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RTAC-01 供應(yīng)

RTAC-01 供應(yīng)

1975年前后，大規(guī)模集成電路由4位微處理器發(fā)展成8位，在形成單板機(jī)產(chǎn)品投入工業(yè)應(yīng)用的同時(shí)，自動(dòng)化儀表行業(yè)在原來(lái)采用中小規(guī)模集成電路而形成的直接數(shù)字控制器（DDC）的自控和計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合陰極射線管（CRT）、數(shù)據(jù)通信技術(shù)，開(kāi)發(fā)出了以集中顯示操作、分散控制為特征的集散系統(tǒng)，后來(lái)逐漸統(tǒng)一稱為分散型控制系統(tǒng)（DCS）。在以后的20多年中，DCS產(chǎn)品雖然在原理上并沒(méi)有多少突破，但由于技術(shù)的進(jìn)步、外界環(huán)境變化和需求的改變，設(shè)計(jì)思想發(fā)展了，共出現(xiàn)了3代DCS產(chǎn)品。1975年至80年代前期為*代產(chǎn)品，80年代中期至90年代前期為第二代產(chǎn)品，90年代中期至21世紀(jì)初為第三代產(chǎn)品。3代產(chǎn)品的區(qū)別，可從DCS的三大部分，即控制站、操作站和通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展來(lái)判斷。當(dāng)然，由于產(chǎn)品生命周期是個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題，加之各DCS生產(chǎn)廠家情況不同、產(chǎn)品換型年代不同及劃分產(chǎn)品年代（三四代）的觀點(diǎn)也不同，所以這待進(jìn)一步商榷。關(guān)于控制站，操作站、通信網(wǎng)絡(luò)的情況，留待下述幾節(jié)論述?，F(xiàn)先就應(yīng)用和市場(chǎng)情況作一分析。70年代中期，過(guò)程工業(yè)發(fā)展很快，但由于設(shè)備大型化、工藝流程連續(xù)性要求高、要控制的工藝參數(shù)增多，而且條件苛刻，要求顯示操作集中等，使已經(jīng)普及的電動(dòng)單元組合儀表不能*要求，在此情況下，業(yè)內(nèi)廠商經(jīng)過(guò)市場(chǎng)調(diào)查，確定開(kāi)發(fā)的DCS產(chǎn)品應(yīng)以模擬量反饋控制為主，輔以開(kāi)關(guān)量的順序控制和模擬量開(kāi)關(guān)量混合型的批量控制（針對(duì)精細(xì)化工等行業(yè)的批量生產(chǎn)方式），這們可以覆蓋煉油、石化、化工、冶金、電力、輕工及市政工程等大部分行業(yè)。由于當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)并不普及，人們已習(xí)慣于常規(guī)自動(dòng)化儀表的顯示操作，所以開(kāi)發(fā)DCS應(yīng)強(qiáng)調(diào)用戶可以不懂計(jì)算機(jī)就能使用DCS；同時(shí)，用戶已習(xí)慣于在購(gòu)置系統(tǒng)的同時(shí)配置自動(dòng)化儀表，所以開(kāi)發(fā)DCS還應(yīng)強(qiáng)調(diào)向用戶提供整個(gè)系統(tǒng)。此外，開(kāi)發(fā)的DCS應(yīng)做于是懷中控室的常規(guī)儀表具有相同的技術(shù)條件，以保證可靠性、安全性。由此可見(jiàn)，當(dāng)時(shí)DCS是與常規(guī)儀表中的二次儀表（控制室儀表）共同分享*的。DCS先與成套設(shè)備配套，而后逐步擴(kuò)大到工藝裝置改造上，與此同時(shí)，也分成大型DCS和中小型DCS兩類產(chǎn)品，使其性能價(jià)格比更具有競(jìng)爭(zhēng)力。目前，世界上有數(shù)十家生產(chǎn)DCS的廠家，據(jù)ARC (Automation Research Corporation)1996年統(tǒng)計(jì)，下述排名*家的公司占到80％以上*：Honeywell(21.6%)Elsag Bailay(12.6%,包括H&B公司)、ABB（9.7％）、Yokogawa（9.6％）、Foxboro-Eckardt（9.3％）、Fisher-Rosemount(6.0%)、Yamatake Honey-well(4.6%)、Siemens(4.0%)、Cegelec/AEG Automation System(ATT)(3.2％)、Westinghouse(3.1%)。ARC把世界市場(chǎng)分成四大區(qū)，即北美、EMA（歐洲、中東、非洲）、日本、亞洲（日本以外），其中亞洲（日本以外）的*為：Honeywell(27.4%)、Yokogawa(12.6%)、Foxboro-Eckardt（11.4％）、ABB（8.1％）、Elsag Bailay（6.4％）、Cegelec/ATT(5.5%)、Fisher-Rosemount(4.8%)、Yamatake Honeywell(4.2%)、其他公司19.6％。世界市場(chǎng)的DCS分析如表所示。世界市場(chǎng)的DCS分析表
　

