仪表教室||国产DCS哪家强?且看DCS 20 问!

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特别策划

1、 什么是DCS?

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。

 
2、 DCS有什么特点?
DCS是计算机技术、控制技术和网络技术高度结合的产物。DCS通常采用若干个控制器(过程站)对一个生产过程中的众多控制点进行控制,各控制器间通过网络连接并可进行数据交换。操作采用计算机操作站,通过网络与控制器连接,收集生产数据,传达操作指令。因此,DCS的主要特点归结为一句话就是:分散控制集中管理。 


3、 DCS的结构是怎样的?
上图是一个较为全面的DCS系统结构图,从结构上划分,DCS包括过程级、操作级和管理级。过程级主要由过程控制站、I/O单元和现场仪表组成,是系统控制功能的主要实施部分。操作级包括:操作员站和工程师站,完成系统的操作和组态。管理级主要是指工厂管理信息系统(MIS系统),作为DCS更高层次的应用,目前国内纸行业应用到这一层的系统较少。


4、 DCS的控制程序是由谁执行的?
DCS的控制决策是由过程控制站完成的,所以控制程序是由过程控制站执行的。


5、 过程控制站的组成如何?
DCS的过程控制站是一个完整的计算机系统,主要由电源、CPU(****处理器)、网络接口和I/O组成。


6、 I/O是什么?
控制系统需要建立信号的输入和输出通道,这就是I/O。DCS中的I/O一般是模块化的,一个I/O模块上有一个或多个I/O通道,用来连接传感器和执行器(调节阀)。


7、 什么是I/O单元?
通常,一个过程控制站是有几个机架组成,每个机架可以摆放一定数量的模块。CPU所在的机架被称为CPU单元,同一个过程站中只能有一个CPU单元,其他只用来摆放I/O模块的机架就是I/O单元。


8、I/O单元和CPU单元是如何连接的?
I/O单元与CPU是通过现场总线连接的。


9、 什么是现场总线?
现场总线是应用于过程控制现场的一种数字网络,它不仅包含有过程控制信息交换,而且还包含设备管理信息的交流。通过现场总线,各种智能设备(智能变送器、调节法、分析仪和分布式I/O单元)可以方便地进行数据交换,过程控制策略可以完全在现场设备层次上实现。目前,使用较多的现场总线主要是FUNDATION fieldbus基金会现场总线(FF总线)和Profibus现场总线。应用现场总线技术可以将各种分布在控制现场的相关智能设备和I/O单元方便的连接在一起,构成控制系统,这种结构已经成为DCS发展的趋势。


10、 常用的系统中采用什么现场总线?
目前常用的系统主要是SIEMENS 的S7和ABB的Freelance2000,其中使用的现场总线是PROFIBUS。


11、表述网络传输速度的单位是什么?
表述网络传输速度一般以波特率(Bps)为单位,其含义是每秒钟传输的二进制数的位数。不同的网络一般波特率不同,相同的网络采用不同的网络电缆也可以达到不同的特率。例如:PROFIBUS现场总线在以双绞线作为网络电缆时通讯速度为1.5KBps,采用光缆时可以12MBps。采用普通双绞线的以太网传输速度为10MBps,采用光缆时可以达到100MBps。另外,传输距离的长短会影响传输速度,一般来说,距离越长,速度越慢。

 

12、什么是组态?
通过专用的软件定义系统的过程就是组态(configuration)。定义过程站各模块的排列位置和类型的过程叫过程站硬件组态;定义过程站控制策略和控制程序的过程叫控制策略组态;定义操作员站监控程序的过程叫操作员站组态;定义系统网络连接方式和各站地址的过程叫网络组态。


13、我公司的操作员站和工程师站采用什么操作系统?
目前,我公司操作员站和工程师站采用的操作系统是中文Windows NT。


14、什么是PLC?
PLC就是可编程逻辑控制器。


15、PLC能用于过程控制吗?
早期的PLC只是用来完成一些电气逻辑控制和开关量,现在的PLC在性能上,特别是对模拟信号的处理能力上已经大大提高,因此现在PLC是可以用于过程控制的。


16、什么是模拟量和数字量?
模拟量是指连续变化的信号(如4~20mA,0~5v);数字量是只有开关状态的信号。


17、I/O信号是如何分类的?
常用的I/O信号一般分为:AI、AO、DI和DO。
AI--模拟量输入信号
AO--模拟量输出信号
DI--数字量输入信号 
DO--数字量输出信号


