(5)多级控制系统,企业经营管理和生产过程控制分别由几级计算机进行控制,一般是三级系统,即经营管理级(MIS)、监督控制级(SCC)和直接数字控制级(DDC)。
(6)集散控制系(DCS),以微处理器为核心,实现地理和功能上的分散控制,同时通过高速数据通道将分散的信息集中起来,实现复杂的控制和管理。
(7)监控与数据采集系统(SCADA), SCADA是以计算机、控制通讯与CRT技术为基础的一种综合自动化系统,更适用于/点多、面广、线长0的生产过程。由于控制中心和监控点的分散而自然形成了两层控制结构。
(8)现场总线控制系统(FCS),是新一代分布式控制系统,与DCS的三层结构不同,其结构模式为/工作站)现场总线智能仪表0层结构,降低了总成本,提高了可靠性,系统更加开放,功能更加强大。在统一的国际标准下,可实现真正的开放式互连系统结构。
(9)计算机集成过程控制系统(CIPS),利用DCS作基础,开发高级控制策略,实现各层次的优化,利用管理信息系统MIS进行辅助管理和决策,将企业中有关过程控制、计划调度、经营管理、市场销售等信息进行集成,经科学加工后,为各级领导、管理及生产部门提供决策依据,实现控制、管理的一体化。
计算机过程控制系统国内外应用状况近十几年,过程控制系统发展非常迅速,由于集散控制系统是这一领域的主导发展方向,各国厂商都在这一市场不断推陈出新。美国和日本的产品代表两个主要的发展方向:美国厂商重点推出开放型集散系统,加速研制现场总线产品,推广应用智能变送器;日本厂商则着重发展高功能集散系统,从软件开发入手,挖掘软件工作的潜力,强调控制功能和管理功能的结合。20世纪80年代,比较著名的大型集散控制系统新产品有:美国Honeywell公司的TDC-3000, Foxboro公司的I/AS, Bailey公司的INFI-90,日本横河公司的CENTRUM-XL,英国Oxford Automation公司的SYSTEM- 86,德国Siemens公司的TELEPERM系统等等。这些都属于第三代DCS,控制点可达到一万点以上,系统结构接近标准化,采用局域网技术。它的主要改变是在局域网络方面,采用了符合国际标准化组织ISO的OSI开放系统互连的参考模型。因此,在符合开放系统的各制造厂商产品间可以互相连接、互相通讯和进行数据交换,第三方的应用软件也能在系统中应用,从而使集散控制系统进入了更高的阶段。
在20世纪90年代初,着对控制和管理要求的不断提高,第四代集散控制系统以管控一体化的形式出现。它在硬件上采用了开放的工作站,使用RISC替代CISC,采用了客户机/服务器(Client/Server)的结构。在网络结构上增加了工厂信息网(Intranet),并可与国际信息网(In-ternet)联网。在软件上则采用UNIX系统和X-Windows的图形用户界面,系统的软件更丰富。同时,在制造业,计算机集成制造系统(CIMS)得到了应用,使人们看到了应用信息管理系统的经济效益。随着现场总线技术的出现,在世界上引起了广泛重视,各大仪表制造厂商纷纷在自己的DCS系统中融入现场总线技术,推出现场总线控制系统及相应的现场总线仪表装置。第四代集散控制系统的典型产品有Honeywell公司的TPS控制系统,横河公司CENTER-CS控制系统, Foxboro公司I/AS 50/51系列控制系统,ABB公司Advant系列OCS开放控制系统等。这一代集散控制系统主要是为解决DCS系统的集中管理而研制,它们在信息的管理、通讯等方面提供了综合的解决方案。我国的工业控制计算机技术起步于20世纪50年代末期,经历了巡回检测装置、小型工业控制机、可编程控制器等几个阶段以后, 70年代中期研制了小型工业控制计算机网络系统。70年代末,有少数几家化工企业从国外引进了集散控制系统。
20世纪80年代中期,集散控制系统进入冶金、电力等行业。1985年,济钢第一套控制系统-MODICON 584系列PLC在济钢炼铁厂4#高炉上料系统应用获得成功。1991年,济钢炼钢3#板坯连铸机二冷配水改造工程和中板厂加热炉改造工程中,选用了美国德州仪器(TI)公司生产的TI-545系列PLC系统。
90年代初期,我国将集散控制系统与工业控制局部网络列入国家攻关计划,并取得了一
些可喜的成果。我国石化行业/八五0期间新建和技改的石化生产装置大多数采用DCS系统,现已有300多套。同时,开展了计算机集成制造系统试点,近几年部分石化企业已开始实施CIMSCIMS在石油行业虽已开始应用,但尚属探索阶段。由于建立大型的控制与管理相接合的管理信息系统所需投资较大,一般企业无法承受,而且我国当前的生产过程与国际先进水平还有一定的差距,这对过程控制系统的发展产生了一定的影响。我国自动化仪表行业通过引进技术和与外商合作,还合资组装生产了DCS,逐步实现了国产化。我国自动化仪表行业通过引进技术和与外商合作,还合资组装生产了DCS,逐步实现了国产化。如上海的福克斯波罗、西安横河、北京贝利、四川仪表总厂等都有相应的DCS产品。我国独立自主开发的DJK-7500 (重庆自动化研究所)、HS-2000 (北京和利时自动化公司)、FB-2000 (浙江威盛自动化公司)、友力-2000 (航空航天部)、DCS-100 (清华大学)和L-2000 (上海调节器厂)集散控系统,适合我国国情,有自己的特色,已投入生产和使用。41计算机过程控制系统的发展趋势
计算机控制系统以其特有的优势和强大的功能,已在过程控制领域得到广泛的应用。同时,随着计算机软硬件技术和通讯技术的飞速发展,新的控制理论和新的控制方法也层出不穷。展望未来,它的发展趋势有以下几个方面(1)大力推广应用成熟的先进技术。普及应用具有智能I/O模块的、功能强、可靠性高的可编程控制器(PLC),广泛使用智能化调节器,采用以位总线(Bitbus)、现场总线(Fieldbus)技术等先进网络通讯技术为基础的新型DCS和FCS控制系统。(2)大力研究和发展智能控制系统。智能控制是一种无需人的干预就能够自主地驱动智能机器实现其目标的过程,也是用机器模拟人类智能的又一重要领域。智能控制系统的类型主要包括:分级梯阶智能控制系统、模糊控制系统、专家控制系统、学习控制系统、人工神经网络控制系统和基于规则的仿人工智能控制系统等。(3)控制与管理结合,向低成本自动化(Low Cost Au-tomation, LCA)方向发展。LCA是一种以现代技术实现常规自动化系统中的主要的、关键的功能,而投资较低的自动化系统。在DCS和FCS的基础上,采用先进的控制策略,将生产过程控制任务和企业管理任务共同兼顾,构成计算机集成控制系统(CIPS),可实现成本综合自动化系统的方向发展。总之,由于计算机过程控制在控制、管理功能、经济效益等方面的显著优点,使之在石油、化工、冶金、航天、电力、纺织、印刷、医药、食品等众多工业领域中得到广泛的应用。计算机控制系统将会随着计算机软硬件技术、控制技术和通讯技术的进一步发展而得到更大的发展,并深入到生产的各部门。
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