dsc

在过去的十年里，Honeywell的油库自动化系统(Terminal Automation System TAS)在世界各地得到了广泛的应用，先后为Caltex, BP, Shell, Conoco, Exxon, Indian Oil Corp Ltd (IOCL), Petronas，Petechim，Ceylon Petroleum，Magnai等60多家各国主要石化仓储公司实施了全面的自动化系统，并且显著的提高了储运公司对市场的反应能力，同时加强了自身的安全，提高效率，降低了运营成本。与公司总部信息系统的集成使总公司更早地把握到市场的脉搏，有助于提前优化安排上游各炼油厂和化工厂的生产计划，促进了上游炼化厂的生产。这套TAS系统也成为Honeywell先进的Experion PKS DCS 系统在石化储运领域的应用方案，把最新的控制系统带给了各级储运公司。

提升效率

确保高效的油库运作 —— 罐车的快速周转和后端办公室的自动化等使得管理层在成本，时间和资源配置方面更有效率

·完全自动化装车控制 (非人工/司机自我管理) ·发油时自动添加剂注入以及油品混合

·与罐区计量系统和地磅系统集成在同一个人机界面上 ·手机短信/语音寻呼 / 电子邮件传送报表: ·远程阀门开启/关闭

·集成会计系统(例如 SAP)的订单/装车信息以避免重复劳动

·每日/每月 MIS 报表，可从公司总部远程访问(内部网/互联网)

降低油品损失

大力强调更准确的计量，更严密的库存控制，通过以下途径显著地减少油品损失：

·在油品接收层次上轧帐

·确保每次油品发送都是经过授权的，并且记录在计算机中。

·以储罐和油品为对象，以小时为单位，在当前库存，油品接收和发送数据之间作轧帐.

·准确计量和校准/验证设备

增进安全 为油库设备，人员和环境实现操作高度安全： ·火警和燃气检测并及时停止相关的操作 ·防止溢油 ·罐车接地

·防止油泵气穴或油品过热

·用减压阀, 仪表验证作在线校准

·在油库的多个地点布置ESD 开关和呼叫点

全面保安 确保所有事务被控制，监视和记录

·门禁控制 (智能和光学阅卡器) 确保只有授权的司机和罐车进入库区 ·付油区阅卡器检查付油授权

·记录和跟踪进出库区的每个司机 /罐车/油品移动 ·数字闭路电视监视罐区，付油区，出入口等地点 ·封口运输 (数字编号)

·司机/罐车执照，有效期检查 油库的自动化监控

摘要:随着科学技术的不断进步,特别是计算机信息技术的飞速发展,我们已经进入一个崭新的信息化新时代。油库生产的持续稳定发展,很大程度上取决于先进实用技术的推广应用。本文介绍了WONDERWARE公司的产品InTouch9.5,SUITEVOYAGERTM2.6在油库管理系统中的应用。 关键词:集散控制系统;SUITEVOYAGER;油库 1概述

目前,油库生产和管理大多还没有采用任何的闭环检测控制技术,多数工作仍然依靠人工完成,自动化技术应用较少,传统的油库生产方式和管理模式已经显得相对落后。基于上述原因,对油库生产的管理应变成自动化管理,实现油库生产的远程实时监控、生产参数和设备运行状态的自动检测。 2系统构成

该系统主要包括计算机网络系统、数据库服务器、上位机系统、下位机RTU和生产过程,是一个典型的集散控制系统。集散控制系统又叫分布式计算机控制系统(DCS),是由计算机技术、信号处理技术、测控技术、网络通讯技术和人机接口技术相互发展而产生的,其主要特点是集中管理、分散控制,具有很强的自主性、协调性、灵活性和可靠性。以计算机网络技术为代表的IT业逐渐成为推动高科技产业发展的新热点,“开放”和“资源共享”是未来信息与控制领域发展的基本要求和发展趋势。在本系统中,以YOKOGAWA DCS、Freelance200 DCS和现场RTU构成了下位机系统,完成对油库各储罐的液位、温度,现场各设备状态及流量计瞬时值、累计量、温度、密度等生产相关参数的监测、控制。服务器为上位机系统,通过交换机与下位机互连成网连接至公司局域网。上位机(服务器)由

InTouch9.5 工控组态软件完成对所有的数据监控,Industrial SQL Server9.0数据库储存现场数据;SuiteVoyagerTM2.6 网络门户软件将InTouch9.5的数据发布到公司局域网。 3系统实施方案 3.1 数据通讯

在InTouch中,上位机的数据主要分为实型和I/O型。其中,内存型数据为InTouch

程序内部定义的变量,不需要通过I/O Server即可进行访问; I/O型数据的来源一般为其它计算机结点或本机运行的其它程序,这类数据由InTouch通过OPC Link的方式获得。

在本系统中,上位机采集的数据是来自现场的数据,经过处理,将控制命令传给下位机,以此监控生产过程。然而,通常上位机无法直接从下位机中读取得数据,这时需要一个通讯接口——OPC Server。由于,本系统上、下位机通过以太网进行连接,并且下位机为YOKOGAWA的DCS、Freelance的DCS控制系统,因此在每台DCS操作站上均装有OPC Link软件。上位机、下位机IP地址分别为

