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国内外DCS控制系统特点分析与比较

DCS | 发布时间:2017-10-14 | 人气: | #评论# |本文关键字:DCS,DCS控制系统
摘要:国内主流生产DCS的企业有:浙江中控、北京和利时、南京科远、国电智深、上海新华、新华集团、上海自仪等。 浙江中控技术股份有限公司 中控集团始创于1993年3月,目前的国产DCS主要

国内主流生产DCS的企业有:浙江中控、北京和利时、南京科远、国电智深、上海新华、新华集团、上海自仪等。

浙江中控技术股份有限公司

中控集团始创于1993年3月,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:系统吸收了近年来快速发展的通信技术、微电子技术,应用了最新信号处理技术、高速网络通信技术、软件平台和软件设计技术以及现场总线技术,采用了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,同时实现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Internet、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:是浙江中控于2007年推出的一套大型国产DCS系统。由中控完全自主开发的,软、硬件都拥有全部自主知识产权。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、开发面向大型联合装置的大型控制系统,其融合了控制技术、开放现场总线标准、工业以太网安全技术等。

北京和利时集团

北京和利时集团始创于1993年,是一家从事自主设计、制造与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。

和利时的前身是电子工业部第六研究所,具有较强的政府背景。和利时自90年代以来,历经了HS-DCS-1000、HS-2000,直至现今主推的HOLLIASMACS系统。

*HOLLIASMACS系列包括两种型号的系统:

HOLLIASMACS-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,单机柜含端子可达1056点;

HOLLIASMACS-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,单机柜含端子可达720点。

*通讯方面,HOLLIASMACS系统采用四层网络结构:

1.第一层网络是信息管理网,通过实时关系数据库与系统服务器,采用以太网络通讯,通讯速率100Mbps。

2.第二层网络是监控网络,采用以太网络,实现工程师站、操作员站、与系统服务器的互连,采用以太网络通讯,通讯速率100Mbps。

3.第三层网络是系统网络,实现现场控制站与系统服务器的互连,使用HSIE网络协议,无IP地址。

4.第四层网络是控制网络实现现场控制站与过程I/O单元的通讯。使用PROFIBUS-DP协议,通讯速率500Kbps。

所有过程I/O单元与主控制器通过主从通讯交换数据,所有支持PROFIBUS-DP协议的控制器(如DCS,PLC)和智能仪表只要提供相应的GSD文件,都能作为主控的从站与MACS通讯。

体验心得

硬件方面:和利时软件体系由三套不同国家的软件构成,兼容性不好,存在各个软件之间的衔接问题。和利时,冗余配置,单CPU设计,工业级嵌入式芯片。掉电保功能,无扰切换功能。贴片化设计,主控支持热插拔,机笼式无风扇设计。系统网络,控制网络,主从控制,运行故障指示诊断功能。外部主控地址设置功能。面板系统程序清零功能。在线手动主控切换功能。

软件方面:和利时软件体系由三套不同国家的软件构成,兼容性不好,存在各个软件之间的衔接问题。

和利时的算法组态软件为德国SmartSoftwareSolution公司的CoDeSYS软件的OEM版本,上位软件有自己开发的MACS5,有CitectOEM的,控制器运行软件是加拿大的QNX。组态方面MACS包括为设备组态,服务器算法组态,数据库组态和控制器算法组态和图形组态。

在项目实施方面各种组态有严格的先后顺序,并且每完成一项组态都必须编择(图形组态除外)此系统存在服务器,更改控制算法时如果更改了系统变量,必须重新编择数据库,而数据库的改变必须重新启动服务器。

在更改控制算法的同时,在下装完主控后可能控制器的控制点与服务器的点对应不起来,此时在操作员站上操作很危险,操作这个设备另外的设备可能动作,可能引起严重的人身和设备的事故。

南京科远自动化股份有限公司(SCIYON)

公司创立于1993年,在2003年推出了具有自主知识产权的国产DCS系统NT6000。

NT6000系统能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DCS系统的调试和投运。这可以提高DCS系统在现场调试期间的灵活性,提高调试效率。

NT6000系统采用对等客户站结构,无数据服务器,还具有1:1虚拟DCS仿真系统,对DCS进行出厂前的仿真联调。

体验心得

硬件质量有点问题,软件用起来还行,不过便宜,售后服务很不错,小机组用比较适合。科远控制器老离线,控制器一停电,程序就复位。

北京国电智深控制技术有限公司

公司成立于2002年,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、OVATION、MAX1000、maxDNA等DCS系统;与SCHNEIDER公司、ABB公司、德国西门子公司、美国FOXBORO公司也建立了良好的合作关系,可以广泛地提供各种自动控制系统工程实施服务。

