自动化仪表与过程控制系统现状

1、西南科技大学学生论文题目：自动化仪表与过程控制系统现状及其主要技术和设备概述姓 名： 学 号： 专业班级： 指导老师： 自动化仪表与过程控制系统现状及其主要技术和设备概述摘要：随着计算机技术、数字处理技术、网络通信技术、超导技术等新技术发展推动了工业自动化仪表的发展，控制技术、电子技术与数字计算机的结合,工业自动化仪表与过程控制系统目前正朝着综合化、智能化、虚拟化、网络化、数字化的方向发展.本文主要介绍国内外知名自动化仪表与过程控制系统生产厂商，并对其主要技术及设备进行介绍。关键词:自动化仪表，自动控制，过程控制系统Abstract：With the development of comput

2、er technology，the digital processing technology, network communication technology, superconducting technology and other new technology promoted the development of the industrial automatic instrument .And control technology, electronic technology united with digital computer, industrial automatic ins

3、trument and process control system is currently developing toward integration, intelligence, virtualization, networked and digitized. This article mainly introduced several domestic and overseas well-known automatic instrument and process control system manufacturers, and their main technology and e

4、quipment.Key words: automatic instrument, automatic control, process control system目 录第一章 绪论 11.1 概述 11.2 国内外仪器仪表行业发展现状11.2.1 行业技术发展现状11.2.2 我国行业市场发展情况11.3 自动化仪表的发展趋势2第二章 国内外知名自动化仪表与过程控制系统设备生产商及其主要产品简介 22.1 国内设备生产商及其产品简介 22.2 国外设备生产商及其产品简介3第三章 行业主流技术简介 43.1 西子过程控制系统43.1.1 TXP系统 43.1.2 PCS 7系统 43.1.3

5、 应用情况 53.2上海自动化仪表股份有限公司主要产品技术介绍 53.2.1 主要产品 53.2.2 DCS系统73.3 浙大中控DCS控制系统介绍 73.3.1 JX-300XP系统 73.3.2 WebField ECS-100集散型控制系统 8I第1章 绪 论1.1 概述自动化仪表和控制系统作为整个装备的神经中枢、运行中心和安全屏障, 已经成为重大装备的重要组成部分,对我国装备工业的振兴和发展具有重要意义。经过“ 九五”、“ 十五”期间国家的支持和发展, 我国仪器仪表工业己形成门类比较齐全、布局较为合理, 并有一定技术基础和生产规模的工业体系。产生了浙大中控、和利时等一批国内知名企业和著

6、名品牌, 树立了国产自动化仪表与系统的良好形象, 国产控制系统的产业规模和竞争力得到极大的提升, 市场占有率迅速扩大, 在某些行业己具备与跨国公司竞争的能力。我国自行研制开发的智能化执行机构、变送器、流量计已经投入市场, 同时拥有自主知识产权的DCS 从20 世纪末的10% 左右的市场占有率上升到1/3 以上。但同时, 国产仪器仪表产品在可靠性和工程应用能力等方面与国外产品尚有一定差距, 产品精密度、数字化、智能化、集成化、自动化程度较低, 一般常规品种居多, 高档智能型产品较少, 前沿技术和标准化技术的研究还很不足。基于此，本文主要介绍自动化仪表与控制系统的现状与国内外知名生产厂家的主要设备

7、技术。1.2 国内外仪器仪表行业发展现状我国仪器仪表行业总体的技术水平与国际水平相差l015 年, 少数产品接近或达到了国际水平。近年来。我国国民经济持续高速增长, 仪器仪表产品需求旺盛, 行业发展迅速。但在高技术、高附加值的产品方面和国外相比还有较大差距, 其主要体现在流程工业用仪器仪表和自动化系统方面。1.2.1 行业技术发展现状自动化仪表与控制系统的技术发展在数字化、智能化和网络化技术的支持下呈现出高可靠性、多功能和高适用性的发展趋势。在现场仪表方面, 新型硅传感器、金属电容传感器、复合传感器、光纤传感器、科氏力传感器、MEMS 传感器等新型传感器的研发使其精度提高了l2 个档次。针对现

