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<BR> 文/梁昌鑫 潘軼華 平帆 <BR> 摘要：</P><P> 本文主要介紹了國內外電站DCS控制系統的發展狀況、各品牌DCS的系統架構和在中國的市場份額，并且參照三菱重工等跨國企業集團的發展模式闡述了國內大型電站設備制造商發展自己獨立控制系統的必要性和可行性。</P><P> 一、概述</P><P> 國民經濟的快速發展和其它行業的技術進步迫切要求信息化在工業方面得到廣泛的應用，特別是需要新技術改造傳統產業，因此工業自動化技術得以很快發展，利用工業自動化技術改造傳統產業和產業結構，提高自動化、智能化、信息化水平，增強企業競爭能力，是一項非常迫切的任務。</P><P> 隨著工業自動化技術的迅速發展，綜合自動化控制系統的水平在不斷提高；從單機控制發展到分布式控制系統（DCS），隨著可編程控制器（PLC）性能不斷完善，在DCS中得到了廣泛的應用。近期又發展了新的全開放、全分散、可操作的系統——現場總線控制系統（FCS），已開始應用于DCS的過程控制層。</P><P> 我們為了讓企業更快了解國內外最新的分布式控制系統、產品和發展趨勢，以便企業更好地去應用分布式控制系統，提高企業信息化水平，增強企業的競爭能力。</P><P> DCS盡管各有特色，其結構卻大同小異，如圖1所示，從下到上分為過程控制層、過程監控層、生產管理層和決策管理層。</P><P> <br><A HREF="/editor/uploadfiles/learns01/20056211253098020.jpg" TARGET=_blank><IMG SRC="/editor/uploadfiles/learns01/20056211253098020.jpg" border=0 alt=按此在新窗口瀏覽圖片 onload="javascript:if(this.width>580)this.width=580"></A><BR> 圖1 </P><P> 通過DCS在企業的應用，使資源能充分利用，能耗大大下降，生產效率大大提高，從而使企業的競爭力有大大提升，也就達到了信息化帶動工業化的目的。隨著企業大量的廣泛應用DCS，也實現了工業化促進信息化的發展。</P><P> 世界各國主要制造商已將DCS形成功能齊全、配置靈活的系列產品。分析各制造商其系統結構和功能可歸納以下五個特點：</P><P> （1）硬件積木化</P><P> （2）軟件模塊化</P><P> （3）控制組態化</P><P> （4）通信網絡化</P><P> （5）高可靠性</P><P> 二、市場預測</P><P> 國際著名ARC咨詢機構于2003年發布了世界DCS市場預測報告。該報告預測世界DCS市場從2002年至2007年將保持年增長率2.5％，市場銷售額從2003年的91億美元將增長到2007年的103億美元。世界DCS的增長速度之所以不高，主要原因是美國等發達國家的經濟增長速度減慢所造成。</P><P> ARC咨詢機構又在一篇題為“分布式控制系統在中國的前景”的研究報告中指出，2003年，中國DCS市場的規模為45億元，到2008年將增加到90億元，如圖2所示。也就是說中國DCS市場的年增長率預計將維持在15.1%。</P><P> <br><A HREF="/editor/uploadfiles/learns01/20056211261516370.jpg" TARGET=_blank><IMG SRC="/editor/uploadfiles/learns01/20056211261516370.jpg" border=0 alt=按此在新窗口瀏覽圖片 onload="javascript:if(this.width>580)this.width=580"></A><BR> 圖2 </P><P> 又據國內調查機構的報告，到2001年電站應用DCS的數量已經超過石化和化工成為DCS最大的用戶，每年占據這個市場總額的34.9%（不含核電和熱電系統），如圖3所示。由于DCS作為與電子和計算機技術結合最緊密的系統，他的生命周期取決于電子設備的制造壽命和信息技術的發展速度，目前在運行的電站DCS設備平均壽命為6-8年，而電站設備平均設計壽命為30-40年，由此判斷這個市場僅更新改造一項就有著廣闊的發展空間。</P><P> <br><A HREF="/editor/uploadfiles/learns01/20056211272568919.gif" TARGET=_blank><IMG SRC="/editor/uploadfiles/learns01/20056211272568919.gif" border=0 alt=按此在新窗口瀏覽圖片 onload="javascript:if(this.width>580)this.width=580"></A> <BR> 圖3 </P><P> 隨著中國經濟的發展，國家在新建項目和舊廠改造方面投入了大量資金，形成了較大的市場，因此全球的DCS廠商幾乎都來到中國，加速了這個領域的競爭。