172.17.1.1,„„,172.17.1.则OPC Link中Topic Definition的设置为: Topic Name——CS1K(任意定义);

这样,OPC Server就可以从下位机取得数据了。而要让InTouch从OPC Server中取到正确的数据,还必须为每个OPC Link变量定义Node Name 和OPC: Node Name——172.17.1.(OPC Link所在结点的IP地址); OPCServer——YOKOGAWA.CSHIS_OP C(不同的DCS有所差异);

OPC——FCS0101!(下位机的不同有所差异)。

3.2画面构成

上位机的主要画面包括:油库概貌、生产过程流程图、流量计动态表、产品油(汽油、柴油、液化气、原油、苯、丙烯)罐存量动态表、半产品油罐存量动态表、油库信息。各画面可通过菜单按钮进行切换,InTouch中常用的窗口显示函数为: Show“窗口名” 或ShowAt( “窗口名”,横坐标, 纵坐标)。 InTouch提供了常用的作图工具,并支持多种图片格式,但无论原来是什么格式的图片,InTouch都会将其转化为bmp格式,因此粘贴图片时应注意图片的原始尺寸不要太大,以免影响运行速度。另外,InTouch还支持图片透明色功能,这样可去掉图片中不需要的底色,使画面更加协调、美观。 3.3数据库访问

数据库是系统管理不可缺少的工具,也是工作报表的数据来源。目前,在大、中型集散控制系统中被广泛采用的数据库管理软件有Oracle、Microsoft SQL

Server、Informix等,本系统即采用了SQL Server。InTouch支持SQL语言,并且能通过ODBC接口方便地与不同类型的数据库进行连接。要做到这一点,首先需要在“控制面板”的ODBC中为自己的数据库定义一个数据源名,然后在InTouch的SQL Access Manager\\Bind List中为自己在数据库中定义的某张表定义一个绑定列,注意表与绑定列的格式和数据类型应完全一样。这样,要往表中插入数据的程序就可以写为:

SQLConnect( ConnectionId, “dsn=oillist” ); (连接数据库) SQLInsert( ConnectionId, “tank”, “tankli st” );(插入数据)

InTouch没有提供作报表的工具,但可以自己制作报表窗口,并调用窗口打印函数PrintWindow()打印报表。另外,也可以采用其它报表制作工具或采取动态网页的方式。

4系统功能油库自动化管理系统 4.1监控功能

服务器的操作系统为Windows2003 Servers ,并安装了InTouch9.5人机界面工业控制软件,负责对现场的生产数据进行实时采集、对现场设备进行启停和调节控制,在计算机屏幕上即可对生产现场的生产情况进行实时监视和控制。本系统最主要的功能就是系统监控, InTouch可以为每一个数据定义它的报警信息,模拟量还可定义高、低、高高、低低报警值,还可以通过条件脚本或数据值改变脚本和用户编制的快速脚本处理各种报警信息,如弹出报警窗口或声音提示,并对危险故障实现优先报警。如定义一个Tanker1.HiStatus条件脚本,在其On True脚本框中写上:

Show “Tanker1_high_alarm”;(弹出报警窗口)

PlaySound(“d:\\sound\\1号罐液位高报.wav”,1);( 声音报警)

4.2数据存储功能

Industrial SQL ServerTM是工厂实时关系型数据库,通过现场局域网与InTouch 监控软件系统连接,可以实时存储现场生产数据。应工艺要求本系统采用两种数据存储模式,对现场要求实时性强的数据采用10秒钟存储一次,对现场要求实时性不强的采用每时每2分钟存储一次。

4.3网络功能

在服务器上安装一套5 用户的SuiteVoyagerTM 网络门户网站,将需要在网络上实时浏览的InTouch 画面进行发布,任何具有合法安全许可的客户(IE5.5 )浏览器,通过网络登录该网站,即可浏览现场实时数据和画面;使用ActiveFactory 客户端软件,可以查询InSQL 工厂实时关系数据库中的历史数据,绘制历史曲线。

5结束语

该系统成功投运后,实现了由原来人工2小时一次巡回检查改为在计算机屏幕上随时巡检,对发油控量,罐与罐之间倒罐起了重要的作用,并做到故障随时报警,对生产事故进行优先处理,确保了油库安全生产。该系统集数据采集、液位监测为一体,充分发挥自动化全天候监测手段,为油库平稳生产创造了良好的治安环境,确保了油库的正常生产。自系统投用以来大大减轻了操作人员的劳动强度,为油库安全生产提供了保障,提高了生产效率,取得良好经济的效益,为建立现代化企业打下了坚实的基础。 DCS在石油储运行业上的应用

1 引言

某储运销售分公司是年外输计量交接原油4000多万吨和存储能力60万m3的大型油库，总占地面积约80万平方米。该油库主要担负着油田80%左右的原油计量以及向炼油厂、石化总厂外输原油计量等任务，年进出库原油约1100万吨。