8、代工业大型化、高参数化、工况复杂化的发展趋势, 国外自动化仪表和系统将“ 高可靠性”作为其重要发展方向。当前国际流程工业仪器仪表的技术发展如通过智能化和现场总线网络技术, 使产品故障可以得到迅速判断,实施前瞻性维护。同时新原理、新技术、新材料的应用使现场仪表显著提高了对复杂工况条件和环境的适应性。自控系统在IT 技术的推动下, 逐步向功能模块化、规模大型化、网络开放化的方向发展, 系统软件呈现出接口标准化、应用便捷化、产业专业化的发展趋势。1.2.2 我国行业市场发展情况我国在测温仪表、测压仪表、显示仪表、传统流量仪表、简易调节仪等一些常用仪表方面已能够掌握核心技术, 可以自行提高和开发新产品

9、。 近年来我国自行研发的分散型控制系统(DCS)、电磁流量计、无纸记录仪、智能化电动执行机构等高中档产品, 有的基本性能和水平与国外产品接近，而且在部分核心技术和标准制定方面基本达到与国外先进水平同步。1.3 自动化仪表的发展趋势信息技术的进步推动了工业自动化仪表与控制系统的向前发展, 近年来, 计算机科学和微电子技术的迅速发展和普及, 导致了仪表的结构概念和设计观点等都发生了突破性的变化, 形成了一类具有普通仪表的基本功能,又有一般仪表所没有的特殊功能的高档低价仪表。工业自动化仪表重点发展基于现场总线技术的主控系统装置及智能化仪表、特种和专用自动化仪表; 全面扩大服务领域, 推进仪器仪表系统

10、的数字化、智能化、网络化, 完成自动化仪表从模拟技术向数字技术的转变。总的来说，自动化仪表的发展呈现出智能化、高精度化、总线化、网络化以及开放性的特点。第2章 国内外著名自动化仪表设备生产商及其主要产品介绍2.1 国内设备生产商及其产品简介1.上海自动化仪表股份有限公司 主营产品/服务:工业生产过程控制系统装置和仪表分析仪器、汽车电子、计算机、楼宇控制系统、商业和金融自动化系统、可编程序控制器(PLC)、家用电器及仪表控制柜、各种仪表元件和气动元件，I&C,DCS,PLC,变送器,记录、显示仪表,温度仪表,压力仪表,物位仪表,调节阀,电动执行机构,流量、分析仪表,称量仪表及装置,轨道交

11、通控制系统,仪控装置,核电产品,控制盘台柜,现场总线等等2. 浙江中控技术股份有限公司中控科技集团下属子公司，公司自成立以来致力于工厂自动化领域的现场总线与控制系统（DCS）的研究开发、生产制造、市场营销及工程服务。自1993年推出中国第一套具有1：1热冗余技术的控制系统以来，中控技术已形成了以WebField为统一品牌的控制系统产品体系，包括了JX、ECS、GCS三大系列。 “SUPCON”已经成为中国最知名的自动化品牌之一3.北京和利时集团过程自动化业务、透平机械控制系统、工厂自动化产品、核电站数字化仪控系统、列车运行控制系统、铁路运输控制与管理系统、城铁自动化系统、医疗自动化产品4. 上

12、海兴菱自动化科技有限公司提供三菱PLC，变频器，触摸屏，磁粉，EasyView，AUTONICS, 三洋，PARKER，步进，川崎机器人，SUNX,电源，电气工程。5.杭州蓝天自动化技术有限公司自动化系统、自动化仪表、自动化工程、自动化设计、盘柜成套 DCS系统、PLC系统、反应釜控制系统、制药控制系统、精细化工控制系统、控制系统、软件开发等。6.青岛海格自动化仪表有限公司温度调节仪、温度变送器、压力变送器、液位变送器、温度仪表、巡检仪、流量积算仪、光柱调节仪等产品， 7. 上海富菱自动化科技有限公司代理富士、三菱触摸屏(人机界面)、变频器、PLC 、漏电断路器及三菱张力控制器、磁粉离合器、伺

13、服；EVIEW等。8. 上海响泰自动化设备有限公司制造销售压力传感器、压力变送器、差压变送器、液位变送器、数显智能仪表、光纤传感器、计数器、接近开关、光电开关、固态继电器。国外著名自动化仪表设备生产商及其相关产品和业务9.上海杰顿自动化科技有限公司IPC工控机，触摸屏工作站，平板电脑，PC104POS板，PLC变频器，温控表调功器，碳势燃烧控制，XP嵌入电子硬盘低压电器，USB数据采集板卡模块，传感器。2.2 国外设备生产商及其产品简介1.西门子西门子自动化与驱动集团(A&D)是全球工业自动化领域的领先供应商，在生产自动化、过程自动化、楼宇电气安装和电子装配系统领域处于全球领先水平，作

