橫河AAM11 電流/電壓輸入模塊
第四代分布式控制系統(DCS)
在工業企業中,應用效益zui直接、*的系統應當是工業控制系統,特別是DCS(分布式控制系統)。
在工業企業中,應用效益zui直接、*的系統應當是工業控制系統,特別是DCS(分布式控制系統)。盡管若干年以前,就有人判定DCS即將被FCS(現場總線控制系統)所取代,然而直至今日,DCS仍然具有相當的生命力。
ARC咨詢機構2003年發布了世界DCS市場預ce報告。該報告預ce,世界DCS市場從2002年至2007年將保持2.5%的增長,從2003年的91億美元增長到103億美元。DCS的發展速度之所以不高,主要原因是美國等發達國家的經濟增長速度減慢所造成。而中國近幾年的DCS的增長速度應該在10%以上。當今的DCS與十年前的DCS相比,發生了根本性的變化。
DCS已經進入第四代
受信息技術(網絡通信技術、計算機硬件技術、嵌入式系統技術、現場總線技術、各種組態軟件技術、數據庫技術等)發展的影響,以及用戶對*的控制功能與管理功能需求的增加,各DCS廠商(以Honeywell、Emerson、Foxboro、橫河、ABB為代表)紛紛提升DCS系統的技術水平,并不斷地豐富其內容。可以說,以Honeywell 公司推出的Experion PKS(過程知識系統)、Emerson 公司的PlantWeb (Emerson Process Management)、Foxboro公司的A2、橫河公司的R3(PRM-工廠資源管理系統)和ABB公司的 Industrial IT 系統為標志的新一代DCS 已經形成。
如果我們把當年Foxboro公司的I/A Series看作第三代DCS 系統里程碑的話,那么以上幾家的DCS可以劃為第四代。第四代DCS 的zui主要標志是兩個“I”開頭的單詞:Information (信息)和Integration(集成)。
第四代DCS的技術特點
第四代DCS的體系結構主要分為四層結構:現場儀表層、控制裝置單元層、工廠(車間)層和企業管理層。一般DCS廠商主要提供除企業管理層之外的三層功能,而企業管理層則通過提供開放的數據庫接口,連接第三方的管理軟件平臺(ERP、CRM、SCM等)。所以說,當今DCS主要提供工廠(車間)級的所有控制和管理功能,并集成全企業的信息管理功能。
DCS充分體現信息化和集成化
AMN52 Nest for PROFIBUS Communication Module
AAM10 電流/電壓輸入模塊
AAM11 電流/電壓輸入模塊
AAM11B 電流/電壓輸入模塊(支持BRAIN)
AAM21 mV,熱電偶和RTS輸入模塊
AAM21J mV,熱電偶和RTS輸入模塊(符合IEC584-1995,IEC751-1995)
APM11 脈沖輸入模塊
AAM50 電流輸出模塊
AAM51 電流/電壓輸出模塊
AMM12T 電壓輸入多路變換器模塊(16點,端子型)
AMM12C 電壓輸入多路變換器模塊(16點,接插件型)
AMM22T 熱電偶輸入多路變換器模塊(16點,接插件型)
AMM22TJ 熱電偶輸入多路變換器模塊(16點,端子型,符合IEC584-1995)
AMM32T RTD輸入多路變換器模塊(16點,端子型)
AMM32TJ RTD輸入多路變換器模塊(16點,端子型,符合IEC751-1995)
AMM32CJ RTD輸入多路變換器模塊(16點,接插件型,符合IEC751-1995)
AMM42T 2線制變送器輸入多路變換器模塊(16點,端子型)
AMM52T 電流輸出多路變換器模塊(16點,端子型)
信息和集成基本描述了當今DCS系統正在發生的變化。用戶已經可以采集整個工廠車間和過程的信息數據,但是用戶希望這些大量的數據能夠以合適的方式體現,并幫助決策過程,讓用戶以他明白的方式,在方便的地方得到真正需要的數據。