　　圖表1ARC還對(duì)1997-2000年的市場(chǎng)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，如圖1所示（其中，一套小型DCS為10萬(wàn)美元），30回路以下；一套中型DCS為50萬(wàn)美元，150回路以下）。1996年整個(gè)DCS世界市場(chǎng)為70.08億美元，而2000年為96.37億美元；按地區(qū)分，北美占29％，EMA占31％，日本占14.5％， 位丁美洲占4％，亞洲（日本以外）占21.5％。1996年亞洲市場(chǎng)為11.388億美元，

2000年為20.67億美元。其中小型DCS市場(chǎng)，1996年為0.64億美元，2000年為3.18億美元；中型DCS市場(chǎng)，1996年為2.94億美元，2000年為6.17億美元。由上可知，亞洲D(zhuǎn)CS市場(chǎng)的增長(zhǎng)是較快的，2000年約為1996年的1.8倍以上。
　　

關(guān)于DCS應(yīng)用行業(yè)的分布，以日本國(guó)內(nèi)CENTUM系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)踐為例（如圖2所示）：化工（含石油化工）占50.74％，石油和天然氣占15.73％，鋼鐵占7.72％，水處理（自來(lái)水廠等）占4。81％，有色金屬占4.24％，紙漿和造紙占8.25％，其他占8.4％。當(dāng)然這個(gè)比例與日本國(guó)情有關(guān)，如其中未計(jì)入電力。一方面是橫河公司雖然在鍋爐控制方面的應(yīng)用實(shí)例很多，但總體而言，其產(chǎn)品并未進(jìn)入火力發(fā)電行業(yè)。實(shí)際上日本電力行業(yè)應(yīng)用DCS是比較多的，日本東芝、富士、三菱、日立等公司火力發(fā)電設(shè)備均由本公司產(chǎn)的DCS配套；日本貝利公司的DCS，在日本電力市場(chǎng)中占有率也較高。日本是比較重視DCS發(fā)展的國(guó)家，橫河公司在推出CS1000和CS3000之前，共生產(chǎn)1萬(wàn)多套DCS，其中CENTUM約為4000套，其余為uX1和YEWPACK、YEWPACK MARKII中、小型DCS，僅uX1就向中國(guó)銷售2000多套。正是由于DCS產(chǎn)品的發(fā)展，帶動(dòng)了整個(gè)日本自動(dòng)化儀表行業(yè)的展，日本內(nèi)需與出口之比約為3：1（大型展，日本內(nèi)需與出口之比約為3：1（大型DCS）或3：2（中小型DCS）。我國(guó)從70年代中后期起，首先由大型進(jìn)口設(shè)備成套中引入國(guó)外的DCS，*有化纖、乙烯、化肥等進(jìn)口項(xiàng)目。同時(shí)國(guó)內(nèi)開(kāi)始自己研制和設(shè)計(jì)選用國(guó)外的DCS，經(jīng)過(guò)20多年的努力，國(guó)內(nèi)已有多家生產(chǎn)DCS的廠家，其產(chǎn)品應(yīng)用于大中小各類過(guò)程工業(yè)企業(yè)，其中和利時(shí)、浙大中控、上海新華3家已具有相當(dāng)規(guī)模。目前國(guó)外DCS產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)中占有率還較高，其中以采用Honeywell、橫河兩公司產(chǎn)品為多。國(guó)內(nèi)應(yīng)用DCS的行業(yè)以煉油、石化、化纖為多，已使用了700多套DCS，其他還有化工、冶金、電力、輕工等行業(yè)。我國(guó)石化行業(yè)應(yīng)用水平較高，自動(dòng)投運(yùn)率在90％以上，維護(hù)水平也較高，目前正向充分發(fā)揮DCS性能和開(kāi)展*控制和優(yōu)化的方向發(fā)展。我國(guó)DCS的市場(chǎng)增長(zhǎng)率高，年增長(zhǎng)率約為20％，據(jù)有關(guān)部門(mén)估計(jì)，DCS的年市場(chǎng)需求為30-35億元，由于DCS在石化行業(yè)大型自控裝置中近5年內(nèi)沒(méi)有可替代產(chǎn)品，所以今后幾年其市場(chǎng)增長(zhǎng)率不會(huì)下降。據(jù)估計(jì)，到2005年，我國(guó)石化行業(yè)有1000多套裝置需要應(yīng)用DCS控制；電力系統(tǒng)每年新裝1000多萬(wàn)千瓦發(fā)電機(jī)組，需要DCS實(shí)現(xiàn)監(jiān)控；并且不少企業(yè)已使用DCS近15-20年，需要改造和設(shè)備更新。所以，今后5年內(nèi)，DCS作為自動(dòng)化儀表行業(yè)主要品的地位不容置疑，但必須進(jìn)一步改善其功能，并兼容各種新技術(shù)，降低價(jià)格、提高應(yīng)用水平。一、DCS控制站
