化工工藝設(shè)施中低壓電機的DCS監(jiān)控應(yīng)用探討

鄭軍(新疆中泰化學(xué)阜康能源有限公司 新疆 830009)

DCS監(jiān)控系統(tǒng)也即分布式控制系統(tǒng)，是以計算機信息技術(shù)為依托，對化工生產(chǎn)的全過程實時監(jiān)控與管理，它不僅可以對控制系統(tǒng)進行縱向分層管理，又可以進行橫向分散式操作，從而將每一生產(chǎn)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)信息進行高效整合，便于信息的共享和決策的制定。

一、結(jié)構(gòu)與應(yīng)用原理

1.硬件

DCS監(jiān)控系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)主要有三部分，一是工作站臺，二是控制站臺，三是網(wǎng)絡(luò)平臺。

工作站臺的作用是對生產(chǎn)工藝流程進行管理，其中依據(jù)不同的功能又可細分為工程師站臺、操作員站臺、數(shù)據(jù)存儲站臺。工程師站臺主要負責(zé)系統(tǒng)的組態(tài)和運行維護，通過此站臺可以對系統(tǒng)進行人工的監(jiān)管。操作員站臺通過提供人機交互操作界面，以便讓技術(shù)人員隨時掌握數(shù)據(jù)狀態(tài)值，并能隨時進入系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫對數(shù)據(jù)點實施操作。數(shù)據(jù)存數(shù)站臺容納了所有的歷史數(shù)據(jù)，運用組態(tài)軟件可清晰顯示出歷史數(shù)據(jù)趨勢狀態(tài)值，為預(yù)測和分析故障提供參考依據(jù)。

控制站臺主要運用在現(xiàn)場的管理操作中，采集和處理現(xiàn)場監(jiān)控的信息，確保生產(chǎn)工藝流程的順利進行。遵循設(shè)備冗余原則，完善應(yīng)急管理方案，提高監(jiān)管過程的可靠性。

網(wǎng)絡(luò)平臺的作用是進行信息的交流與對接。運用通信網(wǎng)絡(luò)將系統(tǒng)的分散設(shè)備連接成為一個有機整體，以確保數(shù)據(jù)信息、操作指令傳遞的連續(xù)性和有效性。

2.軟件

DCS監(jiān)控系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)主要包括多任務(wù)操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)信息存儲系統(tǒng)、組態(tài)軟件等，這些應(yīng)用軟件共同為DCS系統(tǒng)的運行提供了技術(shù)支撐。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)上也采取靈活化的配置方式，以便技術(shù)人員能夠依據(jù)現(xiàn)實的需要對系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進行調(diào)整和優(yōu)化。

3.原理

低壓電機DCS監(jiān)控系統(tǒng)的運行主要是以信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為核心，依據(jù)控制分散和集中原理設(shè)計的，利用多級分層結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，極大地適應(yīng)了現(xiàn)代化工工藝需要，不僅可以對整個生產(chǎn)過程進行實時監(jiān)控，同時為信息的采集和同步處理提供了可靠的操作平臺。該系統(tǒng)運行的功能層主要有測控保護層、信息通信管理層和上位機管理系統(tǒng)。

測控保護層是由數(shù)量眾多的保護裝置和自動控制裝置組成，并分布在就地開關(guān)柜的終端等位置。保護裝置的運行具有完全獨立性的特點，在現(xiàn)場監(jiān)控時，利用現(xiàn)場總線技術(shù)，通過光纖將各個控制裝置進行鏈接后實行分布式監(jiān)控管理。

信息通信管理層主要控制操作命令，或者將電氣背景工作站的信息依據(jù)固定的模式發(fā)到其它設(shè)備，還負責(zé)通訊代碼的轉(zhuǎn)化。通過以太網(wǎng)連接計算機操作系統(tǒng)，信息通信管理所配置的前端機可以為信息的交流提供多個信息接口，至少為12個，最多達到16個，極大地方便了信息的傳遞與存儲。

上位機管理系統(tǒng)主要包括電氣系統(tǒng)后臺和DCS系統(tǒng)后臺的工作站，承擔(dān)系統(tǒng)故障的監(jiān)測與設(shè)備維護工作。電氣系統(tǒng)對功率的準(zhǔn)確測量、對故障的準(zhǔn)確記錄以及清晰呈現(xiàn)保護定值的變化狀態(tài)、自動預(yù)警功能的開啟，可以為工藝流程的常見問題和突發(fā)事故的監(jiān)控提供科學(xué)的依據(jù)。

二、性能與應(yīng)用效果

DCS系統(tǒng)在化工工藝中的廣泛應(yīng)用與其獨有的使用性能與特點密切相關(guān)，主要體現(xiàn)在六個方面：

第一，低電壓機的DCS系統(tǒng)具有分散性，主要體現(xiàn)在軟件和硬件配置上，系統(tǒng)的軟件具有模塊化特征，而硬件系統(tǒng)則具有積木化的特質(zhì)，二者的結(jié)合使系統(tǒng)可以最大限度地分散系統(tǒng)運行時的危險因素，增強工藝生產(chǎn)中的安全性。除了危險分散外，DCS系統(tǒng)還具有地域分散、功能分散和設(shè)備分散的性能，可以應(yīng)用到不同的工作環(huán)境中，因此操作的適應(yīng)性和可靠性都非常高。

第二，DCS系統(tǒng)在運行時的管理操作具有集中性，運用通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，將每個分散的設(shè)備和相應(yīng)軟件整合起來，通過建立數(shù)據(jù)信息庫的方式集中管理，技術(shù)人員也可以同時操作多個工作臺，監(jiān)控工作方便快捷。

第三，DCS系統(tǒng)中的分散設(shè)備都可以通過獨立的方式運行，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)輸入、計算、控制和輸出，都可以利用各個控制操作臺自主完成，無論是在線或是離線狀態(tài)，工作站的組態(tài)工作都可以正常進行，這也決定了操作人員對系統(tǒng)的管理和監(jiān)控工作也具有自主性。

第四，該系統(tǒng)中的每臺設(shè)備在運用網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫進行信息交換時具有協(xié)調(diào)性特點。集中性和分散性是DCS系統(tǒng)的兩大特性，但是二者并不是矛盾的，而是和諧統(tǒng)一的，這也使各個運行環(huán)節(jié)、設(shè)備單元的信息在組織和傳遞時，能夠相互補充和協(xié)調(diào)。

第五，DCS系統(tǒng)運行具有可拓展性，且操作非常靈活，便于及時修正和改進，這與其軟、硬件結(jié)構(gòu)有關(guān)。該系統(tǒng)的硬件設(shè)備采用積木式的構(gòu)成方式，可以根據(jù)化工工藝技術(shù)發(fā)展的需要另行配置不同結(jié)構(gòu)的設(shè)備，進行結(jié)構(gòu)升級。系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)為模塊式，依據(jù)不同的工藝生產(chǎn)流程，可以及時更替和修正相應(yīng)的模塊，不僅提高了操作預(yù)案的科學(xué)合理性，也增強了系統(tǒng)運行的靈活性。

結(jié)束語

化工工藝設(shè)施中低壓電機的DCS監(jiān)控應(yīng)用可以最大限度提高工藝生產(chǎn)的安穩(wěn)定性與可靠性，在實踐應(yīng)用過程中還需要不斷突破技術(shù)上的局限性，才能切實將DCS監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)勢落到實處，為廣大的用戶創(chuàng)造更多的效益。

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[3]胡玉才.現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)在化纖紡織機械中的應(yīng)用[J].產(chǎn)業(yè)用紡織品，2012(01).