DCS简介
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百科名片DCS是分布式控制系统的英文缩写(Distributed Control System),在国内自控行业又称之为集散控制系统。
即所谓的分布式控制系统,或在有些资料中称之为集散系统,是相对于集中式控制系统而言的一种新型计算机控制系统,它是在集中式控制系统的基础上发展、演变而来的。
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,通信、显示和控制等4C技术,其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活以及组态方便。
基本介绍首先,DCS的骨架—系统网络,它是DCS的基础和核心。
由于网络对于DCS整个系统的实时性、可靠性和扩充性,起着决定性的作用,因此各厂家都在这方面进行了精心的设计。
对于DCS的系统网络来说,它必须满足实时性的要求,即在确定的时间限度内完成信息的传送。
这里所说的“确定”的时间限度,是指在无论何种情况下,信息传送都能在这个时间限度内完成,而这个时间限度则是根据被控制过程的实时性要求确定的。
因此,衡量系统网络性能的指标并不是网络的速率 DCS,即通常所说的每秒比特数(bps),而是系统网络的实时性,即能在多长的时间内确保所需信息的传输完成。
系统网络还必须非常可靠,无论在任何情况下,网络通信都不能中断,因此多数厂家的DCS均采用双总线、环形或双重星形的网络拓扑结构。
为了满足系统扩充性的要求,系统网络上可接入的最大节点数量应比实际使用的节点数量大若干倍。
这样,一方面可以随时增加新的节点,另一方面也可以使系统网络运行于较轻的通信负荷状态,以确保系统的实时性和可靠性。
在系统实际运行过程中,各个节点的上网和下网是随时可能发生的,特别是操作员站,这样,网络重构会经常进行,而这种操作绝对不能影响系统的正常运行,因此,系统网络应该具有很强在线网络重构功能。
其次,这是一种完全对现场I/O处理并实现直接数字控制(DDC)功能的网络节点。
一般一套DCS中要设置现场I/O控制站,用以分担整个系统的I/O和控制功能。
DCS系统简介目前,DCS系统在化工行业中得到广泛应用,为使广大论友对系统进行了解,以MACS 系统为例作简要介绍。
一、DCS含义DCS是Distributed Control System的英文缩写,简称分布式控制系统或集散型控制系统。
DCS系统是七十年代中期发展起来的,是集微型计算机检测技术、图形处理技术、数据处理技术和计算机网络技术为一体的新型现代化设备,是实现对过程分散控制、集中操作和管理的自动化装置。
二、系统组成DCS系统由网络、工程师站、操作员站、高级计算机、打印服务站、管理网关、系统服务器、现场控制站、控制通讯站所组成。
1、网络以MACS系统为例:系统网络由上至下分为三个层次:监控网络、系统网络和控制网络。
①监控网络(M—NET)由10M/100M高速冗余以太网构成,用于系统服务器与现场控制站、通信控制站等的连接。
完成现场控制站、通讯控制站的数据下装,服务器与现场控制站、通讯控制站之间的实时数据通讯。
②系统网络(S—NET)由10M ARCNET网构成,用于连接现场控制站和服务器之间的通信。
③控制网络(C—NET)由PROFIBUS-DP构成,可兼容CAN、FF、MODBUS等多种现场总线网络,用来与现场控制站主控单元和过程I/O(信号输入输出模板)单元的通信,完成实时输入、输出数据传送服务的专用网络系统。
2、工程师站它是由工业PC机和各种组态软件工具组成,主要用以完成以下功能:组态:完成数据库、图形、控制算法、报表的组态;参数配置:简化历史库、事故追忆、变量组定义等;设备组态:实现应用系统的操作员站、服务器、现场控制站及过程I/O模块的配置等;数据下装和增量下装:将组态后的数据下装到服务器、操作员站,在线运行时,还可通过增量下装的形式修改数据库和控制算法。
