DCS控制系統(tǒng)在實踐教學中的改進與創(chuàng)新

摘 要： 學院組建了DCS控制實驗室，但在學院開設的“DCS控制實驗實訓”課程中，發(fā)現(xiàn)DCS控制系統(tǒng)存有一定的缺陷和不足。文章針對學院現(xiàn)有DCS控制系統(tǒng)的不足，應用所學專業(yè)知識，提出改進思路，改進方案涉及工程的重新組態(tài)，DCS系統(tǒng)的再擴展分配問題和處理溫度實驗效果不佳等問題；整合現(xiàn)有的可行實驗項目方案，添加其他一些可行的實驗方案，完善實驗內(nèi)容。最終提高教學質(zhì)量，滿足教學要求，提高自身能力。

關鍵詞： DCS JX300-X 實踐教學

學院在2006年組建了DCS控制實驗室，至今已有6年多時間，為蘇南地區(qū)培養(yǎng)了一大批DCS控制人才，服務了地方企業(yè)，滿足了一定量的企業(yè)需求，但該實驗室隨著時間的延長和學院招生規(guī)模的擴展，弊端逐漸顯露出來。現(xiàn)我們利用4年所學的專業(yè)知識，改進和創(chuàng)新現(xiàn)有的DCS控制系統(tǒng)，使DCS控制實驗室能更好地為提高教學質(zhì)量和培養(yǎng)人才服務。

主要改進和創(chuàng)新的對象DCS產(chǎn)品為浙江中控自動化系列的品牌產(chǎn)品WebField JX -300XP，通過該平臺，指出該實驗室建設的不足和DCS系統(tǒng)存在的缺陷，而后提出Jx-300x DCS控制系統(tǒng)改進方案，最終完成實現(xiàn)DCS控制系統(tǒng)改進效果。針對學院現(xiàn)有的DCS控制系統(tǒng)進行改進，一方面可以鞏固所學的專業(yè)基礎知識和培養(yǎng)解決實際工程問題的能力，進一步領會DCS控制系統(tǒng)的軟硬件組態(tài)方法，另一方面可以彌補我院現(xiàn)有的DCS控制系統(tǒng)的不足。

1.現(xiàn)有Jx-300x DCS教學中的缺陷

1.1控制對象數(shù)量不足

隨著時學院招生規(guī)模的不斷擴展，實驗室現(xiàn)存在6個控制對象，出現(xiàn)緊缺偏少問題，訓練崗位嚴重緊缺。以一個基準班（60人）為例，分上下午2批，每個控制對象為一組，一共可分為12組，每組人數(shù)為5人，即每組有5個同學完成同一個實驗，如表1.1所示，對學生來說缺乏足夠的鍛煉時間，一個小組往往只有組長在做實驗，組員圍觀。一部分學生在實際實驗實訓過程中，出現(xiàn)松懈和不認真對待態(tài)度，出現(xiàn)許多不良現(xiàn)象。

如圖1.1所示，給出了現(xiàn)有的DCS控制系統(tǒng)，A組學生所涉及的對象有：6臺工控機、控制站機籠1、控制對象三大部分組成，在6臺工控機中，只有一臺為工程師站，能完成實驗的參數(shù)修改，其余5臺是操作員站，只能監(jiān)控，即在任何時候5個人當中只有1位學生在做實驗。B組學生所涉及的對象有：6臺工控機、控制站機籠2、控制對象（控制臺）三部分，情況跟A組一樣。注：整個DCS實驗室有3個控制站機柜，每個控制站機柜帶2個小組，故共有6個小組（ABCDEF）。

1.2實驗項目繁多

目前存在的實驗項目是6年前“浙江中控”用JX-300XP組態(tài)軟件做的工程，可做實驗內(nèi)容較多，極其不合理，如圖1.2所示，理由如下：在已有的組態(tài)工程中，可以做的實驗項目較多，但考慮實驗教學安排一般只有18學時，也就是最多可做6個實驗。且第一次實驗安排學生了解設備，掌握基本操作，其實質(zhì)只有5個實驗可以安排。

1.3溫度控制傳感器及執(zhí)行元件的缺陷

目前可控硅調(diào)壓裝置有斬波（移相）觸發(fā)、周期過零（PWM）觸發(fā)和周波過零（CYC）觸發(fā)。使用斬波（移相）調(diào)壓控制，導致在電網(wǎng)中產(chǎn)生高次諧波，對電源有污染。而周波過零（CYC）觸發(fā)最大限度地利用交流電的周期特性，對溫度控制系統(tǒng)有較高的控制精度，較少的干擾和電源污染。目前系統(tǒng)可控硅調(diào)壓裝置使用的是斬波（移相）觸發(fā)，是由全隔離三相交流調(diào)壓模塊（STY380D75G）和三相同步變壓器模塊（TB-3）組成的。隨著使用年限的增加，設備陸續(xù)出現(xiàn)問題，特別是在設計生產(chǎn)階段就已經(jīng)存在的缺陷現(xiàn)在完全暴露出來。更換后可控硅調(diào)壓裝置是由三相交流固態(tài)繼電器（SSR-3H380D35）和固態(tài)繼電器周波控制模塊（SSR-CYC）。該組合方式采用的是周波過零觸發(fā)方式。

2.控制系統(tǒng)硬件配置改進

2.1控制站機柜分配方法

由于一個控制站機柜最多配置5只機籠，其中1個為電源機籠，4個為IO機籠，1個IO機籠對應安裝1個IO單元。根據(jù)現(xiàn)有設備情況，可在控制站機柜里再添加2個機籠，使得一個控制站機柜有4個IO機籠。以至3個控制站機柜各再添加2個IO機籠，共添加6個機籠，以至學生分組數(shù)進一步擴大，每批就可分12組（ABCDEFGHIJKM組），每組成員可分至2～3人。如表2.1所示，比以前組成員減少一半。

2.2整體結構分配方法

由于每組的項目實驗都是互不影響的，因此每組只需要一個主控卡和一對互為冗余的數(shù)據(jù)轉發(fā)卡。分組情況如下：

A組學生涉及3臺工控機、控制站機籠1、控制對象；

B組學生涉及3臺工控機、控制站機籠2、控制對象；

C組學生涉及3臺工控機、控制站機籠3、控制對象；

D組學生涉及3臺工控機、控制站機籠4、控制對象.

由此可見，每個控制站可帶4個小組，每組的3臺工控機可分為1個工程師站、2個操作員，大大提高了工作效率，使得學生鍛煉時間增多，涉及學生面廣。多數(shù)學生都能參與進來，提高了教學質(zhì)量。

2.3Jx-300x組態(tài)流程圖改進情況

流程圖改進遵循實驗課時數(shù)，選擇效果較好的實驗，涉及重點知識內(nèi)容，包括典型控制回路的等原則，選擇了如圖2.1所示的實驗題目，實驗七、八為備用實驗，以防其他實驗出現(xiàn)不可預知的故障。

3.結語

本文應用所學專業(yè)知識，從基礎上提出了改進思路。改進方案涉及工程的重新組態(tài)、DCS系統(tǒng)的再擴展分配和處理溫度實驗效果不佳等問題。整合現(xiàn)有的可行實驗項目方案，添加其他可行的實驗方案，完善實驗內(nèi)容。最終達到提高教學質(zhì)量，滿足教學要求，提高自身專業(yè)知識和能力等目的。

參考文獻：

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通訊作者：盧亞平