体验心得

国电智深作为国电集团的子公司,应用业绩较多。采用嵌入式工控机做DPU,其可靠性较DCS的专用DPU低,控制器在实际运行中出现脱网现象。

I/O模件大多采用16点和32点危险分散度较差,系统扫描周期太长(1s)。2011年时的组态软件采用VISIO方式,但对于复杂策略运行不够稳定,后来在升级改进。编写控制程序时需要考虑时序问题,软件的整体易用性稍差。

主要在国电集团旗下电厂应用,系统外业绩不多。工程服务能力较强,但主要资源配置在系统内600MW以上机组,对承接其他项目资源配置不足,一般需要客户参与设计和组态。

 上海新华控制工程有限公司

公司成立于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。后在此基础上组建上海新华控制技术(集团)有限公司。2005年3月31日,新华集团将从事电厂分散控制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,因此它的DCS系统严格来讲已经不属于国产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)。

但自从卖给了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,逐渐失去了在国产DCS市场上的领先地位。

2011年,GE新华吸收了一部分XDPS-400+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+的一部分技术外,在其它方面已经完全找不到XDPS-400+的影子。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。

上海新华控制技术(集团)有限公司

公司是在原上海新华控制工程有限公司基础上组建的,致力于工业自动化、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。

上海自动化仪表股份有限公司

SUPMAX800国产DCS系统是由上海自动化仪表股份有限公司DCS公司自行开发研制的中小型国产DCS系统。

该系统基于高性能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。可以提供连接至PLC和其它外部系统或子系统的接口。

山东鲁能控制工程有限公司

山东鲁能控制工程有限公司成立于1998年,前身为山东电力研究院热控技术研究所,是鲁能科技园内的高新技术企业之一。1999年被山东省科技厅认定为“高新技术企业”和“山东省软件开发生产企业”,接着被认定为“山东省软件产品企业”,顺利通过“双软”认证,并通过了ISO9000质量体系认证。

公司致力于现场总线技术、分散控制系统的研发与应用,以及电站过程控制系统的设计、研制、生产、成套、调试、专业培训和技术咨询服务等。

主要产品有LN1000、LN2000、LN3000分散控制系统、LK系列现场总线智能采集模块、LK仪器仪表等。

产品主要应用于火电、供热、化工、建材等领域。预计使用量达到1000台套以上。

国外(排名不分先后)

国外主流生产DCS的企业有:霍尼韦尔Honeywell、ABB、Emerson等。

霍尼韦尔Honeywell

霍尼韦尔DCS系统主要包括:Alcont、ExperionLS、ExperionPKS、ExperionHS、PlantScape、TDC2000、TDC3000、TPS、安全系统等。

*1.Alcont

每一代的Alcont都可以简便的与Experion技术整合,是为控制、测量、监视和整合工业企业及制造厂设计的系统。

*2.ExperionLS

ExperionLS可为中小型生产企业提供可靠、灵活和易于操作的分布式控制系统(DCS)。相比之其他繁琐且不可扩展的解决方案,ExperionLS的每个系统每年可为客户节省多达20,000美元的技术支持成本。

凭借其即开即用的功能和灵活性,ExperionLS要比专为大型生产或基于PLC的小型系统而设计的系统需要更少的实施成本和后期维护费用。ExperionLS可提供独立的自动化解决方案,可同时满足连续过程控制和批次控制需求。

*3.ExperionPKS

霍尼韦尔Experion过程知识系统是一套整合资产效率、过程性能、人员效率和经营灵活性,并提高生产力和效益的系统。

Experion系统包含了分散控制系统(DCS)的同时增加了先进自动化控制平台,可以提升商务盈利,而且不需担心与TDC2000/TDC3000/TPS的整合。

*4.ExperionHS

ExperionHS是一款基于经过验证的ExperionPKS平台技术构建而成的中小规模过程控制系统,是集成了混合控制(HC900)、逻辑控制(MasterLogics)和安全控制(SafetyManager)等多种类型控制器的一套整体解决方案。

ExperionHS进一步延伸了这项经过验证的技术,以满足具体行业的特殊需求。该解决方案简易、直观,可在诸如石油、化工、制药、水泥和玻璃以及食品饮料等行业被工厂经理、维护工程师、工艺工程师和操作员方便地使用。基于ExperionHS平台同样可以实施先进控制(APC),以提高产量和产品质量及降低能耗。

*5.PlantScape

PlantScape是霍尼韦尔为离散与联系控制过程提供的可升级的混合控制器。目前没有新版本的PlantScape,PlantScape可以整合到Experion系统中。