应用软件:MACS专用组态软件,可选装MACS专用操作员软件。
3、操作员站操作员站是操作人员使用的设备,操作员站的监控软件是最重要的人机交互界面,能使操作人员通过薄膜键盘、轨迹球灵活方便地监控过程。
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、DCS是分布式控制系统的英文缩写( Distributed Control System ),在国内自控行业又称之为集散控制系统。
即所谓的分布式控制系统,或在有些资料中称之为集散系统,是相对于集中式控制系统而言的一种新型计算机控制系统,它是在集中式控制系统的基础上发展、演变而来的。
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,通信、显示和控制等4C技术,其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活以及组态方便。
在系统功能方面,DCS 和集中式控制系统的区别不大,但在系统功能的实现方法上却完全不同。
工程师站是对DCS 进行离线的配置、组态工作和在线的系统监督、控制、维护的网络节点,其主要功能是提供对DCS4行组态,配置工作的工具软件(即组态软件),并在DCS在线运行时实时地监视DCS网络上各个节点的运行情况,使系统工程师可以通过工程师站及时调整系统配置及一些系统参数的设定,使DCS 随时处在最佳的工作状态之下。
与集中式控制系统不同,所有的DCS都要求有系统组态功能,DCS分散控制系统原理第一讲绪论DCS从1975年问世以来,大约有三次比较大的变革,七十年代操作站的硬件、操作系统、监视软件都是专用的,由各DCS厂家自己开发的,也没有动态流程图,通讯网络基本上都是轮询方式的;八十年代就不一样了,通讯网络较多使用令牌方式;九十年代操作站出现了通用系统,九十年代末通讯网络有部份遵守TCP/IP协议,有的开始采用以太网。
总的来看,变化主要体现在I/O板、操作站和通讯网络。
DCS系统介绍范文DCS(Distributed Control System),即分布式控制系统,是一种用于监控和控制工业自动化过程的系统。
它由一组分布在整个生产设施的控制单元组成,这些控制单元通过网络进行通信,实现对工艺流程的实时监控和控制。
DCS系统的出现极大地提高了工业生产的自动化水平和生产效率,已经成为现代工业控制领域不可或缺的重要技术。
DCS系统主要由三个部分组成:控制器、人机界面和通信网络。
控制器是DCS系统的核心,它由一组具有实时控制功能的可编程逻辑控制器(PLC)组成,负责对生产设备和工艺参数进行监控和控制。
人机界面则提供了操作员与系统交互的界面,通常采用触摸屏或计算机软件的形式,使操作员可以轻松地监视和控制生产过程。
通信网络负责连接各个控制单元和人机界面,实现数据的传输和交换,确保系统的实时性和可靠性。
DCS系统的优势在于其分布式的结构和灵活的扩展性。
由于控制单元分布在整个生产设施,可以实现对各个工艺单元的独立控制,使得系统更具灵活性和可靠性。
同时,DCS系统的控制器可以根据生产需求进行灵活配置和扩展,以适应不同规模和复杂度的生产过程。
这使得DCS系统不仅适用于大型工业生产,也适用于中小型企业的生产控制。
DCS系统在工业生产中扮演着至关重要的角色。
首先,DCS系统可以实现对生产过程的实时监控和控制,保证生产过程的安全和稳定。
操作员可以通过人机界面监视工艺参数的变化,并根据需要进行调整和控制,及时发现和解决问题,确保生产过程的正常运行。
其次,DCS系统可以提高生产效率和质量。
通过优化控制策略和自动化控制过程,DCS系统可以提高生产效率,减少生产成本,提高产品质量和一致性。
最后,DCS系统可以实现远程监控和控制,使得操作员可以远程监控和控制生产过程,提高生产的灵活性和效率。
