DCS系统基础知识-概念及发展

DCS基础知识—概念及发展贵州开磷遵义碱厂设备部技术技术室DCS系统培训课件开磷核心价值观：诚信务实、知恩图报；团结协作、自强不息返回目录[第1讲]——DCS绪论[第2讲]——通用操作站[第3讲]——DCS在选型中的几个问题[第4讲]——DCS动态数据服务器[第5讲]——异种系统的互联,时间同步和SDSL技术[第6讲]——DCS的基本结构和PLC的区别[第7讲]——多屏操作站、操作站的后门网络和双机双网[第8讲]——回路控制器和DCS系统[第9讲]——DCS控制器中的功能块目录DCS基础知识—概念及发展贵州开磷遵义碱厂设备部技术技术室DCS系统培训课件开磷核心价值观：诚信务实、知恩图报；团结协作、自强不息返回目录[第1讲]——DCS绪论概念：DCS是英文单词(Distributedcontrolsystem)的缩写,意为集散控制系统--是以微处理器为基础的对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的集中分散控制系统，简称DCS控制系统。它是将若干台微机分散应用于过程控制，全部信息通过通信网络由上位管理计算机监控，实现最优化控制，整个装置继承了常规仪表分散控制和计算机集中控制的优点，克服了常规仪表功能单一、人机联系差以及单台微型计算机控制系统危险性高度集中的缺点，既实现了在管理、操作和显示三方面集中，又实现了在功能、负荷和危险性三方面的分散。DCS系统在现代化生产过程控制中起着至关重要的作用。DCS基础知识—概念及发展贵州开磷遵义碱厂设备部技术技术室DCS系统培训课件开磷核心价值观：诚信务实、知恩图报；团结协作、自强不息返回目录变迁：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；九十年代开始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。我厂目前采用以太网，遵守TCP/IP协议。总的来看，变化主要体现在Ｉ／Ｏ板、操作站和通讯网络。控制器相对来讲变化要小一些。操作站主要表现在由专用机变化到通用机，如PC机和小型机的应用。但是目前它的操作系统一般采用UNIX，也有系统采用NT。我厂DCS系统自2000年引进以来，操作站经历了工控机到商用PC机的变革，操作系统平台也经历了WINDOWS95，WINDOWSNT4.0,WINDOWS98到WINDOWS2000变革的艰难历程。I/O板主要体现在现场总线的引入。DCS基础知识—概念及发展贵州开磷遵义碱厂设备部技术技术室DCS系统培训课件开磷核心价值观：诚信务实、知恩图报；团结协作、自强不息返回目录组成：DCS系统由控制站、通讯网络、操作站、人机接口四部份组成。国际上各DCS厂家的控制站（I/O板和控制器）技术水平都相差不远，如果说有些差别的话是控制器内的算法有多有少，算法的组合存在差异，I/O板的差别在于有的有智能，有些没有，但是控制器读取所有I/O数据必须在一秒钟内完成一个循环；操作站差别比较大，主要差别是选用PC机还是选用小型机、采用UNIX还是采用NT操作系统、采用专用的还是通用的监视软件,操作系统和监视软件配合比较好时可以减少死机现象；DCS基础知识—概念及发展贵州开磷遵义碱厂设备部技术技术室DCS系统培训课件开磷核心价值观：诚信务实、知恩图报；团结协作、自强不息返回目录一个DCS系统控制器和I/O部件通常可以运行16-20年，而操作站因为有活动部件，所以比较容易损坏，如：硬盘、键盘、CRT、软驱等，运行6-8年后出现故障的概率就比较大，所以在DCS运行过程中，操作站更新的情况比较多。[第2讲]——通用操作站DCS基础知识—概念及发展贵州开磷遵义碱厂设备部技术技术室DCS系统培训课件开磷核心价值观：诚信务实、知恩图报；团结协作、自强不息返回目录DCS的控制器的变化较小。