首先确定选用DCS还是PLC。因为两者虽然有一些差别,但都能完成控制功能。如果控制回路比较多,模拟量的采集量比较大时,尤其是热电阻、热电偶的采集量比较多的情况下,应该选用DCS。如果都是逻辑控制,应该选用PLC。介于两者之间,按投资预算决定。若投资预算比较充分,就可以决定采用DCS。因为DCS不仅在完成模拟量控制方面比较擅长,而且有几种PLC,经现场使用证明,它们热电阻的输入模块和DCS输入模块的价格基本一样,从调试的角度来看,PLC的小信号输入卡没有DCS的好用,有时在调试时还容易损坏。如果决定选用DCS,采用何种型号的DCS,应该从以下几个方面来考虑。
(1)目前,正是新老系统交接的时期,DCS的软件、硬件正在由专用走向通用,有的系统原来在我国应用很普遍,但现在面临完成历史使命的阶段。
我国的信息比发达国家要落后一些,由于使用上的惯性,容易选用濒于淘汰的系统。选用比较新型的系统,一是价格比老系统低,二是以后的备品比较好买,维护费用会大幅度下降。与其他系统的互联不仅容易,而且互联的费用也低。系统集成已经成为未来十几年的发展趋势。国外许多大公司,如ABB、GE、东芝等,都在做系统集成。在以后的日子里,像原来一样用一家厂商的产品完成整个控制任务,甚至连MIS系统也由一家厂商完成的情况越来越少。无论从投资来看,还是从系统质量来看,原来那种做法都不是十分合理的,只是计算机技术发展的一个阶段。
(2)从理论上来讲,传统DCS可以用于不同的工艺过程,它是通用的控制设备。不过,DCS的制造厂家可能对某一领域比较专长,虽然其他领域也可以使用,但不如专长的领域。例如,Honeywell公司的TDC2000、TDC3000、TPS和PKS系统,横河仪表公司的CS1000、CS3000系统主要用于石化部门。因为石化行业的闭环控制回路比较多,这两家公司的产品有些类似,在模拟量控制方面比较方便。模拟量控制和开关量控制是完全分开的,它们在开关量的控制方面不像其他DCS来得方便。Honeywell公司虽然有自己的PLC,但它的PLC指标与常用的PLC又有些区别,也没有常用的PLC好用。
Bailey公司的N90、INFI90系统,西屋的WDPFⅠ、WDPFⅡ、Ovation系统主要用于电力系统。化工行业也有应用上述两个公司的系统的,从使用的结果来看,不像在电力行业那样理想。这两个系统在模拟量和开关量的结合方面做得比较好。Ovation系统是新型的软DCS,也是现在销售情况最好的系统之一。
Fisher-Rosmount公司的Provox、RS3大多用于化工系统。Provox和RS3系统的批量、配方等很有特色,现在正在做迁移改造,可以迁移到DeltaV系统。
经济性是特别重要的,应该从DCS本身价格和预计所创效益角度考虑。DCS有国产的和进口的,对相同档次而言,进口的控制功能强一些。进口DCS产品有一些先进的控制算法,如Smith预估、三维矩阵运算等,还有因为它们销售的时间比较长,软件保证体系要完善一些。国产DCS价格要比进口的低很多,但也能满足基本技术要求。另外,国产DCS开发比较晚,已经结合了一些先进的技术,某些技术比国外的还先进一些,如以太网的应用、以导航式的嵌入式PC为基础的控制器和已有的现场总线接口等。从结构上来看,由于我国的系统比先进国家要晚推出20年,所以我国的DCS比某些进口的DCS还要合理一些。
国外传统DCS的控制器各厂家差别不太大,控制器的预置算法稍有差别,控制器与I/O板的连接方式也有所不同。而操作员站和通信网络的区别较大,有以PC为基础的,有以小型机为基础的,小型机为主机的操作员站的操作系统一般选用UNIX类的,如Solaris操作系统。以小型机为基础的价格要比以PC为基础的高很多,进口小型机操作员站的价格要高于4万美元,而且许多机型已经停产(如DEC公司的VAX机和ALPHA机)。以PC为基础的操作员站不到3万美元,它的操作系统采用NT,其稳定性虽没有UNIX好,但作为操作员站使用也是没有问题的。小型机的接口采用SCSI,传输速率在理论上是串行的20倍之多。以NT操作系统作为操作员站的,如果采用串行连接,点数(标签数)会少一些,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。国产的PC更要便宜得多,采用PC操作员站,可以采用最新的机型,最新的监控软件,它与计算机技术的发展基本是同步的,现场技术人员对软件的安装、调试、联网和开发也要熟悉得多。监控软件有专用的也可以用通用的,通用的监控软件开放性能较好,它能在以太网中采用DDE或OPC方式交换数据。专用的监控软件由于它的脚本不丰富,不能与第三方的设备连接,所以目前快要退出市场,但是它还有它的优点,比如病毒、黑客难以侵入。DCS的操作员站,原来是作为整个系统卖给用户的,这样在用户中形成一个概念,DCS一定是整体出售的。其实,PLC是作为设备供应的,所以系统一定是可以集成的。