信息化體現在各DCS系統已經不是一個以控制功能為主的控制系統,而是一個充分發揮信息管理功能的綜合平臺系統。DCS提供了從現場到設備,從設備到車間,從車間到工廠,從工廠到企業集團整個信息通道。這些信息充分體現了全面性、準確性、實時性和系統性。
大部分DCS提供了過去常規DCS功能、SCADA(監控和數據采集)功能以及MES(制造執行系統)的大部分功能。與ERP不同,MES匯集了車間中用以管理和優化、從下訂單到產成品的生產活動全過程的相關硬件或軟件組件,它控制和利用實時準確的制造信息來指導、傳授、響應并報告車間發生的各項活動,同時向企業決策支持過程提供有關生產活動的任務評價信息。MES的功能包括車間的資源分配、過程管理、質量控制、維護管理、數據采集、性能分析和物料管理等功能模型,與DCS相關的各功能模塊有資源配置與狀態(Resource Allocation and Status )、派遣生產單元(Dispatching Production Units)、文檔控制(Document Control)、數據收集/獲取(Data Collection/Acquisition)、勞工管理(Labor Management)、質量管理(Quality Management)、維護管理(Maintenance Management)、產品跟蹤(Product Tracking)、性能分析(Performance Analysis)。
DCS的集成性則體現在兩個方面:功能的集成和產品的集成。過去的DCS 廠商基本上是以自主開發為主,提供的系統也是自己的系統。當今的DCS 廠商更強調的系統集成性和方案能力,DCS中除保留傳統DCS所實現的過程控制功能之外,還集成了PLC(可編程邏輯控制器)、RTU(采集發送AAM11器)、FCS、各種多回路調節器、各種智能采集或控制單元等。此外,各DCS廠商不再把開發組態軟件或制造各種硬件單元視為核心技術,而是紛紛把DCS的各個組成部分采用第三方集成方式或OEM方式。例如,多數DCS廠商自己不再開發組態軟件平臺,而轉入采用兄弟公司(如Foxboro 用Wonderware軟件為基礎)的通用組態軟件平臺,或其它公司提供的軟件平臺(Emerson 用Inlution的軟件平臺做基礎)。此外,許多DCS廠家甚至I/O組件也采用OEM方式(Foxboro 采用 Eurothem的I/O模塊,橫河的R3采用富士電機的Processio作為I/O單元基礎, Honeywell 公司的PKS系統則采用Rockweell公司的PLC單元作為現場控制站。
DCS變成真正的混合控制系統
過去DCS和PLC主要通過被控對象的特點(過程控制和邏輯控制)來進行劃分。但是,第四代的DCS已經將這種劃分模糊化了。幾乎所有的第四代DCS都包容了過程控制、邏輯控制和批處理控制,實現混合控制。這也是為了適應用戶的真正控制需求。因為多數的工業企業絕不能簡單地劃分為單一的過程控制和邏輯控制需求,而是由過程控制為主或邏輯控制為主的分過程組成的。我們要實現整個生產過程的優化,提高整個工廠的效率,就必須把整個生產過程納入統一的分布式集成信息系統。例如,典型的冶金系統、造紙過程、水泥生產過程、制藥生產過程和食品加工過程、發電過程,大部分的化工生產過程都是由部分的連續調節控制和部分的邏輯聯鎖控制構成AAM11。
第四代的DCS系統幾乎全部采用IEC61131-3標準進行組態軟件設計。該標準原為PLC語言設計提供的標準。同時一些DCS(如Honeywell 公司的PKS)還直接采用成熟的PLC作為控制站。多數的第四代DCS都可以集成中小型PLC作為底層控制單元。今天的小型和微型PLC不僅具備了過去大型PLC的所有基本邏輯運算功能,而且高級運算、通信以及運動控制也能實現。