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DCS分散控制系统的应用现状和发展趋势

未知 2019-10-17 09:59

  当前工业控制计算机的应用范围仍以大系统、分散对象、连续生产过程(如冶金、石化、电力)为主,采用分布式系统结构的分散控制系统仍在发展。由于开放结构和集成技术的发展,进一步扩展了大型分散控制系统的应用。

  1.应用现状

  DCS自1975年问世以来,大约有3次比较大的变革,70年代操作站的硬件、操作系统、监视软件都是专用的,由各DCS厂家自己开发并没有动态流程图,通信网络基本上是轮询方式;80年代通信网络较多使用令牌方式;90年代操作站出现了通用系统,90年代末通信网络有的部分遵循TCP/IP协议,有的开始采用以太网。20多年来,DCS已广泛应用于各工业领域并趋于成熟,成为工业控制系统的主流。

  虽以现场总线为基础的FCS发展很快,最终将取代传统DCS,但其发展仍面临一些问题,如统一标准、仪表智能化等。而传统控制系统的维护和改造还需DCS,因此FCS完全取代传统DCS尚有较长过程。现DCS的新产品的特点为:系统开放、管控一体化及带有先进控制软件,DCS生产厂家也从事FCS的研发、生产和推广应用。

  2.DCS存在的问题

  (1)1对1结构。1台仪表,1对传输线,单向传输1个信号。这种结构造成接线庞杂、工程周期长、安装费用高、维护困难。

  (2)可靠性差。模拟信号传输不仅精确度低,且易受干扰。为此采用各种措施提高抗干扰性和传输精确度,其结果是增加了成本。

  (3)失控状态。操作员在控制室既不了解现场模拟仪表的工作状况,也不能对其进行参数调整,更不能预测事故,导致操作员对其处于失控状态。因操作员不能及时发现现场仪表故障,而发生事故已屡见不鲜。

  (4)互操作性差。尽管模拟仪表已统一4~20mA信号标准,可大部分技术参数仍由制造商自定,致使不同品牌仪表无法互换。因此导致用户依赖制造厂,无法使用性能价格比最优的配套仪表,甚至出现个别制造商垄断市场的局面。

  3.DCS在中国

  因我国传统产业改造和新建工程项目对DCS的急需,80年代从国外引进了几百套DCS来装备石化、冶金、电力等行业。进入90年代,我国一些新型高科技公司进入DCS领域。目前在国内生产的DCS不仅具有价格低廉、备品备件方便的优势,而且在技术先进、组态学习容易、技术支持有力等方面都获得用户肯定。国内DCS生产的最新产品具有系统开放、兼容现场总线、管控一体化和带有先进控制软件,在技术上可初步与国外产品相抗衡。目前,我国现场控制系统一般仍采用DCS。

  4.发展方向

  DCS发展至今已相当成熟和实用,毫无疑问,它仍是当前工业自动化系统应用及选型的主流,不会随着现场总线技术的出现而立即退出现场过程控制的舞台。面对挑战,DCS将沿着以下趋势继续向前发展:

  (1)向综合方向发展:标准化数据通信链路和通信网络的发展,将各种单(多)回路调节器、PLC、工业PC、NC等工控设备构成大系统,以满足工厂自动化要求,并适应开放式的大趋势。

  (2)向智能化方向发展:数据库系统、推理机能等的发展,尤其是知识库系统(KBS)和专家系统(ES)的应用,如自学习控制、远距离诊断、自寻优等,人工智能会在DCS各级实现。与FF现场总线类似,以微处理器为基础的智能设备如智能I/O、PID控制器、传感器、变送器、执行器、人机接口、PLC相继出现。

  (3)DCS工业PC化:由IPC组成DCS已成为一大趋势,PC作为DCS的操作站或节点机已很普遍,PC-PLC、PC-STD、PC-NC等就是PC-DCS先驱,IPC成为DCS的硬件平台。

  (4)DCS专业化:DCS为更适合各相应领域的应用,就要进一步了解相应专业的工艺和应用要求,以逐步形成如核电DCS,变电站DCS、玻璃DCS、水泥DCS等。

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