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自动化仪表与进程操纵系统现状
西南科技大学学生论文
题目：
自动化仪表与进程操纵系统现状
及其要紧技术和设备概述
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自动化仪表与进程操纵系统现状
及其要紧技术和设备概述
摘要：
随着运算机技术、数字处置技术、网络通信技术、超导技术等新技术进展推动了工业自动化仪表的进展，操纵技术、电子技术与数字运算机的结合,工业自动化仪表与进程操纵系统目前正朝着综合化、智能化、虚拟化、网络化、数字化的方向进展.本文要紧介绍国内外知名自动化仪表与进程操纵系统生产厂商，并对其要紧技术及设备进行介绍。
关键词:
自动化仪表，自动操纵，进程操纵系统
Abstract：
Withthedevelopmentofcomputertechnology，thedigitalprocessingtechnology,networkcommunicationtechnology,superconductingtechnologyandothernewtechnologypromotedthedevelopmentoftheindustrialautomaticinstrument.Andcontroltechnology,electronictechnologyunitedwithdigitalcomputer,industrialautomaticinstrumentandprocesscontrolsystemiscurrentlydevelopingtowardintegration,intelligence,virtualization,networkedanddigitized.Thisarticlemainlyintroducedseveralwell-knownautomaticinstrumentandprocesscontrolsystemmanufacturers,andtheirmaintechnologyandequipment.
Keywords:
automaticinstrument,automaticcontrol,processcontrolsystem
第一章绪论……………………………………………………………1
概述………………………………………………………………1
国内外仪器仪表行业进展现状……………………………………1
1.2.1行业技术进展现状…………………………………………1
1.2.2我国行业市场进展情形……………………………………1
自动化仪表的进展趋势……………………………………………2
第二章国内外知名自动化仪表与进程操纵系统设备生产商及其要紧产品简介…………………………………………………………………………………2
国内设备生产商及其产品简介…………………………………2
国外设备生产商及其产品简介……………………………………3
第三章行业主流技术简介………………………………………………4
西子进程操纵系统…………………………………………………4
3.1.1T—XP系统…………………………………………………4
3.1.2PCS7系统…………………………………………………4
3.1.3应用情形……………………………………………………5
要紧产品技术介绍………………5
3.2.1要紧产品……………………………………………………5
DCS系统………………………………………………………7
浙大中控DCS操纵系统介绍………………………………………7
JX-300XP系统……………………………………………7
WebFieldECS-100集散型操纵系统……………………8
第1章绪论
概述
自动化仪表和操纵系统作为整个装备的神经中枢、运行中心和平安屏障,已经成为重大装备的重要组成部份,对我国装备工业的振兴和进展具有重要意义。
通过“九五”、“十五”期间国家的支持和进展,我国仪器仪表工业己形成门类比较齐全、布局较为合理,并有必然技术基础和生产规模的工业体系。
产生了浙大中控、和利时等一批国内知名企业和闻名品牌,树立了国产自动化仪表与系统的良好形象,国产操纵系统的产业规模和竞争力取得极大的提升,市场占有率迅速扩大,在某些行业己具有与跨国公司竞争的能力。