总的来说,DCS系统是现代工业生产中不可或缺的重要技术,其优势在于分布式的结构和灵活的扩展性,可以实现对生产过程的实时监控和控制,提高生产效率和质量,确保生产过程的安全和稳定。
DCS简介
一、DCS的概念
DCS是英文(Distributed Control System)的缩写,在国内自动控制行业又称之为集散控制系统。
DCS是计算机技术、控制技术和网络技术高度结合的产物,是目前最先进、最合理的过程控制系统,可以适应各种过程控制的要求。
系统具有很高的可靠性。
它通过集中的操作和监控,管理分散的受控点,所以DCS可理解为“分散控制,集中管理”。
二、DCS的应用状况
自1975 年Honeywell 公司推出第一套DCS 以后,全世界有60 余家公司生产了1500 余种产品,目前约有10 000套DCS 在运行。
我国DCS 发展较晚,大约在20 世纪80 年代末才开始逐渐使用。
目前还处在从大型工程逐步向中、小型工程,从主要应用领域(如石化、化工、电力、冶金等行业) 逐步向全工业范围扩展阶段,市场远没有饱和。
特别在最近一段时期,将会有大量的国内企业采用先进的DCS 来改造传统产业,不但大型、中型工程项目采用,不少小型项目也开始采用。
它们的技术改造为DCS 提供了十分巨大的市场空间。
三、 DCS系统结构。
我国DCS市场概况及发展趋势一我国DCS市场概况1 我国2002年DCS市场销售收入为23~26亿元人民币。
我国DCS产量比2001年增长了20%。
由于国产DCS的快速发展,使DCS的平均价格有所下降,因此销售额的增长没有产量增长率高。
但总体上,国产系统和进口系统都得到很大的发展。
值得注意的是,我国加入WTO后,DCS的进口量猛增。
2002年以DCS 的名称报关的系统达到1509套,价值15372万美元,比2001年增长46.5%,对国内的DCS市场产生一定的冲击。
目前我国市场上DCS的主要供应商有十多家,它们所占市场份额如图1所示。
2 具有自主知识产权的国产品牌DCS的市场占有率,销售收入已经接近总额的30%,项目数已经接近50%。
以新华控制工程有限公司、北京和利时系统工程股份有限公司和浙大中控为代表的我国具有自主知识产权的DCS供应商都是在大学或科研院所创办企业的基础上发展起来的,人才资源比较丰富。
在体制上都实行了股份制或合资形式,有较好的运行机制。
大体上在1998年左右开始推出自行研制开发的DCS,依靠自身产品的质量、功能,良好的服务以及低廉的价格,逐步取得用户的信任,打开了市场。
2001年以前,每年的增长率都将近100%,近两年增长率也达到60%~70%。
它们的出现打破了DCS被国外产品垄断的局面,而且,迫使国外产品降低价格,为国家和广大用户节约了大量的资金。
以火电站控制系统为例,80年代1台三十万千瓦机组的DCS要支付几百万美元,而现在同样的费用可以装备3~4台,而且功能更加完善。
目前国产DCS 已经越过了只与国外系统打价格战的阶段,随着DCS和IA技术的发展,国产DCS也都已经更新了好几代,并且开始在系统功能、应用软件、开放性等方面与国外系统进行竞争,在某些领域取得了可观的业绩。
3在国民经济各主要领域中DCS的使用已经十分普遍。
大型工程的DCS基本上还是由国外系统垄断,而在中、小工程和某些市场细分中,国产DCS已经占有优势。
目前我国国民经济的主要领域使用DCS已经十分普遍,不但大型、中型工程项目采用,不少小型项目也开始采用。
DCS现在是流程工业自控系统最主要的产品。
各经济领域采用DCS按销售额的比例(2001年)4石化是DCS使用比较早和普遍的领域。
根据2001年的数据,石化领域采购DCS的金额占总金额的13.6%。
该领域的几乎全部大型工程都是采用国外系统。
除了DCS本身的硬软件外,中石化系统还大量采购美国Honeywell等公司的优化软件,以提高生产效率。
最近,由BSF、美国壳牌等跨国集团在中国兴建或合建的大型石化工程,据报道也都是全部采用国外系统。
