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[摘 要]随着计算机技术及自动化技术的飞速发展，供热系统自动化已开始取代传统的模式。对供热系统原有单纯仪表控制为以计算机为核心的控制是中小城市急需解决的问题。加速城市供热管网的自动控制及数据管理系统的研究、设计与实现，对提升我国集散控制系统科学管理具有重要的意义。
[关键词]集散控制系统 组态软件 人机界面
中图分类号：TM921.2 1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）19-0065-01
一、前言
多年来，阜新市十分重视城市集中供热的发展，并通过艰苦的探索和实践，取得了令人瞩目的成绩。因此，无论是集中供热的发展速度和规模，还是供热改革的力度和成效，阜新已经成为我国城市集中供热的先行城市。同时，这也为改善和提高城市居民生活质量、为提高城市服务与载体功能和改善城市投资环境做出了突出贡献。
尽管阜新城市集中供热已经取得了长足发展，但确实也存在一些不容忽视的问题，集中表现为：单位供热面积投资成本高而效益低；供热能耗高而供热质量差；在冬季供热对环境的污染严重。分析和研究阜新集中供热的现状和存在的问题，现行供热体制及供热技术存在的缺陷是实现供热节能、保证集中供热持续发展的主要障碍。由于不能充分调动供热和用热方的节能积极性，现行供热体制（包括供热收费制度）已经成为集中供热发展的桎梏。由于供热技术和管理水平没有实现质的飞跃，也就导致供热系统效率低、能耗高、污染严重。客观地讲，供热体制的改革和完善是集中供热发展的保障，而供热技术和管理水平的提高是集中供热发展的基础条件。所以，重视和提高供热系统的科技含量，广泛采用先进的节能、环保和自动化控制技术，已经成为提高供热技术水平的主要途径。现代电子信息技术和自动化控制技术的发展，也为改造包括供热行业在内的我国传统产业，提升其技术和管理水平提供了有效手段。
二、普及供热行业自动化的目的和意义
众所周知，集中供热是重要的城市基础建设之一，也是城市现代化水平的重要标志。大力发展集中供热对改善和提高城市居民人民生活质量，实现国家“节约能源，保护环境”的可持续发展战略目标具有十分重要意义。
在我国东北城市，冬季采暖已经全面管网化，随着计算机技术及自动化技术的飞速发展，供热系统自动化已开始取代传统的模式。对供热系统原有单纯仪表控制为以计算机为核心的引入微机控制等是近年来一些中小城市急需解决的问题。 在通过采用先进的电子信息和自动化控制技术，收集热源厂、热力输配管网及换热站的供热信息，实现集中监视、综合分析和统一调度之目的，并在提高供热技术水平的同时，为供热系统的现代化管理提供手段。实现方式是通过建立热源厂和相关换热站达到向周边居民住户和工矿企业输送热能的目的，管网的供热环节采用集散系统控制，它是自动控制、计算机网络及数据通信、微型计算机软件、硬件、数据库、锅炉节能等几项技术紧密结合的产物，我国现有中、小型锅炉每年耗煤量占我国原煤产量的1/3，目前大多数工业锅炉仍处于能耗高、浪费大、环境污染严重的生产状态。使用工业计算机结合仪表进行控制可以提高热效率，降低耗煤量，降低耗电量，改善劳动条件，因此普及供热行业自动化具有深远意义。
三、国内外集散系统发展概况
目前的集散系统多采用组态软件，是一些数据采集与过程控制的专用软件，它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，能以灵活多样的组态方式（而不是编程方式）提供良好的用户开发界面和简捷的使用方法，其预设置的各种软件模块可以非常容易地实现和完成监控层的各项功能，并能同时支持各种硬件厂家的计算机和I/O产品，与高可靠的工控计算机和网络系统结合，可向控制层和管理层提供软、硬件的全部接口，进行系统集成。
目前，系统控制策略组态软件主要是针对FCS系统、DCS系统和PLC系统的。根据系统实现及其规模大小，组态软件的实现形式各不相同，但从功能上划分均可归纳为针对控制系统的物理组态和逻辑组态两个大部分。物理组态主要是对系统组成的软件配置，包括对现场设备及其功能块的选取等一些涉及系统组成的配置过程；逻辑组态则主要是对控制系统运行所采用的控制策略的规划和设计，包括对现场设备中各功能块的选取、连接、参数设定和通信配置，系统变量设置、读写等方面的工作。
四、集散控制系统应用
集散控制系统是建立在管网式供热模式之上的集散控制（DCS）系统。系统重点解决的是如何在自控系统中实现数据通信及数据管理，即为工业控制搭建计算机网络平台，建立实时数据库，并为用户设计友好、方便的操作界面，用以显示实时数据、保存历史数据、管理分析数据为企业内部网提供数据等。
系统包括监控中心、热源厂、和远程换热站。
