分布式集散控制系统（精选九篇）
分布式集散控制系统 篇1
DCS (DISTRIBUTED CONTROL SYSTEM) 系统是由通信网络传输至控制中心, 在控制中心实现对现场设备统一的监视和控制, 通过分布式的现场数据采集单元对现场仪表工艺数据进行采集。该系统性能先进, 功能齐全, 组态灵活方便, 是性能价格比较高的中小型分布式集散控制系统。系统主要用于工业自动化领域的数据采集、数据管理以及控制输出, 是油气田、化工等行业实现自动化控制的理想选择。
2. 分布式集散控制系统 (DCS) 结构
2.1 分布式集散控制系统 (DCS) 结构
它可分为现场设备控制层、监控管理层和通信网络层。
2.1 1 现场控制层。
它是由多个RTU或PLC组成, 每个RTU构成了一个现场子控制系统, 负责对本地现场设备的数据采集和控制。RTU为模块式结构, 用户可以根据实际需要灵活选择功能模块。
2.1 2 监控管理层。
它是由服务器、工程师站和操作员站组成, 内装ECHODCS组态软件, 负责现场控制系统的集中监控、配置、管理和维护。
2.1 3 通信网络。
在监控管理层内, 服务器、工程师站和操作员站之间采用冗余的100M以太网结构。通过客户机/服务器方式, 实现监控数据的共享。
2.2 分布式集散控制系统 (DCS) 结构特点
2.21自主性:
系统上各工作站是通过网络接口连接起来的, 各工作站独立自主地完成自己的任务, 且各站的容量可扩充, 配套软件随时可组态加载, 是一个能独立运行的高可靠性子系统。
2.22高可靠性:
高可靠性是DCS的生命力所在, 从结构上采用容错设计, 使得在任一个单元失效的情况下, 仍然保持系统的完整性, 即使全局性通信或管理失效, 局部站仍能维持工作。从硬件上包括操作站、控制站、通讯链路都采用双重化配置。从软件上采用分段与模块化设计, 积木式结构, 采用程序卷回或指令复执的容错设计。
2.23适应性、灵活性和可扩充性:
硬件和软件采用开放式, 标准化设计, 系统积木式结构, 具有灵活的配置可适应不同用户的需要。工厂改变生产工艺、生产流程时只需改变系统配置和控制方案, 相应使用组态软件填一些表格即可实现。
2.24在线性与实时性:
通过人机接口等对过程对象的数据进行实时采集、分析等, 可进行系统结构、组态回路的在线修改、局部故障的在线维修。
2.25协调性:
实时高可靠的工业控制局部网络使整个系统信号共享, 各站之间从总体功能及优化处理方面具有充分的协调性。
2.26友好性:
DCS软件面向工业控制技术人员、工艺技术人员和生产操作人员, 采用实用而简捷的人机会话系统, CRT高分辨率交互图形显示, 复合窗口技术, 画面丰富, 纵观、控制、调整、趋势、流程图、回路一览、批量控制、计量报表、操作指导画面、菜单功能等均具有实时性。平面密封式薄膜操作键盘、触摸式屏幕、鼠标器、跟踪球等操作器更便于操作。
3. 分布式集散控制系统 (DCS) 重要性认识
多年来, 分布式集散控制系统在企业电仪车间生产、技改、管理层面取得了骄人战绩。首先是UPS的并机应用。UPS它所带负荷是DCS系统及其操作站, 如果断电, 生产线将完全失控。有时候随着其使用年限的增加, UPS故障频发, 电仪技术人员可以选配UPS并机方案, 选用两台UPS同时供电输出, 两台可以互为备用, 最大限度的可以稳定生产;其次是隔离安全栅的改型。随着年限的使用, 隔离安全栅一般是19吋卡笼柜模式, 造价高, 供货周期厂, 困扰着电仪人员。为解决这一难题, 电仪操作人员可选用导轨安装卡, 满足工艺生产需求, 而且安装维修简便, 备件储备充足;第三, PH计测量方法改进。PH计测量数据的准确直接影响纤维品质, 原来测量方法都是使用密闭流通池模式, 因介质压力波动, 时常导致数据波动, 而且PH电极消耗居高不下。电仪采用常压下流通池安装测量方式, 成功消解了压力波动影响, 并将PH计移动到环境相对较好的岗位安装, 大幅降低了PH计电极的消耗;第四, 电动机强冷风扇的改造。老线纺练电动机多数为强冷风扇, 风扇故障引起的停机很多, 电仪人员结合生产实际, 考虑到电机有效控温, 决定改造为自冷风扇控温, 改造后降温功能满足应用, 而且减少了故障点, 对稳产高产贡献了力量。
4. 分布式集散控制系统 (DCS) 应用研究
在知识经济引领社会发展的大潮流下, 企业电仪职工自我素质的提升显得尤为重要。上面谈到了企业电议职工对其的认识, 现就电议职工本身来说, 需要做的一些工作。
企业电气仪表专业技术发展很快, 新产品、新技术层出不穷, 作为应用维修部门, 电仪始终将技能培训、业务提升作为日常任务的重点抓紧抓牢, 不敢松懈。首先, 抓好岗位应知应会的培训。这一层级的培训以工段班组为主。由主管技术员主导培训, 针对特定岗位, 搜集整理事故案例, 对一线职工进行业务指导;其次, 举办专题知识讲座。这一层级的培训由主任工程师完成。针对生产线偶发、频发故障的设备进行专题汇总, 培训对象是一线的班组长、技术员, 重点在理论层面拔高班组长、技术员的业务技能;第三, 联系生产厂家, 做好设备选型交换, 确定应用后, 外委人员专业培训。DCS系统发展更新很快, 电仪先后选配的福克斯波罗公司的IA系统, 西门子公司的PCS7系统电仪都派员参加了厂家组织的组态编程培训, 培训回来的技术人员再将培训所学广而告之, 传递给身边的同事, 从而形成合力, 共谋技术进阶。
多年来, 电仪技术创新成果显著, 相信电议职工在自我素质各方面整体提升的情况下, 其所做的贡献在化纤发展建设大潮将会发挥更加重要的作用。
参考文献
[1]ABBDCS系统及Rosemount FF仪表在甲醇生产过程中的应用.《自动化信息》, 2007年06期.
[2]应用于工业水处理系统的DCS控制.《广西质量监督导报》, 2008年08期.
[3]何衍庆, 俞金寿, 蒋慰孙.分散控制系统中先进控制算法的研究[S].炼油化工自动化.
[4]《集散型控制系统选型与应用》.清华大学出版社.
