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针对DCS升级换代的建议

jiewinds  发表于 2004/12/30 11:14:27      2461 查看 2 回复  [上一主题]  [下一主题]

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由于DCS从上世纪70年代中期诞生以来已有近30年应用的历史,我国从七五年到现在也已经有二十多年的应用历史了,所以应用、升级、移植及更换、扩建和联网、购买新系统进行彻底改造几方面都是用户非常关心的问题。 我国应用情况   我国石化、冶金、电力、轻工、建材及市政工程等行业应用DCS比较普遍,目前大多数正在运行的DCS系统约有6~12年历史,运行近20年的较少,DCS在我国的应用情况基本上是好的,运行可靠性良好,能保证过程工业的稳定生产。但有少数DCS运行中出现操作站死机现象,个别有控制站死机、控制失灵造成强迫工艺生产装置部分停机或全线停机现象。而且应用水平不高,大多数用户对DCS的应用,停留在取代常规控制的水平上,有统计表明,实际应用中DCS的功能仅发挥50%以下。   大修期间,部分DCS停电清扫(清除灰尘)、修改软件等再通电,而这些维修工作,绝大部分是由用户自身维修人员完成。只有很少企业对DCS作全面性能测试。   我国大多数流程工业的企业,选用了不同厂家生产的DCS,而且由于不同时期或生产装置规模不同而选用了同一厂家的不同型号的DCS,故一个用户工厂里同时运行着3种以上DCS的现象是很普遍的。例如某大型石化联合企业有40套DCS,其中DCS由7个厂家提供,有新旧型号近20个;又如某大型冶炼企业有10套DCS,2套PLC为基础的可编程逻辑控制系统PLS(转炉),DCS由4个厂家提供(包括国内厂家),有新旧型号5个。我们称之为“八国联军”状态。这就为备品备件的采购和储备带来不少困难,同时也为维修人员、管理人员带来很多不便。   DCS供应商提供的功能是很强大的,但应用中约只使用了50%的功能,DCS的适用性属于“良好”,而使用率介于“良好”和“一般”之间。这方面的原因各用户各不相同,如选型不当;控制策略设计深度不够;检测仪表、分析仪表、执行器等配套设备水平较低或选型不当;对工艺过程的特性掌握不够;与工艺操作人员配合不够等。我们没有必要追求正在运行中的DCS功能的使用率在75%以上,因为DCS设计是兼顾了过程控制中连续反馈控制、顺序控制和批量控制的,又人机界面和高级语言应用两方面,也是按照计算机最高、最新性能设计的......,我们应在保证整个工艺装置“安稳长满优”的全面要求,做到自动化充分,结合实际情况的前提下,在长期运行过程中,不断改进提高。 升级、移植及更换   我国石化企业一般是1年或2年大修一次,有些冶金企业还每1月或2月有一次小修,这段时间均可进行DCS的升级、移植及更换作业。准备工作一般提前3~6个月均可以。   如果该DCS系统运行正常,一般升级是为了保持当前所拥有的厂商的支持,即是应DCS供应商的要求而进行升级,如包括2000年时的“千年虫”等问题的解决等。如果该DCS系统运行是带“病”工作,希望通过软件版本升级获得所需要的缺陷补丁及新的特性和功能是很重要的。总之,花钱不多又对生产运行影响不大,DCS升级工作是会提到日程中的。   关于移植和更换,一般是在DCS运行10年~20年时、DCS厂商的产品已更新换代而且已无老产品备品备件可提供或已不提供老产品的服务等情况下,才提到日程上来的。移植或更换的方案有多种,以充分利用已有现场设备、系统布线(包括I/O布线)及DCS的已有部件及机械结构件,及保证施工时间较短等原则,具体做法有分步实施和一步到位两种方法。分步实施多为更换操作站、更换通讯电缆、更换控制站的CPU卡、电源卡及更换I/O卡等多步分阶段依次完成,这可以由原DCS供应商的维修公司来完成或在其指导下完成。比较好的DCS厂商,在发展新一代产品的同时,都会保护老客户的利益,这点在DCS移植和更换时最能表现出来。有的个别厂家新旧系统不兼容,系统升级时造成很大损失。有的厂家系统型号繁多,用户系统升级也存在一定的潜在风险,毕竟研发一个新DCS系统(或者升级替代系统)要投入大量的人力、物力、财力。而有的厂家系统功能不错,硬件使用寿命可靠性上较差,维护费用较高。   移植及更换时经常提出增加如下功能,如使DCS与全厂管理网络互联或加入先进控制(APC)功能等。