18、什么是DCS的开放性?
DCS的开放性是指DCS能通过不同的接口方便地与第三方系统或设备连接,并获取其信息的性能。这种连接主要是通过网络实现的,采用通用的、开放的网络协议和标准的软件接口是DCS开放性的保障。我公司目前采用的DCS系统有很好的开放性。


19、什么是系统冗余?
在一些对系统可靠性要求很高的应用中,DCS的设计需要考虑热备份也就是系统冗余,这是指系统中一些关键模块或网络在设计上有一个或多个备份,当现在工作的部分出现问题时,系统可以通过特殊的软件或硬件自动切换到备份上,从而保证了系统不间断工作。通常设计的冗余方式包括:CPU冗余、网络冗余、电源冗余。在极端情况下,一些系统会考虑全系统冗余,即还包括I/O冗余。


20、什么是I/O余量?
与冗余不同,I/O余量只是系统中I/O数量大于应用的要求,这种余量只是数量上的,主要目的是使系统今后有继续加入控制信号的可能。

 

国产DCS哪家强?

 

        目前国产主流的DCS有:北京和利时、浙江中控、南京科远、国电智深、上海新华、新华集团、上海白仪等等。

         经过近20年来的发展,国产DCS企业在原来DDC直接数字控制技术白行研发和工控机应用的基础上,在对国外DCS的工程应用及技术引进的基础上,逐渐形成了独立白主的国产DCS产业,特别是在大型火力发电厂中的应用中,国产DCS已取得了可喜的业绩,已经达到或接近国际先进水平。

       下面,将主要梳理一下近年来国产DCS的知名企业,包含其企业历史、发展状况以及其生产的各品牌国产DCS的技术指标。

 

一、北京和利时集团(HOLLiAS)

 

        北京和利时集团始创于1993年,是一家从事自卞设计、制造与应用自动化控制系统平台和行业解决方案的高科技企业集团。集团具有系统集成国家一级资质,是国家级的企业技术中心,当前国内最大的国产DCS系统供应商。

        和利时的前身是电了工业部第六研究所,具有较强的政府背景。凭借这一优势,和利时成为高铁、核电站等多个领域白动化产品的唯一供应商,获得了许多其他白动化厂商无法获得的轨道交通、核电站控制系统项目,发展迅速。

        和利时白90年代以来,历经了HS-DCS-1000, HS-2000直至现今主推的ROLL工ASMACS系统。HOLLiAS MACS系列国产DCS系统是和利时公司在总结十多年用户需求和多行业的应用特点、积累三代国产DCS系统开发应用的基础上,全面继承以往系统的高可靠性和方便性,综合白身核心技术与国际先进技术而推出的新一代国产DCS,目前包括两种型号的系统。

  • HOLLiAS MACS-F系统:规模上适合于中小型项目((2万个物理点以内),结构上为高密度安装,单机柜含端了可达1056点;

  • HOLLiAS MACS-S系统:规模上适合于大型项目(10万个物理点以内),结构上安装密度适中,单机柜含端了可达720点。

  •  HOLLiAS MACS系统采用典型的C/S(客户站/服务器)结构,广泛集成了市场上通用的技术,基于“计算机十模块十软件”的集成式系统。其主控制单元采用工,ltel商用快速芯片,工/0模件采用基于V工PA公司的Profibus DP总线模块(FM系列)或uCS的CAN总线模块,控制器运行软件是加拿大的QNX,控制器算法组态软件采用德国Smart Software Solution公司的CoDeSYS软件的OEM版本,上位软件有白己开发的MACS工V,也有采用Cited  OEM版的,具有良好的开放性。

 

二、浙江中控科技集团股份有限公司(SUPCON)

 

        中控集团始创于1993年3月,是一家依托于浙江大学,主要从事化工行业白动化产品生产的白动化企业,中国领先的白动化与信息化技术、产品与解决方案供应商,业务涉及流程工业白动化、城市信息化、工程设计咨询、科教仪器、机器人、装备白动化、新能源与节能等领域。浙江中控偏重于化工,大部分国产DCS业绩均来白于化工行业。

        中控集团总部地处美丽的浙江杭州。中控集团从无到有,不断壮大,形成了一支由博士、硕士(高工)及各行业佼佼者组成的富有活力、充满创新精神的精英团队,取得了业界一致认可的成绩。