14、为TIA的核心产品，SIMATIC和PCS7已经成功地被用于几乎所有的自动化应用领域。2.德国KOBOLD Messring GmbH公司德国KOBOLD Messring GmbH公司产品采用不同的测量原理和方法测量和控制过程中的热工参数，被广泛应用于工业，实验室和楼宇自动化领域，是工业自动化控制仪表专业生产厂商，旗下拥有德国、美国、西班牙等多个工厂，并在全球16个国家设有分公司；产品覆盖流量、压力、物位、温度、分析、配件等七大类。3. 德国Manz Automation AGManz 是一家自动操作机械系统、 工业电脑、 操作系统、 自动化系统以及 自动化解决方案的制造商，于1987年成立

15、、拥有 ISO 9000的认证。主营产品有：实验室自动化装置实验室自动化装置 - Manz Automation AG，工业电脑工业电脑 - Manz Automation AG，挤压器自动化系统挤压器自动化系统 - Manz Automation AG，操作系统操作系统 - Manz Automation AG，普通显示器普通显示器 - Manz Automation AG，机器人技术(机器人学)机器人技术(机器人学) - Manz Automation AG，自动化技术自动化技术 - Manz Automation AG，自动化生产自动化生产 - Manz Automation AG，自动

16、化系统自动化系统 - Manz Automation AG，自动化解决方案自动化解决方案 - Manz Automation AG，自动化设备自动化设备 - Manz Automation AG，自动控制操作自动控制操作 - Manz Automation AG，自动操作机械系统自动操作机械系统 - Manz Automation AG，触摸屏监视器触摸屏监视器 - Manz Automation AG，龙门式机器人, 直角坐标机器人龙门式机器人, 直角坐标机器人 - Manz Automation AG等。4.韩国Autonics（奥托尼克斯）生产计数器、计时器、传感控制器、接近传感器、光电

17、传感器。5.贝加莱工业自动化公司贝加莱（B&R）是一家自动化技术领域的全球性领导厂商，总部位于奥地利 Eggelsberg。生产提供PLC、工控、自动化、仪器仪表、人机界面、伺服驱动、传动、以太网等。第3章 行业主流技术简介3.1西门子过程控制系统概述德国西门子公司是具有150多年历史的世界著名电气集团，在工业自动化控制领域代表世界先进水平、目前两门子公司针对不同应用领域开发有两种具有时代特点的过程控制系统：PCS 7和TELEPERM XP。为清楚地了解这两种系统的特点和差异，本文作一些基本的分析和介绍。3.1.1 TXP系统西门子公司发电集团针对电厂的工程要求，开发了电站专用系统T

18、ELEPERM XP。它的自动控制系统的结构与电厂过程控制相一致，根据不同的自动化水平要求分层，各个部件设备与系统工程之间有机结合，达到最佳的效果。采用了智能现场设备，使现场线完全融人自动控制系统中。TXP系统的突出特点有：电站专用根据电厂控制的具体要求而设汁，符合电厂经济性、可靠性和安全性要求；拥有针对电厂过程控制要求，专门设计的功能模件；拥有针对电厂过程控制和过程信息以及过程管理任务，而专门设计的软件包，优化操作员操作；采用符合国际标准的通讯网络S1NEC，使TXP成为开放系统，可以方便地进行系统扩展；采用ES680工程设计及凋试系统，整个TXP系统由它涵盖全部组态和设计。ES680是一个

19、由数据库支持的全图形系统，采用同际：成熟的标准化软件，如UNIX操作系统和关系数据库，以及x，w1NDOWS和OSFHOTIF。3.1.2 PCS 7系统西门子公司自动化与驱动部早期开发了享有盛誉的PLC系统SIMATICS5,并进一步升级发展为SIMATICS7。SIMATIC PCS 7是西门子公司在TELEPERM 系列集散系统和S5、S7系列可编程控制器的基础上，结合最先进的电子制造技术、网络通讯技术、图形及图像处理技术、现场总线技术、计算机技术和先进自动化控制理论，面向所有过程控制应用场合的先进过程控制系统，实现了控制过程的可视化、自动化和简单化，使复杂的控制程序变得简单有效，对操作