该石油储运集团油库通过社会招标建设油库管控一体化综合自动化系统。项目最终选择采用DCS。搞项目存在监测区域面积大、参数实时准确性要求高、现场通讯互联设备多等工程困难，项目实施很好的完成了实现现场数据的实时采集和信息化管理，大大的提高了南三油库石油储运工作的效率，降低了岗位工人的劳动强度。

2 WebField DCS

DCS的基本组成包括工程师站(ES)、操作站(OS)、控制站(CS)和通讯网络SCnet II。在通讯网络上挂接通信接口单元(CIU)可实现DCS与PLC等数字设备的连接;通过多功能计算站(MFS)和相应的应用软件AdvanTrol-PIMS可实现与企业管理计算机网的信息交换，从而实现整个企业生产过程的管理、控制全集成综合自动化。DCS覆盖了大型集散系统的安全性、冗余功能、网络扩展功能、集成的用户界面及信息存取功能,系统规模变换灵活，可以实现

从一个单元的过程控制，到全厂范围的自动化集成。

DCS控制网络SCnet Ⅱ连接工程师站、操作站、控制站和通讯处理单元。通讯网络采用总线形或星形拓扑结构，曼彻斯特编码方式，遵循开放的TCP/IP协议和IEEE802.3标准。SCnet Ⅱ采用1∶1冗余的工业以太网，TCP/IP的传输协议辅以实时的网络故障诊断。其特点是可靠性高、纠错能力强、通信效率高。SCnet Ⅱ真正实现了控制系统的开放性和互连性。通过配置交换器(SWITCH)，操作站之间的网络速度达100Mbps，而且可以接多个SCnet Ⅱ子网，形成一种组合结构。 3 装置控制系统总体设计

油田南三油库现下设主要计量岗位4个，即:集输队计量站、1＃泵房计量站、2＃泵房计量站和总外输计量站。根据南三油库的实际情况，DCS主要由7个分散的单元组成，各个单元间的距离较远，分别为集输队计量站主控制室、1＃泵房控制室、2＃泵房控制室、总外输控制室、队部调度室、队部交换机房和队部调度室。

集输队计量站控制站为本地主控制站、工程师站兼做数据监测站;1＃泵房控制站、2＃泵房控制站均为远程I/O单元、数据监测站，通过DCS内部远程I/O通讯线实现与集输队计量站本地控制站之间的联网通讯;总外输控制室设置与Foxboro I/A系统、北京安控阴极保护RTU系统通讯的数据监测站;队部调度室设置远程数据监测站;队部交换机房设立SQL SERVER网关服务器，构成信息化管理SQL数据库，为油库信息化管理网提供实时数据和历史数据;总外输交换机房作为网络调度室，负责所有监测单元的网络数据交换。系统的结构组成见图1:

DCS控制站通过主控制卡、数据转发卡和多功能智能I/O卡件实现现场过程信号的采集、处理、控制等。系统监测点为油库设备550台套，其中主要设备有:5万立方米储油罐12座;输油泵房两座，机泵23台，输油计量间两座，流量计32台(其中有刮板流量计20台)，标准体积管两套，大型进库油阀组间两座，大型消汽器间一座，9台消汽器及5套收球装置。DCS将各个分散的控制单元的石油储运数据，例如各条石道中原油的温度、压力、流量等实时参数及各台储油泵、输油泵的运行电流、电压等实时参数数据集中采集监测，并通过DCS的内部算法实现石油储运瞬时流量累计的监测。

油库DCS中主控制卡、数据转发卡及控制系统内部、外部网络均按冗余设置，控制站的所有卡件，都按智能化要求设计，均采用专用的微处理器，负责该卡件的控制、检测、运算、处理以及故障诊断等工作，在系统内部实现了全数字化的数据传输和数据处理。 4 DCS与其他智能设备的通讯实现

油库DCS工程实施中涉及与UBG-II仪表液位数据通讯，与总外输控制站Foxboro I/A系统通讯，以及与北京安控阴极保护RTU系统通讯等通讯工作，通过DCS中的SP244通讯接口网关卡、JX-Extend OPC客户端软件和MisInter Mis接口软件很好地完成了安全可靠的通讯数据交换。

4.1 DCS与UBG-II仪表液位数据通讯

油库所使用的UBG系列光导电子液位仪是北京航天科智科技有限公司产品。该系列仪表由现场一次表(安装结构件及变送器)和控制室二次仪表组成，与DCS一起构成罐区监控管理系统。现场安装的液位仪型号为UBG-II型，共有UBG-IIA 1台，UBG-IICH 12台。其中，UBG-IIA二次仪表提供输出RS485专用接口。

(1) 通讯模式、通讯接口电气标准:符合RS-232、RS-485国际标准。 (2) 通讯协议

●采用串行通讯方式，自定义协议;

●通讯参数:波特率9600，无奇偶校验，8位数据位，1位停止位;