我国自行研制开发的智能化执行机构、变送器、流量计已经投入市场,同时拥有自主知识产权的DCS从20世纪末的10%左右的市场占有率上升到1/3以上。
但同时,国产仪器仪表产品在靠得住性和工程应用能力等方面与国外产品尚有必然差距,产品周密度、数字化、智能化、集成化、自动化程度较低,一样常规品种占多数,高级智能型产品较少,前沿技术和标准化技术的研究还很不足。
基于此，本文要紧介绍自动化仪表与操纵系统的现状与国内外知名生产厂家的要紧设备技术。
国内外仪器仪表行业进展现状
我国仪器仪表行业整体的技术水平与国际水平相差l0~15年,少数产品接近或达到了国际水平。
最近几年来。
我国国民经济持续高速增加,仪器仪表产品需求旺盛,行业进展迅速。
但在高技术、高附加值的产品方面和国外相较还有较大差距,其要紧体此刻流程工业用仪器仪表和自动化系统方面。
1.2.1行业技术进展现状
自动化仪表与操纵系统的技术进展在数字化、智能化和网络化技术的支持下呈现出高靠得住性、多功能和高适用性的进展趋势。
在现场仪表方面,新型硅传感器、金属电容传感器、复合传感器、光纤传感器、科氏力传感器、MEMS传感器等新型传感器的研发使其精度提高了l～2个档次。
针对现代工业大型化、高参数化、工况复杂化的进展趋势,国外自动化仪表和系统将“高靠得住性”作为其重要进展方向。
当前国际流程工业仪器仪表的技术进展如通过智能化和现场总线网络技术,使产品故障能够取得迅速判定,实施前瞻性保护。
同时新原理、新技术、新材料的应用使现场仪表显著提高了对复杂工况条件和环境的适应性。
自控系统在IT技术的推动下,慢慢向功能模块化、规模大型化、网络开放化的方向进展,系统软件呈现出接口标准化、应用便利化、产业专业化的进展趋势。
1.2.2我国行业市场进展情形
我国在测温仪表、测压仪表、显示仪表、传统流量仪表、简易调剂仪等一些经常使用仪表方面已能够把握核心技术,能够自行提高和开发新产品。
最近几年来我国自行研发的分散型操纵系统（DCS）、电磁流量计、无纸记录仪、智能化电动执行机构等高中档产品,有的大体性能和水平与国外产品接近，而且在部份核心技术和标准制定方面大体达到与国外先进水平同步。
自动化仪表的进展趋势
信息技术的进步推动了工业自动化仪表与操纵系统的向前进展,最近几年来,运算机科学和微电子技术的迅速进展和普及,致使了仪表的结构概念和设计观点等都发生了冲破性的转变,形成了一类具有一般仪表的大体功能,又有一样仪表所没有的特殊功能的高级低价仪表。
工业自动化仪表重点进展基于现场总线技术的主控系统装置及智能化仪表、特种和专用自动化仪表;全面扩大效劳领域,推动仪器仪表系统的数字化、智能化、网络化,完成自动化仪表从模拟技术向数字技术的转变。
总的来讲，自动化仪表的进展呈现出智能化、高精度化、总线化、网络化和开放性的特点。
第2章国内外闻名自动化仪表设备生产商及其要紧产品介绍
国内设备生产商及其产品简介
1.上海自动化仪表股分主营产品/效劳:
工业生产进程操纵系统装置和仪表分析仪器、汽车电子、运算机、楼宇操纵系统、商业和金融自动化系统、可编程序操纵器（PLC）、家用电器及仪表操纵柜、各类仪表元件和气动元件，,,,,,,,,,,,,,,,,等等
2.浙江中控技术股分
中控科技集团下属子公司，公司自成立以来致力于工厂自动化领域的现场总线与操纵系统（DCS）的研究开发、生产制造、市场营销及工程效劳。
自1993年推出中国第一套具有1：
1热冗余技术的操纵系统以来，中控技术已形成了以WebField为统一品牌的操纵系统产品体系，包括了JX、ECS、GCS三大系列。
“SUPCON”已经成为中国最知名的自动化品牌之一
3.北京和利时集团
进程自动化业务、透平机械操纵系统、工厂自动化产品、核电站数字化仪控系统、列车运行操纵系统、铁路运输操纵与治理系统、城铁自动化系统、医疗自动化产品
4.
提供三菱PLC，变频器，触摸屏，磁粉，EasyView，AUTONICS,三洋，PARKER，步进，川崎机械人，SUNX,电源，电气工程。
5.
自动化系统、自动化仪表、自动化工程、自动化设计、盘柜成套DCS系统、PLC系统、反映釜操纵系统、制药操纵系统、精细化工操纵系统、操纵系统、软件开发等。
6.