现在传统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。对于集成系统,可以采用通用的操作员站,控制器有许多接口与PLC、Web连用,用户可以通过过程公司集成,用户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IEC 61131-3标准的编程软件,可以选用嵌入式系统或软DCS,使集成的控制系统有可能达到最高的价格/性能比。
系统规模主要由系统的输入/输出点数确定。其中包括联锁、特殊控制要求所需的输入/输出点数。选择DCS的不同型号,如采用进口还是国产的,由资金确定。还有一条就是维护的工作量,有的DCS除操作员站需要维护外,控制部分基本不需维护。
(3)传统DCS比PLC贵的原因,除了冗余配置控制器和通信网络的专用接口外,还有控制器中预置算法的开发费用和它的电源系统,通常控制器采用冗余供电,电源的引入、散热和接地电阻要求很高也是重要原因,并且各种DCS在这方面差别也比较大。(www.xing528.com)
在选型时,考虑是否需要冗余。把控制器和操作员站连成一个系统的通信网络也要考虑,传统DCS的通信网络是冗余的,节点之间的距离与DCS网络的总长度和各节点的地理配置有关。传统DCS的网络是专用的,但安全性能好。如果采用通用的以太网,则网卡等价格很低,而专用的网络接口很贵,最贵的可以达到2.7万美元。
经济性与很多因素有关,20世纪80年代,有些DCS厂商把价格降了下来,实际上是卖方改变了一些结构。这样买方缺少对系统整体的了解,选用以后,买方在使用上可能会有不太恰当的地方,结果后患无穷,操作员站频繁死机(一小时内死机达4次之多),甚至有的功能没有。弃之可惜,又不实用。
(4)工程承包方的技术力量,也就是承包方对哪一个工艺过程和哪一种DCS比较熟悉。如经常做化工控制系统的承包商来做轧钢的控制系统,由于他对活套的控制、卷曲的控制和张力的控制等就不太熟悉,因此做的工程不很理想。如果承包方对DCS本身不熟悉,控制器接受的I/O点数过多时,操作员站的台数就要增加。如果不增加台数,操作员站的容量太满,也使操作员站产生死机的可能性增加。不少工厂都购买了不同厂家的DCS,由于传统DCS的封闭性能,连网时,不仅增加工作量,而且资金增加很多。此时更要选择技术力量比较强的单位作为总体方案,而具体编程或组态可以分别完成。不宜选择某一个国外DCS厂商作为总承包商,因为DCS厂商对于连网、优化等并不熟悉,外国的技术人员也不可能大批来我国服务,也不熟悉我们的应用情况,更不可能什么系统都很清楚,所以具体实施还是由我们国内的技术人员操作比较好。
如果采用进口的DCS,可以得到国外的一些开发工业连接软件公司的技术支持,能把系统做得好一些,而且我国技术人员也可得到提高。虽然我国的技术与外国相比,还有一定的距离,但国内技术人员对国内的情况比较了解,在国外大公司的支持下,完成自己的任务,做的工程会达到最好的性能。
(5)售后服务问题。国外厂商通常情况下存在配品、备件供应价格高,且不能及时提供的问题。在招标时,各厂商为了压低价格,会使DCS的利润比较低,然后主要从配品、备件中得到补偿。
DCS用户应选择厂商实力雄厚的、技术力量强的、境内技术支持好的厂家。计算机技术发展很快,DCS厂家也会不断更新它的产品,新旧产品兼容性要好才行,个别厂家新旧系统不兼容,系统升级时将会造成很大损失。国内的DCS厂家配品、备件供应比较及时,售后服务方面做得比较好,也可选用。另外,许多第三方厂家也已经开发出了许多价廉物美的产品,用户也可以选用,没有必要拿住“正宗”不放。以后的十几年时间很可能是以系统集成和系统改造为主,更加没有正宗一说。
(6)关于DCS的技术先进性,是指系统采用了经过验证的最新技术,并有发展前途和生命力。
计算机技术发展很快,而DCS发展相对稳定,这就涉及新技术的应用问题。如DCS的开放和互联,加操作密级和防火墙的应用,第三方软、硬件的支持等。这里要注意的一点是:有些国外厂家为了抢占市场,也会把一些不太成熟的产品推到第三世界,这是经常发生的事情。例如,五六年前DCS缺少小型系统,有些厂家把不太成熟的小型系统推到用户,结果几百套系统都已经陆续提前退役。虽然退役的原因是多种多样的,但至少和售后服务做得不太好有关。还如,早在1983年,某国外公司销售的DCS,该产品的控制器在电源出现故障并复电后,控制器的输出是任意的,没有设计控制输出跟踪等问题。此时阀门的位置是不定的,重新上电以后,阀门就很危险。这种产品本应该不出厂,但还是在市场上出售,结果单位购买了该DCS基本上没有得到运行。换句话说,有一些产品在市场上销售时间比较短,有的问题并没有发现,存在问题较多。
综上所述,选型不但要考虑项目规模和投资预算,还要考虑一系列其他的因素。选型是否恰当往往从一开始就决定了该系统今后的命运,特别是大型系统,投资在1 000万元以上,更应慎重考虑。一个DCS寿命可以在15年以上,如果只运行5~6年就更换系统,会增加工厂产品的运营成本。
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