分布式集散控制系統(tǒng)（DCS）的應(yīng)用研究

李東光 唐麗潔

（唐山三友集團(tuán)興達(dá)化纖有限公司，河北 唐山063305）

1.分布式集散控制系統(tǒng)（DCS）工作原理及特點(diǎn)

DCS（DISTRIBUTEDCONTROLSYSTEM）系統(tǒng)是由通信網(wǎng)絡(luò)傳輸至控制中心，在控制中心實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備統(tǒng)一的監(jiān)視和控制，通過分布式的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集單元對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表工藝數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。該系統(tǒng)性能先進(jìn)，功能齊全，組態(tài)靈活方便，是性能價(jià)格比較高的中小型分布式集散控制系統(tǒng)。系統(tǒng)主要用于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)管理以及控制輸出，是油氣田、化工等行業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的理想選擇。

2.分布式集散控制系統(tǒng)（DCS）結(jié)構(gòu)

2.1 分布式集散控制系統(tǒng)（DCS）結(jié)構(gòu)

它可分為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制層、監(jiān)控管理層和通信網(wǎng)絡(luò)層。

2.11 現(xiàn)場(chǎng)控制層。它是由多個(gè)RTU或PLC組成，每個(gè)RTU構(gòu)成了一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)子控制系統(tǒng)，負(fù)責(zé)對(duì)本地現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)采集和控制。RTU為模塊式結(jié)構(gòu)，用戶可以根據(jù)實(shí)際需要靈活選擇功能模塊。

2.12 監(jiān)控管理層。它是由服務(wù)器、工程師站和操作員站組成，內(nèi)裝ECHODCS組態(tài)軟件，負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)的集中監(jiān)控、配置、管理和維護(hù)。

2.13 通信網(wǎng)絡(luò)。在監(jiān)控管理層內(nèi)，服務(wù)器、工程師站和操作員站之間采用冗余的100M以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)。通過客戶機(jī)/服務(wù)器方式，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的共享。

2.2 分布式集散控制系統(tǒng)（DCS）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

2.21 自主性：系統(tǒng)上各工作站是通過網(wǎng)絡(luò)接口連接起來(lái)的，各工作站獨(dú)立自主地完成自己的任務(wù)，且各站的容量可擴(kuò)充，配套軟件隨時(shí)可組態(tài)加載，是一個(gè)能獨(dú)立運(yùn)行的高可靠性子系統(tǒng)。

2.22 高可靠性：高可靠性是DCS的生命力所在，從結(jié)構(gòu)上采用容錯(cuò)設(shè)計(jì)，使得在任一個(gè)單元失效的情況下，仍然保持系統(tǒng)的完整性，即使全局性通信或管理失效，局部站仍能維持工作。從硬件上包括操作站、控制站、通訊鏈路都采用雙重化配置。從軟件上采用分段與模塊化設(shè)計(jì)，積木式結(jié)構(gòu)，采用程序卷回或指令復(fù)執(zhí)的容錯(cuò)設(shè)計(jì)。

2.23 適應(yīng)性、靈活性和可擴(kuò)充性：硬件和軟件采用開放式，標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，系統(tǒng)積木式結(jié)構(gòu)，具有靈活的配置可適應(yīng)不同用戶的需要。工廠改變生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)流程時(shí)只需改變系統(tǒng)配置和控制方案，相應(yīng)使用組態(tài)軟件填一些表格即可實(shí)現(xiàn)。

2.24 在線性與實(shí)時(shí)性：通過人機(jī)接口等對(duì)過程對(duì)象的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、分析等，可進(jìn)行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、組態(tài)回路的在線修改、局部故障的在線維修。

2.25 協(xié)調(diào)性：實(shí)時(shí)高可靠的工業(yè)控制局部網(wǎng)絡(luò)使整個(gè)系統(tǒng)信號(hào)共享，各站之間從總體功能及優(yōu)化處理方面具有充分的協(xié)調(diào)性。

2.26 友好性：DCS軟件面向工業(yè)控制技術(shù)人員、工藝技術(shù)人員和生產(chǎn)操作人員，采用實(shí)用而簡(jiǎn)捷的人機(jī)會(huì)話系統(tǒng)，CRT高分辨率交互圖形顯示，復(fù)合窗口技術(shù)，畫面豐富，縱觀、控制、調(diào)整、趨勢(shì)、流程圖、回路一覽、批量控制、計(jì)量報(bào)表、操作指導(dǎo)畫面、菜單功能等均具有實(shí)時(shí)性。平面密封式薄膜操作鍵盤、觸摸式屏幕、鼠標(biāo)器、跟蹤球等操作器更便于操作。

3.分布式集散控制系統(tǒng)（DCS）重要性認(rèn)識(shí)

