过程控制工程设计的现状
目前,我们化工生产采用的控制系统主要是工业控制自动化,这项技术是一种运用控制理论、仪器仪表、计算机和其它信息技术,对工业生产过程实现检测、控制、优化、调度、管理和决策,达到增加产量、提高质量、降低消耗、确保安全等目的的综合性技术,主要包括工业自动化软件、硬件和系统三大部分。工业控制自动化技术作为现代制造领域中最重要的技术之一,主要解决生产效率与一致性问题。虽然自动化系统本身并不直接创造效益,但它对企业生产过程有明显的提升作用。
我国工业控制自动化的发展道路,大多是在引进成套设备的同时进行消化吸收,然后进行二次开发和应用。目前我国工业控制自动化技术、产业和应用都有了很大的发展,我国工业计算机系统行业已经形成。目前,工业控制自动化技术正在向智能化、网络化和集成化方向发展。具体控制系统及存在的问题,存在差距如下所述:
一、 以工业PC为基础的低成本工业控制自动化。
由于工业计算机(简称工业PC)的发展,以工业PC、I/O装置、监控装置、控制网络组成的PC-based的自动化系统得到了迅速普及,成为实现低成本工业自动化的重要途径。我国重庆钢铁公司这样的大企业的几乎全部大型加热炉,也拆除了原来DCS或单回路数字式调节器,而改用工业PC来组成控制系统,并采用模糊控制算法,获得了良好效果。近年来,工业PC在我国得到了异常迅速的发展。从世界范围来看,工业PC主要包含两种类型:IPC工控机和CompactPCI工控机
以及它们的变形机。
二、 PLC在向微型化、网络化、PC化和开放性方向发展
长期以来,PLC始终处于工业控制自动化领域的主战场,为各种各样的自动化控制设备提供非常可靠的控制方案,与DCS和工业PC形成了三足鼎立之势。同时,也承受着来自其它技术产品的冲击,尤其是工业PC所带来的冲击。PLC市场也反映了全世界制造业的状况。微型化、网络化、PC化和开放性是PLC未来发展的主要方向。随着软PLC控制组态软件的进一步完善和发展,安装有软PLC组态软件和PC-based控制的市场份额将逐步得到增长。
当前,过程控制领域最大的发展趋势之一就是Ethernet技术的扩展,PLC也不例外。现在越来越多的PLC供应商开始提供Ethernet接口。可以相信,PLC将继续向开放式控制系统方向转移,尤其是基于工业PC的控制系统。
三、 面向测控管一体化设计的DCS系统
集散控制系统DCS问世于1975年,生产厂家主要集中在美、日、德等国。我国从70年代中后期起,首先由大型进口设备成套中引入国外的DCS,首批有化纤、乙烯、化肥等进口项目。当时,我国主要行业(如电力、石化、建材和冶金等)的DCS基本全部进口。80年代初期在引进、消化和吸收的同时,开始了研制国产化DCS的技术攻关。
近年,特别是“九五”以来,我国DCS系统研发和生产发展很快,崛起了一批优秀企业。这批企业研制生产的DCS系统,不仅品种数量大幅度增加,而且产品技术水平已经达到或接近国际先进水平。这些
专业化公司不仅占据了一定的市场份额,积累了发展的资本和技术,同时使得国外引进的DCS系统价格也大幅度下降,为我国自动化推广事业做出了贡献。与此同时,国产DCS系统的出口也在逐年增长。
四、 控制系统正在向现场总线(FCS)方向发展
由于3C技术的发展,过程控制系统将由DCS发展到FCS。FCS可以将PID控制彻底分散到现场设备中。基于现场总线的FCS又是全分散、全数字化、全开放和可互操作的新一代生产过程自动化系统,它将取代现场一对一的模拟信号线,给传统的工业自动化控制系统体系结构带来革命性的变化。计算机控制系统的发展在经历了基地式气动仪表控制系统、电动单元组合式模拟仪表控制系统、集中式数字控制系统以及集散控制系统(DCS)后,将朝着现场总线控制系统(FCS)的方向发展。
五、和发达国家的差距。
目前我国仪器仪表行业产品大多属于中低档水平,随着国际上数字化、智能化、网络化、微型化的产品逐渐成为主流,差距还将进一步加大。虽然我国自动化控制系统发展很快,但还有很多工作要做,如统一标准、仪表智能化等。另外,传统控制系统的维护和改造还需要不断的发展与完善。工业以太网以及现场总线技术作为一种灵活、方便、可靠的数据传输方式,在工业现场得到了越来越多的应用,并将在控制领域中占有更加重要的地位。目前,我国高档、大型仪器设备大多依赖进口。中档产品以及许多关键零部件,国外产品占有我国市场60%以上的份额,而国产分析仪器占全球市场不到千分之二的份
额,这足以说明我国现在的现状。
六、几点建议
人类社会将逐步进入知识经济时代,知识将成为科技和生产发展的资本与动力,而工业以至整个国民经济发展的装备部门,毫无疑问,其战略性重要地位、受重视程度,也将更加鲜明突出。开发具有自主知识产权的产品,掌握核心技术,加强仪器仪表行业的系统集成能力。 进一步拓展仪器仪表的应用领域,将工业控制网络将向有线和无线相结合方向发展,工业控制软件正向先进控制方向发展。因此,多加引进高技术产业化项目是必须的:
1. 基于现场总线技术的全开放分散控制系统及智能仪表;
2. 新型传感器;
3. 智能化工业控制部件与执行机构;
4. 环境与污染源监测仪器及自动监测系统;
5. 城市污水处理利用成套工艺设备中的仪表自动化控制系统;
6. 炼钢转炉煤气净化回转成套装置中的仪表自动化控制系统。