        浙江中控目前的国产DCS主要为WebField系列DCS系统,分别为JX-300XP, ECS-100,ECS-700。

  • JX-300XP:吸收了近年来快速发展的通信技术、微电了技术,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,全面提高了控制系统的功能和性能,同时,它实现了多种总线兼容和异构系统综合集成,各种国外DCS、国内DCS, PLC及现场智能设备都可以接入到JX-300XP控制系统中,使其成为一个全数字化、结构灵活、功能完善的开放式集散控制系统,能适应更广泛更复杂的应用要求。

  • ECS-100:是公司为适应网络技术的发展,特别是工,Iternet, Web技术的发展而推出的基于网络技术的DCS系统。该系列DCS系统融合了最新的现场总线技术、嵌入式软件技术、先进控制技术与网络技术,实现了多种总线兼容和异构系统综合集成。各种国外DCS、国内DCS, PLC及现场智能设备都可以接入到ECS-100系统中,实现企业内过程控制设备信息的共享。

  • ECS-700:是在总结JX-300XP, ECS-100等WebField系列控制系统广泛应用的基础上设计、开发的面向大型联合装置的大型高端控制系统,其融合了先进的控制技术、开放的现场总线标准、工业以太网安全技术等,为用户提供了一个可靠的、开放的控制平台。ECS-700是浙江中控于2011年全新推出的一套大型DCS系统。其中硬件设备由德国菲尼克斯设计开发,运行组态软件由德国科维软件有限公司  (KW-Software)和浙江中控合作开发。

 

三、南京科远自动化股份有限公司(SC工YON)

 

        南京科远白动化集团股份有限公司创立于1993年,是国内领先的工业白动化与信息化技术、产品与解决方案供应商。该公司2010年3月31日在深圳股票交易所上市,科远股份在火力发电、节能减排、化工、冶金、建材、装备制造、市政水务等行业提出了诸多优秀的行业解决方案,承接了多个国家重点工程,累计为用户提供白动化和信息化产品超过10000台套。

         科远股份经过十余年的技术积累,通过引进消化吸收国际先进DCS技术,在2003年推出了具有白主知识产权的先进国产DCS系统NT6000o N下600。已经成为国产。CS知名品牌,国产。CS,  DE日在国内市场市场占有率达到前三名。

  • N下6000DCS系统具有“可靠、易用、先进”的技术特点。通过了欧盟CE认证、美国UL认证、电磁兼容性三级认证。从2003年开始使用以来,NT6000DCS系统运行稳定、可靠,没有因为。CS系统故障,导致的机组非停、减负荷情况发生。

  • NT6000DCS系统不仅能够实现在线组态和在线下载,而且可以进行按页下载,即在调试或实际运行中对修改的页进行下载,下载过程中不影响其他页控制策略的运行,方便了系统的调试和投运。这可以提高NT6000DCS系统在现场调试期问的灵活性,提高调试效率,确保现场调试工作在短时问内完成,大大缩短系统调试周期。

  • N下6000DCS系统采用对等客户站结构,无数据服务器。消除了常规服务器结构中服务器的系统可靠性和安全性瓶颈,提高了整套国产D CS系统的安全可靠性。

  • NT6000DCS系统还具有1:1虚拟D CS仿真系统,对NT6000DCS系统进行出厂前的仿真联调,保证在系统出厂前,所有联锁、保护逻辑及白动调节回路均正确无误,减少现场调试工作量,解决现场调试时问,缩短工程周期。基于NT6000DCS系统良好的稳定性、可靠性表现,获得了良好的市场口碑,科远股份还与德国SIEMENS构建了战略合作关系,双方共同进行。CS系统研发,并共享研发成果。同时,科远股份还引进了SIEMENS先进的D CS系统生产管理和质量控制体系,确保所生产的产品达到国际领先的质量标准。

 

四、北京国电智深控制技术有限公司

 

        北京国电智深控制技术有限公司成立于2002年初,由中国电力科学研究院和国电科技环保集团公司共同投资组建,是中国国电集团公司的下属白动化公司。是一家主要负责完成国电集团内火力发电机组的DCS系统工程实施的白动化厂商,在国电系统外的火电厂DCS市场中也有少量的业绩,完成了500余台火电机组的白动化工程项目。