联锁保护、集散控制系统管理制度 篇2
为牢固树立“安全第一”的思想，确保公司职工生命安全，保障生产装臵安全、稳定运行，加强安全仪表系统和集散控制系统的维护和管理，防止安全事故发生，实现企业可持续发展，结合公司实际，特针对安全仪表系统（SIS）及集散控制系统（DCS）制定本制度。2 适用范围
本制度适用于全公司各类安全仪表系统、集散控制系统的管理工作。3 术语 3.1 SIS 安全仪表系统（Safety Instrumented System,简称SIS）, 根据美国仪表协会（ISA）对安全系统仪表系统的定义而得名，也称紧急停车系统（ESD）、安全连锁系统（SIS）或仪表保护系统（IPS）。安全仪表系统是指能实现一个或多个安全功能的系统，用于监视生产装臵或独立单元的操作，如果生产过程超出安全操作范围，可以使其进入安全状态，确保装臵或独立单元具有一定的安全度。3.2 DCS DCS是分布式控制系统的英文缩写（Distributed Control System），在国内自控行业又称之为集散控制系统。
它是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，综合了计算机(Computer)、通讯(Communication)、显示(CRT)和控制(Control)等4C技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配臵灵活、组态方便。3.3 量程修改
现场仪表设计量程不能满足现场实际工艺工况，需重新设定仪表量程，同时修改安全系统或集散控制系统量程，一般需下装控制器数据库。3.4 流程图修改
计算机显示画面不能满足工艺要求，需增加、减少或挪动数据显示，不用下装控制器数据库。3.5 联锁旁路
装臵部分单元启动过程中，在系统运行参数或工况未达到要求时，采用临时联锁旁路达到开工条件。系统运行过程中，因设备缺陷存在，电气、仪表、工艺各专业因安全措施要求，退出部分联锁保护时，采用联锁旁路操作。系统运行过程中，因专业要求对仪表进行维护校准，需采用联锁旁路操作。3.6 联锁投用
联锁旁路操作后如信号能恢复正常使用则进行联锁投用操作。3.7临时信号强制
系统运行期间在操作员画面无法更改的一些信号值可通过下位机软件进行强制，需要在工程师权限下对控制器参数进行操作。3.8 控制回路方案变动
在实际运行中如原自动调节回路不适用，可由生产车间提出控制回路方案变动，经批准后对控制器进行下装。4 职责与程序 4.1 动力设备部的职责
4.1.1 动力设备部是公司安全仪表系统和集散控制系统管理的职能部门。4.1.2 负责审核机组及装臵保护管理标准。4.1.3 负责制定装臵检修后的联锁保护试验项目，并参加重要保护的联锁试验，确认试验结果。
4.1.4 负责监督及督促各生产部门执行本管理标准。
4.1.5 负责组织安全联锁、集散控制系统、主要测量仪表系统事故分析会，制订预防发生安全事故措施。4.2生产车间职责
4.2.1 在动力设备部的组织下，负责建立管辖机组设备的保护设定值台帐，机组图纸等资料。
4.2.2 在动力设备部的组织下，根据公司装臵检修计划配合仪表车间的检修维护工作。
4.2.3根据生产中机组及装臵运行状况及时提出联锁信号变动申请及办理相关票证。
4.2.4根据使用中发现的问题及时提出维修检查申请及办理相关票证。4.2.5因生产工艺变化(包括生产异常)需要摘除联锁，必须办理联锁摘除手续。由生产车间所在班组的班长或技术员提出申请，由车间主任签字同意后报设备管理部门进行审核，设备管理部门审核同意后送主管技术的经理审批，主管经理签字同意后，生产车间与仪表车间要采取相关的控制措施，待各项措施落实后由生产车间值班班长执行并签字。
4.2.6因生产需要对工艺联锁参数进行调整，因生产设备存在缺陷或者需要校验联锁仪表设备操作等需退出联锁状态，应办理联锁摘除手续，由生产车间所在班组的班长或技术员提出申请，报技术管理部门进行审核同意后送主管技术的经理批准，生产车间值班班长执行并签字；
4.2.7参加仪表保护的联锁试验，确认试验结果。4.3 仪表车间职责
4.3.1负责为生产车间在安全系统、集散控制系统操作的技术支持。4.3.2根据设备情况及时提出维修检查申请及办理相关票证。
4.3.3因联锁系统须进行维护、检修、操作等需退出联锁状态，应办理联锁摘除手续，由仪表车间负责人提出申请，报技术管理部门进行审核同意后送主管技术的经理批准，生产车间值班班长执行并签字。4.3.4负责建立管辖系统的设备台帐，图纸等资料。4.3.5对生产车间提出系统的改动申请提出风险分析意见。
4.3.6负责系统更改的下位机数据库的具体操作，并对数据库备份。4.3.7负责检修后联锁试验项目，确认检修后联锁试验结果。
4.3.8根据装臵运行方式需要，提出保护信号强制和保护撤出范围的意见。4.3.9负责安全仪表系统和集散控制系统的日常维护和检修。4.4 生产技术部职责
对生产车间提出的量程修改、流程图修改、联锁旁路、联锁投用、临时信号强制控制回路方案改动等工作内容把关，对申请单的风险分析进行补充。4.5 其他
因生产实际，暂时不允许进行摘除联锁或变更的，应按“谁主管、谁负责”的原则，不同意部门要组织制定有效的管理方案，并落实。4.6联锁系统摘除后的恢复申请
4.6.1联锁系统在采取控制措施的前提下摘除后，使用单位相关部门要认真进行分析，拿出整改方案，积极整改。
4.6.2 整改后，原申请部门要及时提出恢复联锁的申请，审批手续与摘除联锁程序相同。5 管理内容与要求 5.1 总则
5.1.1 装臵安全联锁、集散控制系统是装臵安全运行的保证，各级领导和生产管理人员都应执行本管理标准。
5.1.2 任何工作人员都不得擅自更改安全仪表系统的设定值，不得任意在软件上强制或改动安全仪表系统功能被旁路运行。对违反本管理标准，擅自更改或撤出保护造成事故或扩大事故者，将视情况严肃处理。
5.1.3 公司所属安全仪表系统的保护值，联锁功能，机组及设备的控制策略和软件，集散控制系统的硬件、软件均属本标准管理内容。5.2 安全仪表系统分级
5.2.1 现场参与联锁仪表分为三级管理，一级仪表为最高级管理。
5.2.2一级为本装臵内参与联锁的最重要仪表，一旦动作可导致装臵停工或大型机组停机。
5.2.3二级为本装臵内参与联锁的较重要的仪表，一旦动作可导致某单元的停运，5.2.4三级为参与装臵开工或机组启动的重要仪表。
5.2.5属一级管理的仪表需要维护和维修时在办理工作票后要求车间领导必须参与，属二级管理的仪表需要维护和维修时在办理工作票后要求班长必须参与，属三级管理的仪表需要维护和维修时在办理工作票后要求班组长必须参与。严禁越级维护维修。5.3工作票填写要求
5.3.1工作票填写原则，工艺或仪表专业提出维护（维修）方为主填写工作票方。5.3.2工作票应统一编号，在同一班组内防止出现同号的工作票。编号应遵循一下原则：HRYB-AA-BBBBCCDD-EE，其中HRYB代表弘润石化仪表设备，AA代表班组代号，如01、02、03、04，BBBBCCDD分别代表年月日，月日都要以两位数表示，EE代表当天完成工作的代号，以两位数表示。
5.3.3工作票内容原则上不得涂改，个别错漏字允许进行修正补充，修改时，将错字用两条平行线划去，在旁写上正确的字，要做到被改字和改正后的字迹清楚，不得将错字涂抹或将错字擦掉。如补充漏字，在字行上补漏处用“∧”符号，并在上面添加补漏的字。不得用跨行方式填写日期。5.3.4班组成员不得在两张同时使用的工作票中出现。5.4工作票填写说明
5.4.1工作票在工作结束后统一存放至班组文件夹内，并由仪表人员按次序填写编号，系统类别填写：SIS或DCS。
5.4.2系统维护及变动原因由生产车间填写。
5.4.3生产车间工作内容及步骤参照风险分析及安全措施由生产车间填写。5.4.4仪表工作内容及步骤参照风险分析及安全措施由仪表车间填写。5.4.5风险分析及安全措施由仪表车间负责安全分析，生产车间和仪表车间共同落实安全措施，所有内容必须全部填写。