其变化表现在控制算法的安排、控制算法的多少，存取的I/O点数的多少和内存的大小等，操作系统一般都是专用的。操作站的变化就很大，八十年代以前的操作站，一般没有硬盘及动态流程图，能显示的标签数比较少，例如500个标签（标签指的是AI、DI、回路、开关量的逻辑关系等），八十年代出现了能显示5000个标签的操作站，九十年代出现了能显示30000个标签的操作站。同时，九十年代开始出现了在微软的NT通用平台上运行的通用显示软件，目前大都采用2000平台。开始，通用软件只在PLC的操作站上使用，后来也逐渐应用在DCS上。它的标签量可以达到10000个，甚至更多。DCS基础知识—概念及发展贵州开磷遵义碱厂设备部技术技术室DCS系统培训课件开磷核心价值观：诚信务实、知恩图报；团结协作、自强不息返回目录DCS操作站发展的过程（以BAILEY的操作站为例）如下：一．八十年代初，N90的操作站是OIU系列，当时是无硬盘、无动态流程图的，标签量500。后来增加了硬盘和流程图，标签量1400-5000点。八十年代中期推出了MCS系列，标签量10000，特别是MCSPULS，它是SCSI接口，可以有30000个标签点，当时在DCS市场上处于领先地位。1986年，BAILEY产品占世界DCS市场的1/3。到1988年，共有8500套在世界各国运转。到了90年代，DCS市场争夺激烈，BAILEY无论在技术上还是在销售方面都不象八十年代初年代那样光辉。于是BAILEY公司欲通过购买FISCHER&PORTER、HARTMANN&BRAUN等公司销售他们的系统来重铸辉煌。DCS基础知识—概念及发展贵州开磷遵义碱厂设备部技术技术室DCS系统培训课件开磷核心价值观：诚信务实、知恩图报；团结协作、自强不息返回目录BAILEY的控制器和通讯网络都比较好，但在操作站上面，不能与竞争者相比，BAILEY最新的操作站是以WINDOWSNT、通用微机为基础的ConductorNT。实际上，该操作站不是为INFI-90开发的，它是FISCHER-PORTER的系统6的操作站，用它的监控软件嵌入和INFI-90通讯的驱动软件而成。由于销售量不大，磨合的机会少，问题比较多，死机现象严重。OIS40系列的操作站运行在DEC的VMS平台上。实际上，它仍然是在MCS操作站的MTOS操作系统平台上，开发了一个与VMS通讯的驱动软件，因为80年代的OIU和MCS在80年代末都已经停止销售。BAILEY只卖OIS20系列和OIS40系列。DCS基础知识—概念及发展贵州开磷遵义碱厂设备部技术技术室DCS系统培训课件开磷核心价值观：诚信务实、知恩图报；团结协作、自强不息返回目录OIS20系列是90年代初推向市场的，它本质上是MCS，但它们能与INFI-90通讯．它的开发、制造成本都比较低，性能也比较好。OIS20系列的辅站不是用网络来传输信息的，只是在主站上多加了1块显卡来实现辅站。后来因维护成本很高，硬盘和软驱都难以买到，用户反映不好。DCS基础知识—概念及发展贵州开磷遵义碱厂设备部技术技术室DCS系统培训课件开磷核心价值观：诚信务实、知恩图报；团结协作、自强不息返回目录继OIS20系列，BAILEY公司推出了OIS41、OIS42，在操作站之间增加了以太网卡，组成后门网络，可以实现打印机共享。把图形传给不同主站的能力也有所增强，也给用户提供了开发打印系统的空间，这是后话。由于OIS40、OIS41、OIS42主机性能较差，所以操作站的性能提高不明显。直到OIS43Alpha芯片的出现，性能才得到提高。同时，加拿大BAILEY公司开发了PCV，它是以PC为基础的操作站，采用QNX操作统。因为它的标签量较少，价格低廉，运行稳定，故适用于小系统的使用，这就是BAILEY的OIS10系列，版本5以前，只有文本没有图形。版本5以后既有文本也有图形。OIS11操作站后门之间用ARCNET联网。OIS12既可用ARCNET也可用以太网联网。