DCS系統(tǒng)在天然氣儀表領(lǐng)域中的應(yīng)用特征分析

秦瓊

摘 要 文章首先就DCS系統(tǒng)的概念以及結(jié)構(gòu)做出了必要的說明和分析，而后進(jìn)一步針對其工作特征和發(fā)展?fàn)顟B(tài)進(jìn)行了討論。

關(guān)鍵詞 DCS；天然氣；儀表；應(yīng)用

中圖分類號：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）04-0085-01

天然氣從開采、加工一直到流通和消費的整個過程中，儀表都占據(jù)著至關(guān)重要的地位。儀表工作的正常與否，以及儀表能否在第一時間將讀取到的相關(guān)數(shù)據(jù)傳達(dá)給相應(yīng)的控制系統(tǒng)，對于整個天然氣生命周期中的各個領(lǐng)域而言都有著至關(guān)重要的價值和作用。

1 DCS系統(tǒng)的概念以及結(jié)構(gòu)

分布式控制系統(tǒng)（DCS，Distributed Control System），又稱為集散控制系統(tǒng)，是繼集中式控制系統(tǒng)之后進(jìn)一步發(fā)展和演變而成的控制體系。分布式控制系統(tǒng)從本質(zhì)上看是一個由過程控制層和過程監(jiān)控層組成的以通信網(wǎng)絡(luò)為核心傳輸紐帶的多級計算機系統(tǒng)，在整個DCS體系中綜合了計算機、通信、顯示和控制等技術(shù)，其基本思想是分散控制、集中操作、分級管理、配置靈活以及組態(tài)方便。

在石油天然氣的生產(chǎn)和加工領(lǐng)域中，每一個環(huán)節(jié)都涉及到儀表的參與。儀表的示值準(zhǔn)確程度，直接關(guān)系到天然氣生產(chǎn)領(lǐng)域中的安全水平以及其流通過程中的利潤問題。與此同時，由于天然氣生產(chǎn)和流通過程中，尤其是生產(chǎn)過程中的工作環(huán)境通常較為惡劣，環(huán)境的溫濕度以及空氣中的諸多成分都可能并不適宜工作人員現(xiàn)場實施動作，因此對于儀表的讀值通常采用遠(yuǎn)距離傳輸。而在天然氣領(lǐng)域中，由于每個工作環(huán)節(jié)都會涉及到諸多方面的儀表參數(shù)讀取，因此對于工作狀態(tài)和穩(wěn)定程度的判斷以及控制工作，只能在將儀表讀數(shù)進(jìn)行收集的基礎(chǔ)上才能展開。而DCS的價值，則在于當(dāng)獲取到一定范圍內(nèi)的儀表讀數(shù)的時候，針對其讀數(shù)狀態(tài)展開分析，并且及時作出反應(yīng)并且給出分析報告。從結(jié)構(gòu)角度看，DCS系統(tǒng)在石油天然氣的生產(chǎn)領(lǐng)域中，通常通過局域網(wǎng)來實現(xiàn)對于諸多儀表體系和相關(guān)群落以及操作站之間的通信。其總體結(jié)構(gòu)參見圖1。

圖1 天然氣環(huán)境中儀表DCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

每一個儀表集群都通過當(dāng)?shù)氐腎/O接口與DCS控制器保持聯(lián)系，控制器負(fù)責(zé)對相關(guān)儀表數(shù)據(jù)作出最初的判斷，并且將相關(guān)數(shù)據(jù)經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)傳達(dá)給上層操作站。參與控制整個天然氣生產(chǎn)系統(tǒng)的工作人員通過操作站讀取到相應(yīng)的基本數(shù)據(jù)以及控制器做出的必要動作，其中包括必要的數(shù)據(jù)分析匯總。與此同時，操作站還負(fù)責(zé)提供相應(yīng)的輸出以及控制接口和手柄給相關(guān)工作人員，確?？刂乒ぷ鞯靡皂樌归_。