●通讯控制方式:采用主从控制方式，SP244通讯接口网关卡为主站，通讯转换器为从站; ●通讯数据格式:上位机(网关卡)发送报文格式:0FFH，站号，01H，站号，00H,00H,81H;下位机应答报文格式(141个字节):11个字节的字头，60个字节的液位数据，4个分割字节，60个温度数据，4个分割字节，2个结束标志。 (3) 硬件配置

●DCS SP244通讯接口网关卡1块;

●通讯信号转换仪一台，型号为MODBUSCOMM- CARD，RS485-RS232接口; ● 1根“UBG”专用通讯电缆，用于从二次表引出RS-485信号至通讯信号转换仪; ●1根232串行通讯电缆，从转换仪引出RS-232信号至SP244卡。 (4) 实施方法

在工程实施中，我们使用DCS SCX语言自定义通讯函数读取UBG仪表监测的12座储油罐数据，并写入到DCS自定义位号中，在通过上位机编程实现上位机数据实时监测。 4.2 DCS 与其他智能设备的OPC 通讯实现 (1) DCS与总外输控制站Foxboro I/A系统通讯原理

油库总外输计量站运用Foxboro I/A系统对各条石道中原油的温度、压力、流量等实时参数数据集中采集监测。由于不同控制系统采用的通讯格式和数据结构都不一样，此次采用DCS JX-Extend OPC客户端软件与Foxboro I/A系统进行数据通讯，以获取Foxboro I/A系统监测数据参数。

在工程实施过程中，将Foxboro I/A系统从原来的AW51B升级到AW51F，增加一台Foxboro操作站(SUN)，SUN操作站配置:CPU处理机为位UltraSPARC B5RISC芯片，内存为512MB，1.44MB软驱40GB硬盘，一个以太网卡，4MBCD-ROM，21”显示器，分辨率为1280×1024，鼠标，工程师键盘，输入电压220VAC，功耗120W。在原有的Foxboro系统操作站中插入一块通讯卡，数据通过此通讯卡送到增加的SUN工作站中进行处理，处理后的数据再送入网关计算机中，Foxboro I/A系统AIM*AT OPC Server、浙大中控的OPC-Client JX-Extend OPC客户端接口软件安装在网关计算机内，将SUN操作站和网关计算机通过以太网连接起来，数据先在SUN操作站内处理后变成以太网数据送到网关计算机，然后通过OPC接口再送入DCS内部。 (2) 通讯实现方法

●Foxboro I/A系统提供的AIM×AT OPC Server将当前控制信息转化为标准的数据格式; ●JX-Extend OPC客户端软件负责从AIM×AT OPC Server中读取数据，并且把那些已被原控制系统或智能设备转化后的标准数据映射为DCS相应的自定义变量;

●再把从AIM×AT OPC Server中取到的已被转化为标准格式的数据通过以太网传输，写到DCS自定义变量中去;

● DCS再把写到自定义变量中的数据通过以太网传输，在DCS监控软件中反映出来，实现对Foxboro I/A系统监测数据参数的监测。工作原理见图2:

(3) OPC 接口软件介绍

●JX-Extend OPC客户端接口软件实现OPC客户端的功能，与OPC服务器交换数据，并把数据传递到DCS的下位机的自定义变量中去。

●AIM×AT OPC Server提供符合OPC Specifications标准的接口，为OPC Clients提供实时数据 (OPC DA) 和历史数据(OPC HDA)。该Server支持OPC Data Access Custom Interface standard V1.0和V2.04，以及OPC Historical Data Access Custom Interface standard V1.0。 ●软件运行平台

网关计算机硬件系统:计算机(微处理器PIV1.8G，256MB内存，40G硬盘，40速光驱，3.5\"软驱，标准键盘，鼠标)，17\"显示器，卧式机箱; 网关计算机操作系统:Win2000 Workstation SP2。 (4) DCS与北京安控阴极保护RTU系统通讯

油库总外输计量站运用北京安控阴极保护RTU系统对各台储油泵、输油泵的运行电流、电压等实时参数数据集中采集监测。

北京安控公司提供RTU系统将现场的20个电量信号检测到后发送到总外输控制室内的的一台网关计算机内，在此网关计算机上安装一块RS-485卡用来接收阴极保护数据，并安装北京安控的OPC-Server软件以及浙大中控的JX-Extend OPC客户端接口软件。阴极保护数据通过这两个软件写到DCS的控制站中从而能够在上位机上进行监视。工作原理见图3:

5 储运管理信息化实现

考虑到石油储运系统的特殊性，对于各类石油储运系统的运行参数的实时性和历史性要求都很高，岗位工人每两个小时都要对油库各个储油进行巡检，不仅仅工作量大，而且人工记录的数据的时间统一性和精确都有明显的不足，因此油田南三油库急需一套现场数据信息化管理系统，一来降低岗位工人的工作强度，更重要的是提高石油储运的计量管理。

DCS很好的为油田南三油库解决了以上问题。我们通过浙大中控MisInter2.2软件将DCS监测的数据按照标准格式写入SQL SERVER 2000数据库中，能够很方便的将采集的实时数据以及保存后的历史数据上传至大庆石油储运集团管理网。

