国产DCS和进口DCS的比较

核心提示80年代中期,许多单位和个体技术人员都想涉及DCS的开发和生产。由于资金投入太多,软件的工程量太大,需要软件开发人员、硬件人员和工程人员协调工作,另外DCS的开发毕竟太复杂了,它涉及到计算机技术、通讯技术、控制技术和显示技术。几个技术人员不

80年代中期,许多单位和个体技术人员都想涉及DCS的开发和生产。由于资金投入太多,软件的工程量太大,需要软件开发人员、硬件人员和工程人员协调工作,另外DCS的开发毕竟太复杂了,它涉及到计算机技术、通讯技术、控制技术和显示技术。几个技术人员不可能掌握那样多的技术,同时也没有那样多的资金投入,并且不可能在短时间内就有产出。几个技术人员是没有力量来支撑的。许多技术人员只能望DCS兴叹。许多单位如几个大钢铁公司的自动化部也由于资金不足退出DCS的开发。如阿城继电器厂从1984年就开始DCS的开发,并取得很好的成绩。由于资金不足和管理混乱,也无奈的基本退出DCS的角逐。STD总线的产品是控制系统的中间产品,90年代初期生产厂家很多,每年在国内达到几亿的销售量(与现在国产的DCS销量相当)。由于最终用户的工作量很大,也正在退出市场。

90年代中期,DCS的部件除功能块以外,在市场上都能买到。如控制器可以用PC机主板,DCS网络也可以用以太网。人机界面可用通用监控软件,如组态王等。市场形势比80年代有很大改变。又一次浪潮涉及开发DCS,各种牌号的DCS纷纷出笼,大约有上百种系统推向市场。仔细分析,都在较低层次上重复,功能单一,形不成规模。

由于政府有关部门的界入,开始有新的单位进入DCS的开发。政府的有关部门无论从资金还是项目都大力支持,所以得到蓬勃发展。如北京和利时、上海新华和浙大中控。他们都有几百套的销量,基本形成规模生产。他们虽然一时还达不到进口的水平,但控制的基本要求还能满足。从系统的结构和I/O板的生产来看,已经有相当高的水平,和国际上的水平已相差不远。如无锡生产的I/O板就很美观。人机界面的软件国内已有开发,如组态王,每年有2000套的销售量,经使用情况也是良好的。

开发DCS最难的是控制器的开发问题,一是硬件,用的是PC机卡,操作系统也是通用型的,如微软的NT、加拿大开发的QNX等,价格高,使得利润减低。二是功能块的开发。这是最难的。功能块的数量几乎是无限的。它的工作量很大,不仅要有软件人员,还要有工程人员的配合,才能编出好用的功能块。由于我国以前实行计划经济,对技术人才一是不重视,二是各单位私有。一个单位很难集中有如此多的优秀的技术人员。我国软件开发人员不仅数量少,而且习惯于自己独立编程,不能很好的与现场技术人员交流,所以开发的功能块就会出现不如人意的地方。国产DCS不仅功能块的数量少,而且据用户反映,如顺序控制器功能块,其真值表不象国外的那样好用。又如自调整功能块,现场一般都不用,即使用也不好用。

总之,由于销售量还是比较小,跟踪用户的反应还不够,所以我国还缺少一套千锤百炼有自主产权的功能码。这套软件是没有卖的。一定要自己开发,在不同的操作系统下,编的程序就不一样。这与要不要控制器这个硬件没有关系。使用现场总线系统也需要算法,用PC作为既控制又显示同样需要算法。

用于控制策略的组态软件目前还没有发现问题。

另外一个问题是控制器的电源系统,我国基本都采用整体式电源。由于我国的DCS系统价格很低,利润也很低,DCS制造厂家没有资金投入来开发电源系统。国外DCS系统的电源冗余见下图。在即将把两台电源安装到柜子上时,需分别带负载调整。调整时,两台电源的负载一定是相同的,要调整到相同的输出,然后安装到机柜上。电源系统中有一块电源检测板,能显示两台电源的输出情况。两台能同时给负载供电。最好工作在平衡电压的状态。经20年的运行证明电源系统是良好的。

国产DCS两台电源冗余运行,一用一备。其中一台的交流输入电源阶跃下降,能切换到备用电源。如果斜坡下降,就不能切换到备用电源。这是电源系统的缺点之一。

N+1的电源方案没有进入到我国的DCS系统。进口DCS采用N+1电源,问题也很多。N+1电源的意思是只要知道每一个所插模件的功率,把所有模件所需功率求和,而每个模件电源的功率是一定的,所需总功率除以模件电源的功率,就得到电源数。有小数位,都要进一位成为整数,这个整数为N,然后再加一,称为N+1。