多年來(lái)，分布式集散控制系統(tǒng)在企業(yè)電儀車間生產(chǎn)、技改、管理層面取得了驕人戰(zhàn)績(jī)。首先是UPS的并機(jī)應(yīng)用。UPS它所帶負(fù)荷是DCS系統(tǒng)及其操作站，如果斷電，生產(chǎn)線將完全失控。有時(shí)候隨著其使用年限的增加，UPS故障頻發(fā)，電儀技術(shù)人員可以選配UPS并機(jī)方案，選用兩臺(tái)UPS同時(shí)供電輸出，兩臺(tái)可以互為備用，最大限度的可以穩(wěn)定生產(chǎn)；其次是隔離安全柵的改型。隨著年限的使用，隔離安全柵一般是19吋卡籠柜模式，造價(jià)高，供貨周期廠，困擾著電儀人員。為解決這一難題，電儀操作人員可選用導(dǎo)軌安裝卡，滿足工藝生產(chǎn)需求，而且安裝維修簡(jiǎn)便，備件儲(chǔ)備充足；第三，PH計(jì)測(cè)量方法改進(jìn)。PH計(jì)測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確直接影響纖維品質(zhì)，原來(lái)測(cè)量方法都是使用密閉流通池模式，因介質(zhì)壓力波動(dòng)，時(shí)常導(dǎo)致數(shù)據(jù)波動(dòng)，而且PH電極消耗居高不下。電儀采用常壓下流通池安裝測(cè)量方式，成功消解了壓力波動(dòng)影響，并將PH計(jì)移動(dòng)到環(huán)境相對(duì)較好的崗位安裝，大幅降低了PH計(jì)電極的消耗；第四，電動(dòng)機(jī)強(qiáng)冷風(fēng)扇的改造。老線紡練電動(dòng)機(jī)多數(shù)為強(qiáng)冷風(fēng)扇，風(fēng)扇故障引起的停機(jī)很多，電儀人員結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，考慮到電機(jī)有效控溫，決定改造為自冷風(fēng)扇控溫，改造后降溫功能滿足應(yīng)用，而且減少了故障點(diǎn)，對(duì)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)貢獻(xiàn)了力量。

4.分布式集散控制系統(tǒng)（DCS）應(yīng)用研究

在知識(shí)經(jīng)濟(jì)引領(lǐng)社會(huì)發(fā)展的大潮流下，企業(yè)電儀職工自我素質(zhì)的提升顯得尤為重要。上面談到了企業(yè)電議職工對(duì)其的認(rèn)識(shí)，現(xiàn)就電議職工本身來(lái)說(shuō)，需要做的一些工作。

企業(yè)電氣儀表專業(yè)技術(shù)發(fā)展很快，新產(chǎn)品、新技術(shù)層出不窮，作為應(yīng)用維修部門，電儀始終將技能培訓(xùn)、業(yè)務(wù)提升作為日常任務(wù)的重點(diǎn)抓緊抓牢，不敢松懈。首先，抓好崗位應(yīng)知應(yīng)會(huì)的培訓(xùn)。這一層級(jí)的培訓(xùn)以工段班組為主。由主管技術(shù)員主導(dǎo)培訓(xùn)，針對(duì)特定崗位，搜集整理事故案例，對(duì)一線職工進(jìn)行業(yè)務(wù)指導(dǎo)；其次，舉辦專題知識(shí)講座。這一層級(jí)的培訓(xùn)由主任工程師完成。針對(duì)生產(chǎn)線偶發(fā)、頻發(fā)故障的設(shè)備進(jìn)行專題匯總，培訓(xùn)對(duì)象是一線的班組長(zhǎng)、技術(shù)員，重點(diǎn)在理論層面拔高班組長(zhǎng)、技術(shù)員的業(yè)務(wù)技能；第三，聯(lián)系生產(chǎn)廠家，做好設(shè)備選型交換，確定應(yīng)用后，外委人員專業(yè)培訓(xùn)。DCS系統(tǒng)發(fā)展更新很快，電儀先后選配的?？怂共_公司的IA系統(tǒng)，西門子公司的PCS7系統(tǒng)電儀都派員參加了廠家組織的組態(tài)編程培訓(xùn)，培訓(xùn)回來(lái)的技術(shù)人員再將培訓(xùn)所學(xué)廣而告之，傳遞給身邊的同事，從而形成合力，共謀技術(shù)進(jìn)階。

多年來(lái)，電儀技術(shù)創(chuàng)新成果顯著，相信電議職工在自我素質(zhì)各方面整體提升的情況下，其所做的貢獻(xiàn)在化纖發(fā)展建設(shè)大潮將會(huì)發(fā)揮更加重要的作用。

[1]ABBDCS系統(tǒng)及RosemountFF儀表在甲醇生產(chǎn)過程中的應(yīng)用.《自動(dòng)化信息》,2007年06期.

[2]應(yīng)用于工業(yè)水處理系統(tǒng)的DCS控制.《廣西質(zhì)量監(jiān)督導(dǎo)報(bào)》,2008年08期.

[3]何衍慶,俞金壽,蔣慰孫.分散控制系統(tǒng)中先進(jìn)控制算法的研究[S].煉油化工自動(dòng)化.

[4]《集散型控制系統(tǒng)選型與應(yīng)用》.清華大學(xué)出版社.

[5]《分布式控制系統(tǒng)（DCS）設(shè)計(jì)與應(yīng)用實(shí)例》.清華大學(xué)出版社.