2 DCS系統(tǒng)的特征以及發(fā)展分析

對于DCS系統(tǒng)而言，在天然氣工作環(huán)境中存在其自身的生命周期和發(fā)展規(guī)律，這個生命周期與天然氣工作環(huán)境中的其他技術(shù)應(yīng)當(dāng)能夠保持一定的兼容并且能夠?qū)崿F(xiàn)互相推進(jìn)發(fā)展。想要實現(xiàn)如此目標(biāo)，DCS系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備安全、開放兩個方面的重點屬性。在安全方面，必須認(rèn)識到對于DCS系統(tǒng)以及整個天然氣生產(chǎn)甚至是加工工作環(huán)節(jié)而言，數(shù)據(jù)的安全性以及可靠性直接關(guān)系到DCS工作的有效展開，更加進(jìn)一步關(guān)系到系統(tǒng)對于儀表體系的控制效果以及相關(guān)工作人員對于整個天然氣生產(chǎn)系統(tǒng)的控制有效性。針對安全方面的需求，DCS通常對于相應(yīng)的設(shè)備首先從硬件角度實現(xiàn)冗余，在某些特定場合甚至實現(xiàn)1：1冗余確保相關(guān)數(shù)據(jù)安全。除此以外，DCS系統(tǒng)通常還會從用戶角度確保數(shù)據(jù)安全，常見的做法是為不同的使用人員設(shè)定不同的權(quán)限，確保將誤操作比例等問題的發(fā)生降至最低。而對于開放性而言，DCS作為天然氣儀表體系環(huán)境中相對高層的控制系統(tǒng)，需要對其下包括可編程邏輯控制器（PLC，Programmable Logic Controller）等相應(yīng)控制設(shè)備在內(nèi)的諸多組件實現(xiàn)兼容，并進(jìn)一步構(gòu)成對儀表等天然氣生產(chǎn)組件更為完備的控制體系。此外，一個兼容性良好的DCS系統(tǒng)還應(yīng)當(dāng)對未來發(fā)展保持兼容，為未來的發(fā)展預(yù)留出一定的軟硬件接口，確保其在發(fā)展過程中表現(xiàn)出良好的適應(yīng)特征。從發(fā)展角度看，DCS在發(fā)展的過程中還會呈現(xiàn)出極強的數(shù)據(jù)特征，以數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)引擎作為核心的人工智能思想會逐步在DCS系統(tǒng)中得到重視。這些技術(shù)能夠幫助計算機更好地“理解”采集到的儀表數(shù)據(jù)，以便于根據(jù)這些數(shù)據(jù)作出更為人性化的合理判斷和相應(yīng)決策。與此同時，此類技術(shù)在DCS系統(tǒng)中得到更為深入的應(yīng)用，也意味著人們能夠從數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)更多潛在的問題，并且及時加以改進(jìn)，更為重要的是能夠幫助工作人員發(fā)現(xiàn)對現(xiàn)存工作流程中可能存在的問題和不足，因此也會成為改善天然氣工作的重要依據(jù)和手柄。

3 結(jié)論

當(dāng)前天然氣工作環(huán)境中，DCS系統(tǒng)的作用和價值已經(jīng)毋庸置疑，其不斷成熟，必然會成為推動我國天然氣工業(yè)發(fā)展的重要力量，對于保持天然氣領(lǐng)域中各個儀表簇的健康水平同樣意義重大。鑒于此，在對待DCS的發(fā)展過程中，應(yīng)當(dāng)認(rèn)真觀察數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)存在于工作細(xì)節(jié)中的問題和不足，在確保DCS系統(tǒng)充分發(fā)揮作用的基礎(chǔ)之上，進(jìn)一步對其自身展開不斷改善，推動我國天然氣工業(yè)的進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)

[1]黃春芳.油氣管道儀表與自動化[M].北京：中國石化出版社，2009.