在石化领域的DCS中Honeywell公司、日本横河电机株式会社在市场上处于领先地位。
化工领域也是DCS的主要应用领域,大约占总金额的20.3%。
从1981年引进第一套日本横河的DCS到2000年,共使用了国内外系统1378套。
在化工领域国产DCS已经取得较大的业绩。
浙大中控的DCS每年在化工领域的项目数达到250套左右,该公司所开发的优化软件已经在现场应用,得到用户的肯定。
浙江威盛公司在炭黑、小聚酯等领域市场占有率很高,每年向这些领域提供近50套系统。
但该领域销售额最高的目前还是日本横河,其次是浙大中控、Honeywell、Emerson以及北京和利时等公司。
火电站是DCS的大用户,每年占DCS市场总额的34.9%(含核电和热电系统)。
现在除60万千瓦机组和部分30万千瓦新建机组外,30万千瓦改造机组和30万千瓦以下的所有机组已经大量采用国产DCS。
原电力部根据当时情况在大型机组中只准使用8家国外产品的规定,已在2002年取消。
在“西电东送”工程中,北京和利时与新华在新建30万千瓦机组招标中双双中标。
2002年11月新华在妈湾电厂新建30万千瓦(5#机组)已经成功投运,国内首次实现了机、炉、电及公用设备控制系统一体化。
与妈湾电厂前两期工程采用Beilay的Info-90系统以及ABB的Procontrol-P系统相比,有显著的优势。
北京和利时公司在火电站的中小机组自控系统领域中市场占有率比较高,做出了卓越的成绩。
目前从销售额统计,市场领先的是ABB、新华与和利时,其次是Invensys和Siemens公司。
冶金领域近几年随着本领域技术的发展以及由于该行业自身对控制技术的特殊要求,DCS的使用量正在逐步减少,被PLC系统所替代。
目前DCS的金额大约占总金额的12%。
ABB和Siemens在冶金领域名列前茅。
食品行业以酿酒行业使用最多,Siemens由于与丹麦一家啤酒厂合作开发了一套专用系统,在中国市场占有率最高。
其次为Honeywell。
造纸行业的DCS多与主设备一起进口,芬兰的Mesto是一家造纸设备供应商,同时又有自己的DCS,其他如ABB,Honeywell、横河等在造纸行业都有丰富经验,所以几乎为国外系统垄断。
特别是水份定量控制系统,国内尚未掌握这项技术。
其他如水泥、热网管道、输气管线、净水和污水处理等领域,近年来都已经成为DCS新的增长点。
但与PLC系统的竞争十分激烈。
二 DCS市场的变化动向及其相关因素1 技术发展使DCS市场面临新的挑战近几年,DCS本身的技术以及相关技术都有了很大的发展,从而使DCS 市场面临新的挑战。
其中,影响比较大的有DCS自身的技术、PLC和IPC技术以及现场总线技术。
1.1 DCS自身的技术因素作为DCS基本体系结构本身所涉及的技术已经非常成熟。
随着用户对应用软件的开发越来越熟悉,DCS的制造商逐步演变为仅仅是硬件和系统软件的供应商,价格越来越透明,利润空间越来越薄。
为此,世界上各大DCS制造商都在将DCS自身的技术进一步“向上”和“向下”拓展。
所谓“向上”,是指对DCS收集的现场数据,利用先进的数据库技术、通讯技术,结合用户的工艺实际作进一步的深度加工,从而为用户提供更大的增值作用。
现在各家DCS通常采用的有以下几种途径:一种是提供针对某些工艺流程的优化软件,可以使用户提高生产效率;另一种是增加功能,例如增加设备维护功能,更加细致地分析设备的热应力,机械故障状态,通过监测设备的运行状态来判断设备是否需要维护,减少意外停车,提高设备的利用率;还有一种方式就是与用户的管理结合起来,参与用户的全厂信息系统。
例如提供CIS(实时信息监控系统)、ERP等软件,帮助用户提高管理水平。
所谓“向下”,是指结合当前现场总线技术的发展和具有现场总线通讯功能的现场仪表不断涌现的趋势,开发出针对各种现场总线通讯协议的现场接口。
这时,DCS与现场仪表之间不是仅仅测量数据的传输,而且还要传输大量表达仪表状态、参数、管理等方面的信息,甚至要把简单的控制功能也“下放”到现场仪表中去。
