化工生產(chǎn)中DCS控制系統(tǒng)的應(yīng)用

劉芬(新疆天智辰業(yè)化工有限公司 新疆 石河子 832000)

1.引語

DCS控制系統(tǒng)現(xiàn)如今在我國的許多化工企業(yè)被廣泛使用，其目的就是讓企業(yè)花費(fèi)比較低的成本，去創(chuàng)造更多的價(jià)值，獲得更大的利潤(rùn)，讓化工企業(yè)的發(fā)展形成一種良好的競(jìng)爭(zhēng)規(guī)模，增加企業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)力，并且通過這個(gè)自動(dòng)化的系統(tǒng)，讓整個(gè)化工行業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益明顯得到提高，生產(chǎn)效益明顯得到加強(qiáng)。在化工生產(chǎn)發(fā)展的過程中，企業(yè)不斷擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，并且眾多功能得到了實(shí)現(xiàn)，在化工生產(chǎn)之中，規(guī)模裝置不斷在擴(kuò)大，復(fù)雜程度也得到了相關(guān)提升。在這樣的條件之下，化工生產(chǎn)方面的控制不能夠僅僅依靠人工，隨著如今不斷發(fā)展了信息技術(shù)，化工生產(chǎn)方面越來越普及自動(dòng)化，化工企業(yè)在生產(chǎn)的過程中已經(jīng)慢慢走向了智能化、復(fù)雜化、自動(dòng)化、規(guī)?；取，F(xiàn)在化工行業(yè)之中使用的控制系統(tǒng)是分布式，這是依托于多種計(jì)算機(jī)方面的技術(shù)，主要就是包含了顯示技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等【1】。DCS控制系統(tǒng)對(duì)企業(yè)生產(chǎn)效率能有效提高，對(duì)管理成本能降低，對(duì)能耗能節(jié)約，這樣就給企業(yè)增加了持續(xù)發(fā)展的策略。DCS控制系統(tǒng)出現(xiàn)在上個(gè)世紀(jì)的八十年代，如今的計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)發(fā)展迅速，只要采取更多更高科技的方法，加入到這個(gè)技術(shù)之中，就可以讓DCS控制系統(tǒng)在企業(yè)之中產(chǎn)生強(qiáng)大的作用，其形成的化工企業(yè)各個(gè)圖標(biāo)數(shù)據(jù)正確，圖標(biāo)清洗，對(duì)化工行業(yè)的發(fā)展做出了卓越的貢獻(xiàn)。

2.DCS控制系統(tǒng)功能與結(jié)構(gòu)分析

通過DCS控制系統(tǒng)產(chǎn)生的作用可以看出，其應(yīng)該具有完美科學(xué)性的設(shè)計(jì)，具有不一樣的機(jī)構(gòu)原理，其主要的結(jié)構(gòu)原理包含如下方面的內(nèi)容：

2.1 控制系統(tǒng)功能屬于可控網(wǎng)絡(luò)

DCS控制系統(tǒng)是一個(gè)可控網(wǎng)絡(luò)，都是使用化工現(xiàn)場(chǎng)的儀器、設(shè)備、工作站與服務(wù)器等，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)之中包含了三層結(jié)構(gòu)，在分散環(huán)境的過程中，能夠管理與控制監(jiān)測(cè)過程與監(jiān)測(cè)設(shè)備。

第一，在整個(gè)DCS下層之中包含分散過程控制，對(duì)控制對(duì)象、生產(chǎn)對(duì)象等進(jìn)行功能控制與數(shù)據(jù)采集。這一層之中應(yīng)該采集數(shù)據(jù)信息，然后把這些信息傳達(dá)給上層，也就是監(jiān)控的過程中很集中，這種主要就是包含了閉環(huán)調(diào)節(jié)、執(zhí)行順序與采集方式等方面。