DCS系統(tǒng)中，控制站繼承了DDC技術(shù)，它是一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)，實(shí)際運(yùn)行中可以不與操作站及網(wǎng)絡(luò)相連的情況下，完成過(guò)程控制策略，保證生產(chǎn)裝置正常運(yùn)行。從計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，控制站屬于過(guò)程控制計(jì)算機(jī)，其特點(diǎn)是*代采用8位微處理器，第二代采用16位微處理器，第三代采用32位微處理器，這對(duì)于中小型DCS控制器來(lái)說(shuō)比較確切。大型DCS控制站對(duì)*處理器要求較高，必須為的處理器，準(zhǔn)16位和準(zhǔn)32位運(yùn)算方式；第二代DCS控制站采用精減指令系統(tǒng)（Reduced Instruction Set Computer, RISC）；第三代DCS控制站采用多CPU分別用于控制運(yùn)算、冗余切換、通信等操作?？刂普咀鳛閭€(gè)完整的計(jì)算機(jī)，它的主要I/O設(shè)備為現(xiàn)場(chǎng)的輸入、輸出處理設(shè)備，以及過(guò)程輸入/輸出（P I/O），包括信號(hào)變換與信號(hào)調(diào)理，A/D、D/A轉(zhuǎn)換。它在第二代和第三代產(chǎn)品中已陸續(xù)采用了嵌入式技術(shù)，并采用單片機(jī)等完成量程調(diào)整、遠(yuǎn)程I/O數(shù)據(jù)傳輸、小型化、減少P I/O卡硬件規(guī)格等功能，直到連接智能人的現(xiàn)場(chǎng)變送器或接受采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的數(shù)字信號(hào)。在信號(hào)變換過(guò)程中采用隔離技術(shù)以防止來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)的干擾信號(hào)，這是至關(guān)重要的；與現(xiàn)場(chǎng)連接的端子及輸入、輸出信號(hào)的物理位置的方便確認(rèn)也是用戶非常關(guān)心的。這些在DCS控制站的更新?lián)Q代中，都有很大改進(jìn)。在這方面，原來(lái)生產(chǎn)自動(dòng)化儀表的廠家表現(xiàn)尤佳，所以說(shuō)DCS是繼承了自動(dòng)化儀表技術(shù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。關(guān)于DCS控制站的系統(tǒng)軟件，原則上也有實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、編程語(yǔ)言及編譯系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、自診斷系統(tǒng)等，只是完善程度不同而己。*代DCS控制站的功能更近似于多回路調(diào)節(jié)器，而且每個(gè)控制站都可以配置人機(jī)界面和備用操作器；第二代DCS控制站的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)及程序編譯系統(tǒng)比較完整，編程語(yǔ)言有面向過(guò)程語(yǔ)言和高級(jí)語(yǔ)言，控制策略的組態(tài)由操作站或工作站在與控制站聯(lián)機(jī)的情況下，完成編譯和下裝；第三代DCS控制站的系統(tǒng)軟件齊全，操作站或工程師站可以完成離線組態(tài)及在線修改控制策略。為了完成控制策略，實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)功能模塊及模塊之間連接的功能，可構(gòu)成反饋控制回路，這在3代DCS控制站中變化不大，而且是不斷積累完善的過(guò)程，如PID算法等典型的數(shù)值計(jì)算就是如此。目前典型的功能模塊有50多種，這是DCS廠家的專有技術(shù)。對(duì)于順序控制和批量控制組態(tài)編程，各種DCS控制站采用不同的方法，直到近年來(lái)才向IEC61131-3編程語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)靠攏。DCS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)主要來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)和各種變量，在控制站中表現(xiàn)為與工位號(hào)對(duì)應(yīng)的相關(guān)測(cè)量值（PV）、設(shè)定值（SV）、操作輸出值（MV）及回路狀態(tài)等。這些數(shù)據(jù)被采集到DCS控制站相應(yīng)的存儲(chǔ)器里，構(gòu)成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。其他屬于與工位號(hào)有關(guān)的組態(tài)信息，如量程、工程單位、回路連接信息、順序控制信息等，也在控制站中存儲(chǔ)，但同時(shí)必須在操作站或工程師站中存儲(chǔ)，而且有映像關(guān)系。至于歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，一般不是在DCS控制站完成。在完善DDC直接數(shù)字控制技術(shù)中，對(duì)A/D、D/A轉(zhuǎn)換及控制算法，分別引入掃描周期和控制周期概念，在第二代、第三代DCS控制站中，掃描周期可以比缺省值的1s更短，如可以選用0.2~05s，以滿足少數(shù)快速反應(yīng)的控制對(duì)象的要求。對(duì)于*代、第二代DCS控制站，為了完成回路控制以外的順序控制、批量控制及數(shù)據(jù)采集，分別開(kāi)發(fā)了不同型號(hào)、規(guī)格的控制站產(chǎn)品；而第三代控制站因?yàn)槠涔δ芎軓?qiáng)大，對(duì)開(kāi)關(guān)量和模擬量處理能力很強(qiáng)，所以般不做區(qū)分。