2008-10-18
一 按投资预算确定控制系统
如控制回路较多,模拟量采集较大,热电阻、热电偶的采集较多时,应选用DCS。 采用哪种DCS,应从以下几方面考虑:
BAILEY公司N90、INFI90,西屋WDPFI、WDPFII、OVATION系统主要用于电力系统。这两个系统在模拟量和开关量结合方面较好。OVATION系统是新型软DCS系统,也是现在销售情况最好的系统之一。
Fisher-Rosmount公司和西屋被Emerson收购,老系统PROVOX 、RS3大多用于化工系统,其批量、配方等很有特色。现在已经基本迁移改造到新系统Delta V上,新系统兼容现场总线和Hart协议。
不同工艺过程会有一些特殊要求,如电厂要有电调设备(DEH)和事件顺序记录(SOE)。水泥行业、冶金行业等开关量与模拟量之比大约是6:1,而且纯滞后环节较多,有时需控制补偿等,选型时要考虑这些因素。有的DCS系统开关量逻辑控制组态不太方便,这时要考虑采用DCS和PLC混合使用。如电厂锅炉控制采用DCS,输煤程控和水处理、除灰等逻辑控制采用PLC。
经济性该从DCS价格和预计效益角度考虑。同档次中,进口DCS控制功能强一些。进口产品有一些先进控制算法,如Smith预估、三维矩阵运算等,因销售时间较长,软件保证体系更完善。国产DCS价格低很多,也能满足基本技术要求,因开发较晚,某些技术比国外的还先进一些,如以太网的应用、导轨式的嵌入式PC为基础的控制器和已经有现场总线接口等。从结构上看,我国DCS比某些进口DCS还合理。
国外传统DCS厂家的控制器差别不大,但操作站区别较大。分以PC机和小型机为基础两类。小型机价格比PC机高很多,且许多机型已停产。PC机操作系统用NT,稳定性虽没UNIX好,但作为操作站使用足够。小型机接口用SCSI,传输速率理论上是串行20倍之多。以NT操作系统作为操作站,如采用串行连接,点数(标签数)能少一些,这与硬件配置有关。有时由于硬件与软件配合不好,会频繁死机。国产PC机更便宜,采用PC机操作站,可以采用最新机型和监控软件,与计算机技术的发展基本同步。现场技术人员对软件的安装、调试、联网和开发也更熟悉。监控软件分专用和通用,通用监控软件开放性能好,能在以太网中用DDE、或OPC方式交换数据。专用监控软件脚本不丰富,不能与第三方设备连接,所以目前快要退出市场,但病毒、黑客难以侵入;致命的缺点是开放性能差。
传统DCS即将退出市场,新型系统可以是集成的,也可以由DCS厂家作为系统供应的。对于集成系统可以是操作站采用通用的,控制器有许多接口,与PLC,Web连用。用户可以通过工程公司集成,应按照项目的规模大小和预算资金来选择使用。由于有通用的监控软件,符合IEC61131-3标准的编程软件、可以选用嵌入式系统或软DCS系统,集成的控制系统有可能达到最高的性价比。
系统规模主要由系统的输入输出点数确定。其中包括连锁、特殊控制要求所需的输入输出点数。选择DCS的型号要看资金确定和维护的工作量,有的DCS除操作站需要维护以外,控制部分基本不需维护。
如采用进口DCS,可得到国外一些开发工业连接软件公司的技术支持,能把系统做好一些。我国技术人员也得到提高。虽然我国技术与国外相比有一定距离,但国内技术人员对国内情况比较了解,在国外大公司支持下,做的工程会达到更好性能。
系统集成已成熟,为节约资金,可采用。应该向ABB公司学习,它的工业IT,就是集成了许多家的产品。用类似的办法,不仅能集成出好的系统,还能培养技术队伍。
综上,选型不但要考虑项目规模和投资预算,还要考虑一系列其它因素。系统集成是以后的方向,不仅满足控制要求,而且性能好、资金省。
二 按输入/输出点数确定操作站控制器的型号和台数
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。这个问题对于最终用户来说是很重要的。
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。
根据操作站显示标签数量,决定操作站台数。新型系统由于主机CPU的运算速度和存储容量都能满足要求,标签量可以作的很大,几万个标签都可以作到。
三 关于控制系统的网络层次
80年代传统DCS网络只有一级或两级,分别是连接控制器和人机界面的通信网络。有的系统分成完成闭环控制任务的控制器、完成数据采集的控制器和完成逻辑控制任务的控制器,控制器之间用通信网络连接起来。这样就有两级网络。
90年代为把生产过程现场数据送到以太网,与MIS系统连接起来,又增加了网关,从而增加了网络层次。网络层次增加了,又增加专用的通信接口,有一层网络只读取数据,对控制没有贡献,由于使用接口产生瓶颈,使通信效率降低。
新型系统的控制器能直接上以太网,网络层次比较少,系统价格比较低。在作系统集成时,选用接口比较多的控制器,如以太网口、Modbus协议、RS232C或RS485等,使得控制器能与现场总线相连,或能与PLC相连。集成的系统功能强、能与商业活动结合在一起,并且能把控制系统当成一个核心似的,第三方能作二次开发。
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