[2]余袁園，營萬軍，吳瓊，于龍.天然氣計量監(jiān)控管理系統(tǒng)改造設(shè)計及實現(xiàn)[J].工業(yè)計量，2005（S1）.endprint

摘 要 文章首先就DCS系統(tǒng)的概念以及結(jié)構(gòu)做出了必要的說明和分析，而后進(jìn)一步針對其工作特征和發(fā)展?fàn)顟B(tài)進(jìn)行了討論。

關(guān)鍵詞 DCS；天然氣；儀表；應(yīng)用

中圖分類號：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）04-0085-01

天然氣從開采、加工一直到流通和消費的整個過程中，儀表都占據(jù)著至關(guān)重要的地位。儀表工作的正常與否，以及儀表能否在第一時間將讀取到的相關(guān)數(shù)據(jù)傳達(dá)給相應(yīng)的控制系統(tǒng)，對于整個天然氣生命周期中的各個領(lǐng)域而言都有著至關(guān)重要的價值和作用。

1 DCS系統(tǒng)的概念以及結(jié)構(gòu)

分布式控制系統(tǒng)（DCS，Distributed Control System），又稱為集散控制系統(tǒng)，是繼集中式控制系統(tǒng)之后進(jìn)一步發(fā)展和演變而成的控制體系。分布式控制系統(tǒng)從本質(zhì)上看是一個由過程控制層和過程監(jiān)控層組成的以通信網(wǎng)絡(luò)為核心傳輸紐帶的多級計算機系統(tǒng)，在整個DCS體系中綜合了計算機、通信、顯示和控制等技術(shù)，其基本思想是分散控制、集中操作、分級管理、配置靈活以及組態(tài)方便。

在石油天然氣的生產(chǎn)和加工領(lǐng)域中，每一個環(huán)節(jié)都涉及到儀表的參與。儀表的示值準(zhǔn)確程度，直接關(guān)系到天然氣生產(chǎn)領(lǐng)域中的安全水平以及其流通過程中的利潤問題。與此同時，由于天然氣生產(chǎn)和流通過程中，尤其是生產(chǎn)過程中的工作環(huán)境通常較為惡劣，環(huán)境的溫濕度以及空氣中的諸多成分都可能并不適宜工作人員現(xiàn)場實施動作，因此對于儀表的讀值通常采用遠(yuǎn)距離傳輸。而在天然氣領(lǐng)域中，由于每個工作環(huán)節(jié)都會涉及到諸多方面的儀表參數(shù)讀取，因此對于工作狀態(tài)和穩(wěn)定程度的判斷以及控制工作，只能在將儀表讀數(shù)進(jìn)行收集的基礎(chǔ)上才能展開。而DCS的價值，則在于當(dāng)獲取到一定范圍內(nèi)的儀表讀數(shù)的時候，針對其讀數(shù)狀態(tài)展開分析，并且及時作出反應(yīng)并且給出分析報告。從結(jié)構(gòu)角度看，DCS系統(tǒng)在石油天然氣的生產(chǎn)領(lǐng)域中，通常通過局域網(wǎng)來實現(xiàn)對于諸多儀表體系和相關(guān)群落以及操作站之間的通信。其總體結(jié)構(gòu)參見圖1。

圖1 天然氣環(huán)境中儀表DCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

每一個儀表集群都通過當(dāng)?shù)氐腎/O接口與DCS控制器保持聯(lián)系，控制器負(fù)責(zé)對相關(guān)儀表數(shù)據(jù)作出最初的判斷，并且將相關(guān)數(shù)據(jù)經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)傳達(dá)給上層操作站。參與控制整個天然氣生產(chǎn)系統(tǒng)的工作人員通過操作站讀取到相應(yīng)的基本數(shù)據(jù)以及控制器做出的必要動作，其中包括必要的數(shù)據(jù)分析匯總。與此同時，操作站還負(fù)責(zé)提供相應(yīng)的輸出以及控制接口和手柄給相關(guān)工作人員，確保控制工作得以順利展開。