*6.TDC2000

1975年TDC2000的问世使霍尼韦尔一直处于自动化控制行业的领先地位。TDC2000的软件和硬件都可以轻松地整合到Experion系统中来。

*7.TDC3000

为了更有效的提高绩效,运行人员必须能访问工厂历史数据和节点信息,监视过程控制历史数据,发展趋势,和平均值。通过使用霍尼韦尔的GUS人机界面的过程控制技术和先进的软件能力,运行人员可以轻松的掌握最新的信息。

*8.TPS

TPS是霍尼韦尔基于Windows2000系统开发的自动化系统,它包括分散控制系统的能力、先进应用软件、多元的控制、批量控制、优化、工厂历史数据和信息管理系统。TPS节点包括GUS和APP基于TDC直接连接到LCN网络上。

*9.安全系统

安全系统可以降低安全成本、降低危险系数、增大产量,提高整个工厂绩效。

体验心得

6年前,网友对霍尼韦尔DCS的好评:

TDC3000,这玩意当年差不多把中国的石化行业垄断了,那是第一。TPS这个有10多年了,第一个版本是基于NT4的,后来基于Win2000,用一句话表示它--很好很强大!最为强大的是,35年前的那一套TDC2000可以无缝嵌入到PKS中,PKS号称可以把所有的HONEYWELL都整合进来,无需任何担心。它是世界上真正的DCS老大,无可置疑。

ABB集团

ABB集团位列全球500强企业,集团总部位于瑞士苏黎世。ABB由两个历史100多年的国际性企业瑞典的阿西亚公司(ASEA)和瑞士的布朗勃法瑞公司(BBCBrownBoveri)在1988年合并而成。

ABB的DCS控制系统主要包括:800xA、AdvantOCSwithMasterSoftware、带有MOD300软件的AdvantOCS、Freelance-应用于流程工业的分布式控制系统、SymphonyMelody、SattOCS、SymphonyDCISystemSix、Harmony/INFI90、安全系统等。

*1.800xA

扩展的自动化,应用于过程工业的控制和监测、仪器仪表、电气集成、安全和维护的旗舰自动化系统。

 

*2.AdvantOCSwithMasterSoftware

AdvantOCS(开放式控制系统)是ABB为操作者改善他们的批量生产力和取得可持续的竞争优势所提供的一套解决方案。带Master软件的AdvantOCS开始了下一步的更新过程,从而引进了需由工业IT(信息技术)激活的产品。随着这些技术的提高,以及ABB为顾客不断提供的最新控制器的信息,ABB将延承关于保护顾客投资的承诺。

*3.带有MOD300软件的AdvantOCS

MOD300分布式控制系统自1984年引进,其特点是:完整的控制语言CCF和TCL,冗余的通讯网络(DCN),冗余控制器,历史及报告,批量数据I/O。1998年通过增加SC控制器,泰勒阶梯式逻辑(TLL)和TRIO控制器,MOD300系统功能得以加强。1992年MOD300系统开始向AdvantOCS进化,引进了高容量控制器和冗余配置经改良的I/O系统。同时也包括了现代的Unix操作系统工作站。1996年在原有模块化分布式柔性I/O,新增了S800I/O系统。

*4.Freelance-应用于流程工业的分布式控制系统

ABB的Freelance是应用于流程工业的分布式控制系统,集DCS和PLC的优势于一身,具有PLC的尺寸和DCS的功能。其一体化的环境有利于工程、试运转、维护和现场总线管理,直观的操作员界面使整个系统的操作和诊断更加简化。

*5.SymphonyMelody

经过上千次在发电厂、化工、水及污水工业、石油化工业、金属业的成功应用证明Melody是性能卓越的控制系统。在2003年,由于引入了IndustrialIT系统800xA,SymphonyMelody在升级进程中开始了它的下一个发展过程。

*6.SattOCS

SattOCS可根据顾客要求,提供由产品到全面的解决方案的所有服务。上万种工业程序说明了应用的广泛和多样性,例如食物加工、水、能量、制药、化工、基础设施等。SattOCS产品及系统囊括了大部分自动化控制方案,例如DCS系统,PLC,Sacda,I/O和程序设计工具。

*7.SymphonyDCISystemSix

1979年,DCI-4000系统引进,以灵活的I/O排列,提供冗余控制器。

运行模块化控制器语言(名为Controlware),DCI-4000系统以一个冗余专有网络作为界面给操作者提供平台。而1985年引进的DCI-5000系统,提供了一个使用冗余以太网通信的开放式网络界面。1992年,引进的System6,混合了安装在机架上的分布式控制器和灵活的I/O。操作者界面使以X-视窗和MS-视窗为基础的产品成为现实。