20、人员的依赖大大降低 从而节约了人力资源成本。基于全集成自动化思想，SIMATIC PCS 7与PROFIBUS现场总线有机地结合在一起；吸收了各种先进技术，面向工艺；更分散的系统配置，特别适用于分散的过程控制应用场合；系统配置灵活，易于扩展；模块化结构，通用的硬件模块；强大的系统软件，组态与编程轻松简单；丰富的人机界面产品提高了监控与管理的水平。SIMATIC PCS7是基于过程控制的全面综合的自动化解决方案。该系统除控制生产线之外，还可以监视和控制配套工厂，诸如电厂、水处理厂及完戚工最的运行情况。在该系统上，操作，人员可通过全厂一致的用户界面来控制和监视所有过程随时得到全厂的重要信息。通过M

21、ES生产实施系统、过程控制层及质量管理舶标准软件模块，可以保证过程和生产规划之间数据流的一致性。传统的过程自动化分成电控系统(PLC)和仪控系统(DCS)，经过近几年的发展和技术进步，西门子公司推出了全集成(T1A)概念。将电控和仪控功能融为一体，它结合最先进的电子制造技术、网络通讯技术、图形及图像处理技术、现场总线技术、计算机技术和先进的自动化控制弹沦，是面向所有过程控制应用场合的先进过程控制系统。PCS7的突出特点有：基于伞集成自动化思想；与PROFIBUS现场总线有机地结合在一起；吸收了各种先进技术，面向工艺；更分散的系统配置，特别适用于分散的过程控制应用场合；系统配置灵活，通用的硬件模

22、块；强大的系统软什，组态与编程轻松简单：丰富的人机界面产品提高了监控与管理的水平。3.1.3 应用情况TXP系统在全球电厂领域已得到充分肯定，是少数几个大系统之一，观已有一百多套系统应用良好PCS7系统自面世以来，已在范围广泛的工业自动化控制领域到应用，全世界范围内已有上千套应用，存周内有近百套系统得到成功投运。3.2上海自动化仪表股份有限公司主要产品技术介绍上海自动化仪表股份有限公司称量仪表制造部（原名华东电子仪器厂），于1999年通过质量体系认证。长期专业从事称重传感器、各种电子秤、秤量仪表等产品研制和生产。产品广泛应用于石化、冶金、矿山、轻工、建材、电站、医药、物流等行业。该单位曾先后从

23、德国菲利浦(PHILIPS)公司、美国梅莱克(MERRICR)公司引进秤量显示和控制仪表、高粘度充氨全密封负荷传感器、高粘度电子皮带秤等产品生产制造技术和关键设备。近年来通过消化、吸收、改进，产品整体的技术含量不断提高，应用领域逐步扩大。其中465电子皮带秤系列是上海市推荐名牌产品。3.2.1主要产品1.静态电阻应变仪主要用于实验应力分析及静态强度研究中测量结构及材料任意点的应变，其主要特点是将应变仪与平衡箱二者合为一体，携带方便，是大中专院校实验室进行应力测试的必备仪器。配上相应的传感器，可以测力、压力、扭矩、位移、温度等物理量，是在研究设计中作非破坏性试验的静态应变及上述各种物理量的测量分

24、析的一种重要工具。2.YD-34型动态数据采集分析仪是计算机系统技术和应变仪技术相结合的产物。它利用计算机系统的强大功能，结合静动态应变仪的硬件特性，大大突破了传统应变仪在数据处理、波形、数据显示、传输和储存等方面的限制，可方便地进行应变测量、硬件维护、功能扩展和软件升级：并将小信号放大、自动调零、标定、衰减、频响切换以及快速A/D转换、通信为一体。另外有交（直）两用功能，可轻松地进行野外测量。只能配台式计算机，打印口（EPP1.9工作方式）软件、硬件都要支持。3.带有标准砝码的自校装置，自动零点跟踪，具有线性修正，数字调零，内含或外配打印机，重量超差报警，测量速度可设定，分度值可设定，零点可

25、设定，抗电网干扰能力强4.称重控制器XK3138型用于定值配料系统，也可用作称重显示仪表。采用24位A/D转换芯片，具有较高测量精度。仪表备有RS-485接口可实现较远距离单向或受控通讯。仪表可实时显示时钟，仪表断电后可以保存配料方案及时钟电路等信息。面板采用轻触有声按键，各类参数设置有LED指示灯指示，操作简便。5.带有标准砝码的自校装置，过冲量自动修正，批次可设定最大99或无限循环，工作方式手动自动可选择，可连接打印机，定量值可设定，抗电网干扰能力强。6.智能型电-气阀门定位器上海自动化仪表股份有限公司自动化仪表七厂生产的智能型电-气阀门定位器是与气动调节阀配套使用的仪表，在引进美国梅索尼