第二，在DCS系統(tǒng)之中，中間層之中就包含了集中操作監(jiān)控級(jí)，其一般都是面向于操作人員與化工生產(chǎn)控制，該層就是對(duì)以前的層進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理分析，在操作人員面前，就凸顯更加清晰的程序【2】。

第三，DCS系統(tǒng)主要就是具有了綜合信息管理，這是屬于最高級(jí)的管理層，此過程對(duì)化工生產(chǎn)之中詳細(xì)進(jìn)行控制，在進(jìn)行監(jiān)控與存檔、匯總與分析的過程中，企業(yè)的辦公水平得到了提高。

2.2 DCS系統(tǒng)的分層與功能

DCS控制系統(tǒng)具有通信結(jié)構(gòu)，主要有三個(gè)層次的區(qū)分，主要分成為過程控制層、控制站內(nèi)部以及信息管理層。信息管理層之中的DCS控制系統(tǒng)使用各種網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算機(jī)完整組成，此信息管理層能夠匯總系統(tǒng)信息與運(yùn)行參數(shù)，同時(shí)還能夠進(jìn)行生產(chǎn)調(diào)度指令，在企業(yè)數(shù)據(jù)庫之中包含各信息。

DCS控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了一些功能，在化工生產(chǎn)之中，操作站控制站的控制網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)在這個(gè)過程中不可缺少。

DCS控制站之中系統(tǒng)對(duì)某一流程或者是某個(gè)項(xiàng)目之中的I/O服務(wù)能方便建立，通過此類型的內(nèi)容控制與協(xié)議對(duì)縣城的數(shù)據(jù)可進(jìn)行采集，采集到的這些信息最終可以變成為圖形信息。

操作站就是控制與調(diào)節(jié)生產(chǎn)過程中的參數(shù)，控制輸入材料之中的流量、產(chǎn)品溫度以及設(shè)備壓力，產(chǎn)品的生產(chǎn)要求與質(zhì)量完全相匹配，DCS控制系統(tǒng)之中還可以使用其余輔助的設(shè)備，對(duì)關(guān)鍵設(shè)備、關(guān)鍵流程進(jìn)行監(jiān)控【3】。該功能對(duì)于化工生產(chǎn)過程之中的故障能有效提高處理能力與應(yīng)對(duì)能力，能夠讓操作人員對(duì)于出現(xiàn)故障的位置了解，并且還可提供故障發(fā)生的原因。

2.3 DCS控制之中的反應(yīng)器

反應(yīng)器是很重要的一個(gè)控制部分，反應(yīng)器之中具有了反應(yīng)溫度，對(duì)化工生產(chǎn)的質(zhì)量與效果產(chǎn)生一些影響。溫度、工藝與壓力等的因素決定了化工質(zhì)量，實(shí)踐表明，控制化工生產(chǎn)之中的關(guān)鍵因素包含了反應(yīng)溫度。

如果對(duì)反應(yīng)器的溫度進(jìn)行分析與采集，主要就是要進(jìn)行熱反應(yīng)方面的處理，在反應(yīng)器使用的過程中，應(yīng)該讓溫度過高的情況避免，連鎖的情況不可能出現(xiàn)。

就從控制系統(tǒng)的反應(yīng)器來說，反應(yīng)器之中有A、B、C等這樣的原料進(jìn)入端口之中，并且在進(jìn)入的過程中，流速或者是流量將影響到反應(yīng)溫度，對(duì)反應(yīng)控制器應(yīng)該不斷進(jìn)行穩(wěn)定，這樣對(duì)于原料進(jìn)入反應(yīng)器過程之中的流速與流量都可方便進(jìn)行測(cè)量。

2.4 控制液位串級(jí)與連鎖

從圖1所示的情況來看，T0001與T0002是其中的兩個(gè)化學(xué)反應(yīng)。在這兩個(gè)搭之間，出料與進(jìn)料都有一定的關(guān)聯(lián)，這樣可以串聯(lián)控制兩個(gè)搭。連鎖控制的過程就是保護(hù)生產(chǎn)設(shè)備，對(duì)設(shè)備的故障具有避免的效果，這樣就避免損害其他設(shè)備?？刂七B鎖的功能就是通過運(yùn)算邏輯來完成。