5.4.6如仪表工作任务未连续完成应终结工作票，在现场工作再次开始前由工艺和仪表维护（检修）负责人再次进行风险分析，确认安全措施。5.4.7工作票的签批手续
5.4.7.1如某台操作站故障需重新启动或维修，保证其他操作站能正常使用的情况下可不用填写工作票。
5.4.7.2集散控制系统（DCS）的单点调校时，不影响工艺其它参数，经生产车间班长和仪表维护（检修）人员签字后即可进行。
5.4.7.3集散控制系统（DCS）和安全仪表系统（SIS）修改数据库，无需下装至控制器的经部室主管领导同意后即可修改，需下装至控制器的需分管领导签字后修改。
5.4.7.4进行系统维护时有控制器停止运行风险的必须经分管领导签字后进行。5.4.7.5对联锁系统进行任何操作都要经分管领导签字后进行。5.4.7.6系统下电或UPS检修要经分管领导签字后进行。
5.4.7.7安全仪表系统报警清除由仪表车间按风险大小确定签批手续。5.5工作票管理
5.5.1由仪表车间负责保存安全仪表系统及集散控制系统工作票。
5.5.2对工作票应正确填写，不得任意乱涂乱印，保持工作票整洁，工作票不能挪作它用。
5.5.3工作票的安全措施和工作内容有不完善处，却已开工的应由生产车间领导及仪表车间领导负责。
5.5.4仪表检修（维护）人员未按工作票内容、检修工艺、检修范围及注意事项工作或与工作票内容无关进行其它工作的，则应由仪表维护（检修）人员负责。5.5.5安全仪表系统的联锁旁路和联锁投用操作由生产车间执行，仪表人员负责监督，更改数据库操作由仪表人员至少2人执行。5.6软件管理 5.6.1 软件管理内容
5.6.1.1 所有安全仪表系统、集散控制系统软件全部存资料室进行管理。5.6.1.2 软件管理范围包括全公司工业控制计算机的系统软件和应用软件及编程软件。
5.6.2 软件的安全管理
5.6.2.1 PASSWORD（口令）作为软件的特殊部分，分级定义，分级使用，注意保密。
5.6.2.2 控制系统软件用户级别定义：运行人员为操作员级，工艺班长为班长级别，仪表人员为工程师级。5.6.3 数据库的日常维护和备份制作
5.6.3.1仪表负责本部门所辖安全仪表系统、集散控制系统的软件管理。5.6.3.2修改前对所属软件系统数据库制作备份，修改完成后即作备份。经运行证明正确后，再作备份并保存。此时，中间所作备份可消除，原备份保留至少两周。
5.6.3.3 在进行技术改造，软件开发时，需在未改动软件之前备份，修改后即作备份，直至完全成功，经车间主任认可后，再作全面备份并保存，此时，中间所作备份可消除，原备份保存至少一个月。
5.6.3.4数据库的备份存放于装臵系统局域网计算机内，并保存一份至移动硬盘，存放于专用的柜子内，由专人保存。5.7维护维修 5.7.1日常维护
5.7.1.1每天由值班人员巡检装臵内各系统运行状态，工作环境及UPS运行状态，并做记录。
5.7.1.2每月由专人对现场监视和测量仪表进行维护,并做记录。5.7.1.3每月由专人对仪表安全系统进行详细检查并做记录。
5.7.1.4定期由仪表车间办理工作票，联系工艺人员对仪表安全系统现场仪表及联锁阀门进行维护。
5.7.1.5定期清扫控制室机柜间、工程师站间、UPS间，保持各设施整洁、完好、标志正确、清晰、齐全。5.7.2检修
5.7.2.1安全仪表系统和集散控制系统检修时间随装臵时间确定。5.7.2.2安全仪表系统和集散控制系统检修严格按照操作规程执行。
解析集散控制系统在电力的应用 篇3
【关键词】集散型控制系统；DCS；电力；火电厂
【中图分类号】TP27
【文献标识码】A
【文章编号】1672—5158（2012）10-0113-02
随着科学技术不断发展，一系列先进科学技术被研发出来，使得全球经济发展得到了飞速提高。集散控制系统虽然并非新兴科学技术系统，但其在近几年得到一定的提高与改善，适应了科学技术的发展潮流，在各行各业中得到了广泛应用。不言而喻，其给社会带来很大的效益，但同时也存在一些问题，急需要我们去解决。
1 集散控制系统概述
1.1 含义
集散控制系统，即Distributed Control System，简称DCS，主要指的是在生产过程中进行集中管理与分散控制的一种计算机系统，其随着现代化大型工业生产技术不断提高而进步，并且在过程控制越来越复杂的今天，这种综合性的控制系统减少了传统控制的复杂化。DCS属于一种综合性技术，包含了网络技术、计算机技术、自动控制技术及通讯技术等，其将危险进行分散，控制那些集中优化的系统。总的来说，DCS主要包括了三个组成部分，即集中管理、通讯网络和分散控制。
1.2 工作过程
对于DCS的具体工作过程而言，包括控制回路组态、控制方案的选择及趋势画面的生成等。在控制回路组态完成后，便会生成一系列组态信息文件，当系统开始运行之前，就会根据不同的文件属性进行组态信息的分类，将它们分类后下装到各个控制单元和操作员站，控制单元能够根据该组态的信息文件的具体内容，将安置在EPROM（Erasable Programmable ReadOnly Memory）模块库里的相关控制算法找出来，然后一一执行计算操作；结果计算出来之后，利用驱动装置就能将它们送到相关的执行机构，从而完成控制的目的；操作员站的相关工作人员根据组态所提供的内容，便能对系统生产状况进行监控。
1.3 特点
DCS运用在监控系统中，有着很多优势，其与传统的常规监视控制系统比较，主要具有以下几个方面的特点：
1.3.1 分级递阶式的控制，实现了彼此间的相互协调：DCS系统中所具有的分级递阶系统的优点在于，各个分级系统拥有自身的分工范围，相互之间不是彼此阻碍，而是彼此之间共同协作。一般而言，这样的协调合作只需要通过上一分级就能完成。
1.3.2 分散控制能有效提高设备利用率：这里的分散不是单纯的分散控制，其含义还包括了诸如地域分散、设备分散、人员分散、危险分散及操作分散等内容。分散控制的主要目的在于分散危险，从而提高设备的可利用率，从而开放系统使其产品的更换更加简易化。
1.3.3 开放系统属于专门通讯系统：这种开放系统是以规范化且实际存在的接口作为标准依据，从而建立的网络系统、计算机系统及相关联的通讯系统。这种开放系统具有以下特征：相互操作性、可移植性、可用性及可适宜性。此外，其具有开放系统全部的特征，能将控制系统的应用分散，从而使得选择产品及更换产品更加方便。
1.3.4 利用自治与协调性来实现其他控制：DCS自治性主要体现在各个组成部分上，这些组成部分分别需要完成生产中的信号处理、数据采集、数据计算及数据的发送等，它们属于各司其职的自治系统，并不会相互妨碍；DCS的协调性主要体现在了通讯系统上，主要作用在于完成各项数据的传输，即分散过程控制装置与操作管理装置之间的数据传输，以及完成数据的协调，即上下级之间或同级之间的数据协调作用。
2 DCS在电力中应用遇到的问题探析
目前，市场上所提供的DCS系统在实际应用中依然存在一些问题，比如故障方面、实时性方面、组态便捷及权限保护方面、制造工艺与安装工艺方面及软件可靠性方面等。这里以DCS在火电厂中的应用常见问题为例进行分析探讨一下：
2.1 DCS主要热控系统投资比例过低
在我国一些火电厂中，其控制系统虽然采用了DCS，但在与之有关的测量、控制仪表等方面的投入力度不够，投资也很有限，比如执行器与变送器等；有些火电厂虽然选用了前述相关系统，但是选择的产品精度较低、可靠性较差，从而影响了整个DCS系统的可靠性。
2.2 未能及时跟上时代步伐
当前，世界处在计算机时代，大部分工作都离不开计算机，因此DCS在电厂的应用也应该充分跟上时代步伐，追随电子计算机技术的发展而共同发展。但目前我国在这方面还有所欠缺，主要在于电厂建设初期，对于电厂自身的综合考虑不到位，从而在选择DCS系统时出现了一定的误差，使得一些设备在配置上并不对位。此外，随着自动化水平越来越高，也就要求了DCS控制系统的硬件应跟上这种自动化发展水平，因此必须保持统一。这样在一定程度上能减少同主厂房DCS问的相互通讯，从而在设备的数量与管理维护方面的要求就减少了。
2.3 缺乏一定的实效性