第三个问题是由于销量小。很少有第三方帮助完善系统,比如专家系统,实时数据库,与数字仪表及PLC的接口等。

PLC和DCS的区别,谁给说说,国内外厂家

DCS,即分布式控制系统,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、通讯、显示和控制等4C技术。

通常采用分级递阶结构,每一级由若干子系统组成,每一个子系统实现若干特定的有限目标,形成金字塔结构。其主要特征是它的集中管理和分散控制。

扩展资料

DCS控制系统配置灵活、组态方便,具体特点如下:

1、可靠性高

DCS控制系统将控制功能分散在了各个计算机上来实现,每台计算机承担单一的系统任务,任一计算机模块出现故障都不会对其他计算机系统产生影响。

2、维护方便

DCS控制系统具有先进的硬件设备,可以在各种恶劣的工作环境下运行;系统具有自动识别和故障诊断功能,方便操作人员维修处理。

3、操作方便

DCS控制系统操作界面简介,操作员通过简单的鼠标键盘操作,就可以监视生产装置乃至整个工厂的生产运行情况,并根据生产要求调节运行数据。

4、组态灵活方便

强大的可组态功能,简化使用,节省大量时间。不论是简单的单回路控制,还是更复杂的控制回路,DCS都能为用户提供支持。同时提供用户自主开发专用高级控制算法的支持能力。

5、强大的数据处理能力

能够对现场多达3-10万个位号进行转换、收集,通过处理器运算,实时显示、存储、控制。

6、开放的体系结构

DCS控制系统采用了标准化、模块化的设计,可提供多层的开放数据接口。

■DCS和PLC 之间有什么不同?

1、从发展的方面来说:

从传统的仪表盘监控系统发展而来。因此,DCS从先天性来说较为侧重仪表的控制,比如我们使用的YOKOGAWA CS3000 DCS系统甚至没有PID数量的限制(PID,比例微分积分算法,是调节阀、变频器闭环控制的标准算法,通常PID的数量决定了可以使用的调节阀数量)。

PLC从传统的继电器回路发展而来,最初的PLC甚至没有模拟量的处理能力,因此,PLC从开始就强调的是逻辑运算能力。

2、从系统的可扩展性和兼容性的方面来说:

市场上控制类产品繁多,无论DCS还是PLC,均有很多厂商在生产和销售。对于PLC系统来说,一般没有或很少有扩展的需求,因为PLC系统一般针对于设备来使用。一般来讲,PLC也很少有兼容性的要求,比如两个或以上的系统要求资源共享,对PLC来讲也是很困难的事。而且PLC一般都采用专用的网络结构,比如西门子的MPI总线**络,甚至增加一台操作员站都不容易或成本很高。

DCS在发展的过程中也是各厂家自成体系,但大部分的DCS系统,比如横河YOKOGAWA、霍尼维尔、ABB等等,虽说系统内部(过程级)的通讯协议不尽相同,但操作级的网络平台不约而同的选择了以太网络,采用标准或变形的TCP/IP协议。这样就提供了很方便的可扩展能力。在这种网络中,控制器、计算机均作为一个节点存在,只要网络到达的地方,就可以随意增减节点数量和布置节点位置。另外,基于windows系统的OPC、DDE等开放协议,各系统也可很方便的通讯,以实现资源共享。

3、从数据库来说:

DCS一般都提供统一的数据库。换句话说,在DCS系统中一旦一个数据存在于数据库中,就可在任何情况下引用,比如在组态软件中,在监控软件中,在趋势图中,在报表中……而PLC系统的数据库通常都不是统一的,组态软件和监控软件甚至归档软件都有自己的数据库。为什么常说西门子的S7 400要到了414以上才称为DCS?因为西门子的PCS7系统才使用统一的数据库,而PCS7要求控制器起码到S7 414-3以上的型号。

4、从时间调度上来说

PLC的程序一般不能按事先设定的循环周期运行。PLC程序是从头到尾执行一次后又从头开始执行。(现在一些新型PLC有所改进,不过对任务周期的数量还是有限制)而DCS可以设定任务周期。比如,快速任务等。同样是传感器的采样,压力传感器的变化时间很短,我们可以用200ms的任务周期采样,而温度传感器的滞后时间很大,我们可以用2s的任务周期采样。这样,DCS可以合理的调度控制器的资源。