26、兰8200电气阀门定位器技术基础上，通过配置微处理器，使调节变得非常方便，一种机型的定位器能够供各种不同型号规格的气动执行机构使用，是新一代的、智能化的、符合现代自动化控制技术要求的阀门定位器。智能型电-气阀门定位器分别配用直行程气动薄膜执行机构、SF气动执行机构、35002型偏心旋转阀等，可提高阀门的线性度，克服阀杆的摩擦力，消除调节阀的不平衡力影响，提高阀的动作速度和实现分程控制，因此该产品广泛应用于石油、化工、冶金、电站和轻纺等工业部门的自控系统中。3.2.2 DCS系统SUPMAX800与国内外同类系统比较有以下特点：1.SUPMAX800真正第四代DCS产品。技术与世界高端DCS同步

27、，支持现场总线，HART协义等新技术。SUPMAX800系统已经在许多工程项目上得到了应用， 2003年9月在北京通过了中国仪器仪表学会组织的产品设计定型鉴定会，中国仪器仪表与自动化专家、两弹元勋、中国科学院院士杨嘉墀先生作为鉴定委员会主任主持了鉴定，鉴定会给予产品以很高的评价。2.控制网络真正冗余。故障时无扰切换，网络故障时不会影响正常操作。传输方式采取智能交换，网络带宽提高到100M/BPS，网络响应速度小于1/1000秒，其它同类产品只达到10M。3.控制站采取双冗余架构。控制站有两个DPU组成，每个DPU内有两个高端CPU在同时运转，提高了容错能力，增加了浮点运算能力。其它同类产品DP

28、U内只有一个CPU，浮点运算能力与故障容错能力不能兼得。4.DPU内的控制系统是嵌入式操作系统VXWORKS5.4。由美国windrivers开发的，面向控制通讯领域的强时控制系统，它能自动判断优先级，采取转轮算法，强有力地保证了运行的实时性、可靠性。Vxworks由于其的优越性能，被广泛应用于航空航天、军事、通讯、控制等领域，象美国的火星探路者小车、爱国者导弹等。其它同类产品是用汇编语言自行开发的控制算法。5.IO卡件采用智能化设计。不惜工本地对所有IO卡件嵌入CPU处理器，降低DPU运算负荷，模拟量卡无需调零、调满量程；使用SMT贴片工艺，卡件可靠性高；卡件都可以冗余配置，提高系统的安全性

29、；通过扩展的IO总线可以方便的实现远程IO；所有卡件在线可编程设计；所有卡件通过严格测试和老化试验；其它同类产品是没有采取CPU处理，没有使用SMT贴片工艺。 SUPMAX800系统实验室测试硬点处理能力达850之多，软点达2000多点，中小企业采用本系统物有所值。它为企业下一步扩展产能留有充足余地，降低后续投资成本，增加了后续扩能控制的统一性、稳定性。3.3浙大中控DCS控制系统介绍3.3.1 JX-300XP系统JX-300XP DCS是浙大中控自动化有限公司在JX-100、JX-200、JX-300X基础上，经不断完善、提高而全新设计的新一代全数字化DCS，精良设计的JX-300XP是当

30、今国内同类产品之佼佼。JX-300XP系统是目前国内应用最广泛的单一型号控制系统产品，在化工、石化、冶金、建材等多个流程工业行业有着2000多套成功应用案例。JX-300XP是中控在基于JX-300X成熟的技术与性能的基础上，推出的基于web技术的网络化控制系统。在继承JX-300X系统全集成与灵活配置特点的同时，JX-300XP系统吸收了最新的网络技术、微电子技术成果，充分应用了最新信号处理技术、高速网络通信技术、可靠的软件平台和软件设计技术以及现场总线技术，采用了高性能的微处理器和成熟的先进控制算法，全面提高了系统性能，能适应更广泛更复杂的应用要求。同时，作为一套全数字化、结构灵活、功能完善的开放式集散控制系统，JX-300XP具备卓越的开放性，能轻松实现与多种现场总线标准和各种异构系统的综合集成。通过在JX-300X的通讯网络上挂接总线变换单元（BCU）可实现与JX-100、JX-200、JX-300系统的连接；在通讯网络上挂接通信接口单元（CIU）可实现JX-