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中國市場最流行DCS品牌的比較分析

2019-06-17 14:08編輯:admin人氣:


  中國使用DCS始于1981年,當時吉化公司化肥廠在合成氨裝置中引進了Yokogawa的產品,表現出良好的控制性能和可靠性。隨后中國引進的30套大化肥項目和大型煉油項目都采用了DCS控制系統,提高了生產設施的效率和產品質量的連續性,并且物耗和能耗也有不同程度的降低。DCS產品在石油和化工行業的成功應用也促進了其他行業控制系統的發展,在隨后的幾年,冶金、建材、電力、輕工等行業的新建項目中也陸續使用了DCS產品,并成為這些行業的主流控制系統。

  中國龐大而成體系的流程工業形成了過程控制系統的市場基礎,而其中電力、石化、化工、建材、造紙、市政、冶金的大幅度投資與增長,更形成了每年超過50億元(2004)的DCS市場規模。同時,市場的行業分布也與這些主要行業的投資情況息息相關。譬如,近年的能源短缺和隨之而來的電力投資熱潮,使得電力行業的DCS需求達到18億元,占據整個市場三分之一強的份額,超過了石化和化工這些傳統的DCS應用的強勢行業。

  DCS是一個技術含量高,需要長期培養的市場,因此,市場格局在近年沒有大的變化,沒有新的有影響力的廠商進入和退出,排名靠前的仍然是在業內傳統的強者,只是由于行業發展速度的不平衡,不同行業側重的公司的排名會產生一些小的變化。于DCS定制性很強,與客戶的工藝結合密切。很多人認為DCS是一種服務而不是產品。在DCS市場中,方案的設計、系統集成能力、培訓、售后服務是客戶考察的重點,不像PLC市場,用戶只看產品本身的性能和質量就可以了。軟件的重要性導致了這個行業份額分布的一些重要特征。

  目前在中國工業市場中,按市場占有份額最大的幾家公司別是:ABB、橫河、霍尼韋爾、艾默生和西門子。而從應用行業來看,主要分布在電力、石化、化工產業。這些大型企業以雄厚的實力一直占據著霸主地位。

  各大品牌的主要主品:

品牌 產品名稱 ABB AC800F AC800M Industrial IT System 800xA 橫河 CS1000 CS3000 霍尼韋爾 PKS 艾默生 DeltaV OVATION 西門子 PCS7 APACS T-XP

  各品牌的系統分析

  隨著計算機技術的發展,用戶需求的不斷提高,以ABB、橫河、霍尼韋爾、艾默生和西門子為代表的DCS廠商紛紛提升其DCS系統的技術水平,并不斷豐富和完善DCS功能。

  ABB

  ABB公司開發的Industrial IT分為控制IT、操作IT、信息IT,Industrial IT的核心是AC800系列控制器和相應的I/O,系統支持現場總線,如Profibus。提供了多種可供 選擇的IndustrialIT 800xA控制和I/O產品,能夠滿足制造和加工過程中的控制需要。ABB控制器備有軟件庫,其中包括豐富的預定義、用戶自定義控制元素,據此可針對任何應用要求,輕松設計出從簡到繁各種控制策略(包括連續控制、時序控制、批量控制和先行控制)

  ABB控制器在設計上從始至終都借助了工業標準現場總線和開放式 通訊協議的強大能力,并以此提供了全系列的控制、可擴展性和容錯 冗余選項。此外還提供了全系列工業I/O供遠程和就地安裝之用,這些I/O占地面積小,可在導軌上安裝,并有廣泛的I/O類型(包括本 安I/O)。

  采用了模塊化設計的AC 800M控制器和相關的I/O選項, 對小型混合系統與集成的大型自 動化應用同樣有效的子系統模塊化設計,允許用戶按照實際需求 靈活地選擇具體功能。而采用同樣的基本硬件提供了多種多樣的中央處理單元(CPU)、I/O、通 訊模塊和電源選項,從而在功能性、性能和尺寸等方面也提供了靈活性。