如果從調(diào)節(jié)閥狀態(tài)的更改、電磁的切斷來說，操作人員就應(yīng)該解除警報(bào)狀態(tài)，這樣就能正常進(jìn)行運(yùn)行。

圖1 DCS液位串級(jí)控制串級(jí)

3.DCS控制系統(tǒng)具有的優(yōu)越性

DCS控制系統(tǒng)在控制系統(tǒng)方面是有機(jī)控制，其組成的部分就是有信息傳輸、軟件控制與硬件設(shè)備，通過這個(gè)系統(tǒng)對(duì)離散環(huán)境要集中進(jìn)行管理與控制，這樣在生產(chǎn)方面可以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化，對(duì)生產(chǎn)管理就完全可以提高效果，對(duì)控制生產(chǎn)的成本可以降低【4】。其主要的控制功能包含如下：

3.1 控制功能強(qiáng)大

這些硬件設(shè)備主要就是借助于控制電路系統(tǒng)與專業(yè)數(shù)據(jù)處理、計(jì)算機(jī)硬件，DCS控制系統(tǒng)在控制內(nèi)容與控制方式都能夠多種實(shí)現(xiàn)，不管控制是多變量?jī)?yōu)化，還是單回路控制，只需要對(duì)這個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行程序的選取與調(diào)節(jié)。

3.2 人機(jī)交互功能靈活、高安全性

DCS控制系統(tǒng)非常靈活，在流程圖、趨勢(shì)圖等方面優(yōu)勢(shì)獨(dú)特，并且監(jiān)控中心也能夠完成關(guān)聯(lián)設(shè)備與關(guān)聯(lián)參數(shù)的參數(shù)調(diào)整與關(guān)系分布。在應(yīng)用的過程中，操作職員需要看屏幕上的圖表與參數(shù)，如果對(duì)某些回路與某些參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，通過遠(yuǎn)程操作的方式對(duì)化工生產(chǎn)就能夠進(jìn)行管理與控制。

DCS控制系統(tǒng)在安全性能方面使用的就是分散控制類型的一種結(jié)構(gòu)，在設(shè)置的過程中還具有多冗余設(shè)置，于是安全故障就降低到了最大范圍。此系統(tǒng)當(dāng)然還包含有恢復(fù)功能與診斷功能。

3.3 DCS控制系統(tǒng)操作簡(jiǎn)便

在DCS控制系統(tǒng)之中，都可能顯示系統(tǒng)狀況，系統(tǒng)服務(wù)建立是I/O，對(duì)控制點(diǎn)方面將數(shù)據(jù)收集，同時(shí)數(shù)據(jù)、聲音、畫面的變化都能在操作員站進(jìn)行顯示，于是系統(tǒng)的整個(gè)情況就能夠更好體現(xiàn)。

然后在操作的過程中，調(diào)整操作員可以根據(jù)這些數(shù)據(jù)與參數(shù)來進(jìn)行調(diào)整，比如溫度、壓力、流量以及液位參數(shù)等。

最后如果出現(xiàn)了運(yùn)行故障，就應(yīng)該立馬報(bào)警，其主要可以對(duì)自動(dòng)報(bào)警功能創(chuàng)建，對(duì)系統(tǒng)的模擬量、開關(guān)量不斷監(jiān)控，在報(bào)警點(diǎn)、報(bào)警顯示與報(bào)警時(shí)間等對(duì)系統(tǒng)出現(xiàn)的故障進(jìn)行判斷。DCS控制系統(tǒng)能夠簡(jiǎn)單分析出各種問題，然后就需要使用一些措施，對(duì)這樣的故障需要杜絕，這樣就讓損失降到了最低水平。