DCS在实际中的应用，应讲究一定的实效性，但是目前在电厂中使用DCS，某些地方依然缺乏必要的实效性。比如对于装设计算机而言，其主要作用在于保障设备组的运用安全、可靠，同时也对整个机组起着监控的作用，提高其综合自动化的水平。但，某些电厂并不以为然，在计算机的配置上并没太上心。
3 电厂中DCS的应用分析
本文主要以火电厂为例，探讨DCS在其中的应用。就目前来看，DCS以其优越『生在火电厂中得到了不断发展和完善，某些厂家通过自身不断创新与研发，已经研究出了专用于小型机组的DCS。具体而言，火电厂中对于DCS的使用主要包括以下几个方面：
3.1 数据的采集、模拟量的控制和顺序控制
在火电厂中，数据的采集与模拟量的控制都需要DCS来实现，而辅机与电动阀门往往只需要常规的控制就能实现。对于DCS控制而言，我们需要设置后备仪表盘与后备操作台，然后采用带附接操纵台式或操作台式的方式进行指示灯、后备仪表及操作开关等的布置。此外，虽然辅机与电动阀门控制及一些简单的联锁都与DCS有着一定的关联，但是这些联锁依然需要常规的控制或者说是需要顺序控制来加以实现。
3.2 全厂自动化的集中控制
在火电厂中，对于全厂的自动化实现而言，需要对机、炉、电三者进行集中控制才能得到很好的实现。在这种方式下，DCS主要用于电气与仪表的控制，因此具有高度自动化，机、炉、电三者之间能做到最好的密切配合，相互间协调操作，从而对于机组的经济与安全运行提供了保障，同时也为运行管理与统一指挥提供了方便。
3.3
特殊热电机组
对于火电厂而言，其中一些较为基本的热电机组，往往由DCS辅助系统来完成，主要有两种：炉膛安全监控系统（FSSS）和汽轮机数字电液调节系统（DEH）；而对于一些较为特殊或者自动化程度要求较高的机组而言，则需要高级的DCS系统，其中还包含了电气监控系统（ECS）。在火电厂的实际工作中，有了这些DCS系统的控制作用，使得事故明显减少了，能耗也降低了，从而大大提高了火电厂的经济效益。
4 结语
DCS在电厂中的应用应根据过程控制的实际需求出发，有针对性的进行选择，尤其要针对自身不足（不论是结构还是采用的器件与技术），不断开拓创新，努力提高与发展，从而使得DCS在电厂中的应用变得更加成熟。
参考文献
[1]刘继春，王晔，汪富强等.集散控制系统在岭澳核电站中应用[J].电力自动化设备，2010，30（6）：105-110
[2]邓红霞.DCS集散控制系统设计组态及应用[D].华东师范大学，2009
[3]杜之正，吕丽霞，范巧云等.DCS在国能惠民生物质电厂中的应用[J].重庆电力高等专科学校学报，2012，17（3）：77-80
[4]崔世超，杨鹏飞.电力企业电气监控系统接入DCS方式的研究[J].硅谷，2012，（5）：100-100
分布式集散控制系统 篇4
经过30多年的发展, D C S随着计算机、控制、网络通信、组态软件、信息集成与数据库技术的发展已具有高度的集成性、网络化特性, 同时随着现场检测与调节技术的进步, 现场总线技术也日益被大工业生产所接受, 从而形成了传统DCS与现场总线技术混用的现状, 并在国内外大型项目应用中得到了实际检验。
DCS的网络结构中路由器与防火墙以下为控制系统网络层。一般来讲, 控制系统网络可分为三层:信息层、控制层与设备层 (传感/执行层) 。目前的DCS在信息层大都采用工业以太网, 而在控制层与设备层一般采用不同的现场总线或其他专用网络。信息层工业以太网的应用使DCS在改进原有弱点的同时增加了大量的先进性能。
1.1 开放性
在使用工业以太网以前, 不同D C S产品均使用自己独特的通信协议, 其控制系统网络处于封闭状态, 与其他网络接口比较困难;采用工业以太网以后, 由于使用了通用的IEEE802.3以太网 (或以太网Ⅱ) 通信协议, 使DCS网络成为开放式网络, 使之与其他网络的接口联接也变得极为简单。
1.2 确定性与实时性
千兆级快速以太网与交换式以太网技术的发展, 使之在数据吞吐量相同的情况下, 通信速率的提高意味着网络负荷的减轻与网络传输延时的减小, 即网络碰撞几率大大下降。其次, 采用星型网络拓扑结构, 交换机将网络划分为若干个网段, 降低了所有网段与主干网的网络负荷。
其次, 全双工通信又使得端口间两对双绞线 (或两根光纤) 上分别同时接收与发送报文帧, 也不会发生冲突。因此, 采用交换式集线器与全双工通信, 可使网络上的冲突域不复存在 (全双工通信) , 或碰撞几率大大降低 (半双工) , 因此使信息层的通信确定性与实时性大大提高。
1.3 可维护性
工业以太网的应用使接入信息层的操作站、工程师站与服务器等设备的接入形式与要求均发生了变化, 使得对这些设备的要求、维护变得更为简单与方便。
1.3.1 接入信息层的设备除控制器为专用设备外, 其他终端设备与网络连接设备均为通用工业用计算机与交换机、路由器等。简化了设备的采购程序、降低维护成本, 从而提高了整个系统网络的可维护性。
1.3.2 系统网络由于采用了以太网方式的可插拔简易连接, 在符合生产要求的前提下, 可以根据系统维护的需要将每套DCS的设备拔下检修维护, 而不影响系统的网络安全, 为进一步提高系统的稳定性与可靠性创造了条件。
1.3.3 集成性
使D C S从单一封闭系统, 发展为集成各类PLC, PC, 数字化仪表与设备, 甚至相同或不同型号DCS可以互相集成与信息共享, 为MES, ERP与生产操作、管理等最终用户提供集成化综合生产信息。
以D C S的工业以太网为母网, 集成控制系统层的所有生产现场数据信息, 为企业提供一个完整的反映生产状况的信息平台。同时, 也正是由于工业以太网的应用, 使每套DCS的控制器可以放置于生产装置附近, 再利用光缆将所有数据传至信息层, 既为信息集成创造了条件, 也减少了使用大量信号电缆带来的投资消耗。
1.3.4 安全性
由于工业以太网的使用使DCS网络采用了通用的通信协议与文件格式, 并直接与工厂局域网相连, 使DCS受到攻击与病毒感染变得非常容易。为确保DCS的安全, 在其与工厂局域网之间加装物理隔离与防火墙的同时, 在加强管理 (口令保护、密码、访问权限并尽可能屏蔽所有的感染与攻击源) 的同时选用合适的防病毒软件且实时更新病毒库。
1.3.5 控制层
主要以控制器为主。到目前为止, 各供货商的控制器还是相对独立与封闭的, 并只能挂在工业以太网上。控制器与外界的主要联系:
(1) 与其他P L C控制器的通信。经过ModbusRS-422/485/232或ModbusTCP/IP与其他PLC控制器的通信卡联接, 将PLC的数据传输至D C S并在D C S信息层的操作站上实施操作与控制, 达到相关装置数据的高度集成实现真正意义的集中管理与监视。
(2) 与设备层的联接则分一般模拟量仪表、HART智能仪表与FF总线仪表。读取检测仪表测量的信号数据经控制器运算后发出控制指令给现场调节仪表实施生产调节。
另外, 现在还有直接将FF总线控制器与先进控制器直接挂到工业以太网上作为控制层的独立设备实施控制功能。
1.3.6 设备层
主要是温度压力、流量、温度与液位等四种检测仪表、手动与电动调节器执行机构及阀门及在线分析仪表等设备。
主要的类型有隔爆型与本安型仪表, 目前炼油化工行业在满足装置安全要求的前提下, 为降低项目投资成本, 大部分都采用隔爆型仪表。其主要的信号类型有:一般模拟量仪表、HART智能仪表与FF总线仪表。另外, 无线通信仪表目前也已在投入试用中。
2 DCS选型中应考虑的问题
2.1 项目规模和性质
项目规模可分为大型项目与小型项目, 项目性质可分为全新项目与依托老厂改扩建项目等。对于大型新建或大型改扩建项目应考虑选用适合工程管理网络便于数据采集并实施集中管理的独立的DCS网络, 并考虑与老厂DCS网络的接口及后续老厂改造的方向 (改扩建) ;对于小型新建或系统改造项目则应以原有的DCS系统网络为主, 将数据集成于其中。
2.2 项目总体规划要求
石化项目在总体规划时均要求设计一套集成的自动控制及信息管理系统, 实现全厂数据信息集成与企业资源管理系统的优化, 使生产操作及工厂管理实现数字化、网络化。采用企业资源计划 (E R P) 、生产运行管理层 (M E S) 与过程控制层 (PCS) 的三层结构, 以求对全厂的生产数据实施集中分析与管理并达到管控一体化。