系统最终实现将热源厂和换热站通过计算机网络联结成统一整体，实现热网的协调工作、信息和数据共享，完成集中供热过程中各种控制、管理和调度工作。热网监控中心负责采集热源厂和各换热站的现场数据，同时具有实时数据显示、历史数据处理、趋势显示、热网分析、故障诊断、报警处理等功能。监控中心的监控系统通过网络，将热网的负荷变化情况传给控制系统，热源控制系统将以此为根据进行热源厂设备的供热负荷调节。
从数据通信的角度来说，要完成实时数据的传送，主要解决以下两个问题：
一是热源厂与监控中心的通信， 二是换热站与监控中心的通信
对数据的管理体现在建立友好的人机界面，完成对实时数据的处理和历史数据管理功能，能够与SQL Server等通用数据库实现无缝连接，实现实时数据库到关系数据库的整合。这样不仅可以浏览实时数据库，还可以通过对历史数据和在其上建立的专家信息系统的分析，为企业的决策提供保障。
五、集散控制系统发展趋势
国际标准IEC1131制定了把DCS和PLC组合在一个控制器中的一系列规范。按照IEC的规定，Windows平台上的控制组态语言需设计成不需要程序技巧就能满足所有过程控制应用和工业的需要。要想使组态软件在市场上具有较强的竞争力，目前还有不少课题尚待研究。
此外，随着自动控制技术、计算机技术、通信及网络技术的飞速发展，集散系统发展趋势将会有现在以下几个方面：
1、多媒体技术的应用
多媒体是表达信息的最完整、最直观的形式，在办公自动化等领域已得到了广泛的应用，然而在工业控制领域却鲜有应用。如果将多媒体技术融合到工控软件中，以丰富信息的表达，例如，软件的报警部分可以配合语音提示等，系统的功能将会更加完善。
2、网络技术的应用
随着计算机网络的飞速发展，集散系统也出现了分布式、网络化的趋势。基于Internet的远程通讯和控制将成为工业控制网络的发展的方向，工控软件中必然会引入远程实时数据传输和视频传输。
在工控软件中可以考虑把数据记录和视频部分以ActiveX 控件的形式实现，这样既可以让工控软件本身使用这些控件，也可以把控件放到Web站点上，通过Internet，用户可以方便地通过浏览器来监控远程的生产控制情况。
3、与管理信息系统（MIS）的结合
随着管理信息系统的普及，生产现场数据的应用已经不仅仅局限于数据采集和监控，而且要进行流程分析和过程控制，以实现对生产流程的调整和优化。现有的工控软件对这些方面需求还只能以报表的形式提供，或者将数据导出到外部数据库，以供管理信息系统调用，在绝大多数情况下，仍然需要进行再开发才能实现。随着生产决策活动对信息需求的增加，可以预见，工控软件与管理信息系统的集成必将更加紧密，并很可能以实现数据分析与决策功能的模块形式在工控软件中出现。
可以预见，随着我国信息化速度的加快，集散控制系统必然会在各个领域有着更为广泛的应用。
[关键词]集散控制系统 组态软件 人机界面
中图分类号：TM921.2 1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）19-0065-01
一、前言
多年来，阜新市十分重视城市集中供热的发展，并通过艰苦的探索和实践，取得了令人瞩目的成绩。因此，无论是集中供热的发展速度和规模，还是供热改革的力度和成效，阜新已经成为我国城市集中供热的先行城市。同时，这也为改善和提高城市居民生活质量、为提高城市服务与载体功能和改善城市投资环境做出了突出贡献。
尽管阜新城市集中供热已经取得了长足发展，但确实也存在一些不容忽视的问题，集中表现为：单位供热面积投资成本高而效益低；供热能耗高而供热质量差；在冬季供热对环境的污染严重。分析和研究阜新集中供热的现状和存在的问题，现行供热体制及供热技术存在的缺陷是实现供热节能、保证集中供热持续发展的主要障碍。由于不能充分调动供热和用热方的节能积极性，现行供热体制（包括供热收费制度）已经成为集中供热发展的桎梏。由于供热技术和管理水平没有实现质的飞跃，也就导致供热系统效率低、能耗高、污染严重。客观地讲，供热体制的改革和完善是集中供热发展的保障，而供热技术和管理水平的提高是集中供热发展的基础条件。所以，重视和提高供热系统的科技含量，广泛采用先进的节能、环保和自动化控制技术，已经成为提高供热技术水平的主要途径。现代电子信息技术和自动化控制技术的发展，也为改造包括供热行业在内的我国传统产业，提升其技术和管理水平提供了有效手段。
二、普及供热行业自动化的目的和意义
众所周知，集中供热是重要的城市基础建设之一，也是城市现代化水平的重要标志。大力发展集中供热对改善和提高城市居民人民生活质量，实现国家“节约能源，保护环境”的可持续发展战略目标具有十分重要意义。