4.使用控制液位的串級(jí)分析

DCS控制系統(tǒng)之中需要對(duì)液位串級(jí)進(jìn)行控制，這樣就讓前塔液位與后塔進(jìn)料量達(dá)到了平衡。這就說明液位串級(jí)其實(shí)都起到了至關(guān)重要的作用。

4.1 液位串級(jí)的控制降低了多個(gè)方面損失

在液位控制之中，給定值其實(shí)就是輸出值，主要有副回路在此系統(tǒng)里，在塔內(nèi)壓力與排出端力方面，抵制作用非常棒，這樣在系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，更為穩(wěn)定，人力投入得到了減少，這樣就降低了出現(xiàn)系統(tǒng)波動(dòng)過大而造成的損害。

4.2 DCS控制系統(tǒng)在化工行業(yè)產(chǎn)生的效果

如今的時(shí)代發(fā)展迅速，DCS控制系統(tǒng)已經(jīng)投入到使用當(dāng)中，在設(shè)計(jì)功能方面也嚴(yán)格按照方案執(zhí)行，于是運(yùn)行的時(shí)候就出現(xiàn)了控制的準(zhǔn)確度，也出現(xiàn)了穩(wěn)定性。在分析研究的過程中，可以根據(jù)歷史的數(shù)據(jù)或者實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行研究分析，在規(guī)律方面把握正確，及時(shí)調(diào)整有關(guān)參數(shù)，并且不斷解決質(zhì)量問題，事故發(fā)生的頻率得到降低，產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)效率得到了提高【5】。DCS控制系統(tǒng)如今已經(jīng)被許多化工企業(yè)所應(yīng)用，給企業(yè)之間的效益得到了提高，讓企業(yè)不斷獲得更多的利潤(rùn)。

5.結(jié)語

從本文分析的情況來說，目前化工生產(chǎn)方面不斷提高了自動(dòng)化水平，并且不斷擴(kuò)大了生產(chǎn)規(guī)模。這樣就要求有自動(dòng)化控制生產(chǎn)的控制系統(tǒng)，也需要有智能化控制生產(chǎn)的系統(tǒng)。這種控制系統(tǒng)如今在化工生產(chǎn)之中應(yīng)用廣泛，在監(jiān)測(cè)設(shè)備之中的管理是統(tǒng)一管理的方式，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量要進(jìn)行提升，對(duì)產(chǎn)品的精度控制需要提高，并且在生產(chǎn)方面具有了降低成本的效益。在企業(yè)生產(chǎn)的過程中，給企業(yè)增加了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。在化工企業(yè)生產(chǎn)的過程中，DCS控制系統(tǒng)的出現(xiàn)改變了以前化工行業(yè)之中存在的一些缺點(diǎn)，在管理的過程中是集中式管理，通過適當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與網(wǎng)絡(luò)體系對(duì)各個(gè)生產(chǎn)工序進(jìn)行監(jiān)控與管理，于是化工企業(yè)之間的效率與產(chǎn)品質(zhì)量都能夠明顯提高?？偟膩碚f，DCS控制系統(tǒng)在化工行業(yè)生產(chǎn)的過程中起到了至關(guān)重要的作用，在生產(chǎn)過程中不管是操作還是管理或監(jiān)控，都明顯讓效率得到了提升。同時(shí)在生產(chǎn)工藝的過程中，就相對(duì)進(jìn)行了控制，使用的控制方法就是分散控制，這樣員工在操作的過程中難度降低了，繁瑣程度得到了降低，在化工生產(chǎn)的過程中，同時(shí)也提高了安全性能。

[1]焦玉雪,王德軍,王翠芳,潘長(zhǎng)燕.DCS控制系統(tǒng)應(yīng)用中的抗干擾問題[J].山東工業(yè)技術(shù),2013,Z1:160-163.

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