国内外电站DCS的现状和发展

1、国内外电厂DCS的现状与发展梁长新范依华平范杨昌信：上海电气集团有限公司中央研究院首席技术人员，教授级高空，国务院特聘专家长期从事科研开发工作。着重介绍了国内外电站DCS的发展现状、各品牌DCS的系统体系结构、在中国的市场份额，并参考三菱重工业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开发自主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 ma

2、rketthe necessty and feasibility to develop own DCS for Chinese large-scale electric power equipment manufacturer are analysed according to the develop一、摘要国民经济的快速发展和其他产业的技术进步，在信息化特别迫切需要改变传统产业的新技术的情况下，产业自动化技术迅速发展，利用产业自动化技术改变传统产业和产业结构，提高自动化、智能、信息化水平，增强企业竞争力，是一项十分紧迫的任务。随着工业自动化技术的快速发展综合自动化控制系统的水平不断提高也就是

3、说，从单控制系统发展到分布式控制系统(DCS)。最近开发了一种新的完全开放、完全分布式的操作系统现场总线控制系统(FCS)，它开始应用于DCS的流程控制层。本文介绍了国内外最新的DCS产品和发展趋势，以更好地应用DCS，提高企业信息水平，提高企业竞争力。DCS的结构功能如图1所示，但向下分为流程控制层、流程监控层、生产管理和决策管理层。将DCS应用于企业可以充分利用资源，能耗大大减少，生产效率大大提高，企业竞争力大大提高，实现信息化带动工业化的目的。随着企业广泛应用DCS，工业化促进信息化的发展也实现了。流程控制层流程监控层决策管理生产管理图1世界各地的主要制造商将DCS配置为功能全面、灵活的

4、配置套件。分析每个制造商的系统结构和功能，可以概括以下五个特征：(1)硬件构造块(2)软件模块(3)控制配置(4)通信网络(5)高可靠性二、市场预测世界著名的ARC consulting发布了世界DCS市场前景报告。报告预测，世界DCS市场将从2005年到2007年保持每年2.5%的增长率，市场销售额将从2005年的96亿美元增长到2007年的103亿美元。世界DCS增长速度不高的原因是美国等发达国家经济增长放缓。中国工程2004年DCS实现了50亿元的销售额，预计未来几年市政工程将继续增长，其他行业将保持平稳增长，整体DCS市场增长预计在图2中。图2发电厂行业发展速度快，因此应用DCS的电力

5、成为了石油化工和化工行业国内DCS的最大订户，每年该市场总额的三分之一以上(不包括核电和热电系统)。2004年达到18亿元，DCS的生命周期是与电子和计算机技术最紧密结合的系统，取决于电子设备的制造寿命和信息技术的发展速度。目前运行的发电站DCS设备的平均寿命为6-8年，发电站设备的平均设计寿命为30-40年，因此发电站DCS市场认为，只要更新一个改造，发展空间就很大。图3随着中国经济的发展，国家在新建项目和旧工厂改造方面投入了大量资金，形成了一个大市场，全球DCS供应商几乎大部分来到中国，加快了这一领域的竞争。在中国，DCS将继续在能源领域占据很大比重，DCS供应商正在中国增加业务机会。但是

6、，EMC DCS的全球供应商在中国供应商的竞争中面临着很多挑战。这些外国供应商为了降低成本，引入了开放式标准体系和通用控制单元，从而使国内DCS供应商可以跳过控制技术的初始阶段，直接采用成熟、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、更具竞争力的价格参与DCS的竞争。目前国内及海外企业瞄准的DCS市场界限还很明确，但不是绝对的。随着国内技术的发展、人才的培养和经验的积累，其界限只能逐渐模糊和稀释。国内制造商在DCS领域的潜力将进一步发挥。这是为了让国内供应商自信地开拓这一领域，对DCS设备的国内需求及专业化分工。三、国内外主要制造商当前世界的主要制造商包括ABB(瑞士)、Hon