Industrial IT

  800xA控制器和I/O采用了一整套完善的自我診斷功能,有助于降低維護成本。所有模塊都 配備了前面板LED顯示器,顯示 故障和性能降低情況。

  系統支持若干通訊和I/O模 塊,例如:①額外的RS-232C端 口,連接更多的第三方系統和設備,PROFIBUS-DP、DP-V1接 口,提供S200、S800以及S900I/O 系統的集成,并可訪問市面上諸多支持此類協議的現場設備;②FOUNDATION現場總線HSE接 口,提供一條到FOUNDATION 現場總線系統解決方案的訪問干 路;③ABB INSUM接口,通過單一few-core總線,方便對開關柜進行有效的監督與控制;④ MasterBus 300接口,提供與Advant OCS和ABBMaster系統之間的向 后兼容性;⑤S100 I/O接口,可從現有的Advant 410/450型控制器(甚至MasterPiece200)系統升級到AC 800M,同時保持已有的I/O分區;⑥TRIO I/O接口,可從現有的MOD300控制器升級到AC 800M,并同時保持已有的TRIO I/O分區;⑦S800系列I/O模塊,作為直連I/O使用。

  橫河

  橫河CENTUM CS3000R3集散控制系統是一個結構開放的DCS系統。CS3000R3系統功能包括:

  ⑴Human Interface Station (HIS)操作站用于運行操作和監視。采用了微軟公司的Windows 2000 WindowsXP作為操作系統和橫河公司指定的工業用高性能計算機。

  ⑵Field Control Station (FCS)現場控制器用于過程I/O信號處理,完成模擬量調節、順序控制、邏輯運算、批量控制等實 時控制運算功能。

  ⑶Engineering Station( EWS)工程師站用于設計組態、仿真調試及操作監視。采用Windows2000或最新的Windows XP作為操作系統的橫河指定的 高性能計算機。

  ⑷ESB總線(Extended Serial Backboard Bus)用于控制站內,中央主控制器FCU同本地I/O節點之間進行數據傳輸的雙重化實時通訊總線,網絡拓撲構成:總線型,通訊速率:128Mbps,每臺控制站可連接14個I/O節點,最大通訊距離20m。

  ⑸ER總線(Enhenced Remote Bus)用于控制站內本地I/O節點與遠程I/O節點之間進行數據傳輸的雙重化實時通訊總線,網絡拓撲構成:總線型,通訊速率:10Mbps,每臺控制站 可從本地節點連接8個遠程I/O 節點,最大通訊距離20km。

  ⑹Communication Gateway (ACG)通訊網關作為用于將系統的控制總線和DCS上位機的以太網相連接的網關。

  ⑺System Integration OPC Station(SIOS)OPC系統集成網關用于將系統控制總線V-net/IP與用于與子系統以太網相連接的網關。

CENTUM CS3000R3

  采用WindowsXP標準操作系統,支持DDE/OPC。既可以直接使用PC機通用的Excel,VB 編制報表及程序開發,也可以同 在Unix上運行的大型Oracle數據庫進行數據交換。此外,橫河提供了系統接口和網絡接口用于與不同廠家的系統、產品管理系 統、設備管理系統和安全管理系 統進行通訊。

  采用了4CPU冗余容錯技術(PairSpare成對熱后備)的現場控制站,實現了在任何故障 及隨機錯誤產生的情況下進行糾錯與連續不間斷地控制;I/O 模件采用表面封裝技術,具有1500VAC/分抗沖擊性能;系統接 地電阻小于100歐姆等多項高可靠性尖端技術,使系統具有極高 的抗干擾,耐環境等特點,適用于運行在條件較差的工業環境。

  CS3000采用橫河公司的 V-NET/IP控制總線,該控制總線速度可高達1Gbps,通訊距 離最大20km,連接站數:64站 /域,256站/系統。由于增加了控制網絡的開放性,更多的非CEMTUM網絡設備可以直接掛 接在控制網絡上。滿足了用戶對實時性和大規模數據通訊的要求。在保證可靠性的同時,又可以與開放的網絡設備直接相連,使系統結構更加簡單。而且橫河公司已經將該標準提交IEC組織,希望將該標準作為下一代控制系統的總線標準。

  控制站FCS采用用于高速的RISC處理器VR5432,可進行 64位浮點運算,具有強大的運算和處理功能。此外,還可以實現 諸如多變量控制,模型預測控制,模糊邏輯等多種高級控制功能。主內存高達32M。