温度调剂仪、温度变送器、压力变送器、液位变送器、温度仪表、巡检仪、流量积算仪、光柱调剂仪等产品，
7.
代理富士、三菱触摸屏（人机界面）、变频器、PLC、漏电断路器及三菱张力操纵器、磁粉聚散器、伺服；EVIEW等。
8.
制造销售压力传感器、压力变送器、差压变送器、液位变送器、数显智能仪表、光纤传感器、计数器、接近开关、光电开关、固态继电器。
国外闻名自动化仪表设备生产商及其相关产品和业务
9.
IPC工控机，触摸屏工作站，平板电脑，PC104POS板，PLC变频器，温控表调功器，碳势燃烧操纵，XP嵌入电子硬盘低压电器，USB数据搜集板卡模块，传感器。
国外设备生产商及其产品简介
1.西门子
西门子与驱动集团（A&D）是全世界工业自动化领域的领先商，在生产自动化、进程自动化、楼宇电气安装和电子装配系统领域处于全世界领先水平，作为TIA的核心产品，SIMATIC和PCS7已经成功地被用于几乎所有的自动化应用领域。
2.德国KOBOLDMessringGmbH公司
德国KOBOLDMessringGmbH公司产品采纳不同的测量原理和方式测量和操纵进程中的热工参数，被普遍应用于工业，实验室和楼宇自动化领域，是工业自动化操纵仪表专业生产厂商，旗下拥有德国、美国、西班牙等多个工厂，并在全世界16个国家设有分公司；产品覆盖流量、压力、物位、温度、分析、配件等七大类。
3.德国ManzAutomationAG
Manz是一家自动操作机械系统、工业电脑、操作系统、自动化系统和自动化解决方案的制造商，于1987年成立、拥有ISO9000的认证。
主营产品有：
，，，，，，，，，，，，，，等。
4.
生产计数器、计时器、传感操纵器、接近传感器、光电传感器。
5.贝加莱工业自动化公司
贝加莱（B&R）是一家自动化技术领域的全世界性领导厂商，总部位于奥地利Eggelsberg。
生产提供PLC、工控、自动化、仪器仪表、人机界面、伺服驱动、传动、以太网等。
第3章行业主流技术简介
西门子进程操纵系统概述
德国西门子公司是具有150连年历史的世界闻名电气集团，在工业自动化操纵领域代表世界先进水平、目前两门子公司针对不同应用领域开发有两种具有时期特点的进程操纵系统：
PCS7和TELEPERMXP。
为清楚地了解这两种系统的特点和不同，本文作一些大体的分析和介绍。
3.1.1T—XP系统
西门子公司发电集团针对电厂的工程要求，开发了电站专用系统TELEPERMXP。
它的自动操纵系统的结构与电厂进程操纵相一致，依照不同的自动化水平要求分层，各个部件设备与系统工程之间有机结合，达到最正确的成效。
采纳了智能现场设备，使现场线完全融人自动操纵系统中。
T—XP系统的突出特点有：
＊电站专用．依照电厂操纵的具体要求而设汁，符合电厂经济性、靠得住性和平安性要求；
＊拥有针对电厂进程操纵要求，专门设计的功能模件；
＊拥有针对电厂进程操纵和进程信息和进程治理任务，而专门设计的软件包，优化操作员操作；
＊采纳符合国际标准的通信网络S1NEC，使T—XP成为开放系统，能够方便地进行系统扩展；
＊采纳ES680工程设计及凋试系统，整个T—XP系统由它涵盖全数组态和设计。
ES680是一个由数据库支持的全图形系统，采纳同际}：
成熟的标准化软件，如UNIX操作系统和关系数据库，和x，w1NDOWS和OSF—HOTIF。
3.1.2PCS7系统
西门子公司自动化与驱动部初期开发了享有盛誉的PLC系统SIMATICS5,并进一步升级进展为SIMATICS7。