过程控制工程设计的现状
目前,我们化工生产采用的控制系统主要是工业控制自动化,这项技术是一种运用控制理论、仪器仪表、计算机和其它信息技术,对工业生产过程实现检测、控制、优化、调度、管理和决策,达到增加产量、提高质量、降低消耗、确保安全等目的的综合性技术,主要包括工业自动化软件、硬件和系统三大部分。工业控制自动化技术作为现代制造领域中最重要的技术之一,主要解决生产效率与一致性问题。虽然自动化系统本身并不直接创造效益,但它对企业生产过程有明显的提升作用。
我国工业控制自动化的发展道路,大多是在引进成套设备的同时进行消化吸收,然后进行二次开发和应用。目前我国工业控制自动化技术、产业和应用都有了很大的发展,我国工业计算机系统行业已经形成。目前,工业控制自动化技术正在向智能化、网络化和集成化方向发展。具体控制系统及存在的问题,存在差距如下所述:
一、 以工业PC为基础的低成本工业控制自动化。
由于工业计算机(简称工业PC)的发展,以工业PC、I/O装置、监控装置、控制网络组成的PC-based的自动化系统得到了迅速普及,成为实现低成本工业自动化的重要途径。我国重庆钢铁公司这样的大企业的几乎全部大型加热炉,也拆除了原来DCS或单回路数字式调节器,而改用工业PC来组成控制系统,并采用模糊控制算法,获得了良好效果。近年来,工业PC在我国得到了异常迅速的发展。从世界范围来看,工业PC主要包含两种类型:IPC工控机和CompactPCI工控机
以及它们的变形机。
二、 PLC在向微型化、网络化、PC化和开放性方向发展
长期以来,PLC始终处于工业控制自动化领域的主战场,为各种各样的自动化控制设备提供非常可靠的控制方案,与DCS和工业PC形成了三足鼎立之势。同时,也承受着来自其它技术产品的冲击,尤其是工业PC所带来的冲击。PLC市场也反映了全世界制造业的状况。微型化、网络化、PC化和开放性是PLC未来发展的主要方向。随着软PLC控制组态软件的进一步完善和发展,安装有软PLC组态软件和PC-based控制的市场份额将逐步得到增长。
当前,过程控制领域最大的发展趋势之一就是Ethernet技术的扩展,PLC也不例外。现在越来越多的PLC供应商开始提供Ethernet接口。可以相信,PLC将继续向开放式控制系统方向转移,尤其是基于工业PC的控制系统。
三、 面向测控管一体化设计的DCS系统
集散控制系统DCS问世于1975年,生产厂家主要集中在美、日、德等国。我国从70年代中后期起,首先由大型进口设备成套中引入国外的DCS,首批有化纤、乙烯、化肥等进口项目。当时,我国主要行业(如电力、石化、建材和冶金等)的DCS基本全部进口。80年代初期在引进、消化和吸收的同时,开始了研制国产化DCS的技术攻关。
近年,特别是“九五”以来,我国DCS系统研发和生产发展很快,崛起了一批优秀企业。这批企业研制生产的DCS系统,不仅品种数量大幅度增加,而且产品技术水平已经达到或接近国际先进水平。这些
专业化公司不仅占据了一定的市场份额,积累了发展的资本和技术,同时使得国外引进的DCS系统价格也大幅度下降,为我国自动化推广事业做出了贡献。与此同时,国产DCS系统的出口也在逐年增长。
四、 控制系统正在向现场总线(FCS)方向发展
由于3C技术的发展,过程控制系统将由DCS发展到FCS。FCS可以将PID控制彻底分散到现场设备中。基于现场总线的FCS又是全分散、全数字化、全开放和可互操作的新一代生产过程自动化系统,它将取代现场一对一的模拟信号线,给传统的工业自动化控制系统体系结构带来革命性的变化。计算机控制系统的发展在经历了基地式气动仪表控制系统、电动单元组合式模拟仪表控制系统、集中式数字控制系统以及集散控制系统(DCS)后,将朝着现场总线控制系统(FCS)的方向发展。
五、和发达国家的差距。
目前我国仪器仪表行业产品大多属于中低档水平,随着国际上数字化、智能化、网络化、微型化的产品逐渐成为主流,差距还将进一步加大。虽然我国自动化控制系统发展很快,但还有很多工作要做,如统一标准、仪表智能化等。另外,传统控制系统的维护和改造还需要不断的发展与完善。工业以太网以及现场总线技术作为一种灵活、方便、可靠的数据传输方式,在工业现场得到了越来越多的应用,并将在控制领域中占有更加重要的地位。目前,我国高档、大型仪器设备大多依赖进口。中档产品以及许多关键零部件,国外产品占有我国市场60%以上的份额,而国产分析仪器占全球市场不到千分之二的份
额,这足以说明我国现在的现状。
六、几点建议
人类社会将逐步进入知识经济时代,知识将成为科技和生产发展的资本与动力,而工业以至整个国民经济发展的装备部门,毫无疑问,其战略性重要地位、受重视程度,也将更加鲜明突出。开发具有自主知识产权的产品,掌握核心技术,加强仪器仪表行业的系统集成能力。 进一步拓展仪器仪表的应用领域,将工业控制网络将向有线和无线相结合方向发展,工业控制软件正向先进控制方向发展。因此,多加引进高技术产业化项目是必须的:
1. 基于现场总线技术的全开放分散控制系统及智能仪表;
2. 新型传感器;
3. 智能化工业控制部件与执行机构;
4. 环境与污染源监测仪器及自动监测系统;
5. 城市污水处理利用成套工艺设备中的仪表自动化控制系统;
6. 炼钢转炉煤气净化回转成套装置中的仪表自动化控制系统。