2 DCS系統(tǒng)的特征以及發(fā)展分析

對于DCS系統(tǒng)而言，在天然氣工作環(huán)境中存在其自身的生命周期和發(fā)展規(guī)律，這個生命周期與天然氣工作環(huán)境中的其他技術(shù)應(yīng)當(dāng)能夠保持一定的兼容并且能夠?qū)崿F(xiàn)互相推進(jìn)發(fā)展。想要實現(xiàn)如此目標(biāo)，DCS系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備安全、開放兩個方面的重點屬性。在安全方面，必須認(rèn)識到對于DCS系統(tǒng)以及整個天然氣生產(chǎn)甚至是加工工作環(huán)節(jié)而言，數(shù)據(jù)的安全性以及可靠性直接關(guān)系到DCS工作的有效展開，更加進(jìn)一步關(guān)系到系統(tǒng)對于儀表體系的控制效果以及相關(guān)工作人員對于整個天然氣生產(chǎn)系統(tǒng)的控制有效性。針對安全方面的需求，DCS通常對于相應(yīng)的設(shè)備首先從硬件角度實現(xiàn)冗余，在某些特定場合甚至實現(xiàn)1：1冗余確保相關(guān)數(shù)據(jù)安全。除此以外，DCS系統(tǒng)通常還會從用戶角度確保數(shù)據(jù)安全，常見的做法是為不同的使用人員設(shè)定不同的權(quán)限，確保將誤操作比例等問題的發(fā)生降至最低。而對于開放性而言，DCS作為天然氣儀表體系環(huán)境中相對高層的控制系統(tǒng)，需要對其下包括可編程邏輯控制器（PLC，Programmable Logic Controller）等相應(yīng)控制設(shè)備在內(nèi)的諸多組件實現(xiàn)兼容，并進(jìn)一步構(gòu)成對儀表等天然氣生產(chǎn)組件更為完備的控制體系。此外，一個兼容性良好的DCS系統(tǒng)還應(yīng)當(dāng)對未來發(fā)展保持兼容，為未來的發(fā)展預(yù)留出一定的軟硬件接口，確保其在發(fā)展過程中表現(xiàn)出良好的適應(yīng)特征。從發(fā)展角度看，DCS在發(fā)展的過程中還會呈現(xiàn)出極強的數(shù)據(jù)特征，以數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)引擎作為核心的人工智能思想會逐步在DCS系統(tǒng)中得到重視。這些技術(shù)能夠幫助計算機更好地“理解”采集到的儀表數(shù)據(jù)，以便于根據(jù)這些數(shù)據(jù)作出更為人性化的合理判斷和相應(yīng)決策。與此同時，此類技術(shù)在DCS系統(tǒng)中得到更為深入的應(yīng)用，也意味著人們能夠從數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)更多潛在的問題，并且及時加以改進(jìn)，更為重要的是能夠幫助工作人員發(fā)現(xiàn)對現(xiàn)存工作流程中可能存在的問題和不足，因此也會成為改善天然氣工作的重要依據(jù)和手柄。

3 結(jié)論

當(dāng)前天然氣工作環(huán)境中，DCS系統(tǒng)的作用和價值已經(jīng)毋庸置疑，其不斷成熟，必然會成為推動我國天然氣工業(yè)發(fā)展的重要力量，對于保持天然氣領(lǐng)域中各個儀表簇的健康水平同樣意義重大。鑒于此，在對待DCS的發(fā)展過程中，應(yīng)當(dāng)認(rèn)真觀察數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)存在于工作細(xì)節(jié)中的問題和不足，在確保DCS系統(tǒng)充分發(fā)揮作用的基礎(chǔ)之上，進(jìn)一步對其自身展開不斷改善，推動我國天然氣工業(yè)的進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)

[1]黃春芳.油氣管道儀表與自動化[M].北京：中國石化出版社，2009.