在油库队部交换机房设置SQL SERVER网关服务器，硬件配置如下:DELL计算机(微处理器PIV1.8G，256MB内存，40G硬盘，40速光驱，3.5\"软驱，标准键盘，鼠标)，DELL17\"显示器，卧式机箱，安装3块标准PCI以太网卡，其中两块用于DCS内部的冗余工业以太网，另外一块网卡用于向管理网传送数据;操作系统配置为:Win2000 SERVER。该网关计算机安装浙大中控MisInter2.2软件和MicroSoft SQL SERVER 2000软件。

在工程实施上，我们根据油库岗位工人原有手工录入报表样张，在DCS中制作了一套岗位2小时/次整点巡检数据报表，岗位操作人员可以通过DCS离线浏览软件在岗位上直接浏览报表，并且将这些报表保存在控制室各台机器的本地硬盘上构成历史数据库，并且可以对本地历史数据库中每张报表的进行选择性打印。同时，我们在SQL SERVER 2000数据库中建立了两套数据记录表，一个用来记录DCS采集的现场实时数据，另一个用来记录2小时/次整点巡检数据。 6 结束语

本系统自2004年11月正式验收以来，运行状况稳定，效果良好。提供能够对各个石油储运设备数据进行实时准确的远程采集和监测，系统具有很好的扩展灵活性，节省了大量的人力劳动成本，为油田储运系统的信息化管理提供了安全可靠数据传输，得到了很好的效果。

DCS控制系统与PLC控制系统区别：

1. DCS是一种“分散式控制系统”，而PLC只是一种(可编程控制器)控制“装置”，两者是“系统”与“装置”的区别。系统可以实现任何装置的功能与协调,PLC装置只实现本单元所具备的功能。

2. 在网络方面,DCS网络是整个系统的中枢神经，和利时公司的MACS系统中的系统网采用的是双冗余的100Mbps的工业以太网，采用的国际标准协议TCP/IP。它是安全可靠双冗余的高速通讯网络，系统的拓展性与开放性更好.而PLC因为基本上都为个体工作，其在与别的PLC或上位机进行通讯时，所采用的网络形式基本都是单网结构，网络协议也经常与国际标准不符。在网络安全上，PLC没有很好的保护措施。我们采用电源,CPU,网络双冗余。

3. DCS整体考虑方案,操作员站都具备工程师站功能,站与站之间在运行方案程序下装后是一种紧密联合的关系，任何站、任何功能、任何被控装置间都是相互连锁控制, 协制;而单用PLC互相连接构成的系统，其站与站（PLC与PLC）之间的联系则是一种松散连接方式，是做不出协制的功能。

4. DCS在整个设计上就留有大量的可扩展性接口，外接系统或扩展系统都十分方便，PLC所搭接的整个系统完成后，想随意的增加或减少操作员站都是很难实现的。

5. DCS安全性：为保证DCS控制的设备的安全可靠，DCS采用了双冗余的控制单元，当重要控制单元出现故障时，都会有相关的冗余单元实时无扰的切换为工作单元，保证整个系统的安全可靠。PLC所搭接的系统基本没有冗余的概念，就更谈不上冗余控制策略。特别是当其某个PLC单元发生故障时，不得不将整个系统停下来，才能进行更换维护并需重新编程。所以DCS系统要比其安全可靠性上高一个等级。

6. 系统软件，对各种工艺控制方案更新是DCS的一项最基本的功能，当某个方案发生变化后，工程师只需要在工程师站上将更改过的方案编译后，执行下装命令就可以了，下装过程是由系统自动完成的，不影响原控制方案运行。系统各种控制软件与算法可以将工艺要求控制对象控制精度提高。而对于PLC构成的系统来说，工作量极其庞大，首先需要确定所要编辑更新的是哪个PLC，然后要用与之对应的编译器进行程序编译，最后再用专用的机器（读写器）专门一对一的将程序传送给这个PLC，在系统调试期间，大量增加调试时间和调试成本，而且极其不利于日后的维护。在控制精度上相差甚远。这就决定了为什么在大中型控制项目中（500点以上），基本不采用全部由PLC所连接而成的系统的原因。 7. 模块：DCS系统所有I/O模块都带有CPU，可以实现对采集及输出信号品质判断与标量变换，故障带电插拔，随机更换。而PLC模块只是简单电气转换单元，没有智能芯片，故障后相应单元全部瘫痪。

DCS应用中的不足分析及对策浅论

目前，大多数石化生产装置都采用了DCS进行控制，产生了较好的效益，但总的说来，DCS的应用水平不高，其技术优势还远没有完全发挥出来。据专家们估计，当前我国企业对DCS的应用能力普遍不及它的30％。这说明在DCS的应用上还存在着很大的不足。笔者结合在工程教学中的一些体会及DCS在工程应用中存在的实际问题，作一简要分析，并给出相应的解决对策，希望能对DCS进行更加深入的应用，以较小的投资为企业带来更好的效益。 ◎ 对DCS应用中的不足性分析