这就要求处于控制层的DCS网络在尽可能高地满足自动化水平要求的前提下, 能将所有生产装置及其附属的公用工程系统的生产信息集中采集并上传至上层信息管理系统。从另一个侧面提出了对DCS的选型要求。
2.3 技术的先进性与适用性
对项目包含装置实施高度自动化的安全制是每个项目仪表专业的首要目的。因此, 在DCS选型时一定要在考虑是否符合项目要求、紧跟DCS技术发展趋势的同时, 选用技术的成熟性与安全稳定性, 在达到技术先进的同时又能保证合理适用。
2.4 供货商实施经验与工程实施的能力
如上所述, D C S作为上层信息管理网的数据采集平台, 其他如安全仪表系统 (S I S) 、可燃及有毒气体报警系统 (FGS) 、机组控制系统 (ITCC) 、大型机组状态监测系统 (MMS) 与小型PLC等所有数据信息均需通过Modbus或OPC接口与DCS网络通信, 信息量一般超过十万点以上。如果没有一个具有相当技术能力与项目实施经验的供货商及系统集成商, 是很难保证项目顺利实施的。
2.5 可维护性及售后服务要求
主要是考虑系统与现场仪表的维护;要求系统运行稳定, 可在线热插拔并具有在线实施软件组态修改等功能;对现场仪表则随着智能仪表的使用, 需要在系统中详细显示其运行状况信息与状态诊断信息, 做到预知维修。
就售后服务而言, 要求尽可能选用新型系统, 以免造成因使用旧系统而导致的备品备件停产的问题;要求选用在国内建立有一整套售后服务网络, 服务业绩与口碑均好的技术实力雄厚的供货商。
3 现阶段DCS选型建议
基于以上分析与国内近期几个大型合资石化项目的建设经验, 笔者对于目前大型石化项目DCS的选型给出以下建议:
(1) 选用基于工业以太网的开放式DCS, 以满足上层全厂信息管理网的数据平台实施管控一体化的需求, 并为后续的DCS发展提供合理的选择基础。
(2) 采用FF现场总线与常规仪表智能混合系统
考虑到F F现场总线现在仍在发展与逐步成熟中, 除DCS以外其他PLC控制系统还无法使用, 且就DCS中也还不能做到全部使用FF总线仪表, 如浮筒、雷达表与在线分析仪表及一些特殊场合使用的仪表等。所以, 现阶段还只能使用混合系统。
(3) 采用AMS实现现场仪表的预知维修
这就要求现场仪表大量使用FF与HART等智能仪表的同时, 采用HART兼容的DCS (FF表的信息可直接进入系统、SIS等其他系统的HART仪表信息则需经信号分配器将信号引入AMS系统) , 从而使现场仪表维护人员能随时掌握现场仪表的运行健康状态, 变事后抢修为预知维修。
上述建议已在多个项目上得到了应用, 只是使用程度各异, 效果因时间的先后与各方面条件成熟度不尽相同而已。
由于其DCS (FF系统) 第一次大规模的应用于大型石化项目, 系统从软件、硬件与现场仪表 (本公司产品与其他公司的配套产品) 的配套上均还不太成熟, 在F F的通信、软件组态下装与系统的稳定性上出现了不少问题, 但整个系统的应用是成功的, 保证了装置顺利开车与平稳生产。
某项目使用的FF系统, 虽然在前期仪表调校与测试中也出现过不少问题, 但开车顺利;另一个FREP项目则在实施中吸取了上述两个项目的经验与教训, 从现场测试到系统开车非常成功, 几乎没有出现FF总线通信问题。
不足之处在于, 上述三个项目每个F F的Segment上所挂设备最多不到6个, 还不到供货商推荐的一半, 从而直接导致F F总线在降低成本 (信号电缆与现场施工量) 的优势上没有得到很好的体现。
4 结语
目前D C S系统在炼化公司广泛使用, 而且种类较多, 主要有HONEYWELL公司的TPS与TDC300系统, 横河公司的CS1000与CS3000系统等等, 在今后即将投建的新装置中, 将把这些系统各自的特点更好的加以总结, 选择更好的DCS系统为炼化生产服务。
摘要：对于DCS选型, 不同行业与不同项目均有自己的要求与选型取向, 笔者所提建议是在石化行业的成功应用与DCS技术发展趋势分析的基础上提出的。不同项目还需根据项目规模大小、性质具体问题具体分析。本文重点对DCS技术的现状与DCS的选型进行初步探讨。
关键词：石油化工企业,DCS,工业以太网,选型,建议
参考文献
[1]孙彦军.以太网在石油化工自动化中的应用[G/OL].中国化工信息网石化自动化, 2008-01
集散通信控制系统的研究 篇5
关键词：集散控制系统,通信,实时
集散控制系统是由各种不同功能的站组成的, 这些站之间必须实现有效的数据传输, 因此系统网络的实时性、可靠性和通信能力, 起着决定性的作用。DCS可以通过设计适当的系统网络, 限制节点访问网络的时间和速率来减少网络碰撞和排队延迟。DCS传送数据的时间片设计能减轻通信过程中的数据量问题, 有效的保证DCS数据在通讯过程中的稳定性, 使系统网络的性能充分发挥出来。
1 DSC系统网络设计
1.1 DSC系统在网络设计中的问题
DSC系统在工业应用中, 为了达到控制与监控等任务的要求, 信息交互必须在一定的通信延迟时间内完成。从信息发送到信息接收之间的全部通信延迟, 称为端到端的通信延迟, 主要包括排队延迟、发送延迟和传播延迟。
通信延迟=排队延迟+发送延迟+传播延迟在实际应用当中, 如果系统中的设备物理距离不是很远, 而且因为是实时系统, 每个设备一次发送的数据包不大, 因此发送延迟的问题和传播延迟的问题可以不必考虑。
1.2 DSC系统网络架构设计
在DSC系统网络设计上, 可以通过减少通信的方法来避免冲突, 还可以通过划分多个网络的方法来增加数据通信的并行度, 如在系统网络中按协议和实现的功能划分成三个网络, 即终端总线、近程总线和远程总线。
终端总线由铜轴电缆连接, 总线采用IEEE802.3和TCP/IP协议。终端总线的设备连接使用高性能交换机, 采用点对点方法通信, 以避免广播产生的网络风暴。
近程总线主要负责AS系统与服务器系统的数据交换和服务器之间的数据交换, 包括生产数据的存储, 主备用服务器之间的侦测等。远程总线除了负责AS系统与服务器系统的数据交换, 还负责AS系统各设备间的数据交换等。这两条总线的实时性和安全性要求很高, 负荷相对比较大, 使用时分多路介质访问 (TDMA) 工业以太网进行连接。系统网络架构如图1所示。
2 DSC传送数据的时间片设计
2.1 数据传输的类型
在工业以太网系统的现场设备层, 通过网络传输的数据主要包括设备状态数据、操作命令数据、过程数据、报警事件信息。其中过程数据是周期性的, 其数据类型是非周期性的。
我们可以对每种数据通讯的时间片进行设计, 这样就可以满足不同数据不同的通讯要求, 同时也能避免信道的资源浪费。
2.2 数据类型的时间片设计
在时间片设计中可以将I/O总线上的数据传输设计为两种方式:周期性循环传输和非周期传输。系统处理时间分配的设计如图2。
需要周期性地传输的数据包括:过程参数的采集和控制输出的周期更新, 以及人机界面监视系统的图象更新所需要的数据等。为了进一步减轻通信总线的负荷, 按照对数据不同的实时性需要, 周期性传输的数据又可以分别组态为不同的循环周期:快循环周期;慢循环周期;慢后台周期。
非周期数据传输包括:需要把过程控制系统的突发状态迅速传递给另一个总线设备的情况。例如在AS系统中出现的设备状态变化 (如马达的通/断) 或由模件故障和参数报警产生的中断信号所引起的数据交换请求就属于非周期数据传输。
3 结论
本文介绍了集散通信控制系统的系统网络和传送数据时间片的设计研究。主要工作包括对DSC系统网络进行了分析和网络架构设计, 在DSC传送数据的时间片设计中, 提出了系统处理时间的分配方法。本文所提出的设计方法实现了DCS系统通信过程中的实时性、安全性, 并且对于其他系统在实时性设计过程中面临的问题的解决也有一定的参考和指导意义。
参考文献
[1]王常力, 罗安.分布式控制系统 (DCS) 设计与应用实例, 电子工业出版社, 2005.
[2]顾洪军, 张佐, 吴秋峰.网络控制系统的实时特性分析及数据传输技术.计算机工程与应用, 2001.
