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转 控制仪表及系统在中国50年回顾  

2012-05-22 14:50:45|  分类: 自动化 |  标签: |举报 |字号 订阅

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       50年来,中国控制仪表和控制系统在经历了气动基地式仪表、电动(气动)单元组合仪表、智能数字调节器几代控制仪表的发展过程后,进入了DCS、PLC、FCS、PCBCS控制系统并存的时代。

      50年前的中国除了几个可以生产压力表之类最简单仪表的工厂以外,仪器仪表工业几乎是一片空白,更谈不上控制仪表的生产。建国以后,随着第一个五年计划中国基础工业大规模建设序幕的拉开,西安、上海等仪器仪表基地也投入建设,中国仪器仪表工业才真正形成一个产业。
  通常控制仪表只能完成较为单一的控制功能,例如某个温度、压力、流量参数的自动控制;而控制系统则指可以完成构成较为复杂、测量控制点数较多的控制,例如某个设备、某个装置、某个工序、某个车间的控制。
  控制仪表和控制系统广泛使用在各行各业中,实现工艺参数的自动调节和工艺过程的连锁、顺序控制,是实现生产过程自动化的基础。
  从上世纪50年代到80年代,是中国生产可完成PID调节功能的控制仪表的发展阶段,从上世纪90年代开始,中国控制系统的生产规模才真正形成。

控制仪表

      50年代中后期,中国开始生产气动04型调节器,如04-YT-410/610气动压力调节器、04-WTQ-410/610气动温度调节器、04-CF-410/610气动流量调节器等等。从1958年开始,中国开始研制电动单元组合仪表,1964年,全套27个品种的DDZ-I型仪表全部投入生产,采用磁放大器和6N1型电子管作为主要放大元件, 结构上采用多单元制,所以仪表体积大、性能差、构成系统仪表用量多,实际应用量很少。从1965年起,中国开始研制DDZ-II型电动单元组合仪表,采用0~10mA直流电流信号制并以晶体管作为主要放大元件,1970年,国家组织了全国统一设计,规范了DDZ-II型电动单元组合仪表的型号、性能指标、连接部件、外形尺寸。DDZ-II型电动单元组合仪表在全国得到较为普遍的应用,一批由数十个甚至更多调节回路组成的控制系统在各行各业投入运行。与此同时,气动单元组合仪表QDZ-I、QDZ-II也研制成功并在石油、化工等有防爆要求的场合得到较多的应用。以上这些仪表曾在类似国内电力行业国产200MW甚至300MW机组上这样一些较大规模的设备上应用。紧接着,我们又开始研制DDZ-III型电动单元组合仪表,它采用国际通用的4~20mA信号制、以线性集成电路作为主要放大元件并具有防爆安全功能。国产DDZ-III型电动单元组合仪表投产后不久,改革开放的形势促使国外仪器仪表的先进技术进入中国,西安仪表厂引进日本横河公司I系列仪表、北京电表厂引进日本北辰公司EK系列仪表,上海地区最早的合资企业上海福克斯波罗公司在中国生产SPC-200组件组装仪表,这3类仪表的水平虽然高于中国的DDZ-III型电动单元组合仪表,但它们整体上仍属于模拟式电动单元组合仪表。很快,国外的智能数字调节器开始引入中国,西安仪表厂引入日本横河公司的YS-80智能数字调节器,四川仪表表总厂、上海调节器厂引进日本山武-霍尼威尔公司的KMM智能数字调节器,天津市自动化仪表厂引进日本富士公司FC系列PMK智能数字调节器、大连仪表厂引进日本日立公司V187MA智能数字调节器、上海福克斯波罗公司生产760智能数字调节器。国内也先后研制出DTZB-2310A、CS910等型号的智能数字调节器,并以其为主体,构成国产DDZ-S系列数字模拟综合控制仪表。

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 图1:早期的国产控制仪表

图1为早期的国产控制仪表,左为DDZ-III型电动单元组合仪表的DTZ-2100S(2300S、2400S)全刻度指示调节仪,右为QDZ-II型QXJ气动记录调节仪。

控制系统
      从控制系统的发展来说,集散型控制系统DCS、可编程序控制器PLC是近年来应用最多的系统,而现场总线控制系统FCS、基于PC的控制系统PCBCS无疑是发展最快的控制系统。

集散型控制系统DCS
      1975年,当美国Honeywell公司推出世界上第一套DCS时,国家机械部有关领导已敏锐地感觉到DCS系统可能代表未来仪表控制系统发展的方向,故于1976年在天津组织了与日本横河公司的DCS 系统技术交流会,有上海、北京、重庆、西安等地自动化仪表专家参加。 技术交流会后以70万元价格购置了一套日本横河公司的 CENTUM  DCS 系统留在天津,国内专家开始对DCS 系统进行消化吸收、分析解剖工作。随后,吉林化学工业公司引进了国外DCS 系统。笔者1977年首次从正式资料上见到有关DCS 系统的介绍。1979年,天津市工业自动化仪表研究所开始研制国产DCS 系统,1983年,第一套国产小规模 DCS 系统诞生。与此同时,西安仪表厂引进日本横河公司YEWPACK MARK Ⅱ DCS 系统,川仪总厂引进美国Honeywell TDC-3000BASIC  DCS系统,上海·福克斯波罗公司在中国销售 SPECTRUM  DCS系统。稍后,天津、重庆、西安等中国仪表生产基地试制了DCS-2001、DJK-7500、FYZ-100、JK系列DCS系统。
  进入90年代,国内一批公司进入DCS领域,如浙江威盛自动化公司于1992年推出FB-2000 DCS系统;以电子部六所技术人员组建的华胜自动化事业部(1996年 更名为和利时自动化工程公司)于1992年推出HS-1000系统;浙大中控公司于1993年推出SUOCON JX-100系统;上海新华控制工程公司1988年成立,首先推出DAS-100计算机监控系统,随后升级为XDPS系统。
  到目前为止,国产DCS系统大体上经历了近20年左右的发展历程,已从产品的幼稚期、发展期到达成熟期,其应用业绩也令人欣喜,国产DCS系统主要在中小型企业和中小规模工艺设备上应用,而近年来在一些特殊行业及大规模工艺设备上也开始应用,在与国外设备的竞争中为国产DCS系统争得一席之地。据统计,在2001年全国主要工业部门应用的4200套DCS系统中,国产系统超过1300套,约占1/3。而在国内电力行业,2001年以前应用的679套DCS系统中,国产DCS超过400套。2003年,新华控制工程公司、北京和利时公司、浙大中控2003年销售额均达到5~7亿元,取得的业绩是非常不错的。


  目前中国DCS市场在全球的份额应该是比较大的,据西门子公司介绍,该公司SIMATIC PCS7全球有2500个应用实例,除德国本土应用733例以外,中国221例居全球第二位。
  与此同时,国产DCS系统
也逐步加快步伐走出国门,除随中国援外工程出口巴基斯坦、叙利亚、孟加拉、马来西亚、伊朗等国电站、核电站的工程以外,近期在印尼CFB锅炉、缅甸纸浆厂、越南及缅甸20000 m3/h空分装置等工程项目陆续中标。另外一个令人欣喜的信息是北京和利时公司在印度的代理商已销售2套和利时公司生产的控制系统。
  2001年,浙大中控成功推出开放式控制系统SUPCON WebField GCS-1。其后不久,架构在100M以太网基础上的超大规模DCS系统SUPCON WebField GCS-200也正式投放市场。图2为GCS-200系统组成示意图,其控制站最多30台冗余,操作站最多16台。

 

 

 

 

 

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