为此,DCS要增加大量与现场总线技术有关的通讯软件和组态软件。
通过技术上的拓展,DCS的应用必然要与用户的工艺、管理、生产结合得更加紧密,从而使DCS市场的内涵发生深刻的变化。
1.2 PLC系统和IPC技术DCS还直接面临与PLC和PC-Based系统之间在性价比方面的挑战。
过去,由于PLC的功能比较简单,基本只能用于离散系统的控制。
过程控制领域是DCS的铁打江山。
但随着计算机技术和通讯技术的飞速发展,PLC的功能迅速提高。
因此在某些过程控制领域,特别是批量控制功能要求较强的领域,PLC得到广泛的应用,逐步蚕食DCS传统市场。
比较明显的如冶金行业,除了高炉控制外,转炉控制、联铸联轧等控制系统几乎都已经采用PLC。
又如水处理行业,过去净水处理基本采用DCS,现在不论净水还是污水处理基本都采用PLC。
同样IPC技术在我国也得到较快的发展,特别在小工程项目和要求比较特殊的专用系统。
这也挤占了DCS的一部分市场。
1.3 现场总线技术DCS当前正面临着现场总线控制系统(FCS)技术的挑战。
尽管现场总线的国际标准不理想,但是作为一种技术趋势已经是不可阻挡的了。
目前各家公司都采用将自己的DCS和各种现场总线协议通过接口设备实现连接的过渡方式,虽然在一个系统里,同一种现场总线的不同厂家的现场仪表与DCS之间、不同类型现场总线之间的可互操作性问题还时有发生,但目前在国际上已经有超过4 000个系统在运行,有的系统达到1 000点以上的规模。
在我国已经投运的现场总线系统也已经接近100个。
可以说,它已经进入实用时期。
总之,现场总线控制系统的实用化,将成为DCS未来的强劲对手。
2 全世界DCS供应商都瞩目中国市场,市场竞争将更加激烈。
DCS自1975年问世以来已经经过30年的时间。
发达国家普及率已经相当高,且已超过产品生命周期的高峰期,进入衰减期。
因此,销量逐年下降。
加之,最近几年全球经济不景气,新建工程很少,改造投入也大幅度减少,使得DCS的市场十分萧条。
在这种情况下,PLC和IPC的竞争使DCS面临更大的困难。
面对如此形势,全世界的DCS制造商都看到中国的DCS市场仍处于上升和发展时期,而且有很大的市场空间。
所以都将目光转向中国市场,展开激烈的竞争。
从2002年DCS进口增长46.5%就可以看出。
估计今后会更加剧烈。
值得注意的是,外国DCS厂商最近提出了一个新的概念:解决方案(Solution)。
它是在“向上”发展的基础上继续向前发展的结果。
DCS制造商不再把自己仅仅看作是DCS的供应商,而是针对用户的某一个项目或装置的控制问题,从控制方案的制定开始,包括系统集成、硬件采购、软件配置、现场调试、开车投运,直到验收,全过程都由其承包。
它们既是咨询公司,又是供应商,还是系统集成商。
这种做法既可以进一步满足用户的要求,同时也可以解决DCS目前价格过于透明,利润率低的问题。
但是这将要求公司对用户的工艺集散控制(DCS)技术集散控制(DCS,即Distributed control system,直译为分散控制系统)技术的含义是分散控制集中管理,DCS 是计算机技术、数字通讯技术和现代控制技术结合的产物,是信息时代的控制技术。
通常DCS系统的体系结构分为三层:现场控制级、集中操作监视级、综合信息管理级。
DCS是面向整体,面向系统的控制技术,目标是整个系统的最优化控制,包括现场实时控制的最优化和综合信息管理的最优化。
EP谐波吸收装置在该系统中的作用引起关注。
控制系统其实从20世纪四十年代就开始使用了,早期的现场基地式仪表和后期的继电器构成了控制系统的前身。
现在所说的控制系统,多指采用电脑或微处理器进行智能控制的系统,在控制系统的发展史上,称为第三代控制系统,以PLC和DCS 为代表,从七十年代开始应用以来,在冶金、电力、石油、化工、轻工等工业过程控制中获得迅猛的发展。
从九十年代开始,陆续出现了现场总线控制系统、基于PC 的控制系统等。