DCS基础知识—概念及发展贵州开磷遵义碱厂设备部技术技术室DCS系统培训课件开磷核心价值观：诚信务实、知恩图报；团结协作、自强不息返回目录二.八十年代中期，因为PLC操作站的开发都不太成功，一些软件公司就开发了通用的监控软件，且很快就被PLC制造厂家所采用。如：FIX、INTOUCH、ONSPEC等（一共有上百种），由于市场前景较好，所以软件开发商又开发了许多PLC的驱动软件。到了九十年代，又开发了DCS的驱动软件。最早采用通用工控监控软件的是MOORE公司的APEC系统，它既可以用INTOUCH也可用FIX。由于INFI-90系统在九十年代一直没有推出比较优秀的操作站，故PREVISE公司推出了OPsCon操作站。DCS基础知识—概念及发展贵州开磷遵义碱厂设备部技术技术室DCS系统培训课件开磷核心价值观：诚信务实、知恩图报；团结协作、自强不息返回目录OPsCon操作站运行在PC硬件平台，NT操作系统下，把FIX作为监控软件，并开发了能与多种DCS通讯的对应驱动软件，标签量为10000个。因为FIX软件在世界各地已经销售了90000套，它与各种PLC、DCS和NT系统磨合较好，这种操作站可以运用在多种PLC、DCS操作站上。在INFI-90系统上应用已经有几千台。如：新西兰的一家造纸厂，原来已经运行有CONDUCTNT，后来还是改用OPsCon。DCS基础知识—概念及发展贵州开磷遵义碱厂设备部技术技术室DCS系统培训课件开磷核心价值观：诚信务实、知恩图报；团结协作、自强不息返回目录通用操作站的出现，给DCS用户带来了以下方便：１、不必再为原DCS生产厂家是否倒闭、兼并，该型产品是否已经停产、备件是否能够找到而操心。２、由于通用操作站的适用面广，相对生产量大，成本下降，因而可以节省用户的经费。维护费用也比较少。３、采用通用系统要比使用各种不同的专用系统更为单，用户也可减少人员培训的费用。４、更新和升级容易。５、开放性能好，很容易建立生产管理信息系统。因此，通用操作站在DCS系统中得到了快速的发展和应用。DCS基础知识—概念及发展贵州开磷遵义碱厂设备部技术技术室DCS系统培训课件开磷核心价值观：诚信务实、知恩图报；团结协作、自强不息返回目录[第3讲]——DCS在选型中的几个问题被控制对象确定以后，选用什么样的控制系统就成为重要问题。主要是根据项目规模和投资预算来考虑的，以数字技术为基础的DCS系统和早期的模拟仪表组成的控制系统，从工程项目的实施来看，本质差别不大，主要考虑项目规模和投资预算，但DCS与模拟仪表相比，它更为复杂，技术性要求更高，下面我来谈谈DCS系统选型中的几个问题。从理论上来讲，DCS可以用与不同的工艺过程，它是通用的，但是，DCS的制造厂家专长与某一领域。如：HOMEYWELL主要用于石化部门，BAILEY公司的N90、INFI90及和利时公司的MACS系统主要用于电力系统，浙大中控的ECS系列DCS系统大多用于化工系统。但也不能否认不同工艺过程会有一些特殊要求，如：电厂一定要有电调设备和SOE，石化部门一定要有选择性控制，水泥行业一定要有大纯滞后控制补偿等，选型时也要考虑这些因素。DCS基础知识—概念及发展贵州开磷遵义碱厂设备部技术技术室DCS系统培训课件开磷核心价值观：诚信务实、知恩图报；团结协作、自强不息返回目录第二点就是经济性，应该从DCS本身价格和预计所创效益角度考虑。DCS有国产的和进口的，对相同档次而言，进口的控制功能强一些，有一些先进的控制算法，如Smith预估、三维矩阵运算等，国产DCS价格要比进口的低很多，也能满足技术要求。从结构上来看，国外DCS的控制器各厂家差别不太远，控制器的预置算法稍有差别，控制器与I/O板的连接方式也有所不同。如果控制要求不是很高，容量较小，功能不算复杂，建议采用国产DCS系统，浙大中控JX300及ECS系列DCS系统在我厂十多年的运行中就很稳定，完成能满足我厂控制要求，特别是在线维护功能相当可靠。且较经济。DCS基础知识—概念及发展贵州开磷遵义碱厂设