在DCS系统已完成的自动化基础之上,进一步开发先进控制和优化技术,以发挥更大效益(注:在DCS基础上实现先进控制,只需增加10%的成本,就可得到40%的效益;在先进控制的基础上,增加实时优化,成本只需增加10%,就可进一步获得40%的效益)。而提出其他要求,诸如现在流行的支持OPC系统集成、支持HART及多种现场总线、将标准工具用于现场总线集成(例如FDT)等,则是很少的。关于现场接线,这是一个更为复杂的问题。首先现场总线标准正处于完善的过程;其次智能式现场变送器、执行器还不十分普遍;关于防爆技术与现场总线技术相结合,如何走向实用,还有待努力,如目前在本质安全防爆技术中,热电偶、热电阻及相关补偿导线等,经齐纳式安全栅与DCS控制站或控制站的远程I/O站相连,优于两线制温度变送器或现场总线温度变送器;另外,彻底分散的控制策略,在现场总线控制系统(FCS)技术中已作为主要选择,将会使与DCS控制站的相对集中的控制策略的互相融合产生困难,而有些行业,如石化行业的生产装置比较集中,现场检测元件分布比较集中,对彻底分散控制要求则不强烈等。而且有的DCS本身具有远程I/O功能,如FOXBORO。 进行彻底改造   在DCS已运行15年~20年以上及工艺装置改扩建时,DCS的彻底改造就正式提到日程上来了。   通常这是要立项并要作可行性报告,一般都有设计部门参加,关于DCS的选型问题,收集信息方法有多种,前期当然广泛通过多种渠道进行,中期是请多家DCS供应商(含原来此装置所用DCS的供应商)来厂进行深入的技术交流,可以按最终用户的初步要求做出方案,到定型阶段,一般是通过竞标方法来决定选用谁家的DCS产品。   当购买一套新的DCS时,首先考虑的是要看是否在技术性能上满足工艺装置控制要求及整个企业的管理网络的要求。从理论上讲,一个DCS系统可以应用于各种行业,但是各行业有它的特殊性,所以DCS也就出现了不同的分支,有时也由于DCS厂家技术人员工艺知识的局限性而引起,如HONEYWELL公司对石化比较熟悉,其产品在石化行业应用较多,而FOXBORO的系统则在电力行业应用比较普遍,在石化行业业绩也很十分突出, BAILEY的产品则在电力行业业绩也不错。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。用户在选择DCS的时候主要是要注意其技术人员是否对该生产工艺比较熟悉。要看该系统适用于多大规模,比如NT操作系统的就适应于较小规模的系统。要看这套新DCS的应用实绩,如在同类装置上已运行很成功,那就更让人放心了。要看DCS厂商的服务水平,系统集成商的技术力量,也就是系统集成商对哪一工艺过程和DCS本身比较熟悉。如经常做化工控制系统的承包商来做轧制的控制系统,他对活套的控制、卷曲的控制和张力的控制等就不太熟悉,做的工程就不会太好。如果系统集成商对DCS本身不熟悉,控制器做的太大时会产生死机。如:FOXBORO系统本身功能是很强大的,但是对软件组态人员要求较高。选择一家实力如何的系统集成商直接关系到系统功能的高低。   在如下诸性能中,按照技术先进的要求,当属很重要的,如系统集成的能力就包括:标准MES及业务系统集成(如SP95-2、OPC等)、标准现场总线集成工具(FDT)及某几种现场总线接口(如FF或Profibus-PA)、要求使用一些通用的商用现货硬件及软件;又如嵌入式先进控制技术(如模糊中性、MPC等)、嵌入式回路调节辅助、嵌入式回路调节分析辅助、高级功能模块(如AGA、ISO、流量计、气轮表、日期和时间等)、数据历史自动装置、审计跟踪配置、强制变更管理控制及设备管理方面的模块等;又如有些工艺装置要求现场级I/O无线技术、HMI级无线技术、全球数据库等。另外就是要列出所符合的标准,包括中国标准,要求支持中文。 这里要注意的一点是:有些厂家为了占领市场,把一些不成熟的产品推到第三世界,如五、六年前DCS缺少小型系统,有的厂家把不太成熟的小型系统推到用户,结果这270多套系统基本都已经提前退役。早在1983年,某外国公司推销的DCS,在电源出现故障并复电后,控制器的输出是任意的,此时阀门的位置就很危险,这种产品本不能出厂,但还是卖给了我们国家,结果购买单位基本上没有运行。   这些与完全新建工程有相似之处,但是业主是DCS长期使用者,将会更精明地选购DCS,所以DCS供应商应热情周到地做好前期服务。
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