△ DCS应用设计水平不高，设计过于粗放

通常设计人员对DCS并不熟悉，他们对该系统的设计仅限于用其替代二次表，因此难以发挥DCS先进技术的优势，同时，粗放型的设计也造成了很大的资金浪费，增加了维护

量。下面结合实例进行分析。

(1) 对控制方案的设计没有发挥DCS的技术优势

DCS提供了强大的运算和控制功能，如TDC3000系统提供了流量累积、温压补偿等十几种算法功能，以及PID控制、比率控制等十几种控制功能。控制语言/先进处理模块CL/APM(控制语言/高性能模块CL/HPM)为更复杂的运算、逻辑控制等功能提供了非常简单的实现方法。应用模块AM为高级控制策略提供了条件。遗憾的是这些硬件设备被真正使用的却很少，大多数用户只是把它们作为摆设。造成这种情况的主要原因是设计人员在设计上花的功夫不够或设计水平不高。

例如：某装置的分程控制在设计时只给出了一个AO点，所以分程控制在DCS中与单回路的设计是一样的，如图1所示。

显然，这种分程最终只能靠两个分程调节阀的阀门定位器来现场完成，显然没有发挥DCS的技术优势。

图2所示的设计发挥了DCS的技术优点，远远优于前者。

① 实际的分程任务由两个AO点完成。比用现场分程精度高、易实现。 ② 可以在特殊情况下对各调节阀进行手动调节，而且可以保证无扰动恢复。 ③ 一个调节阀手动调节时，另一个仍可处于自动控制状态，因此该方案实际上对传统的分程控制进行了功能扩充，大大增加了操作的灵活性。

(2) 在硬件选择上随意性较大

粗放型的设计会造成很大的资金浪费，并增加维护量。这主要是在设计时对DCS不了解造成的。

例如，某装置在进行TDC 3000系统的I/O卡件选择时，所有对模拟信号进行采集的卡件均采用HLAI卡，所有非4—20mA信号先转换成4—20mA信号，然后再传送到I/O(HLAl)卡。

为便于问题的分析，以温度信号采集为例，当然，4—20mA信号比热电偶、热电阻的测量信号(毫伏、阻值)具有抗干扰能力强等优点，而且对重要的控制回路还需要冗余处理，而LLMUX不支持冗余功能，因此对少数温度采集信号选用HLAI卡是值得的，但对大部分温度采集信号选用HLAI卡就会成为种浪费了，略分析如下：

①增加了投资 如果采用LLMUX卡件，则热电偶、热电阻的测量信号可不通过其他环节直接传送到LLMUX卡；而HLAI却不能直接处理热电偶、热电阻的测量信号，必然要增

加中间转换环节即温度变送器，所以投资加大。

②增加了维修量 中间环节越多，需要维护的环节也越多。 ③增加系统误差 数据经过的环节越多，系统误差必然增大。

此外，有些设计把同类型参数的检测信号简单地放在一起，如流量信号都集中在几个卡件中，这些卡件不采集其他信号，这对于设计和组态较为简单，但现场端的接线、查线、联调、维护时就麻烦多了。较好的办法是按检测的物理位置来决定把哪些信号在采集时放在一起。

△ 组态人员素质参差不齐，影响组态质量

组态人员在进行组态工作时，虽然会受到设计上的许多制约，但并非不能对DCS进行深入的应用，这关键取决于组态人员对DCS掌握的程度；对过程的理解程度；有没有负责的态度和良好的职业道德。

笔者曾发现这样一个现象，一些技术人员参加了DCS的组态工作，但出现问题时解决不了，对组态时必须具备的知识似是而非，而且很多人在进行组态时并没有对所组态的内容理解透彻，主要表现在以下几个方面：

① 对流程图组态重视不够，画面功能太简单，信息量太少。

以TDC 3000系统的流程图组态为例，该系统为用户提供了强大的开发功能，可以说，TDC 3000系统的所有标准显示画面，用户都可以凭借其提供的强大的功能制作出来，所以在进行用户流程图的开发时，是可以制作出与系统标准画面媲美的流程图，然而，由于对流程图组态重视不够及对DCS认识的，制约了在流程图组态时对DCS技术优势的发挥。 另外，常听见用户抱怨TDC 3000系统流程图的调用、刷新速度太慢，这主要是由用户的组态工作不够深入细致造成的，如在进行区域数据库的Catalog Pathname组态时，不了解路径搜寻的顺序，对流程图的Collect Rate没有做适当的设置等。其实只要能对DCS技术认真研究，这些问题都是不难解决的。

流程图的开发在操作上应该尽量做到画面简洁，功能强大，尽量使操作员只通过流程图就能对所有过程进行监控。

② 控制方案组态时对控制方案的操作不明确，DCS明明具备的功能不知如何利用。 ③ 照猫画虎现象普遍，只本着能用就行的原则，不深入研究。

例如，对最简单的PID控制来说，TDC 3000为用户提供了8种PID控制算法，4种增益选择，但在组态时，基本都选择默认的Equation A算法及线性增益，这其实反映出组态人员对过程的具体情况分析重视不够。也说明组态人员的“默认”(即遇到默认选项就默许)组态比较普遍。

