DCS系统现场控制站I/O点数统计
信息化带动工业化,工业化带动信息化是我国的国策。现在石油和化工企业信息化分为三层结构:第一层以PCS(Proces、工艺控制系统)为代表的生产过程基础自动化层,主要内容包括先进控制系统(DCS、FCS)、先进控制软件、软计量技术、实时数据库等。第二层以MES(工艺控制、工艺控制系统、制造执行系统)为代表的生产过程运行优化层,主要内容包括现金计划与调度技术APS、生产实时跟踪技术、动态质量控制与管理技术、物料平衡技术等。第三层以生产过程运行优化层、企业资源管理ERP、供应链管理、产品质量数据管理、设备资源管理、企业电子商务平台等为代表。在功能划分上,三层结构虽然重叠,但各有侧重。
现阶段中国石油內部正在MES和ERP这2层服务平台推广执行优秀的管理体系。PCS层尽管处在最底层,可是这一层各种各样控制系统和技术性运用实际效果的优劣,立即关联到信息化过程的速率和应用实际效果。现阶段,DCS(配送控制系统)仍是主流行情况,中国早已有近800套运用。可是当场总线控制系统FCS(FIS流动性系统)表明当今控制技术性和DCS的发展趋势,并早已进到工业化应用环节。大家对FCS有各种各样点评,有对新科技的赞扬品味,也有对现况的困惑。尽管众所周知,笔者将FCS融合本企业设备实例,对其运用开发,略表下列个人见解:
一、现场总线控制系统(FCS)的特点。
根据IEC/ISA的定义,现场总线是一种数字化、双向传输、多分支的通信网络,连接智能现场设备和自动化系统。它是一种用于过程自动化底层的现场设备和现场仪器的互联网络。它是现场通信网络和控制系统的集成。具有系统开放性;可操作性和互用性;现场设备的智能和功能自治;系统结构的高度分散;技术特点,如对现场环境的适应性。
(FCS)分析现场总线控制系统的优点。
出于安全考虑,炼化装置与操作控制人员的距离一般较远,采用FCS比采用DCS的优势更为明显。以我公司20万吨/年催化重整和10万吨/年柴油加氢联合装置为例,分析采用现场总线系统的优势。目前,本联合装置采用DCS系统,从装置到控制站的距离约为450m。DCS系统现场控制站I/O点数统计为(不含ESD系统点数):模拟量输入点(AI)带控制106点指示208点;温度指示T/C,RTD:340点;模拟量输出AO:93点;数字量输入DI:50点;数字量输出DO:22点。根据点数统计,集散控制系统规模最小(考虑20%的备用余量)应至少配备4个控制柜块,包括:8点AI卡57块,6路T/C卡68块,8点AO卡27块,16点DI卡4块,16点DO卡2块。安全格栅柜4个,所有输入输出都配有安全格栅、继电器终端等。1个电源柜,为控制柜和安全格栅柜提供电源。4个操作站和1个工程师工作站。电缆敷设采用从现场仪表到接线盒的方式,然后通过多芯电缆到控制室端子的方式。这样,使用的8芯电缆和电缆的数量约为41公里,2芯电缆和电缆的数量约为41公里。如果使用FCS系统,从控制系统的设计、安装、运行到日常检查和维护,都可以反映其优势:
(一)节省初始投资和安装费。
以PROFIBUS-DP为例,组成多主站控制系统。由于现场的智能设备具有多种功能,因此不再需要单独的控制器、报警设置器、各种卡件和DCS系统的隔离栅等。因此,我们可以保存联合设备中的四个控制柜和四个安全栅柜中的所有配件、隔离栅和其他变送器,以及设置控制设备。然而,与电动三型仪器相比,现场智能仪器的价格略高。一般来说,硬件投资低于DCS系统。由于控制室内设备减少,现场总线系统接线简单,一对双绞线可以连接多个设备。因此,大大降低了电缆、槽盒、桥梁的数量和规格,不仅节省了投资,而且减少了设计和安装工作量。减少桥梁宽度和规格,可以相应降低土建专业施工的难度。一般来说,可以减少初始投资。
(二)节省后期安装费用和日常维护费用。
当后期必须提升当场操纵机器设备时,不用增加电缆线,就近连接在原电缆线上就可以,节约了后期电缆线项目投入及相对的工程施工工程量,广泛觉得能节省60%的安裝花费。因为当场操纵机器设备自身具备自诊断、故障自处理工作能力,而控制系统网能够将当场操纵机器设备的情况,诊断信息传送至控制室,实际操作管理工作人员能够迅速、精确的了解和查寻生产制造当场和自控设备的运作情况。做为网络节点的智能化当场设备,具备数字化计算和数字通信工作能力,位于当场的计量变送和行使组织彼此之间立即借助网络传输信号,因此控制作用能够立即在当场进行,完成了完全分散化到当场的控制系统作用,从根本上提升了控制系统运作的可靠性和实效性。
2.3系统集成主动性高的用户。
控制网络突破了DCS系统中由于专用网络DCS系统缺陷。采用开放、标准化的解决方案,用户可以根据系统集成中不兼容的协议和接口,选择广泛认可的、开放的协议的总线系统。
三是国内工程应用存在的问题。
(一)价格问题。
FCS的关键特性是节省安裝花费和维护保养花费,在硬件的价钱层面不比传统式的DCS或PLC低,乃至略微高过他们。国外的FCS应用试点报告早已表明了这类状况,FCS的总成本费较低。但在中国,一方面客户对硬件的价钱十分比较敏感,而进口FCS硬件的价钱高得惊人;另一方面,因为中国现阶段人工成本低,因此工程设计、管理方案、安裝、调节等花费远比国外低。它是FCS在中国应用不大的一个关键缘故。
(二)冗余问题。
依据当场总线的设计构思,低速节段不用冗余,由于它早已将风险分散化,部分故障不容易造成全局性的故障。当场总线的智能化仪器仪表又具备完成维护保养预报的作用,能够提前预防;并且当场总线仪表故障,调节回路故障,也可由主机操作干预。当主机出現故障时,当场总线仪在当场自身调节回路,完成自主调节。但在具体生产制造中的一些独特应用场合,控制系统客户(尤其是出現过因为控制系统故障造成出厂事故的生产厂家)尤其强调冗余,有的乃至要冗余到底(包含电源、网络等),而当场总线国际标准FF的F1和Profi大us的PA都沒有冗余。自然,要彻底冗余,在技术性上并不是彻底不可以,但那样来,在经济发展上通常是不允许的。
(三)比预期更难调试和运行维护。
在调试过程和运行维护中经常会遇到这样的困难,因为现场总线技术包含了很多新的技术内容,特别是像FF这样的现场总线本身就比较复杂。
四、展望前景。
现阶段在我国绝大多数工艺流程工业全是以DCS为主流操纵系统,电盘型仪器做为主导仪器;再再再加由于认知度上的缘故和现场总线智能仪器仍是非主导产品,暂时不可以很多普及化FCS。单从运用目前資源视角,DCS系统的消退或彻底被替代,短期内也是不合理的,应立足于现有DCS,充足挖掘现有机器设备的发展潜力(如能够在DCS与FCS中间安裝网关游戏,以完成信息的传送),使现有投资又不至于奢侈浪费。此外,DCS是一个持续发展趋势的操纵系统,它必定运用现场总线技术性对本身开展更新改造,使DCS可以与现场总线智能化传感器(智能仪器)和局部FCS连接起來。现阶段一段全部这种状况导致FCS与DCS并存的局势。预估要用10年上下的時间才可以真实过渡到FCS的主导地位。
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