[2]余袁園，營萬軍，吳瓊，于龍.天然氣計量監(jiān)控管理系統(tǒng)改造設(shè)計及實現(xiàn)[J].工業(yè)計量，2005（S1）.endprint

摘 要 文章首先就DCS系統(tǒng)的概念以及結(jié)構(gòu)做出了必要的說明和分析，而后進(jìn)一步針對其工作特征和發(fā)展?fàn)顟B(tài)進(jìn)行了討論。

關(guān)鍵詞 DCS；天然氣；儀表；應(yīng)用

中圖分類號：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）04-0085-01

天然氣從開采、加工一直到流通和消費的整個過程中，儀表都占據(jù)著至關(guān)重要的地位。儀表工作的正常與否，以及儀表能否在第一時間將讀取到的相關(guān)數(shù)據(jù)傳達(dá)給相應(yīng)的控制系統(tǒng)，對于整個天然氣生命周期中的各個領(lǐng)域而言都有著至關(guān)重要的價值和作用。

1 DCS系統(tǒng)的概念以及結(jié)構(gòu)

分布式控制系統(tǒng)（DCS，Distributed Control System），又稱為集散控制系統(tǒng)，是繼集中式控制系統(tǒng)之后進(jìn)一步發(fā)展和演變而成的控制體系。分布式控制系統(tǒng)從本質(zhì)上看是一個由過程控制層和過程監(jiān)控層組成的以通信網(wǎng)絡(luò)為核心傳輸紐帶的多級計算機系統(tǒng)，在整個DCS體系中綜合了計算機、通信、顯示和控制等技術(shù)，其基本思想是分散控制、集中操作、分級管理、配置靈活以及組態(tài)方便。

在石油天然氣的生產(chǎn)和加工領(lǐng)域中，每一個環(huán)節(jié)都涉及到儀表的參與。儀表的示值準(zhǔn)確程度，直接關(guān)系到天然氣生產(chǎn)領(lǐng)域中的安全水平以及其流通過程中的利潤問題。與此同時，由于天然氣生產(chǎn)和流通過程中，尤其是生產(chǎn)過程中的工作環(huán)境通常較為惡劣，環(huán)境的溫濕度以及空氣中的諸多成分都可能并不適宜工作人員現(xiàn)場實施動作，因此對于儀表的讀值通常采用遠(yuǎn)距離傳輸。而在天然氣領(lǐng)域中，由于每個工作環(huán)節(jié)都會涉及到諸多方面的儀表參數(shù)讀取，因此對于工作狀態(tài)和穩(wěn)定程度的判斷以及控制工作，只能在將儀表讀數(shù)進(jìn)行收集的基礎(chǔ)上才能展開。而DCS的價值，則在于當(dāng)獲取到一定范圍內(nèi)的儀表讀數(shù)的時候，針對其讀數(shù)狀態(tài)展開分析，并且及時作出反應(yīng)并且給出分析報告。從結(jié)構(gòu)角度看，DCS系統(tǒng)在石油天然氣的生產(chǎn)領(lǐng)域中，通常通過局域網(wǎng)來實現(xiàn)對于諸多儀表體系和相關(guān)群落以及操作站之間的通信。其總體結(jié)構(gòu)參見圖1。

圖1 天然氣環(huán)境中儀表DCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

每一個儀表集群都通過當(dāng)?shù)氐腎/O接口與DCS控制器保持聯(lián)系，控制器負(fù)責(zé)對相關(guān)儀表數(shù)據(jù)作出最初的判斷，并且將相關(guān)數(shù)據(jù)經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)傳達(dá)給上層操作站。參與控制整個天然氣生產(chǎn)系統(tǒng)的工作人員通過操作站讀取到相應(yīng)的基本數(shù)據(jù)以及控制器做出的必要動作，其中包括必要的數(shù)據(jù)分析匯總。與此同時，操作站還負(fù)責(zé)提供相應(yīng)的輸出以及控制接口和手柄給相關(guān)工作人員，確?？刂乒ぷ鞯靡皂樌归_。

