關(guān)于DCS系統(tǒng)的應(yīng)用分析

摘 要：論文首先界定了DCS系統(tǒng)的概念，分析了DCS系統(tǒng)的特點(diǎn)，繼而剖析了DCS系統(tǒng)運(yùn)用過程中因電網(wǎng)系統(tǒng)、電磁、信號(hào)線路、電容、電感耦合引入、接地系統(tǒng)的混亂等引起的干擾以及網(wǎng)絡(luò)通訊所引發(fā)的故障問題。最后基于DCS系統(tǒng)運(yùn)用中出現(xiàn)的問題，給出了相應(yīng)的改進(jìn)策略，以期提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性及安全性。

關(guān)鍵詞：DCS系統(tǒng)；干擾；策略

引言

近年來，DCS在生產(chǎn)中的運(yùn)用越來越廣泛，不僅有效地提高了生產(chǎn)的自動(dòng)化水平，而且保障了機(jī)組運(yùn)行的安全性及經(jīng)濟(jì)性。但是，在實(shí)際運(yùn)用的過程中，不可避免地存在一些比較突出的問題。基于此，筆者結(jié)合自己學(xué)習(xí)及工作的經(jīng)歷和經(jīng)驗(yàn)，在相關(guān)理論的支撐下，對(duì)DCS系統(tǒng)的運(yùn)用進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究。

1 DCS系統(tǒng)概述

1.1 DCS系統(tǒng)的概念

DCS又稱為分散控制系統(tǒng)，DCS是通過多臺(tái)計(jì)算機(jī)來控制生產(chǎn)過程中的多個(gè)控制回路，并可以集中地獲取、管理相關(guān)數(shù)據(jù)的一種自動(dòng)控制系統(tǒng)。這種系統(tǒng)主要是通過微處理機(jī)來控制各個(gè)回路，各個(gè)回路之間以及上下級(jí)之間通過高速數(shù)據(jù)通道來交換信息。這樣就實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)內(nèi)部各個(gè)系統(tǒng)之間的信息傳遞及溝通的網(wǎng)絡(luò)。只要在系統(tǒng)設(shè)計(jì)的時(shí)候?qū)⑾嚓P(guān)的生產(chǎn)流程包含到系統(tǒng)控制的范圍之內(nèi)，就可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)流程的自動(dòng)化控制。并且這個(gè)系統(tǒng)還具有相關(guān)數(shù)據(jù)的獲取、監(jiān)控、管理及人機(jī)互換等方面的功能。由此可以看出DCS是一個(gè)具有很強(qiáng)的可靠性，并具有獨(dú)立控制能力的一個(gè)系統(tǒng)。如果子系統(tǒng)出現(xiàn)故障的話，其網(wǎng)絡(luò)式設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，可以為數(shù)據(jù)的獲取、傳遞及提取，選擇新的通道。換句話說，DCS的子系統(tǒng)出現(xiàn)問題，幾乎不會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)作產(chǎn)生什么影響。而且這種系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)的多級(jí)控制系統(tǒng)比較，也具有比較突出的優(yōu)勢(shì)，DCS在結(jié)構(gòu)上更加靈活，布局也更加合理，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及運(yùn)用成本也不是很高，這也是DCS近年來得到廣泛運(yùn)用的主要原因之一。

1.2 DCS系統(tǒng)的特點(diǎn)

DCS相對(duì)于集中式控制系統(tǒng)來說，具有以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)。首先，DCS具有非常高的可靠性，DCS將整個(gè)的系統(tǒng)分成多個(gè)分系統(tǒng)，而且系統(tǒng)的控制功能也被分植到這些分系統(tǒng)之內(nèi)，也就是說系統(tǒng)的控制是由多臺(tái)計(jì)算共同實(shí)現(xiàn)的。所以，每臺(tái)計(jì)算機(jī)所承擔(dān)的任務(wù)相對(duì)來說就比較單一，出現(xiàn)錯(cuò)誤的概率不大，這在一定程度上提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性及可靠性。其次，DCS具有開放性。DCS在設(shè)計(jì)之初，采用的就是開放式、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、系列化的設(shè)計(jì)方式，系統(tǒng)中不同的計(jì)算機(jī)采用局域網(wǎng)的方式進(jìn)行信息的交換與傳遞，這樣系統(tǒng)內(nèi)的計(jì)算機(jī)就在不影響整個(gè)系統(tǒng)功能的前提下，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的增加及減少。再次，DCS功能比較齊全，各部分之間的協(xié)調(diào)性也比較強(qiáng)。整個(gè)系統(tǒng)的控制算法豐富，可以有效地實(shí)現(xiàn)串級(jí)、前饋、解耦、自適應(yīng)和預(yù)測(cè)控制等先進(jìn)控制，而且各個(gè)工作站之間可以通過網(wǎng)絡(luò)傳送相關(guān)的數(shù)據(jù)。這樣系統(tǒng)可以通過信息共享，協(xié)調(diào)工作完成控制系統(tǒng)的總體功能和優(yōu)化處理。