SIMATICPCS7是西门子公司在TELEPERM系列集散系统和S5、S7系列可编程操纵器的基础上，结合最先进的电子制造技术、网络通信技术、图形及图像处置技术、现场总线技术、运算机技术和先进自动化操纵理论，面向所有进程操纵应用处合的先进进程操纵系统，实现了操纵进程的可视化、自动化和简单化，使复杂的操纵程序变得简单有效，对操作人员的依托大大降低从而节约了人力资源本钱。
基于全集成自动化思想，SIMATICPCS7与PRO—FIBUS现场总线有机地结合在一路；吸收了各类先进技术，面向工艺；更分散的系统配置，专门适用于分散的进程操纵应用处合；系统配置灵活，易于扩展；模块化结构，通用的硬件模块；壮大的系统软件，组态与编程轻松简单；丰硕的人机界面产品提高了监控与治理的水平。
SIMATICPCS7是基于进程操纵的全面综合的自动化解决方案。
该系统除操纵生产线之外，还能够监视和操纵配套工厂，诸如电厂、水处置厂及完戚工最的运行情形。
在该系统上，操作，人员可通过全厂一致的用户界面来控制和监视所有进程．随时取得全厂的重要信息。
通过MES生产实施系统、进程操纵层及质量治理舶标准软件模块，能够保证进程和生产计划之间数据流的一致性。
传统的进程自动化分成电控系统（PLC）和仪控系统（DCS），通过近几年的进展和技术进步，西门子公司推出了全集成（T1A）概念。
将电控和仪控功能融为一体，它结合最先进的电子制造技术、网络通信技术、图形及图像处置技术、现场总线技术、运算机技术和先进的自动化操纵弹沦，是面向所有进程操纵应用处合的先进进程操纵系统。
PCS7的突出特点有：
＊基于伞集成自动化思想；
＊与PROFIBUS现场总线有机地结合在一路；
＊吸收了各类先进技术，面向工艺；
＊更分散的系统配置，专门适用于分散的进程控制应用处合；
＊系统配置灵活，通用的硬件模块；
＊壮大的系统软什，组态与编程轻松简单：
＊丰富的人机界面产品提高了监控与管理的水平。
3.1.3应用情形
T—XP系统在全球电厂领域已取得充分确信，是少数几个大系统之一，观已有一百多套系统应用良好．PCS7系统自面世以来，已在范围普遍的工业自动化操纵领域到应用，全世界范围内已有上千套应用，存周内有近百套系统取得成功投运。
要紧产品技术介绍
上海自动化仪表股分称量仪表制造部（原名华东电子仪器厂），于1999年通过质量体系认证。
长期专业从事称重传感器、各类电子秤、秤量仪表等产品研制和生产。
产品普遍应用于石化、冶金、矿山、轻工、建材、电站、医药、物流等行业。
该单位曾前后从德国菲利浦（PHILIPS）公司、美国梅莱克（MERRICR）公司引进秤量显示和操纵仪表、高粘度充氨全密封负荷传感器、高粘度电子皮带秤等产品生产制造技术和关键设备。
最近几年来通过消化、吸收、改良，产品整体的技术含量不断提高，应用领域慢慢扩大。
其中465电子皮带秤系列是上海市推荐名牌产品。
3.2.1要紧产品
1.静态电阻应变仪要紧用于实验应力分析及静态强度研究中测量结构及材料任意点的应变，其要紧特点是将应变仪与平稳箱二者合为一体，携带方便，是大中专院校实验室进行应力测试的必备仪器。
配上相应的传感器，能够测力、压力、扭矩、位移、温度等物理量，是在研究设计中作非破坏性实验的静态应变及上述各类物理量的测量分析的一种重要工具。
型动态数据搜集分析仪是运算机系统技术和应变仪技术相结合的产物。
它利用运算机系统的壮大功能，结合静动态应变仪的硬件特性，大大冲破了传统应变仪在数据处置、波形、数据显示、传输和贮存等方面的限制，可方便地进行应变测量、硬件保护、功能扩展和软件升级：
并将小信号放大、自动调零、标定、衰减、频响切换和快速A/D转换、通信为一体。
另外有交（直）两用功能，可轻松地进行野外测量。