控制点为回路故障，如现场变送器故障、线路断路时，提供了安全保障，如把控制输出进行保持、全开输出、全关输出、安全值输出等；对过程变化异常的报警设置；对控制输出的微小抖动的，从而可以消除调节阀在一个位置上的剧烈抖动，提高控制品质，延长调节阀的寿命。所有这些在常规表不能实现的功能，在DCS中都可以非常容易地实现，但据笔者所见，这些很好的功能在实际应用中却难觅其踪。 △ 管理水平不高、责任心不强

通常用户方管理人员对DCS知之甚少，只要它能完成最基本的监视与控制功能就行，这在客观上也制约了DCS功能的发挥。

据笔者的多年工作经验，用户方的DCS主管主要是工艺车间的领导，而且每一套装置的负责人不同，由于这些领导的专业和对DCS的不了解，就容易造成这样一种情况：DCS主管对DCS知识较少，难以提出建设性意见，一切听从组态人员，缺乏监督机制。等

装置领导对DCS有所了解之后，开车在即，也无法对组态进行再加工了。此外，缺乏行业标准，由于工程费用及开发人员的低酬，导致了主观上的懈怠，这些都给DCS的充分利用造成了不利因素。 △ 操作人员普遍素质较低

对于引进的DCS，由于操作员的文化素质，不能全方面对系统操作进行掌握，操作水平低的现象普遍存在。

操作员只对经常要用的少数功能可以掌握，如主画面、流程图画面等，而其他强大的操作、管理功能却很少有人能掌握，如系统画面、控制台状态画面、系统菜单等，这也极大地制约了DCS技术优点的发挥。

操作员的素质也决定了实现系统操作的困难，当然优化操作就更困难了。

DCS操作水平受限的另一个重要原因还在于认识上的问题，传统的观念是求稳而不求优，只要能生产就行，这在某种程度上养成了操作员的惰性。例如，许多PID控制回路的PID参数在开车后都很少再进行优化调整，而事实上这些参数大多都是依照经验给定的，众所周知，经验值不过是一个范围，在这个范围中取一组数据，只要能控制就行，这显然有点碰运气的味道。

作为DCS应用的执行者，操作员在DCS控制实施方面起着举足轻重的作用，提高他们的技术技能，引进竞争机制，是充分发挥DCS技术优势、挖潜增效的重要途径。 △ 仪表人员与工艺操作员缺乏足够的配合

此种现象在各厂中普遍存在，操作员对仪表人员依赖性过大，而仪表人员平时不能进入控制室的规定实际上也制约了仪表人员对DCS的深入了解。

笔者遇到过这样一种情况，一个串级均匀控制(形式上和普通串级控制一样)被操作员当作普通串级控制来设置PID参数，结果可想而知，怎么也控制不好。如果操作员能与仪表技术人员密切配合，相信仪表技术人员能分清串级均匀控制和普通串级控制的区别，从而给予操作员在参数调整方向上的指导。

因此，现在仪表人员平时不能进入控制室的规定利弊兼有，如果能让部分仪表人员参与到操作员的日常工作，将会对操作员和仪表人员的综合业务素质的增长大有好处。 △ 系统升级的费用没有得到相应的回报

系统升级的目的无非是两个方面的原因：解决原系统存在的缺陷，这种升级不应收费或收费很少；因技术革新而进行的升级，这种升级花费很大。

一般说来，系统的硬件和软件的升级必然带来技术的进步与创新， 而我们在花费了大量的升级费用之后，通常只是简单地把以前运行的组态软件移植到升级后的系统中，并没有因升级带来控制、管理上的好处，因此这种升级实际并没有从大量的花费中得到应有的回报。 ◎ DCS挖潜实施办法及对策

综上所述，笔者认为可以制定相应的策略将有益于当前的挖潜工作或以后的技术引进工作

(1) 增加设计力量，提高设计水平

目前，设计人员多从毕业后即开始从事设计，缺乏现场经验。这从客观上决定他们要到前辈的“经典”里寻找答案，致使继承的多，发展的少，造成DCS的设计与常规仪表的设计“通用”。因此，先实践后设计，是提高设计水平的一个重要环节。

另外，可以考虑DCS设计专业化。通常的方式是谁接到设计任务，谁开始去学习系统，然后设计。如果把DCS设计部分交给已对该系统熟悉的人来完成，不但能保证设计质量，而且可以减少培训等方面的成本。

对已有的系统，如能进行小规模的改进设计，必然给挖潜增效带来可观的回报。 (2) 提高系统的组态水平

最好的办法，就是组建一支专门的队伍，由他们承揽DCS的应用推广工作。这样做的好处是：专业化可有效保证质量；省去许多重复培训，工期更有保证；有利于遏制多种系统的“百花盛开”；有利于对DCS的统一管理，有利于今后CIMS系统工作的开展。

(3) 用户方管理人员可采取类似聘请“监理”的方式，谁领导的装置谁当家，在DCS组态过程中可稍做变通。

(4) 提高操作员的操作水平。

要求操作员同时掌握过程操作和系统操作。既要有工艺知识，相应的仪表控制知识也应当具备，这可通过两个途径达到目的：①加强对操作员的培训；②让操作员和部分优秀仪表工打破界限，携手工作，使他们的知识结构互相渗透、互相融合，以提高操作员和仪表工的综合素质。

