DCS选型原则

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DCS选择技术要求

1、DCS评价性能指标:

DCS是可修复的系统,其总体性能有可靠性和响应性2个指标。

可靠性指标有:MTBF(平均无故障时间),MTTR(平均修复时间),系统可用性(A=MTBF/(MTBF+MTTR)。由于广泛采用冗余技术,因此DCS的系统可用性A一般在99.99%以上。

响应性指标有:响应时间T和稳态服务S。一般S,T要按典型任务来估算。

2、主要功能的评价

(1) CPU功能的评价

①I/O能力。I/O信号范围,种类,数量是过程控制能力的基本点,远程I/O ,危险区域I/O 也很重要。

②控制能力。主要从控制运算功能块的能力,数量,组态方便性,灵活性来考虑。复杂控制功能,自整定功能,各种回路构成方法及各种方式的切换能力都应考虑。还要评价CPU 的程控能力,以及将反馈控制,顺序控制和数采等功能组合在一起实现批控制的能力。

③带PLC能力。

④CPU的可靠性和环境适应性。CPU可靠性一般很高,但应在冗余配置的灵活性上作出评价。

(2) 操作站功能的评价

DCS的集中管理和信息综合功能由操作站和过程管理机来实现。对它的评价有:

①窗口功能:过程窗口、总貌、分组、报警画面趋势图、流程图,操作画面的表达能力、容量、切换、响应速度等。系统画面反映系统本身的技术参数、系统结构、组态方法等。

②报告功能。类型、格式、历史数据表、数据的检索、综合、归档报告等能力。

③工程师站功能。完成对系统的在线,离线组态和随时在线监视的能力及其可靠性,灵活性,方便性。

④软件包及语言应用功能。一般应有历史文件,过程优化,计算应用模件,物理数据库,生产管理及专家系统等软件包及应用高级语言能力。

(3) 通信网络功能的评价

①通信协议。网络结构,传媒和网络控制方式。网络的覆盖范围,容量(可挂节点数),数据与速率,吞吐量等。

②可靠性。冗余度,数据纠错,校核功能。

③标准化。LAN的开放程度(容纳多厂商设备的能力),LAN应遵循MAP或兼容,是否具有现场总线能力。

3、DCS的选型及注意事项

(1) 经济性

同其他设备一样,DCS的选型首先应考虑其投资规模,性价比及投资回收率这样一些经济准则。在设计初期,可以从以下几点来估算:

①全系统实现时间。

②用户对DCS系统从陌生到熟练掌握所需要的时间。

③系统对生产过程的适应性。

由于DCS 厂家的技术背景不同,其产品是有倾向性的。有的较适合冶金,有的适合化工,他们在各自领域应用熟练程度差别较大。

(2) 技术服务

技术服务主要把握对过程的匹配,实际上并不是功能越强越好。要求根据用户需求和用户管理系统的能力提出合理的系统配置。技术服务应考虑:

①厂家信誉。应优先选用着名厂家的产品,并注意以下几点:交货及时,性能满足或超过用户要求,可靠性高,保证提供最新产品,并使用户易于安装使用与按期投产,价格合理并在适当声明周期内保值。

②系统维护功能。应具有良好的自诊断能力,自动排除故障能力,故障后修复的难易性也很重要。远方服务,千里之外的维修专家可为用户及时进行咨询服务。

③售后服务。包括备件供应能力及供应年限,技术培训方法及效果。

④扩展与迁移。选用时应考虑未来的发展,向标准化网络迁移的可能性与难易性。要优先选用开放系统。

4、系统各部件的确定

(1) 控制器处理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是比较单一,提供的IO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。个问题对于最终用户来说是很重要的。

(2) 硬件选型

DCS、PLC的型号确定以后,计算各种类型的I/O的卡件数。这称为硬件(或称为硬件配置)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,就要选模块型号。通常不会只要一种型号I/O模块。型号选定后,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) 软件功能要求

上述工作完成后,才开始软件组态,即DCS采用功能块组态,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,还要考虑控制器逻辑程序所用处理机内存容量,最后还要考虑处理机指令系统。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,再加上部分开关量和模拟量采集,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。一个系统要用好几台控制器,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,这时通讯网络的工作不太正常。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。如宣布一台控制器有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1-2个通道,16路输入卡,要留出2-3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。

(4) 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:作站主机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