dcs阀位算法（看20年自控设计达人如何DCS选型设计）

dcs阀位算法（看20年自控设计达人如何DCS选型设计）面对如此多的系统厂商，如何正确选择DCS满足工厂需求呢？众多从事类似DCS业务并也称其自有DCS的浙江盈控、北京金桥、吉林盈科、哈尔滨天源等等。Honeywell、Yokogawa、Yamatake、Rockwell、Foxboro、ABB等国内DCS厂商浙江中控（Supcoon）、杭州和利时（Hollysys）、上海新华、南京科远、国电智深等

上世纪70年代国外就已经开始大规模使用集成电路作为二次仪表实现现场数据采集和远端控制。工业现代化技术发展，DCS厂商如雨后春笋般不断涌现，同时随着装置规模的大型化、复杂化，DCS选型和设计越趋复杂，作者根据近20年的从业经历，对DCS选型设计过程中的经验进行归纳和总结，分享给广大圈友。

选型篇

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现状:DCS品牌众多，预算有限，兼容性，技术更新，未来需求，如何做出最优选型？

国外DCS厂商：

Honeywell、Yokogawa、Yamatake、Rockwell、Foxboro、ABB等

国内DCS厂商

浙江中控（Supcoon）、杭州和利时（Hollysys）、上海新华、南京科远、国电智深等

众多从事类似DCS业务并也称其自有DCS的浙江盈控、北京金桥、吉林盈科、哈尔滨天源等等。

面对如此多的系统厂商，如何正确选择DCS满足工厂需求呢？

第一、DCS选型必须结合行业特点，选取行业中方案成熟、技术领先的系统厂商。

众所周知，杭州和利时公司以热电行业作为背景而逐步成长壮大，因此其在热电行业应该是国内系统首当其冲的不二之选；而对应到浙江中控则更侧重化工精细控制，故浙江中控在石油石化领域为行业翘楚。类似情形在国外系统比选中，同样不能忽视。如Honeywell和Yokagawa擅长领域在石油石化行业，而BAILEY和Westinghouse则在电力行业傲然独立。

DCS基础知识介绍

1、什么是DCS？

DCS(Distribution Control System)系统以微处理器为基础，采用控制功能分散、显示操作集中、兼顾分而自治和综合协调的设计原则而建立的集散控制系统。其集数据采集、控制调节、报警输出、历史记录、报表打印等功能于一身，广泛应用于石油、化工、热电、医药、生物能源等工控领域。

2、DCS构成部分？

DCS由两大部分构成硬件和软件。

硬件基本构成单元包括：

现场硬件单元(FHU)和操作站、工程师站、服务器等。现场硬件单元通常包括控制器、通讯模块、I\O模块、电源模块，以上组件通常集成在DCS系统机柜内，安装在中央控制室或远程控制室。

软件部分包括：

DCS系统组态软件（DCS Configuration Software）和HMI接口软件。系统组态软件通俗讲就是编程软件，通过该软件平台编写程序，完成代码编写、算法及逻辑校验，正确无误后，下装（download）到控制器中，通过该组态软件主要完成数据采集、控制调节、报警值设定、控制逻辑联锁以及与第三方数据通讯的数据采集等功能，从而实现通过DCS系统控制现场一次仪表或从现场一次仪表采集实时工艺数据。

3、DCS网络架构（以和利时公司DCS系统架构为例）

图示为和利时公司单层网络架构，操作站兼做服务器，操作站兼做工程师站。图示中MNET-A/MNET-B部分称作管理网络，SNET-A/SNET/B部分称作控制网络或系统网络。管理网络主要对应HMI硬件部分即服务器、工程师站、操作站，控制层网络则对应FHU部分即控制器、通讯卡、电源模块、I/O模块，当然这部分都集成在DCS机柜内。在该网络架构的最底层就是现场仪表即各种变送器、热电偶、热电阻、调节阀、各种机电泵、搅拌器、电动机、电动阀等等。因为本文主要在于介绍DCS系统，所以FHU下面挂接的这些一次仪表、机电设备等内容不在本文赘述。通过图例DCS系统网络结构主要组成部分包含管理层网络和系统层网络或控制层网络，管理层网络对应硬件即HMI接口单元（工程师站、服务器、操作站），控制层网络对应硬件即FHU单元（控制器、通讯模块、电源模块、I/O模块）。

4、DCS配置

结合网络架构不难看出，DCS配置主要是完成HMI接口单元和FHU单元的配置。

（1）FHU单元的配置

FHU单元配置的前提是DCS系统要采集的工艺I/O点数，根据I/O点数，结合DCS系统硬件说明书完成AI、AO、DI、 DO、RTD、TC、PI等I/O模块配置，根据I/O模块数量确定控制器数量和电源容量，通讯模块通常冗余配置，也就是一个控制器通常配置2个通讯模块，因此只要确定了控制器数量通讯模块数量也就确定了。由此根据确定的控制器数量、通讯模块数量、电源模块数量确定DCS系统机柜数量。DCS系统机柜按照是否安装控制器分为控制柜和扩展柜，顾名思义，控制柜即安装有控制器的DCS系统机柜，扩展柜则是不安装控制器的DCS系统机柜，根据其安装的元件不同也有叫做端子柜、安全栅柜、继电器柜、I/O模块扩展柜等。通常I/O点数在1000点以下、FHU配置为1-2个控制站；I/O点数在1000－2000点，FHU配置为3-4个控制站；I/O点数在2000-4000点，FHU配置为5-6个控制站；I/O点数在4000点以上FHU配置为5个以上控制站。

（2）HMI单元的配置

HMI单元的配置仍然离不开I/O点数。根据项目实施经验I/O点数在1000点以下，HMI配置为1-4个操作员站，网络架构则是操作员站兼服务器的单层网络结构；I/O点数在1000－2000点，HMI配置为5-8个操作员站，网络架构则是操作员站兼服务器的单双层混合网络结构；I/O点数在2000-4000点，HMI配置为5个以上操作员站，网络架构则是独立服务器的双层网络结构；I/O点数在4000点以上，HMI配置为5个以上操作员站，网络架构则是DCS系统供货商平台测试合格的专有服务器的双层网络结构。

5、DCS相关产品

DCS相关产品通常包括系统连接设备和现场转接设备两大类，系统连接设备如网络交换机、硬件防火墙、光纤收发器、串口通讯卡、OPC接口卡等。现场转接过渡设备如安全栅、继电器、接线端子、空气开关、转换开关、按钮、指示灯、转换器、接线箱、汇线槽以及控制电缆等。

作者简介：

张洪利，性别：男，出生日期：1976年，工程师、国家一级建造师。1999年毕业于西南石油学院计算机科学系，1999-2012年在中油吉林化建自动化工程有限公司从事自控系统全流程项目管理工作，其间2006-2012年作为杭州和利时公司DCS组态实施工程师负责吉林石化以及吉林市周边区域化工装置DCS、PLC、SIS、MES产品驻地技术总监，2012-至今在中油寰球工程公司吉林分公司作为自控工程师从事工控系统、安防系统设计工作。

作者：张洪利

责任编辑：甜甜

审核：奥士瓦尔多、依依妈