只能配台式运算机，打印口（工作方式）软件、硬件都要支持。
3.带有标准砝码的自校装置，自动零点跟踪，具有线性修正，数字调零，内含或外配打印机，重量超差报警，测量速度可设定，分度值可设定，零点可设定，抗电网干扰能力强
4.称重操纵器XK3138型用于定值配料系统，也可用作称重显示仪表。
采纳24位A/D转换芯片，具有较高测量精度。
仪表备有RS-485接口可实现较远距离单向或受控通信。
仪表可实时显示时钟，仪表断电后能够保留配料方案及时钟电路等信息。
面板采纳轻触有声按键，各类参数设置有LED指示灯指示，操作简便。
5.带有标准砝码的自校装置，过冲量自动修正，批次可设定最大99或无穷循环，工作方式手动自动可选择，可连接打印机，定量值可设定，抗电网干扰能力强。
6.智能型电-气阀门定位器
上海自动化仪表股分自动化仪表七厂生产的智能型电-气阀门定位器是与气动调剂阀配套利用的仪表，在引进美国梅索尼兰8200电—气阀门定位器技术基础上，通过配置微处置器，使调剂变得超级方便，一种机型的定位器能够供各类不同型号规格的气动执行机构利用，是新一代的、智能化的、符合现代自动化操纵技术要求的阀门定位器。
智能型电-气阀门定位器别离配用直行程气动薄膜执行机构、∑F气动执行机构、35002型偏心旋转阀等，可提高阀门的线性度，克服阀杆的摩擦力，排除调剂阀的不平稳力阻碍，提高阀的动作速度和实现分程操纵，因此该产品普遍应用于石油、化工、冶金、电站和轻纺等工业部门的自控系统中。
3.2.2DCS系统
SUPMAX800与国内外同类系统比较有以下特点：
真正第四代DCS产品。
技术与世界高端DCS同步，支持现场总线，HART协义等新技术。
SUPMAX800系统已经在许多工程项目上取得了应用，2003年9月在北京通过了中国仪器仪表学会组织的产品设计定型鉴定会，中国仪器仪表与自动化专家、两弹元勋、中国科学院院士杨嘉墀先生作为鉴定委员会主任主持了鉴定，鉴定会给予产品以很高的评判。
2.操纵网络真正冗余。
故障时无扰切换，网络故障时可不能阻碍正常操作。
传输方式采取智能互换，网络带宽提高到100M/BPS，网络响应速度小于1/1000秒，其它同类产品只达到10M。
3.操纵站采取双冗余架构。
操纵站有两个DPU组成，每一个DPU内有两个高端CPU在同时运转，提高了容错能力，增加了浮点运算能力。
其它同类产品DPU内只有一个CPU，浮点运算能力与故障容错能力不能兼得。
内的操纵系统是嵌入式操作系统。
由美国windrivers开发的，面向操纵通信领域的强时操纵系统，它能自动判定优先级，采取转轮算法，强有力地保证了运行的实时性、靠得住性。
Vxworks由于其的优越性能，被普遍应用于航空航天、军事、通信、操纵等领域，象美国的火星探路者小车、爱国者导弹等。
其它同类产品是用汇编语言自行开发的操纵算法。
卡件采纳智能化设计。
不吝工本地对所有IO卡件嵌入CPU处置器，降低DPU运算负荷，模拟量卡无需调零、调满量程；利用SMT贴片工艺，卡件靠得住性高；卡件都能够冗余配置，提高系统的平安性；通过扩展的IO总线能够方便的实现远程IO；所有卡件在线可编程设计；所有卡件通过严格测试和老化实验；其它同类产品是没有采取CPU处置，没有利用SMT贴片工艺。
SUPMAX800系统实验室测试硬点处置能力达850之多，软点达2000多点，中小企业采纳本系统物有所值。
它为企业下一步扩展产能留有充沛余地，降低后续投资本钱，增加了后续扩能操纵的统一性、稳固性。
浙大中控DCS操纵系统介绍
JX-300XP系统