(5) 对系统的升级要审慎进行，尽量使升有所值。

安全准则

笔者根据多次招投标和实际工程经验，从技术上对分散控制单元的配置和功能分配总结出如下准则，仅供同行们参考。 1. 分散度准则

对于采用大控制器的系统，可采用 \"分散度准则\"。即无论分散控制单元的处理能力有多强，必须满足基本的分散度要求。满足了分散度的要求后，负荷率自然就不成问题了。为满足分散度要求，对于30OMW等级机组，按控制功能划分时，惟荐的配置方案见表1。

其他控制系统纳入DCS，如BPC、吹灰程控、公用系统以及其他专用控制功能等，每个子系统都应该采用的控制器。DEH系统如果包含ETS，配置三对控制器，如果不包含ETS，可配置两对控制器。 如果按工艺系统划分，一般控制器配置的数量要略多于按功能划分所配置的数量。 2. 负荷率准则

对于采用小控制器的系统，采用\"负荷率准则\"。即参照某种类型的DCS在类似的工程应用中，I/O点数和分散控制单元数量，考察其控制器的负荷率应满足DCS技术规范的要求(如控制器负荷率不大于40%)，确定本工程所需的数量。对于控制器负荷率的考察应结合其处理周期(扫描周期)的设置，即模拟量控制系统处理周期不大于25Oms，数字量控制系统处理周期不大于lOOms，锅炉保护系统处理周期不大于1OOms，汽轮机保护系统处理周期不大于5Oms。在满足处理周期的基本要求后，负荷率的计算才是有意义的。满足了处理周期和负荷率的综合要求后，分散度自然就不成问题了。为满足负荷率要求，控制器数量的确定可参照同等级机组，相同配置规模的系统。如在下面的实例中，2OOMW等级机组配置了32～38对;5OOMW机组配置了50～对。 3. 系立性准则

随着DCS的功能不断扩大，旁路控制、吹灰程控、ETS等功能也纳入DCS。为最大限度地保证系统的安全性，这些纳入DCS各子系统应配置的控制器。 4. 功能完整性准则

在满足系统 \"分散度准则\"和\"负荷率准则\" 的同时，对于某些功能，应尽可能在一个控制器中完整实现，避免过多地交叉引用数据。这样一方面能够有效地降低通信网络的负荷，另一方面能够尽可能地缩短控制策略和I/O信号的处理周期，有利于提高控制品质。例如一般将机炉协制、锅炉主控、汽轮机主控、燃料主控等组态在同一控制器内。所以我们讲分散控制系统，并不是说控制器越多功能就越强、性能就越好。应根据机组的控制对象和控制要求，进行优化配置。 三、DCS控制器分配实例

下面通过此大型机组DCS系统控制器配置的实例，说明我们在招标过程中对控制器配置的安全准则的要求和实践。可供同行和有关部门参考和借鉴。 1. 大型机组DCS系统控制器配置实例

表2～表4为一些大型机组DCS系统控制器配置的实例。表2中I/O总数为6300点，共配大控制器19对，每面控制柜一对。

2. 某电厂2 500MW俄供超临界机组DCS控制器(小控制器)功能分配

(1)#1机组(500MW)DCS控制器配置说明：整个DCS系统由MCS、DAS、SCS、ECS、DEH、MEH等系统组成，共有19个模件柜(公用系统1个)、33个端子柜(公用系统2个)以及4个远程控制混装柜。系统共配置了52对冗余控制器以及风机间2对冗余远程控制器、循环水泵房2对冗余远程控制器、10只专门用于通信的控制器(非冗余)，整个系统共配置122只控制器。I/O总数为9000点，详见表5。

(2)#2机组(500MW)DCS控制器(小控制器)配置说明：整个DCS系统由MCS、DAD、SCS、ECS、DEH等系统组成，共有18个模件柜、31个端子柜、4个远程控制混装柜。系统共配置了48对冗余控制器以及风机间2对冗余远程控制器、循环水泵房2对冗余远程控制器、10只专门用于通信的控制器(非冗余)，整个系统共配置114只控制器。I/O总数为8000点，详见表6。

3.某电厂225MW供供热机组DCS控制器(小控制器)功能分配 I/O总数为71点，配置76个小控制器(37对+2个)。

四、结束语

DCS控制处理器是DCS系统的核心部分之一，关系到系统的安全性、可靠性和控制品质。控制处理器的配置，不仅涉及控制器模件，而且涉及通信接口模件、通信网络接口、系统电源、机柜等一系统列硬件和系统软件，所以对DCS系统的价格有相当大的影响。我们在进行DCS方案设计以及设备招标时，必须充分注意到控制处理器配置的安全性准则。在比较价格的同时，更要比较系统安全性、可靠性、性能优劣等因素，作全面、综合的评价，这样才有利于选择性能、价格比最优的DCS系统配置。