在我国东北城市，冬季采暖已经全面管网化，随着计算机技术及自动化技术的飞速发展，供热系统自动化已开始取代传统的模式。对供热系统原有单纯仪表控制为以计算机为核心的引入微机控制等是近年来一些中小城市急需解决的问题。 在通过采用先进的电子信息和自动化控制技术，收集热源厂、热力输配管网及换热站的供热信息，实现集中监视、综合分析和统一调度之目的，并在提高供热技术水平的同时，为供热系统的现代化管理提供手段。实现方式是通过建立热源厂和相关换热站达到向周边居民住户和工矿企业输送热能的目的，管网的供热环节采用集散系统控制，它是自动控制、计算机网络及数据通信、微型计算机软件、硬件、数据库、锅炉节能等几项技术紧密结合的产物，我国现有中、小型锅炉每年耗煤量占我国原煤产量的1/3，目前大多数工业锅炉仍处于能耗高、浪费大、环境污染严重的生产状态。使用工业计算机结合仪表进行控制可以提高热效率，降低耗煤量，降低耗电量，改善劳动条件，因此普及供热行业自动化具有深远意义。
三、国内外集散系统发展概况
目前的集散系统多采用组态软件，是一些数据采集与过程控制的专用软件，它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，能以灵活多样的组态方式（而不是编程方式）提供良好的用户开发界面和简捷的使用方法，其预设置的各种软件模块可以非常容易地实现和完成监控层的各项功能，并能同时支持各种硬件厂家的计算机和I/O产品，与高可靠的工控计算机和网络系统结合，可向控制层和管理层提供软、硬件的全部接口，进行系统集成。
目前，系统控制策略组态软件主要是针对FCS系统、DCS系统和PLC系统的。根据系统实现及其规模大小，组态软件的实现形式各不相同，但从功能上划分均可归纳为针对控制系统的物理组态和逻辑组态两个大部分。物理组态主要是对系统组成的软件配置，包括对现场设备及其功能块的选取等一些涉及系统组成的配置过程；逻辑组态则主要是对控制系统运行所采用的控制策略的规划和设计，包括对现场设备中各功能块的选取、连接、参数设定和通信配置，系统变量设置、读写等方面的工作。
四、集散控制系统应用
集散控制系统是建立在管网式供热模式之上的集散控制（DCS）系统。系统重点解决的是如何在自控系统中实现数据通信及数据管理，即为工业控制搭建计算机网络平台，建立实时数据库，并为用户设计友好、方便的操作界面，用以显示实时数据、保存历史数据、管理分析数据为企业内部网提供数据等。
系统包括监控中心、热源厂、和远程换热站。
系统最终实现将热源厂和换热站通过计算机网络联结成统一整体，实现热网的协调工作、信息和数据共享，完成集中供热过程中各种控制、管理和调度工作。热网监控中心负责采集热源厂和各换热站的现场数据，同时具有实时数据显示、历史数据处理、趋势显示、热网分析、故障诊断、报警处理等功能。监控中心的监控系统通过网络，将热网的负荷变化情况传给控制系统，热源控制系统将以此为根据进行热源厂设备的供热负荷调节。
从数据通信的角度来说，要完成实时数据的传送，主要解决以下两个问题：
一是热源厂与监控中心的通信， 二是换热站与监控中心的通信
对数据的管理体现在建立友好的人机界面，完成对实时数据的处理和历史数据管理功能，能够与SQL Server等通用数据库实现无缝连接，实现实时数据库到关系数据库的整合。这样不仅可以浏览实时数据库，还可以通过对历史数据和在其上建立的专家信息系统的分析，为企业的决策提供保障。
五、集散控制系统发展趋势
国际标准IEC1131制定了把DCS和PLC组合在一个控制器中的一系列规范。按照IEC的规定，Windows平台上的控制组态语言需设计成不需要程序技巧就能满足所有过程控制应用和工业的需要。要想使组态软件在市场上具有较强的竞争力，目前还有不少课题尚待研究。
此外，随着自动控制技术、计算机技术、通信及网络技术的飞速发展，集散系统发展趋势将会有现在以下几个方面：
1、多媒体技术的应用
多媒体是表达信息的最完整、最直观的形式，在办公自动化等领域已得到了广泛的应用，然而在工业控制领域却鲜有应用。如果将多媒体技术融合到工控软件中，以丰富信息的表达，例如，软件的报警部分可以配合语音提示等，系统的功能将会更加完善。
2、网络技术的应用
随着计算机网络的飞速发展，集散系统也出现了分布式、网络化的趋势。基于Internet的远程通讯和控制将成为工业控制网络的发展的方向，工控软件中必然会引入远程实时数据传输和视频传输。
在工控软件中可以考虑把数据记录和视频部分以ActiveX 控件的形式实现，这样既可以让工控软件本身使用这些控件，也可以把控件放到Web站点上，通过Internet，用户可以方便地通过浏览器来监控远程的生产控制情况。
3、与管理信息系统（MIS）的结合
随着管理信息系统的普及，生产现场数据的应用已经不仅仅局限于数据采集和监控，而且要进行流程分析和过程控制，以实现对生产流程的调整和优化。现有的工控软件对这些方面需求还只能以报表的形式提供，或者将数据导出到外部数据库，以供管理信息系统调用，在绝大多数情况下，仍然需要进行再开发才能实现。随着生产决策活动对信息需求的增加，可以预见，工控软件与管理信息系统的集成必将更加紧密，并很可能以实现数据分析与决策功能的模块形式在工控软件中出现。
可以预见，随着我国信息化速度的加快，集散控制系统必然会在各个领域有着更为广泛的应用。