1997年,DCISystem6正式成为Symphony系列产品。此后该系统作了多次改善,包括基于视窗系统的产品、开放式通信协议、速度及记忆容量的增加,以及多用户的工程环境。2002年,SymphonyDCI开始了下一步的升级过程,引进了需工业化信息技术激活的产品S800和S900I/O系列。

*8.Harmony/INFI90

SymphonyHarmony是一套经验证的的过程控制系统,适用于各类工业的应用需求。Harmony广泛应用于发电、化工、制药、纸浆和造纸、水及废水处理、石化、冶金和矿山、食品和饮料、水泥以及制糖工业-超过6,000套系统安装遍布全球。

*9.安全系统

ABB在安全系统的执行上拥有超过30年的丰富经验,为用户提供经过认证的安全控制器和安全仪表、生命周期服务,以及从安全完整性等级(SIL)的确定到经过认证的执行能力等。ABB安全系统主要包括:800xAHI、Plantguard、Safeguard。

*10.Compact800

Compact800系列产品可以单独使用或整合使用来创造低成本的控制方案以满足客户的不同需要。Compact800系列产品的设计理念新颖,依照特定标准制造,可以和其他自动化市场上的产品联合使用。紧凑型HMI800,附带紧凑型控制组态软件(ControlBuilder)的AC800M控制器,面板800,S800LI/O以及S800I/O系列均可在订做的控制方案中起到关键的作用。

体验心得

我们现在用的ABB的AC800,两对控制器互为冗余,一旦运行中的出现问题自动切换,但是,问题是每对控制器下面带的是不同的卡件,就好像所有卡件被连成两串,一对控制器带一串,一但一串中的哪个卡件出现了故障,这个控制器就不行了,切换到另一个,问题是,如果在不同控制器上的卡件都同时出现了问题,那么这个控制器的冗余也没用了,都起不来了。虽说这样的机率不能很高,但我还是觉得危险。

Emerson(美国艾默生电气公司)

*DCS性能特点:

1、系统配置灵活,可靠性高,可减少投资和工程费用,操作和维护工作量小。

2、一体化的模块软件;先进的过程控制、设备管理、管理执行。

3、有虚拟测试功能(虚拟测试软件需独立购买)。

4、控制器及卡件全部带有G3防腐认证(空气污染定义为苛刻的)。

*系统及网络配置

1、DeltaV系统配置齐全,冗余容错。

2、PlantWeb(智能工厂)采用的过程管控网(过程图形,历史事件,变量管理)配AMS软件(艾默生过程管理旗下的软件,包括AMSValveLink和AMSSuite)可以对现场设备进行有效的诊断,减低维护成本。

3、PlantWeb(工厂管理网络)网络功能实时可靠,数字化和预测智能技术是其特点。

4.最大位号量:三万。

5.最快扫描周期:100毫秒

*不同网络数据交换

开放的网络结构和OPC(跨平台时使用)技术,profibusDP,AS-I总线,FF总线,HART。

*可维护性

1.关键卡件如控制器、电源、数据通讯都是冗余容错。

2.有故障自诊和带电插拔。(可维护性)

3.硬件结构简单。

4.总线通讯实际的应用效果非常好,有很好的在线调试系统,可在线调校在线的调节阀(基于艾默生过程管理旗下开发的服务软件功能强大)。

*系统软件

1.操作界面采用WINDOWS2000系统,操作界面易于操作。

2.DeltaV先进的控制软件和AMS设备管理软件。

3.控制软件除自整定等基本软件外,还可选购模糊控制,预估控制,仿真等复杂控制软件。

?安全系统

1.双通道冗余安全系统。

2.标准系统配置可达到SIL3等级。

3.冗余的控制器,电源模块和I/O单元。

4.可以连接智能仪表,并具备远程诊断功能(也是基于旗下软件的强大功能)。

5.可与自己的DCS系统实现无缝连接。

6.具备强大的SOE事件记录功能。

*缺点

1.据说后期软件与服务成本较高。

2.上位机软件与其他软件共存没有明确的限制(例如:杀毒软件),如有共存现象不保证响应。

*卡件

AnalogAI

AI4-20mA,8pt

单通道隔离

接收信号范围1-22.5mA有超量

程检测

如用于检测温度,精度到0.1%

AnalogAO

AO4-20mA,8pt

单通道隔离

信号响应1-23mA

RTDCard

8通道,精度16位,误差0.05%

2-wire3-wire4-wirePt100

Pt200Pt500Ni120Cu10


责任编辑:电气自动化网

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