电厂输煤集散控制系统 篇6
输煤系统是火电企业生产的重要组成部分, 电厂输配煤系统是发电设备可靠运行的关键环节。而输煤系统设备较多且各设备间联锁关系复杂, 设备运行环境恶劣, 安全可靠性要求高。落后的输煤设备不仅效率低而且输送量不准确, 手工操作又将人为因素引入输煤环节, 使工艺配煤难以在生产中保持稳定, 严重影响配煤环节及发电效率。采用集散控制系统对输煤过程进行监控及逻辑联锁判断, 能有效提高输煤效率, 保证生产中煤源安全, 使配煤过程稳定运行[1]。
目前, 集散控制系统 (DCS) 已在工业控制领域中得到广泛应用, 其“管理集中, 控制分散”的模式更有利于实现企业“管-控”一体化的管理模式。本文介绍的电厂输煤控制系统采用和利时的HOLLIAS-MACSV设计并组态, 运行稳定, 安全可靠, 实时性较好。
1 系统构成
1.1 控制系统基本结构
输煤控制系统结构如图1所示, 它由各个站点及网络构成, 站点即管理网络中的节点, 包括操作员站、现场控制站和工程师站。
操作员站可以完成对现场设备及各输入输出点的实时监视和控制, 是操作人员与现场的交互平台。工程师站完成系统运行前的组态工作, 以及系统运行过程中工艺参数和工艺条件的变更。对于小型DCS系统, 操作员站和工程师站可以合并为操作站, 同时承担组态及监控任务。现场控制站是控制系统的核心, 是连接现场及控制室的枢纽, 它完成控制系统的输入信号采集、输出信号控制及数据处理等[2]。
系统模块即输入输出 (I/O) 模块, 可以按照采样周期输入检测信号和输出控制信号。输煤系统主要用来控制皮带传送的时间及开停车顺序以及监视煤仓的储煤状态, 因此选取开关量输入输出模块及模拟量输入模块做为现场采集控制单元。
1.2 控制网络
控制网络用于实现各站点之间的数据传送及资源共享, 网络包括系统网络和控制网络。系统网络连接操作站和现场控制站, 可实现远程监控现场工况。控制网络主要连接现场控制站的I/O模块及主处理器。
1.3 应用软件
系统应用软件主要是指组态软件和操作软件。组态软件根据工艺条件定义硬件设备信息、网络构成, 以及建立输入输出参数数据库。操作软件用于实现动态画面显示及实时数据监控, 其中数据报表分析功能可以用来对重要参数进行定性分析。
2 控制系统组态
2.1 控制设备组态
设备组态包括系统站点组态和I/O模块组态两部分。系统站点组态的任务是完成现场控制站、操作站的硬件配置;I/O模块组态是对现场模块进行选型及通道分配。
本输煤DCS系统配置了一个工程师站和一个操作员站, 采用工程师站、操作员站双机冗余、主从备份的模式。实行口令配置, 将组态与操作隔离, 提高了系统运行的安全性。
2.2 数据库总控组态
数据库总控组态定义了各输入/输出点的名称、类型及数据操作范围, 为实现参数超限报警、系统联锁提供条件设定。
根据输煤系统工艺要求对输入/输出点进行数据定义。包括参数位号、设备序号、联锁条件、报警限、输入输出信号类型等。
2.3 控制器算法组态
算法组态用于用户程序控制方案的实施, 将组态程序通过系统网络下装至现场控制站主控存储单元, 经仿真调试、模拟试车, 以实现按工艺条件的自动运行。
输煤系统主要依靠皮带输送煤料, 皮带开停车顺序是主要逻辑关系, 既要保证高效率的传送煤量, 还应该不出现原煤堆积的现象。煤料的配比与皮带传送的煤量时间也是保证生产的关键, 因此控制算法中应对皮带开启及停止运行的间隔时间给予充分考虑。
2.4 图形组态
图形组态软件主要用于编辑生成系统运行时所需的工况图及参数监视画面 (如图2所示) , 以实现输煤生产过程的在线监控。在静态图形中添加动态数据, 能够使生产数据实时显示。为解决数据采集的滞后性, 可以根据实际工况调整参数采样周期。
3 结论
输煤集散控制系统生产设备庞大, 运行距离较远, 系统关联性较强, 是一个综合的系统工程, 不仅与控制系统设计、运行设备的质量密切相关, 而且还需要完善的输煤工艺、可靠的工艺设备、准确的传感器信号作为可靠运行的必备条件。采用集散控制系统取代传统仪表对整个输煤过程进行监测和控制, 减轻了现场工人的劳动强度, 提高了控制效果, 也使系统的自动化程度达到了一个新的水平。
摘要：输送煤料是火电行业生产的重要环节, 输煤系统控制水平直接影响到发电厂的生产运行。介绍了控制系统的基本结构, 阐述了控制系统的应用组态方法, 实际应用表明利用集散系统对输煤过程进行监测、控制、逻辑判断, 能有效提高生产效率。
关键词：输煤系统,集散控制,组态
参考文献
[1]葛修军.PLC在输煤程控系统中的应用[J].煤炭技术, 2009, 28 (8) :25-27.
煤炭集散系统整合研究 篇7
煤炭在中国的一次能源消费中占据了很大一部分。煤炭资源主要集中分布在中国的北方地区, 尤其是在山西地区以及内蒙古的西部地区。然而煤炭消费较多的重点地区中包括许多中国东部及南部的沿海地区。集散系统的速度及效率会对港口吞吐量的增长产生直接的影响并且有利于提高码头的装卸速度和效率, 而码头的装卸速率对于提高旅游的营业额来讲也起到重要的作用。
万影[2]在《煤炭企业物资供应管理的思考》一文中针对在全球金融危机的扩大和蔓延的大背景, 以及我国经济增长速度放缓, 电力、钢铁等煤炭下游企业需求急速减少的背景下所出现的煤炭企业所面临的销售不畅、价格下滑等局面, 为确保企业平稳较快发展, 论文提出了不断加强和改进经营管理, 并在物资管理、煤炭营销、成本控制和项目建设等方面进行深入挖掘探讨, 从而提高经济运行的整体质量与效益。
严小英[3]在《论煤炭企业物资供应管理》一文就煤炭企业在物资供应管理方面提出, 应该从观念更新、计划管理、质量管理、目标成本管理和基础管理5个方面入手, 加强煤炭企业物资供应管理, 以实现节支降耗、提高效益的目的。
本文将运用供应链管理的思想来对煤炭集散系统进行研究。论文将分析煤炭物流的供应链结构并进行集散系统的整合以确保煤炭物流的顺利运作。
一、煤炭集散系统的现状概述
在中国, 煤炭资源大部分位于北方地区, 尤其是山西、陕西以及内蒙古地区。这些地区有不同等级以及高质量的煤炭资源。煤炭储藏量约占全国的70%, 而煤炭产量约占50%。而煤炭的消费地区主要集中在中国的东部及南部。资源分配、产品分配以及中国的能源结构特征决定了“西煤东送”以及“北煤南送”的运输模式。生产、交通以及需求的组合模式决定了煤炭的流通方式。由于当前交通的限制, 交通能力或交通结构的微小变化也将会引起对煤炭市场的重大影响。如果铁路的承载能力不能与生产计划与安排相一致, 用户将不会购买煤炭。如果煤炭需求发生任何变动, 生产计划、运输计划以及购买计划将不会按预期执行。煤炭客户、运输公司以及铁路之间沟通不畅的煤炭供应链中, 运输和需求将被断开, 这种局面肯定会产生煤炭以及船舶滞期费同时也会严重阻碍煤炭物流作业。
二、基于供应链管理的煤炭集散系统集成
1. 基于供应链管理的煤炭集散系统集成意义
煤炭集散系统的集成是以信息为基础的。在煤矿、铁路、港口、运输、客户以及企业之间建立合作, 需要在各主体之间进行所有信息资源的共享、交换与整合。在有效利用资源的前提下, 煤矿将按优化运输路线进行运输派遣, 这将有效降低煤炭运输成本。信息将在煤炭集散系统中畅通无阻地流动, 因此生产准备可以提前完成也可以缩短火车到港时间, 提高卸载能力, 减少无效操作程序, 实现供应链中合作伙伴系统的融合。煤炭集散系统整合可以使所有系统中的企业从供应链的角度管理煤炭集散, 缩短集散时间, 使整个物流链条的运输能力以及煤炭集散系统的效率最大化, 实现煤炭集散操作的最优化从而实现煤炭物流的整体目标。
2. 煤炭集散系统整合组成
煤炭集散网络由煤炭生产地、煤炭出口港、煤炭输入港以及客户组成, 同样很多铁路、高速公路以及航运公司也属于煤炭集散网络的组成部分。煤炭集散流程如图1所示。
3. 战略伙伴选择
战略合作伙伴的选择实现煤炭集散系统整合的一个先决条件。港口作为供应链的核心部分, 在进行煤矿公司和客户的匹配方面发挥着重要作用。公司必须本着优化资源配置的目的从整个煤矿供应链条中进行合作伙伴的选择, 选出最佳的合作企业从而建立一个稳定而长期的合作最终实现双赢的合作局面。