  CS3000支持的所有的輸入/輸出接口都可以冗余。系統采用Control Drawing圖進行軟件設計及組態,使方案設計及軟件組態同步進行,最大限度地簡化了軟件開發流程。提供動態仿真測 試軟件,有效地減少了現場軟件調試時間。工程人員可以在短時 間內熟悉系統。具有構造大型實時過程信息網的拓撲結構,可以 構成多工段,多集控單元,全廠綜合管理與控制綜合信息自動化系統。

  系統可通過總線轉換單元 與橫河以往的系統相連并且兼 備現場總線控制功能,通過在 現場控制站上加裝一塊ACF111/ ALF111通訊接口卡件,就可在 該卡件上掛接一條通訊協議為 H1的現場總線,并可在該總線上連接32臺現場總線設備。


  霍尼韋爾

  霍尼韋爾公司推出的過 程知識系統(簡稱EPKS系統)是與A2同時代的產品,控制器采用C200,與原來的TPS系統用的控制器有很大差別,C200控制器既能連接插件式I/O,也能連接導軌式I/O,同時支持基金 會現場總線,采用的軟件可以嵌入VB語言,支持AciveX,它是一體化的混合控制系統,是世界上第四代DCS控制系統的代表,其核心是基于開放且功能強大的Microsoft公司的 Windows 2000服務器/客戶系統。它由高性能的控制器,先 進的工程組態工具,開放的控 制網絡等構成先進的體系結構。

 硬件配置

 EPKS系統的核心部件是混合控制器(簡稱C200),包括 電源、機架、控制處理器模 件(CPM)、控制網絡通訊模件(CNI)、以太網接口模件、輸入輸出模件和可選的冗余模件(RM)、電池擴展模件(BEM)等組成。所有模件都支持帶電插 拔,且適應惡劣的生產環境。C200適用于廣泛的工業應用, 包括連續過程、批量過程、開關量運算以及機械設備控制等各類型的控制。對于要求將調節控制、快速邏輯控制、順序控制以及批量控制諸應用一體化的集成應用,C200是理想的控制器。

EPKS系統

 網絡架構

 ⑴一體化的網絡支持

 ①Ethernet:為保證系統的可靠性,在系統服務器和操作站之間,網絡的冗余采用的是Honeywell專利技術-容錯以太網FTE(Fault Tolerant Ethernet)提供了可靠的100Mbps 高速以太網絡。FTE采用的是 單一網絡結構,切換時服務器和操作員站不需要重新連接網絡,因此切換的速度很快,約1s,這樣大大減少了網絡的故 障率。普通的以太網節點(非 容錯以太網)也能連接到FTE 網絡上,同樣比連接到常規的 冗余以太網有更可靠的通訊環境。

 ②ControlNet:ControlNet 是開放的網絡,由ControlNet國際組織制定技術規范,其數據傳輸速率為5Mbps,可以選擇單或冗余的網絡介質,并且提供實時確定性的數據傳遞。每個監控/對網絡段支持10個控制器或10對冗余配置的控制器,每個C200控制器可以通過I/O子網連接最多8個I/O機架、 64個I/O模件,一個I/O模件還可通過現場終端元件FTA連接8~32路不等的現場接線Field Wiring。顯而易見,EPKS系統規模是相當龐大的。

 ③I/O Network,I/O子 網是霍尼韋爾公司自身研 發的用于系統內部的專用網絡。

  ⑵分布式服務器結構(Distributed System Architecture)

  分布式服務器結構(DSA)是集成多個過程控制過程,或多段控制單元的理想解決方案。為控制和操作多提供了極大的靈活性。分布式的服務器結構還為地理位置上分散的集散系統的互聯應用提供了極大的靈活性。通過廣域網很方便的實現中央控制室和多個遠程控制室共同管理的控制模式。

  艾默生

  PlantWeb(Emerson Process Management)是艾默生提出的用于過程管理的數字化工廠架構,其中DeltaV作為PlantWeb中的核心組成部分,提供可靠的數字化工廠過程控制系統。