         国电智深与多家外国公司建立了合作和代理关系,如与美国西屋电气公司和美国METSO公司台作,成功地引进了WDPF,OVAT工ON,MAX1000,maxDNA等DCS系统;与ABB公司、SCHNE工DER公司、德国西门了公司、美国FOXBORO公司也建立了良好的合作关系,可以广泛地为电厂提供各种白动控制系统工程实施服务。

        除代理国外DCS系统外,北京国电智深控制技术有限公司还与北京新航智科技有限公司合作,由北京新航智OEM提供EDPF-NTDCS系统,并在此基础上开发有DEH(汽轮机数字电液控制系统)、电厂仿真系统、S工S等产品,拥有5项专有技术。

 

五、上海新华控制工程有限公司(GE新华)

 

       上海新华控制工程有限公司成立与1983年,是国内最早从事DEH、国产DCS系统研发、生产的国产DCS厂商。后在此基础上组件上海新华控制技术(集团)有限公司。2005年3月31日,新华集团将从事电厂国产DCS系统工程业务的新华控制工程有限公司控股权转让给美国通用电气公司,因此上海新华控制工程有限公司的DCS系统严格来讲已经不能属于国产DCS系统。

         原先新华控制生产的XDPS-400是国产DCS中做的最好的DCS系统(没有之一,售后服务非常出色),获得了国内火电厂国产DCS系统超过50%的市场份额,是国产DCS系统的领军品牌。但白从卖给了GE集团后,由于原开发人员纷纷离职,导致该系统的技术水平一直停留2005年之前,未能及时跟上最新的技术发展,无法很好的满足用户的最新需要。同时由于企业体制有了很大的转变,工程实施和技术服务无法跟上,逐渐失去了在国内市场的领先地位。

        2011年,GE新华吸收了一部分XDPS-400十技术,重新开发了一套OC6000DCS系统,除在运行、组态软件上保留了原XDPS-400十的一部分技术外,在其它方面已经完全找不到XDPS-400十的影了。由于该套系统是一套全新的DCS系统,加之工程实施和售后服务等无法得到很好的保证,在国内未得到大规模的推广和使用。

 

六、上海新华控制技术(集团)有限公司(正泰新华)

 

        上海新华控制技术(集团)有限公司是在原上海新华控制工程有限公司基础上组建的,致力于工业白动化、信息化的高新技术企业。2012年7月被浙江正泰电器股份有限公司以3. 15亿元收购。

        XDC800是一款高品质的国产DCS控制系统,它以32位CPU组成的新华控制器XCU为核心,配置标准的以太网和现场总线,构成环型网络结构或星型网络结构的通讯网络,运行新华集团公司开发的OnXDC可视化图形组态软件,是工业过程控制、流程工业控制系统的技术平台。系统控制功能分散,管理集中,集数据采集、过程控制、管理于一体,是一个全集成的、结构完整、功能完善、面向整个生产过程的先进过程控制系统,并取得CE, FCC, TuV和S工L3认证,可作为数字化电厂的硬件平台。

 

七、上海自动化仪表股份有限公司

 

           上海自动化仪表股份有限公司经历了100年的历史积淀和16年的创新发展,成为国内首家自动化仪表行业的上市公司,而且成为上海电气集团的一部分,是国家三大仪表基地之一。与国家核电共同组建了国核自仪系统工程有限公司,逐步做到具备核电工程仪控系统设计、控制系统集成、核电仪控设备成套供应等的能力,并拥有自主知识产权,形成较大规模批量化建设中国品牌核电站的能力。早期代理美卓公司maxDNaoSUPMAX800国产DCS系统是由上海自动化仪表股份有限公司DCS公司自行开发研制全新一代的中小型国产DCS系统。它吸取和融合了当今世界上最先进的DCS系统的技术特点,包含DCS公司近十年的应用经验,并根据广大用户的需求和实际使用情况而研制开发。

        该系统技术领先,性能优秀,功能齐全,使用方便、性价比高,可以为企业提供功能全面的工厂过程白动化控制。SUPMAX800国产DCS系统由通讯网络、电源、DPU、工/0卡件等硬件组成,基于高性能100M全双工交换机、星型、冗余工业以太网架构,全双工交换机的星型网络结构。SUPMAX-800工作站由工程师站、服务器站、操作员站组成。服务器站主要是进行过程数据采集、历史数据(趋势点、报警、报表、事件等)记录保存。提供连接至PLC和其它外部系统或了系统的接口。


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