矿山企业是煤炭运输链中的上游企业, 港口通过和矿山企业建立合作关系可以确保煤炭供应充足, 交货及时, 同时也可以减少货运过程中发生的意外情况。优良的合作可以实现货物的灵活交付, 使港口快速的应对市场发生的各种变化, 满足客户需求并提高煤炭存货的周转速率以及仓库的使用效率。
发电厂、燃料公司以及船运代理公司等是煤炭运输链的下游企业, 港口与这些企业之间建立合作伙伴关系可以有效减少船舶滞留港口的现象发生。当煤炭客户根据实际需求而调整他们的采购计划, 港口可以及时、有效地满足他们的需求, 避免由于煤炭短缺而导致船舶滞留港口的现象发生。
火车及轮船的到达时间影响货物在港口的装卸效率, 港口与这些运输企业建立合作关系能够充分利用港口优势, 有效推动港口物流的发展。
不同区域的煤炭质量是有差异的, 三种煤炭运输渠道的运输能力也是不均匀的, 而且不同港口之间也存在能力差别。各港口独立于其他港口进行煤炭集散系统的整合是具有相当大的难度的, 他将不可避免地产生各种问题。与不同港口之间建立合作可以使各港口分工合理, 充分挖掘各港口优势并实现优势互补, 防止各港口之间出现恶性竞争, 最终实现煤炭集散系统有序有效运行, 同时也有利于实现各港口的共同发展。
4. 煤炭集散系统成员间协同
煤炭集散系统整合的正常操作需要系统中各成员之间的合同协作。港口作为系统中的核心企业, 应该建立一个舒适的操作环境, 通过网络技术实施监督火车、煤炭以及船舶的具体情况。协调和控制物流链, 整合并协调从矿井、铁路、港口、运输以及煤炭客户方面得来的信息。因此, 各企业可以从系统中得到有用的信息, 确保数据的及时性和有效性, 从而提高各部门的运作效率。
煤炭集散协作平台将把孤立分散的信息整合到统一的信息合作平台从而提供一个动态、可控、协作的环境。任何企业的员工可以通过一定的权限进入平台检查相关信息, 这将增强业务的整体运作效率。
5. 煤炭集散系统的利益分配
在煤炭集散系统中, 各企业间的利益协调与某一企业内部不同部门之间的协调是有区别的。尽管企业间已经形成了利益共同体, 但是他们仍然是追求自身利益最大化的社会中的独立个体。
煤炭集散系统运行中带来效益的增长将给各企业带来更大的利益, 因此各企业应该消除自身的利益保护。维护好煤炭集散系统的正常运行。
三、煤炭集散系统整合优化
在煤炭集散系统的各个部分中挑出m家企业, 所挑出的每家企业在系统的不同部分都有不同的工作时间。挑出在各部分中所耗工时最短的一家企业来进行收集和分配对于整个系统而言是至关重要的。
1. 模型的假设条件
(1) 工时是指排除等待时间的净工作时间。
(2) 各部分的任何企业均与其上游及下游企业保持良好的合作关系, 不存在合作障碍。
(3) 成本是指运营成本, 而非加工成本。
工作流程是从企业自身到顾客的单向流程, 而不考虑逆向情况。
不考虑能力限制, 每个公司都可以及时处理自身任务及工作。
2. 指标及变量
i——公司数量;i=1, 2, 3, …, m;
j——集散系统组成部分数量;j=1, 2, 3, …, n;
tij———第公司在第j部分中所耗工时;
xij, 如果第i公司在第j部分中被选中, 则xij=1;否则, xij=0;
cij———第i公司在第j部分的成本;
C———集散系统的成本约束。
3. 模型建立
目标函数 (1) 代表所使用总时间最小, 限制条件 (2) 确保总成本在成本C的约束的范围之内, 限制条件 (3) 确保在第j部分中只选一个企业。
四、煤炭集散系统集成优化
共有5家煤矿企业 () , 3个煤矿出口港 () , 4家运输公司 () , 3个煤炭输入港口 () 。每家公司的工作时间以及成本如表1所示。为提高煤炭的集散速度, 在每个部分将选定一家企业。
结论
在“西煤东送”及“北煤南运”的煤炭运输模式下, 煤矿企业、煤炭客户、港口以及运输公司之间存在着许多矛盾, 这对煤炭的集散产生了很大影响。本文与煤炭集散的现时条件相联系运用了供应链管理的思想, 进行了煤炭集散系统的整合与集成, 以实现信息能够在矿山企业、铁路、港口、船运以及客户之间无障碍地流动。成本约束条件下的工时最优模型将为决策制定者选择合作伙伴提供帮助。结果显示基于供应链管理的煤炭集散系统的整合不仅能够解决煤矿企业、煤矿客户、港口以及运输公司之间的争议与矛盾而且可以缩短工作时间并减少运营成本。
参考文献
[1]赵纯民, 任姝.浅议煤炭企业物资管理信息化建设.科技风, 2011, 252.
[2]万影.煤炭企业物资供应管理的思考.现代经济信息, 2011, 76.
[3]严小英.论煤炭企业物资供应管理.山西科技, 2011, (26) :60-61.
[4]王冬冬.论煤炭企业的物资供应管理.经管视线, 2011, 37-43.
[5]郭卫东.基于供应链管理的物资供应业务变革与创新.理论探讨.
[6]鲁海涛.煤炭企业物流信息化管理的现状和对策.煤炭经济研究, 2003, (09) :43.
焦炉集散控制系统的开发与应用 篇8
焦炉是焦化企业的主要设备,随着焦化企业的不断增加,生产规模的不断扩大,焦炉的安全稳定运行成为企业生产和发展的必要条件。焦化化工生产的介质种类多,大都具有高黏度、强腐蚀、高温、有毒等特性,因而造成流量、压力、温度的测量难度大、精度低。采用常规仪表,其控制精度低、故障率高、维修费用高,从而增加了生产成本。目前,集散控制系统(DCS)已普遍应用于工业控制领域中,其“集中管理,分散控制”的控制模式更适应现代化企业生产管-控一体化的思想。本文介绍的焦炉控制系统就是基于HOLLIAS-MACSV而设计的集散控制系统,该系统运行稳定可靠,实时性好,对焦炉的安全生产起到了重要的作用。
1焦炉集散控制系统简介
1.1 系统结构
焦炉控制系统由操作站、现场控制站和服务器站组成。操作站由工程师站和操作员站组成。工程师站是DCS中的一个特殊功能站,其主要作用是对DCS进行应用组态;操作员站主要完成人机界面的功能,是操作人员对现场监视与控制的平台。现场控制站是DCS的核心,系统主要的控制功能由它来完成。服务器站的主要功能是完成监督控制层的工作,如整个生产装置或全厂运行状态的监视,对生产过程各个部分出现的异常情况发现和处置,向更高层的生产调度和生产管理系统提供实时数据和执行控制调节等。
HOLLIAS-MACSV系统采用了目前世界上先进的现场总线技术(Profibus-DP总线)对控制系统进行计算机监控。集散控制系统的网络分为监控网络、系统网络和控制网络3个层次。监控网络实现工程师站、操作员站、高级计算站与系统服务器的互连,系统网络实现现场控制站与系统服务器的互连, 控制网络实现现场控制站与过程I/O单元的通讯。
现场I/O参数的采集和控制由现场控制站内的FM系列功能模块完成。I/O单元包括:热电阻输入模块FM143A,转换类型为Cu50、Pt100;热电偶输入模块FM147A,转换类型为E、K等;数字量输入模块FM161D和数字量输出模块FM171;模拟量输入模块FM148A和模拟量输出模块FM151。
1.2 系统软件
HOLLIAS-MACSV系统软件提供了动态丰富、操控直观方便的人机交互界面,功能强大的一体化组态编程与调试软件实现了对全系统所有功能的组态;强大的数据储存与处理能力可以记录所有重要的历史数据并提供生产数据分析报表。其主要包括:设备组态软件、数据库总控软件、服务器算法软件、控制器算法软件、图形组态软件、报表生成软件。
2系统组态
MACSV系统提供的是一个通用的系统组态和运行控制平台,应用系统需要通过工程师站软件组态产生,即把通用系统提供的模块化的功能单元按一定的逻辑组合起来,形成一个能完成特定要求的应用系统。系统组态后将产生应用系统的数据库、控制运算程序、历史数据库、监控流程图以及各类生产管理报表。系统组态流程见图1。
2.1 设备组态
系统设备分为系统设备组态和I/O设备组态两部分。系统设备组态的任务是完成系统网和监控网络上各个网络节点设备(系统服务器、操作员站和现场控制站)的硬件配置;I/O设备组态是以现场控制站为单位来完成每个站的I/O单元(I/O模块、远程I/O等)配置。