  DeltaV系統是Fisher-Rosemount公司于1996年開始 推出的現場總線控制系統,DeltaV在兩套DCS系統(RS3、PROVOX)的基礎上,依據現場 總線FF標準設計出的兼容現場 總線功能的全新的控制系統,它 充分發揮眾多DCS系統的優勢,如:系統的安全性、冗余功能、集成的用戶界面、信息集成等,同時克服傳統DCS系統的不足,具有規模靈活可變、使用簡單、維護方便的特點。DeltaV系統支持H1和HSE現場總線標準,可以構成規模大小可變的過程控制系 統,具有控制功能強大、用戶界面友好、安裝使用方便等特點。

  DeltaV過程控制系統結構為:①一個或多個處理現場設備 信息的I/O子系統;②一個或多個控制器,可執行本地控制、數據管理以及I/O子系統和控制網 絡之間的通訊;③一個或多個工 作站,為過程控制提供圖形化的 用戶界面;④一個以太控制網 絡,實現系統節點之間的通訊;⑤供電電源。

DeltaV

  DeltaV系統的控制器和工作站一般配置2個以太網接口, 在控制器和工作站之間可采用冗余網絡結構,以保證數據傳輸的可靠性。在業界的同類產品中,DeltaV系統在其控制層較早使用了最近才開始流行的以太網結構和CP/IP協議。在DeltaV系統I/O子系統中包括現場總線接口卡(FF 的H1和HSE),每塊現場總線接口卡可以連接32個底層的現場總線設備,如傳感器、執行器等。僅用DeltaV控制器和一塊或多塊現 場總線接口卡加上現場總線測控 設備就可以組成一種完全的現場總線控制系統,但主要受現有FF 型現場總線測控設備品種和價格因素的限制,目前采用的Delta V過程控制系統一般都是既包括現場總線I/O,也包括傳統I/O的混合型系統。

  DeltaV過程控制系統的技術 特點:①開放的網絡結構與OPC標準;②基金會現場總線(FF)標準的數據結構;③模塊化結構設計;④即插即用、自動識別系 統硬件,所有卡件均可帶電插 拔,操作維護可不必停車;同時系統可實現真正的在線擴展;⑤常規I/O卡件采用8通道分散設計,且每一通道均與現場隔離。


  西門子

  西門子提出了全集成自動化(TIA)理念,將所有過程自動化應用在一個單一平臺上提供了統一的自動化技術,從輸入物流,包括生產流程或主要流程以及下游流程,直到輸出物流。 這種統一的自動化技術能夠實現企業資源規劃(ERP)級、管理 執行系統(MES)級、過程控制級直到現場級的信息化。

  SIMATIC PCS7是一個帶有典型過程組態特征的全集成系統。系統中集成了可以診斷的組件,例如:PC,總線組件,自動化系統以及所有分散式外圍設備(比如:I/O模塊或智能化現場設備)。

  PCS7采用了TIA系列甄選的標準硬件和軟件部件。采 用統一的數據管理、通訊和組 態功能,基于Siemens公司倡導的PROFIBUS技術,系統支持 約160個過程對象(PIO控制回路、閥門控制、電機控制)的小型單一系統,例如實驗室自動化或用于研究機構,直到用于大型生產工廠或生產現場的工廠網絡、具有客戶機/服務器架構和約60,000個過程對象的分布式多用戶系統。

SIMATIC PCS7

  PCS7可集成在SIMATIC IT Framework中,并進而集成在公司范圍內的信息網絡中。通過用于SIMATIC PCS7操作員站和@PCS7部件的OPC接口,可以簡單訪問IT環境。

  SIMATIC PCS7操作員站既可 以作為一個OPC服務器使用用作Windows IT應用程序的數據源,也可以作為一個OPC客戶機,訪問OPC服務器的應用數據。

  使用@PCS7服務器和相 應的[email protected]/IT客戶機,可以通過工廠網或因特網實現全局在線監控。除此之外,處理@aGlance接口的主機信息系 統也可以使用@PCS7連接到SIMATIC PCS7。

  針對采用TELEPERMM系統的早期DCS用戶,提供了從TELEPERMM系統到SIMATIC PCS7的直接移植,采用SIMATIC系統部件替代。

(來源:未知)

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