2 DCS系統(tǒng)運(yùn)用中存在的問題

目前，大機(jī)組的儀器控制基本上選用的都是DCS系統(tǒng)。因?yàn)閷?duì)于大型機(jī)組的運(yùn)作中，可能出現(xiàn)的最大問題就是整個(gè)機(jī)組的癱瘓，這樣將造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。而DCS系統(tǒng)具有故障分散的特點(diǎn)，可以有效地提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，DCS系統(tǒng)一經(jīng)推出就得到了廣泛的運(yùn)用。但是在實(shí)際的運(yùn)用過程中DCS系統(tǒng)還是存在一些比較突出的問題。具體主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。首先，DCS系統(tǒng)在運(yùn)作的過程中容易受到一定的干擾，嚴(yán)重影響著系統(tǒng)的運(yùn)作效率。具體來說這種干擾主要來源于電網(wǎng)系統(tǒng)的干擾、電磁的干擾、信號(hào)線路、電容、電感耦合引入的干擾以及接地系統(tǒng)的混亂所引起的干擾等。其次，DCS系統(tǒng)的在運(yùn)作的過程中會(huì)出現(xiàn)一些網(wǎng)絡(luò)通訊故障。比如頻繁地出現(xiàn)數(shù)據(jù)中斷，畫面的數(shù)據(jù)變紅或者不顯現(xiàn)數(shù)據(jù)等。這些故障的出現(xiàn)不僅影響著系統(tǒng)的穩(wěn)定性及可靠性，而且會(huì)實(shí)際的生產(chǎn)活動(dòng)造成一定的困擾。

3 DCS系統(tǒng)運(yùn)用的改進(jìn)策略

通過上面的分析可以看出，DCS系統(tǒng)雖然具有自動(dòng)性、開放性、故障分散等方面的優(yōu)勢(shì)[1]，但是在實(shí)際的運(yùn)用過程中，還是存在一些比較突出的問題。為提高DCS系統(tǒng)的運(yùn)用效率及效果，筆者結(jié)合自己的工作經(jīng)驗(yàn)及相關(guān)理論，提出以下幾條改進(jìn)策略。首先，針對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)的干擾，DCS系統(tǒng)可以采用如下圖所示的供電結(jié)構(gòu)[2]（圖3-1）。這種供電結(jié)構(gòu)不僅不會(huì)出現(xiàn)斷電，而且結(jié)構(gòu)中的UPS還具有隔離干擾的性能。電磁波干擾的避免措施主要是要做好防雷措施，同時(shí)將DCS系統(tǒng)和防雷系統(tǒng)與接地系統(tǒng)進(jìn)行等電位的連接，這樣就可以有效地避免雷電電磁波所帶來的干擾。對(duì)于空間輻射電磁場(chǎng)的干擾，可以通過設(shè)置屏蔽電纜及對(duì)DCS系統(tǒng)的局部屏蔽來消除[3。

圖3-1 不間斷供電的供電結(jié)構(gòu)圖

信號(hào)線路、電容、電感耦合引入所造成的干擾。其中信號(hào)線路的引入干擾相對(duì)來說最強(qiáng)。對(duì)于此，除了選用屏蔽電纜外，在電纜的輻射過程中也要盡量保證電纜不要和動(dòng)力電纜靠近或者平行，并遠(yuǎn)離大功率的變壓器等[4]。而電容、電感耦合器引入的干擾預(yù)防措施，主要是通過選用金屬電纜管道或金屬電纜橋架敷設(shè)信號(hào)線來避免，值得強(qiáng)調(diào)的是金屬電纜管道或金屬電纜橋架都要做好接地，這樣才能達(dá)到預(yù)期的效果，消除電容、電感耦合引入的干擾。另外，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)通訊故障問題，則要根據(jù)實(shí)際的情況，做恰當(dāng)?shù)倪x擇。一般來說，首先要查看交換機(jī)的工作狀態(tài)，看其運(yùn)作是否正常。其次，斷掉通往上游的線路，進(jìn)行處理后再依次重啟。如果不能解決則要相關(guān)的專業(yè)人們進(jìn)行調(diào)試。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過論文的研究可以看出，DCS系統(tǒng)的運(yùn)用不僅可以有效地提高生產(chǎn)效率，而且能夠有效地降低生產(chǎn)成本。DCS系統(tǒng)的運(yùn)用，可以提高生產(chǎn)體統(tǒng)的穩(wěn)定性及安全性，尤其是對(duì)于一些大型機(jī)組來說，這種優(yōu)勢(shì)的體現(xiàn)更為明顯、突出。但是在運(yùn)用的過程中，要注意避免一些不必要的干擾，以免影響系統(tǒng)的正常運(yùn)作。最后，希望論文的研究為相關(guān)的工作者及研究人員提供一定的借鑒與參考價(jià)值，也為DCS系統(tǒng)的運(yùn)用及推廣做出一定的貢獻(xiàn)。

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