JX-300XPDCS是浙大中控自动化在JX-100、JX-200、JX-300X基础上，经不断完善、提高而全新设计的新一代全数字化DCS，精巧设计的JX-300XP是现今国内同类产品之佼佼。
JX-300XP系统是目前国内应用最普遍的单一型号操纵系统产品，在化工、石化、冶金、建材等多个流程工业行业有着2000多套成功应用案例。
JX-300XP是中控在基于JX-300X成熟的技术与性能的基础上，推出的基于web技术的网络化操纵系统。
在继承JX-300X系统全集成与灵活配置特点的同时，JX-300XP系统吸收了最新的网络技术、微电子技术功效，充分应用了最新信号处置技术、高速网络通信技术、靠得住的软件平台和软件设计技术和现场总线技术，采纳了高性能的微处置器和成熟的先进操纵算法，全面提高了系统性能，能适应更普遍更复杂的应用要求。
同时，作为一套全数字化、结构灵活、功能完善的开放式集散操纵系统，JX-300XP具有卓越的开放性，能轻松实现与多种现场总线标准和各类异构系统的综合集成。
通过在JX-300X的通信网络上挂接总线变换单元（BCU）可实现与JX-100、JX-200、JX-300系统的连接；在通信网络上挂接通信接口单元（CIU）可实现JX-300X与PLC等数字设备的连接；通过量功能计算站（MFS）和相应的应用软件AdvanTrol-PIMS可实现与企业治理运算机网的信息互换，实现企业网络（Intranet）环境下的实时数据搜集、实时流程查看、实时趋势阅读、报警记录与查看、开关量变位记录与查看、报表数据存贮、历史趋势存贮与查看、生产进程报表生成与输出等功能，从而实现整个企业生产进程的治理、操纵全集成综合自动化。
JX-300X覆盖了大型集散系统的平安性、冗余功能、网络扩展功能、集成的用户界面及信息存取功能，除具有模拟量信号输入输出、数字量信号输入输出、回路操纵等常规DCS的功能，还具有高速数字量处置、高速顺序事件记录（SOE）、可编程逻辑操纵等特殊功能；它不仅提供了功能块图（SCFBD）、梯形图（SCLD）等直观的图形组态工具，又为用户提供开发复杂高级操纵算法（如模糊操纵）的类C语言编程环境SCX。
系统规模变换灵活，能够实现从一个单元的进程操纵，到全厂范围的自动化集成。
JX-300X操纵站以先进的微操纵器（30MHZPhilipsP51XA）为核心，提高了系统的实时性和操纵品质，系统能完成各类先进的操纵算法：
进程治理级采纳高性能CPU的主机和WINDOWS95/NT的多任务操作系统，以适合集散操纵系统良好的操作环境和治理任务的多样化；进程操纵网络采纳双重化的Ethernet网技术，使进程操纵级能高速平安的和谐工作，做到真正的分散和集中。
WebFieldECS-100集散型操纵系统
WebFieldECS-100——采纳新型的WEB化体系结构，冲破了传统操纵系统的层次模型，实现了多种总线兼容和异构系统综合集成的“网络化现场智能操纵系统”。
其要紧特点有：
（1）方便实现管控一体化
（2）方便实现工业现场操纵的远程化、区域化
（3）使系统始终运行在最优状态
（4）是全集成自动化（TIA）的基础，也是其核心
参考文献（条）
[1]唐公涛;浅谈工业自动化仪表的进展趋势
[2]黄山；李孟西门子进程操纵系统T-XP和PCS7简介
[3]西门子公司全厂自动操纵的新标准-SIMATICPCS7[期刊论文]-中国造纸2001,20（6）
[4]田素娟；梁文新一代进程操纵系统SIMATICPCS7
[5]赵群；张翔；谢素珍；李辉自动化仪表与操纵系统的现状与进展趋势综述2020，（04）
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