焦炉DCS系统配置一个工程师站(站号10)和两个操作员站(站号50、51),采用双机冗余、主从备份的控制器模式。系统网络中的节点数据诊断周期为3s,故障周期为5s。
2.2 数据库总控组态
数据库总控组态软件用于定义MACSV应用系统的核心数据环境——数据库。数据库组态软件由3部分组成:数据库总控、数据库编辑、控制表编辑。数据库组态就是定义和编辑系统各站的点信息。
根据焦炉控制系统的不同工艺要求对模拟量输入、输出(AI、AO)和数字量输入、输出(DI、DO)进行数据定义,包括点名、设备号、报警上下限、量程、输入和输出格式等。
2.3 服务器算法组态
服务器算法软件是用来实现在MACSV应用系统的服务器上运行控制方案的组织和基本构成。用树型结构表现工程、站和控制方案之间的关系,设置控制方案的基本属性,如方案名、方案采用的语言(顺序流程图SFC、结构文本语言ST、功能块图FBD、梯形图LD、计算公式FM)、运算周期、运算开关、运算次序等。
2.4 控制器算法组态
控制器算法用来实现在MACSV应用系统的现场控制站主控单元上运行控制方案的组织和基本构成。
焦炉集散控制系统中的控制回路主要针对集气管压力进行调节。焦炉集气管压力的稳定是焦炉正常生产的重要因素,它要求控制精度高、反应快。集气管压力控制回路采用了模糊控制与PID控制的“智能控制器”,如图2所示。MACSV系统中所采用的“智能控制器”是在常规控制器的基础上加入启发式的专家经验(实际上是引入了非线性手段),解决“快速性”和“超调量”之间的矛盾,做到既无超调又快速。在偏差较小时,采用PID控制算法将被控对象的误差值控制在一定范围之内,系统将自动趋向平衡点。在偏差较大时,控制器切换为模糊控制模式,根据煤气总管压力、外供煤气压力、风机出口压力、机前吸力以及1#炉、2#炉集气管压力等参数的综合判断,分别使控制器的输出为大、中、小值,以尽快减小偏差,当偏差减小到一定值时,再切换到PID控制。
2.5 图形组态
图形组态软件主要用于编辑生成MACSV应用系统运行时所需的工艺流程图,用来实现工艺生产过程的在线监控。在静态图形中添加动态数据,可实现生产数据的实时显示,并利用动态特性定义动态点显示方式及条件,显示报警、联锁等相关工艺参数。
3结论
焦炉集散控制系统生产工艺流程复杂,系统关联性强,测量介质腐蚀性强,易堵、易结晶,给检测、控制带来极大困难。用MACSV控制系统取代传统仪表对整个生产过程进行检测和控制,能够保证生产安全、稳定。该系统的投入减轻了现场工人的劳动强度,提高了控制效果,改善了产品质量。
参考文献
[1]沈晓群,胡即明,叶继英.基于MACS的集散控制系统的开发与应用[J].自动化技术与应用,2007,26(8):19-21.
石油化工仪表集散控制系统的应用 篇9
1 石油化工仪表集散控制的原理
总线协议技术是“信息时代”的基础高新技术, 与CPU-Windows技术、路由器—浏览器等基础高新技术也不同。总线协议技术是系统的, 应用于不同的领域之中。例如:火力发电、核电、冶金、油田、石化、汽车制造、机械制造、楼宇, 以及农田企业化、节水灌溉、水电、风力发电、酿造、轻工等。每一类总线都有最适用的领域。对于各类总线而言, 其实质, 亦即其核心是各类“总线协议”, 而这些协议的本质就是标准。各种总线, 不论其应用于什么领域, 每个总线协议都有一套软件、硬件的支撑。它们能够形成系统, 形成产品。所以, 一种总线, 只要其总线协议一经确立, 相关的关键技术与有关的设备也就被确定。其中包括:人机界面、体系结构、现场智能装置、通信速度、节点容量、各系统相连的网关、网桥以及网络供电方式的要求等等。由于现场总线是众多仪表之间的接口, 同时希望现场总线满足可互操作性要求, 因此, 对于一个开放的总线而言, 总线协议, 亦即标准化, 显得尤为重要。由于标准化对现场总线的意义重大, 因此可以这样说, 每一种现场总线都是有标准的, 它是现场总线的核心[2]。对于各种总线, 其总线协议的基本原理都是一样的, 都以解决双向串行数字化通信传输为基本依据。 (图1)
2 石油化工仪表集散控制相关技术及其应用
微机控制仪表的外形与正面面板布置都与模拟调节仪表类似, 属于插入控制盘的盘装仪表。集散控制装置则不同, 最基本系统也要分为现场控制站 (下位机) 与操作站 (上位机) 两部分。STD总线工业控制计算机去掉GRT显示及键&操作部分, 剩余部分类似现场控制站。只要在操作站由操作人员观察CRT屏幕上显示的控制系统工作情况、通过人-机对话对现场控制站中各控制回路设置好参数 (例如被控参数设定值, PID控制器参数有比例带P、积分时间Ti, 与微分时间TD, 限幅值与报警值) , 现场控制站便可以不依赖操作站而能独立地对控制系统进行自动控制。GRT屏幕显示、操作键盘、打印报表等专用的人一机对话装置, 都放在操作站。操作站为上位计算机, 它与现场控制站之间用串行通讯连接, 将现场各种控制调节回路的工作情况[3]。故障或越限报警等情况, 集中显示到操作站的CRT屏幕上, 由操作人员集中观察分析与处理、操作人员也可根据现场控制站中各种控制回路的工作情况, 进行综合归纳, 按整体最优方式干涉各控制回路。由此可知, 现场控制站中各控制回路既可独立工作, 又可由操作站进行集中管理, 这样既集中又分散的控制系统便称为集散控制系统。其装置则称为集散控制装置。
在单元组合仪表中需要一个一个不同的单元仪表来完成各自不同的功能, 这种功能在集散控制装置中都用程序来完成。按单元组合仪表类似的划分法, 可将集散控制装置中的软件功能模块也划分成一块一块的仪表, 称为软件仪表或内部仪表。软件仪表也可按单元组合仪表的面板布置形式, 在操作站的GRT屏幕上进行显示, 使操作人员观察CRT屏幕显示, 与以前观察仪表面板进行操作管理一样, 进行CRT操作。CRT屏幕上, 一帧图形可同时显示8块内部仪表画面[4]。 (图2)
然而, 由于当时计算机总体性能低、运算速度慢、容量小, 利用一台计算机控制很多个回路容易出现负荷超载, 而且控制的集中也直接导致危险的集中, 高度的集中使系统变得十分脆弱。一旦计算机出现故障, 甚至系统中某一控制回路发生故障就可能导致整个生产过程的全面瘫痪。在当时, 集中型计算机控制系统不仅没有给工业生产带来明显的好处, 反而有可能严重影响正常生产, 因此很难被过程企业所接受。由于在可靠性方面存在重大缺陷, 集中型计算机控制系统在当时的过程控制领域并没有得到成功的应用[4]。
分布式控制系统 (Distributed Control System, DCS) , 也称集散控制系统, 其基本设计思想就是同时适应管理与控制两方面的需要:一方面使用若干个控制器完成系统的控制任务, 每个控制器实现一定的有限控制目标, 可以独立完成数据采集、信号处理、算法实现与控制输出等功能;另一方面, 强调管理的集中性, 它依靠计算机网络完成操作显示单元与控制器之间的数据传输, 使所有控制器都能协调动作。
它以LAN为基本的数据传输平台, 主要单元设备包括:控制站、操作员站、工程师站等。控制站一方面完成前述的DDC控制功能, 每个控制站相对独立运行, 并只负责若干个控制回路;而各个控制站对外均具有强大的数据通信功能。操作员站为操作者提供了友好的操作界面, 便于操作员完成对生产过程的监控与操作条件的调整。工程师站为仪表工程师提供了友好的组态界面, 主要用于完成控制回路的设计、组态与控制方案的调整等。
3 结论
要提高石油化工仪表系统的可靠性, 需要将控制功能分散到若干个相对独立运行的控制站去实现;此外, 为便于对整个生产过程的统一管理, 各个局部控制系统之间还应当存在必要的相互联系。这种管理的集中性与控制的分散性为保证生产过程的高效安全运行提供了理想的结构, 并直接推动了集散控制系统的产生和发展。
参考文献
[1]陈占华.浅谈化工仪表的外部干扰因素及消除措施[J].科技视界, 2014, 16:92.
[2]杨海山, 马永红, 马俊贵.浅论石油化工仪表系统的防雷措施[J].化工管理, 2014, 15:120.
[3]黎宁.仪表控制系统在石油化工中的应用探讨[J].广东科技, 2014, 11:69-70.