2 DCS系統(tǒng)的特征以及發(fā)展分析

對于DCS系統(tǒng)而言，在天然氣工作環(huán)境中存在其自身的生命周期和發(fā)展規(guī)律，這個生命周期與天然氣工作環(huán)境中的其他技術(shù)應(yīng)當(dāng)能夠保持一定的兼容并且能夠?qū)崿F(xiàn)互相推進(jìn)發(fā)展。想要實現(xiàn)如此目標(biāo)，DCS系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備安全、開放兩個方面的重點屬性。在安全方面，必須認(rèn)識到對于DCS系統(tǒng)以及整個天然氣生產(chǎn)甚至是加工工作環(huán)節(jié)而言，數(shù)據(jù)的安全性以及可靠性直接關(guān)系到DCS工作的有效展開，更加進(jìn)一步關(guān)系到系統(tǒng)對于儀表體系的控制效果以及相關(guān)工作人員對于整個天然氣生產(chǎn)系統(tǒng)的控制有效性。針對安全方面的需求，DCS通常對于相應(yīng)的設(shè)備首先從硬件角度實現(xiàn)冗余，在某些特定場合甚至實現(xiàn)1：1冗余確保相關(guān)數(shù)據(jù)安全。除此以外，DCS系統(tǒng)通常還會從用戶角度確保數(shù)據(jù)安全，常見的做法是為不同的使用人員設(shè)定不同的權(quán)限，確保將誤操作比例等問題的發(fā)生降至最低。而對于開放性而言，DCS作為天然氣儀表體系環(huán)境中相對高層的控制系統(tǒng)，需要對其下包括可編程邏輯控制器（PLC，Programmable Logic Controller）等相應(yīng)控制設(shè)備在內(nèi)的諸多組件實現(xiàn)兼容，并進(jìn)一步構(gòu)成對儀表等天然氣生產(chǎn)組件更為完備的控制體系。此外，一個兼容性良好的DCS系統(tǒng)還應(yīng)當(dāng)對未來發(fā)展保持兼容，為未來的發(fā)展預(yù)留出一定的軟硬件接口，確保其在發(fā)展過程中表現(xiàn)出良好的適應(yīng)特征。從發(fā)展角度看，DCS在發(fā)展的過程中還會呈現(xiàn)出極強的數(shù)據(jù)特征，以數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)引擎作為核心的人工智能思想會逐步在DCS系統(tǒng)中得到重視。這些技術(shù)能夠幫助計算機更好地“理解”采集到的儀表數(shù)據(jù)，以便于根據(jù)這些數(shù)據(jù)作出更為人性化的合理判斷和相應(yīng)決策。與此同時，此類技術(shù)在DCS系統(tǒng)中得到更為深入的應(yīng)用，也意味著人們能夠從數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)更多潛在的問題，并且及時加以改進(jìn)，更為重要的是能夠幫助工作人員發(fā)現(xiàn)對現(xiàn)存工作流程中可能存在的問題和不足，因此也會成為改善天然氣工作的重要依據(jù)和手柄。

3 結(jié)論

當(dāng)前天然氣工作環(huán)境中，DCS系統(tǒng)的作用和價值已經(jīng)毋庸置疑，其不斷成熟，必然會成為推動我國天然氣工業(yè)發(fā)展的重要力量，對于保持天然氣領(lǐng)域中各個儀表簇的健康水平同樣意義重大。鑒于此，在對待DCS的發(fā)展過程中，應(yīng)當(dāng)認(rèn)真觀察數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)存在于工作細(xì)節(jié)中的問題和不足，在確保DCS系統(tǒng)充分發(fā)揮作用的基礎(chǔ)之上，進(jìn)一步對其自身展開不斷改善，推動我國天然氣工業(yè)的進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)

[1]黃春芳.油氣管道儀表與自動化[M].北京：中國石化出版社，2009.

[2]余袁園，營萬軍，吳瓊，于龍.天然氣計量監(jiān)控管理系統(tǒng)改造設(shè)計及實現(xiàn)[J].工業(yè)計量，2005（S1）.endprint