廉的产 品 , 这些都可选用。2.6新技术的应用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 , 在某些极特殊情况下 , 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。 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

9、集成 , 不仅能满足控制要求 , 而且性能好、资金省 , 也是今后发展的 趋势。3按输入输出点数确定操作站控制器的型号和台数3.1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比较单一 , 提供的 I/O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。3.2硬件组态DCS 、 PLC 的型号确定以后 , 计算各种类型的 I/O卡件数。 这称为硬件 (或称为

10、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 装布线费用 , 远程 I/O体系有优势。 本地 I/O或远程 I/O选定以后 , 其次就是选模块型号。 通常 不会仅选择一种型号 I/O模块。 最后 , 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。3.3软件组态软件组态即 DCS 采用功能块组态及 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 , 还应注意控制器逻辑程序所用处理机内存容量及处理

11、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 , 再加上部分开关量模

12、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。一个系统存在好几台控制器 , 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 , 这将会造 成通讯网络工作不正常。3.4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

13、。如一台控制器有 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 8通道输入卡 , 还要留出 12个能道 ,16路输入卡 , 要留出 23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。3.5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 :工作站主机

14、 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。4关于控制系统的网络层次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 , 又增加了网卡 , 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