<BR> ARC同時指出，在中國，DCS在能源方面的應用將繼續占很大比重，DCS廠商在中國的商機在增加。然而目前他們也面臨許多挑戰，全球的DCS廠商首先面臨中國廠商的競爭。為了降低成本，這些國外廠商帶來了開放的標準體系以及通用的控制器件，這使得國內的DCS廠商能夠跳過控制技術的發展初期階段，直接采用成熟的和開放的技術，通過本地化、專業化和產業化以更強的服務能力、更有競爭力的價格參與到DCS的競爭之中。<BR> 盡管目前國內和國外廠商針對的DCS市場界線還比較分明，但這并不是絕對的，隨著國內技術的發展、人才的培養、經驗的積累這個界線勢必然變得模糊和淡化，國內廠家在DCS領域的潛質將進一步得到發揮。正是國內這種需求和對DCS設備更加專業化的分工，使國內廠商感到有信心也有能力開拓這個領域。</P><P> 三、國內外主要制造商</P><P> 目前世界上主要制造商有Foxboro（美）、SIEMENS（德）、ABB（瑞士）、Emerson（美）、HITACH（日）、LEEDS & NORTHRMP（美）、Honewell（美）、Hartmann & Braun（德）、Yokogawa（日）、等。</P><P> 在國內DCS廠家中，最大的供貨商依次為：浙大中控、合利時、上海新華、上儀、四聯、威盛等。</P><P> 在應用DCS的過程中，我國科研技術人員在消化吸收國外技術的同時，自主創新我國自己的DCS，經過多年努力，他們都已經取得可喜的成果，如新華控制工程公司的XDPS-400、北京和利時的FOCS和國電智深公司的EDPF-NT，華能信息產業公司的PINECONTROL，都已在多個電廠試驗應用的基礎上，經過改造提高后、達到或接近國外廠家同類的DCS水平，并已在200、300WM機組改造或新建工程中得到廣泛應用，受到電廠的歡迎和好評，且其價格低于國外成套進口的設備。</P><P> 四、DCS的發展</P><P> 隨著信息技術的發展，DCS的應用也越來越廣泛，企業對DCS提出了許多新的要求，為此世界各國DCS廠商紛紛加強開發研究DCS系統的技術水平。近期，Foxboro公司的I/A Series系統，如圖4所示、ABB公司的 Industrial IT 系統，如圖5所示、Honeywell 公司最新推出的Experion PKS（過程知識系統）、Siemens公司的PCS7系統，如圖6所示、Emerson 公司的PlantWeb (Emerson Process Management)這標志著新一代DCS 已經形成，也就是第四代DCS。</P><P> <br><A HREF="/editor/uploadfiles/learns01/20056211282840019.gif" TARGET=_blank><IMG SRC="/editor/uploadfiles/learns01/20056211282840019.gif" border=0 alt=按此在新窗口瀏覽圖片 onload="javascript:if(this.width>580)this.width=580"></A><BR> 圖4 <BR> <br><A HREF="/editor/uploadfiles/learns01/2005621129944150.jpg" TARGET=_blank><IMG SRC="/editor/uploadfiles/learns01/2005621129944150.jpg" border=0 alt=按此在新窗口瀏覽圖片 onload="javascript:if(this.width>580)this.width=580"></A><BR> 圖5 <BR> <br><A HREF="/editor/uploadfiles/learns01/20056211294733241.gif" TARGET=_blank><IMG SRC="/editor/uploadfiles/learns01/20056211294733241.gif" border=0 alt=按此在新窗口瀏覽圖片 onload="javascript:if(this.width>580)this.width=580"></A><BR> 圖6 </P><P> 最近我們分析了日本三菱重工株式會社DCS發展的歷史。三菱重工電站設備配套DCS開發的歷史，如圖7所示。</P><P> <br><A HREF="/editor/uploadfiles/learns01/20056211302758224.gif" TARGET=_blank><IMG SRC="/editor/uploadfiles/learns01/20056211302758224.gif" border=0 alt=按此在新窗口瀏覽圖片 onload="javascript:if(this.width>580)this.width=580"></A><BR> 圖7 </P><P> 三菱重工是在對電站設備工藝系統設計和制造已經趨于成熟后才進入控制領域的。