5、从网络结构发面来说:

一般来讲,DCS惯常使用两层网络结构,一层为过程级网络,大部分DCS使用自己的总线协议,比如横河的Modbus、西门子和ABB的Profibus、ABB的 CAN bus等,这些协议均建立在标准串口传输协议RS232或RS485协议的基础上。现场IO模块,特别是模拟量的采样数据(机器代码,213/扫描周期)十分庞大,同时现场干扰因素较多,因此应该采用数据吞吐量大、抗干扰能力强的网络标准。基于RS485串口异步通讯方式的总线结构,符合现场通讯的要求的采样数据经CPU转换后变为整形数据或实形数据,在操作级网络(第二层网络)上传输。因此操作级网络可以采用数据吞吐量适中、传输速度快、连接方便的网络标准,同时因操作级网络一般布置在控制室内,对抗干扰的要求相对较低。因此采用标准以太网是最佳选择。TCP/IP协议是一种标准以太网协议,一般我们采用100Mbit/s的通讯速度。

PLC系统的工作任务相对简单,因此需要传输的数据量一般不会太大,所以常见的PLC系统为一层网络结构。过程级网络和操作级网络要么合并在一起,要不过程级网络简化成模件之间的内部连接。PLC不会或很少使用以太网。

6、从应用对象的规模上来说:

PLC一般应用在小型自控场所,比如设备的控制或少量的模拟量的控制及联锁,而大型的应用一般都是DCS。当然,这个概念不太准确,但很直观,习惯上我们把大于600点的系统称为DCS,小于这个规模叫做PLC。我们的热泵及QCS、横向产品配套的控制系统一般就是称为PLC。

说了这么多PLC与DCS的区别,但我们应该认识到,PLC与DCS发展到今天,事实上都在向彼此靠拢,严格的说,现在的PLC与DCS已经不能一刀切开,很多时候之间的概念已经模糊了。

现在,我们来讨论一下彼此的相同(似)之处。

1、从功能来说:

PLC已经具备了模拟量的控制功能,有的PLC系统模拟量处理能力甚至还相当强大,比如横河FA-MA3、西子的S7 400、ABB 的Control Logix 和施耐德的Quantum系统。而DCS也具备相当强劲的逻辑处理能力,比如我们在CS3000上实现了一切我们可能使用的工艺联锁和设备的联动启停。

2、从系统结构来说:

PLC与DCS的基本结构是一样的。PLC发展到今天,已经全面移植到计算机系统控制上了,传统的编程器早就被淘汰。小型应用的PLC一般使用触摸屏,大规模应用的PLC全面使用计算机系统。和DCS一样,控制器与IO站使用现场总线(一般都是基于RS485或RS232异步串口通讯协议的总线方式),控制器与计算机之间如果没有扩展的要求,也就是说只使用一台计算机的情况下,也会使用这个总线通讯。但如果有不止一台的计算机使用,系统结构就会和DCS一样,上位机平台使用以太网结构。这是PLC大型化后和DCS概念模糊的原因之一。

3、PLC和DCS的发展方向:

小型化的PLC将向更专业化的使用角度发展,比如功能更加有针对性、对应用的环境更有针对性等等。大型的PLC与DCS的界线逐步淡化,直至完全融和。

DCS将向FCS的方向继续发展。FCS的核心除了控制系统更加分散化以外,特别重要的是仪表。FCS在国外的应用已经发展到仪表级。控制系统需要处理的只是信号采集和提供人机界面以及逻辑控制,整个模拟量的控制分散到现场仪表,仪表与控制系统之间无需传统电缆连接,使用现场总线连接整个仪表系统。(目前国内有横河在中海壳牌石化项目中用到了FCS,仪表级采用的是智能化仪表例如:EJX等,具备世界最先进的控制水准)。

如何正确对待PLC和DCS?

我个人从不强调PLC和DCS之间孰优孰劣,我把它们使用了一个新名词“控制类产品”。我们提供给用户的是最适合用户的控制系统。绝大多数用户不会因为想使用一套DCS而去使用DCS,控制类产品必须定位在满足用户的工艺要求的基础之上。其实提出使用DCS还是PLC的用户大抵是从没接触过自控产品或有某种特殊需求的。过分强调这个东东只会陷入口舌之争。

从PLC与DCS之间的区别和共同之处我们了解了控制类产品的大抵情况。注意,作为专业人士,我们自己不要为产品下PLC还是DCS的定义,自己的心理上更不能把产品这样来区别对待。

 
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