7、ewell(美国)、Emerson(美国)、Yokogawa(日)、Foxboro(美国)和SIEMENS(德国)国内DCS制造商中最大的供货企业是陕西、上海新华、浙江中控、上海磁乐、四中、卫星等。在应用DCS的过程中，我国科技人员消化了外国技术的吸收，独立开发了我国自己品牌的DCS。经过数年的努力，他们在神话控制工程公司XDPS-400、北京和吕西的FOCS、国电智深的EDPF-NT、多个发电站的基础上进行改造后，达到或接近海外制造商的同等DCS水平，在300MW和600MW单位的改造或新建设中广泛使用，受到了发电站的欢迎和好评，价格低于海外进口设备四、DCS开发随着信息技术的发展，DCS的

8、应用越来越广泛，对DCS提出了新的要求，全球DCS供应商都在加强DCS系统开发和研究技术的水平。ABB公司的AC800系统，如图4所示；Honeywell最新的Experion流程知识系统(PKS)、西门子的PCS7系统和Emerson公司的plant web。这意味着形成了下一代DCS，即第四代DCS。图4我国DCS企业也分别开发了多种DCS系统、300MW以下发电站DCS系统，已经具有相当的竞争力，600MW发电站的DCS也在进行很多项目。赫歇尔开发了HiSIS工厂级监控信息系统，该系统可以实现发电站更新的生产管理手段，优化生产，减少煤炭消耗，提高生产率，如图5所示。图5上海电瓷议会公司m

9、a 800系统通过投标，启动了襄樊的2平方米发电站项目。2005年，浙西中央控制发布了最新一代大中型分布式控制系统Web Field ECS100X，如图6所示。分析了最近日本三菱重工业股份有限公司DCS的发展历史。三菱重工业发电站设备如图7所示，支持DCS开发的历史。三菱重工业在发电站设备工艺系统设计和制造变得成熟后，才进入控制领域。从其发展过程可以看出，他原来是将美国贝利的820系统和LN集成在一起的控制系统，从1975年开始开发自己的发电站DCS设备，经过20多年的开发，现在是第五代产品。图7图8显示三菱重工业生产了2351个DCS系统。图8在三菱重工业发电站DCS的研发过程中，避免了三

10、菱重工业硬件设备容量不足和过度开发成本的缺陷，抓住关键控制软件技术和自有工艺设备制造商的优势，提高整个设备运行的可靠性和协调能力为起点，采用多种开放式技术和第三方可靠性硬件，设计、有机结合，满足自身DCS设备需求，配备现场控制设备、测量设备和专用安全保护设备，有效提高了控制安全等级和控制精度。在图7中，DIASYS IDOL配置语言表明软件始终在运行，随着电子行业的进步，计算机设备、控制方式、根据客户需求调整的控制策略等也在不断升级。图9是三菱重工业DIASYS NETMATION的基本体系结构，其系统配置简洁，网络通信稳定，处理能力强，软件功能丰富是该系统的最大特点。图9开放性在多个级别实现

11、，包括DIASYS利用MS Office办公自动化软件包之一Microsoft的MS VISIO的配置软件。使用此平台开发的配置工具与主要操作系统兼容很好，可以随机连接到MS Office，嵌入报告处理、统计计算和数据分析等功能。此外，MS VISIO是独立于DIASYS系统提供升级服务的软件，这意味着在Microsoft发布新版本的VISIO期间，DIASYS的配置软件将自动升级，如图10所示。图10目前三菱的DEA sys系统被认为是世界最先进的发电站DCS设备。另一方面三菱重工业在日本作为发电站操作员，有很多操作经验被集成到控制和工程系统设计中，提高了系统的稳定性和适用性。这一成功经验改变了DCS生产、发电站运营、管理和工艺设备制造经验不足的生产企业的情况，为国内DCS设备投入大容量、高参数，特别是超临界、超临界单位的DCS应用提供了机会。从传统工艺设备制造商到工艺控制系统的供应商是飞跃性的。从ABB、west hous