DCS从1975年问世以来,大约有三次比较大的变革,七十年代操作站的硬件、操作系统、监视软件都是专用的,由各DCS厂家自己开拓的,也没有动态流程图,通讯网络基本上都是轮询办法的;八十年代就不一样了,通讯网络较多利用令牌办法;九十年代操作站涌现了通用系统,九十年代末通讯网络有部份遵守TCP/IP协议,有的开始采取以太网。总的来看,变革紧张表示在I/O板、操作站和通讯网络。掌握器相对来讲变革要小一些。操作站紧张表现在由专用机变革到通用机,如PC机和小型机的运用。但是目前它的操作系统一样平常采取UNIX,也有小系统采取NT,比较较来看UNIX的稳定性要好一些,NT则有去世机征象。I/O板紧张表示在现场总线的引入DCS系统。
DCS系统包括三大部分:带I/O部件的掌握器、通讯网络和人机接口。人机接口包括操作站、工程师站和历史站。掌握器I/O部件和生产过程相联接,操作站和人相联系,通讯网络把这两部分联成系统。以是操作站是DCS的主要组成部分,工程师站给掌握器和操作站组态,历史站记录生产过程的历史数据。最近几年开拓的人机界面还有动态数据做事器。
一个DCS系统掌握器和I/O部件常日可以运行16-20年,而操作站由于有活动部件,以是比较随意马虎破坏,如:硬盘、键盘、CRT、软驱等,运行6-8年后涌现故障的概率就比较大,以是在DCS运行过程中,操作站更新的情形比较多。
DCS的掌握器的变革较小。其变革表现在掌握算法的安排、掌握算法的多少,存取的 I/O点数的多少和内存的大小等,操作系统一样平常都是专用的。操作站的变革就很大,八十年代以前的操作站,一样平常没有硬盘及动态流程图,能显示的标签数比较少,例如500个标签(标签指的是AI、DI、回路、开关量的逻辑关系等),八十年代涌现了能显示5000个标签的操作站,九十年代涌现了能显示30000个标签的操作站。同时,也涌现了在微软的NT通用平台上运行的通用显示软件。开始,通用软件只在PLC的操作站上利用,后来也逐渐运用在DCS上。它的标签量可以达到10000个,乃至更多。
自现场总线技能在90年代后期问世以来,首创了自动化掌握技能的新纪元一数字时期。现场总线是数字化的、双向通信的智能化的掌握系统,集成现场总线驱动确当场设备、掌握系统和具有预测功能的掩护软件,以提高电站的信息化和智能化水平,终极实现电站掌握水平、经济效益和竞争力的质的提升。
目前大多数现场总线系统已进行过IEC61508认证,通讯协议通过了IEC 1158-2 (1993)和ISAS50.02-1992标准现场总线'Ff-816 31.25 kbits/s认证,用“利用中得到证明”的方法在发电厂的实际运用中已经得到初步验证。与DCS系统最初在电站运用一样,现场总线系统的功能安全评价,将在实际利用由逐渐被人们认识,并将得到证明。
现场总线技能给自动化领域带来一场革命,这一技能代表了自动化的发展方向,数字通信是一种趋势,是任何人阻挡不了的,这些都是当代技能发展之一定。就双向数字通信现场总线旗子暗记技能本身,也必将会给火电厂安全经济运行及提高管理水平带来实实在在的效益。
现场总线是利用总线驱动的I/O卡件、高速的现场通讯网络、智能的现场设备,大大简化掌握系统的安装调试,是实现电厂数字化、智能化、信息化的根本。现场总线获取的现场设备的根本资料,是提高发电厂管理水平的必备的根本资料。
现场总线在中国电站的运用研究,伴随火力发电厂新建600MW机组掌握系统的配置、自动化妆置的选型水平、发电厂的总体支配及安装哀求的提高而快速发展。
过程掌握站的组成
DCS的过程掌握站是一个完全的打算机系统,紧张由电源、CPU(中心处理器)、网络接口和I/O组成 I/O:掌握系统须要建立旗子暗记的输入和输出通道,这便是I/O。DCS中的I/O一样平常是模块化的,一个I/O模块上有一个或多个I/O通道,用来连接传感器和实行器(调节阀)。 I/O单元:常日,一个过程掌握站是有几个机架组成,每个机架可以摆放一定数量的模块。CPU所在的机架被称为CPU单元,同一个过程站中只能有一个CPU单元,其他只用来摆放I/O模块的机架便是I/O单元。
在网络方面DCS网络是全体系统的中枢神经,它是安全可靠双冗余的高速通讯网络,系统的拓展性与开放性更好。而PLC由于基本上都为个体事情,其在与别的PLC或上位机进行通讯时,所采取的网络形式基本都是单网构造,网络协议也常常与国际标准不符。在网络安全上,PLC没有很好的保护方法,我们采取电源、CPU、网络双冗余。