從它的發展歷程可以看出，他最初也是集成美國Bailey公司的820系統和L&N的控制系統，自1975年開始研制自己的電站DCS設備，開發歷盡20多年，目前已經是第五代產品。</P><P> 從圖8中我們可以知道，三菱重工的已生產了2351套DCS系統。</P><P> <br><A HREF="/editor/uploadfiles/learns01/2005621131295204.gif" TARGET=_blank><IMG SRC="/editor/uploadfiles/learns01/2005621131295204.gif" border=0 alt=按此在新窗口瀏覽圖片 onload="javascript:if(this.width>580)this.width=580"></A> <BR> 圖8 </P><P> 在三菱重工電站DCS研發過程中，回避了三菱重工硬件設備產能不足和開發成本過高的缺陷，抓住核心的控制軟件技術和自身工藝設備制造商的優勢，以提高整體設備運行的可靠性和協調性為出發點，大量采用開放技術和第三方可靠硬件，將它們按照自己的DCS設備需求來設計，有機的組合在一起，并且開發了具有針對現場控制設備、測量設備和專用安全防護設備，從而有效的提高了控制安全等級和控制精度。在圖8中，我們可以看到貫穿始終的是DIASYS IDOL組態語言，而變化的則是隨著電子工業進步，不斷升級和發展的計算機設備、控制方式、針對客戶需求調整的控制策略。<BR> 圖9是三菱重工DIASYS NETMATION的基本架構，簡潔的系統配置、穩定的網絡通訊、強大的處理能力和豐富的軟件功能是這套系統最大的特點。</P><P> <br><A HREF="/editor/uploadfiles/learns01/20056211314394930.jpg" TARGET=_blank><IMG SRC="/editor/uploadfiles/learns01/20056211314394930.jpg" border=0 alt=按此在新窗口瀏覽圖片 onload="javascript:if(this.width>580)this.width=580"></A> <BR> 圖9 </P><P> 開放性還體現在不同的層面，例如：DIASYS的組態軟件就是借鑒微軟公司的MS VISIO，這是MS Office辦公自動化套裝軟件之一。利用這個平臺開發的組態工具，具有與主流操作系統良好的兼容性，與MS Office可以任意嵌入和鏈接，很好的解決了報表處理、統計計算、數據分析等功能的嵌入。此外，由于MS VISIO是獨立于DIASYS系統而提供升級服務的軟件，因此在微軟推出了新版本的VISIO的同時，也就意味著DIASYS的組態軟件自動升級。如圖10所示：</P><P> <br><A HREF="/editor/uploadfiles/learns01/20056211321459862.gif" TARGET=_blank><IMG SRC="/editor/uploadfiles/learns01/20056211321459862.gif" border=0 alt=按此在新窗口瀏覽圖片 onload="javascript:if(this.width>580)this.width=580"></A><BR> 圖10 </P><P> 現在，三菱的DIASYS系統被認為是世界上最先進的電站DCS設備。同時，三菱重工在日本還是電站的運營商，很多運行經驗被補充到控制和工藝系統的設計中去，提高了系統的穩定性和適用性。這些成功的經驗都是我們上海電氣值得借鑒的，這將改變以往只生產DCS，缺少電站運行、管理和工藝設備制造經驗的生產廠商的局面，從而使國產的DCS設備進入大容量、高參數，尤其是超臨界、超超臨界機組的DCS的應用領域。<BR> 從傳統的工藝設備制造商到過程控制系統的供應商是一個飛躍。從ABB、西屋、三菱重工、西門子、GE、阿爾斯通、日立等跨國企業的成長歷程可以看出，它們本身都是集電站設備制造、控制系統制造、集成于一身的大型綜合性企業集團。這些集團的電站控制系統都是用于增強其工程實施能力和產品附加值的有力保證，很多企業都將成功控制對手的工藝設備看作企業的一種綜合實力的體現。另外很重要的一點，能夠獨立進行控制系統配套對于這些企業還兼具著保護工藝系統知識產權的重任。<BR> 因此，像上海電氣這樣的國內綜合性企業集團應當發展和擁有自己獨立的控制系統，不僅使得在承接國際、國內的電站工程總承包方面更具競爭力，綜合工程能力得到提升，還可以為用戶提供運行品質更優良、系統特點更突出的電站成套設備。<BR>
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