在硬件方面DCS系统所有I/O模块都带有CPU,可以实现对采集及输出旗子暗记品质判断与标量变换,故障带电插拔,随机改换。而PLC模块只是大略电气转换单元,没有智能芯片,故障后相应单元全部瘫痪。
国产DCS系统80年代中期,许多单位和个体技能职员都想涉及DCS的开拓和生产。由于资金投入太多,软件的工程量太大,须要软件开拓职员、硬件职员和工程职员折衷事情,其余DCS的开拓毕竟太繁芜了,它涉及到打算机技能、通讯技能、掌握技能和显示技能。几个技能职员不可能节制那样多的技能,同时也没有那样多的资金投入,并且不可能在短韶光内就有产出。几个技能职员是没有力量来支撑的。许多技能职员只能望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敷退出DCS的开拓。如阿城继电器厂从1984年就开始DCS的开拓,并取得很好的成绩。由于资金不敷和管理混乱,也无奈的基本退出DCS的竞赛。STD总线的产品是掌握系统的中间产品,90年代初期生产厂家很多,每年在海内达到几亿的发卖量(与现在国产的DCS销量相称)。由于终极用户的事情量很大,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。如掌握器可以用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。又一次浪潮涉及开拓DCS,各种牌号的DCS纷纭出笼,大约有上百种系统推向市场。仔细剖析,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的开拓。政府的有关部门无论从资金还是项目都大力支持,以是得到发达发展。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入口的水平,但掌握的基本哀求还能知足。从系统的构造和I/O板的生产来看,已经有相称高的水平,和国际上的水平已相差不远。如无锡生产的I/O板就很都雅。人机界面的软件海内已有开拓,如组态王,每年有2000套的发卖量,经利用情形也是良好的。
开拓DCS最难的是掌握器的开拓问题,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、加拿大开拓的QNX等,价格高,使得利润减低。二是功能块的开拓。这是最难的。功能块的数量险些是无限的。它的事情量很大,不仅要有软件职员,还要有工程职员的合营,才能编出好用的功能块。由于我国以前实施操持经济,对技能人才一是不重视,二是各单位私有。一个单位很难集中有如此多的精良的技能职员。我国软件开拓职员不仅数量少,而且习气于自己独立编程,不能很好的与现场技能职员互换,以是开拓的功能块就会涌现不如人意的地方。国产DCS不仅功能块的数量少,而且据用户反响,如顺序掌握器功能块,其真值表不象国外的那样好用。又如自调度功能块,现场一样平常都不用,即利用也不好用。
总之,由于发卖量还是比较小,跟踪用户的反应还不足,以是我国还短缺一套精益求精有自主产权的功能码。这套软件是没有卖的。一定要自己开拓,在不同的操作系统下,编的程序就不一样。这与要不要掌握器这个硬件没有关系。利用现场总线系统也须要算法,用PC作为既掌握又显示同样须要算法。
用于掌握策略的组态软件目前还没有创造问题。其余一个问题是掌握器的电源系统,我国基本都采取整体式电源。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拓电源系统。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,需分别带负载调度。调度时,两台电源的负载一定是相同的,要调度到相同的输出,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形。两台能同时给负载供电。最好事情在平衡电压的状态。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。个中一台的互换输入电源阶跃低落,能切换到备用电源。如果斜坡低落,就不能切换到备用电源。这是电源系统的缺陷之一。
N+1的电源方案没有进入到我国的DCS系统。入口DCS采取N+1电源,问题大概多。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。