淺析DCS系統(tǒng)設(shè)計(jì)及先進(jìn)控制應(yīng)用

（天偉化工有限公司，石河子市，832000） 王江玉

作為一個(gè)分布式控制系統(tǒng)，DCS系統(tǒng)也能夠?qū)崿F(xiàn)集散控制，其中具有多種技術(shù)，例如通訊、電腦以及控制技術(shù)等，主要反映在顯示技術(shù)之中。有關(guān)工作者要集中管理生產(chǎn)裝置和分散控制層面，利用系統(tǒng)成形、功能擴(kuò)大與規(guī)模擴(kuò)大階段，系統(tǒng)保留了數(shù)字控制中部分功能，同時(shí)將其引入到具體的實(shí)踐之中，確保了數(shù)據(jù)與信息具有較好的流動性，集散系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。現(xiàn)場控制過程中，應(yīng)當(dāng)尤其強(qiáng)調(diào)CPU的位數(shù)過渡，切實(shí)強(qiáng)化控制站的作用。如果想使其功能有所擴(kuò)展，則應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)相對較好的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)與圖形顯示技術(shù)，與此同時(shí)，進(jìn)一步改進(jìn)通信協(xié)議與操作系統(tǒng)，使信息輸送提速。另外，還應(yīng)當(dāng)引進(jìn)大量管理信息，以充分使該系統(tǒng)可以順利運(yùn)行。通過分析設(shè)計(jì)DCS系統(tǒng)的具體操作過程，并深入的闡明在DCS系統(tǒng)中引入先進(jìn)控制技術(shù)的具體效果，希望能為行業(yè)發(fā)展和該技術(shù)的進(jìn)步提供幫助。

1 DCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)現(xiàn)場控制站

這一部分可以利用電腦來實(shí)現(xiàn)檢測與控制功能，通用測控和設(shè)計(jì)，主要包括下列幾方面。

1.1.1 機(jī)柜與電源

內(nèi)部具備多層機(jī)架，這屬于其機(jī)柜結(jié)構(gòu)，接著能夠用于模件與電源的安裝，外部主要是通過金屬材料進(jìn)行包裹，活動部分之間具有不錯的電氣連接，同時(shí)還負(fù)責(zé)提供非常有效的電磁屏障，以服務(wù)于內(nèi)部電子設(shè)備。如果想確保電磁屏蔽的功能以及具體工作者的人身安全，那么機(jī)柜必須要進(jìn)行接地處理，電阻應(yīng)當(dāng)保持在4Ω以下為最佳。

通常情況下，風(fēng)扇安裝于機(jī)柜之中，可以發(fā)揮散熱降溫功能，用來進(jìn)一步增加強(qiáng)制冷氣流。同時(shí)，也能夠與外部空氣進(jìn)行交換，利用這種方式，可以防止灰塵入侵，正壓送風(fēng)為不錯的選擇，柜內(nèi)低溫氣體利用經(jīng)由過濾網(wǎng)到達(dá)內(nèi)部。需要注意的問題是，當(dāng)外界環(huán)境溫度非常特殊（高或者低）的時(shí)候，需要把空調(diào)安裝于封閉式機(jī)柜之中，以此保證其中的溫度處于合適的區(qū)間之中。

如果控制站想順利運(yùn)行，應(yīng)當(dāng)保障交流供電系統(tǒng)穩(wěn)定、高效，其中，令現(xiàn)場控制站交流電源可靠穩(wěn)定屬于其基礎(chǔ)。需要通過雙相交流電源來負(fù)責(zé)為其供電，要是周圍存在功率相較大的設(shè)備，應(yīng)當(dāng)使用超級隔離變壓器，接著還必須對初、次級線圈接地，形成共模干擾。在石油化工要求連續(xù)性較高的條件下，需要配備不間斷電源UPS，主要包括在線式與后備式兩種類型。

1.1.2 輸入與輸出通道

圖1 模擬量輸入通道的原理

輸入與輸出端口的數(shù)量與類型非常多，為I/O接口模式，設(shè)計(jì)該系統(tǒng)的過程中，該通道往往包括下列幾類。

（1）模擬量輸入通道。通過圖1可以看出，生產(chǎn)時(shí)各種連續(xù)性的物理量與化學(xué)量，可以利用線路檢測變成對應(yīng)的電信號，這樣才可以將其送至輸入通道之中。

（2）脈沖量輸入通道?，F(xiàn)場儀表里面，許多機(jī)械計(jì)算裝置等均輸出脈沖信號，設(shè)置脈沖量輸入通道過程中主要參考測量信號來進(jìn)行。在PI板上，能夠設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)電路，同時(shí)得到其具體的工程量。

1.2 主控單元

1.2.1 CPU

現(xiàn)階段，該系統(tǒng)里面主要是會用16位與32位的處理器，浮點(diǎn)預(yù)算協(xié)處理器，同樣能夠使其處理能力提升，在一定程度上降低工作周期。

1.2.2 存儲器

一般情況下，其主要包括ROM與RAM，主要是利用電腦程序來運(yùn)行，可以明顯提升安全性。設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)當(dāng)使組態(tài)適當(dāng)復(fù)雜，使其能夠非?？煽俊⒎奖愕倪\(yùn)行。

2 先進(jìn)控制技術(shù)在DCS系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1 先進(jìn)控制技術(shù)的重要性分析

進(jìn)一步優(yōu)化先進(jìn)控制技術(shù)，可以在很大程度上提升公司收益，使其綜合競爭力不斷提升，而人工智能與現(xiàn)代控制理論的問世，給先進(jìn)控制技術(shù)帶來了非常不錯契機(jī)。通常來說，其和常規(guī)PID控制存在著很大的差異，可以得到相對較高的收益同時(shí)具備控制措施，并非單純的一種算法控制。外部條件的改變，或多或少將影響到參數(shù)的準(zhǔn)確性，并可以造成它的突變。通過常規(guī)的控制技術(shù)根本不能很好的應(yīng)對上述繁瑣的環(huán)境，而用先進(jìn)控制技術(shù)則可以有效的控制工業(yè)過程。

引入該技術(shù)可以增加收益，按照相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，在一些石油化工公司里面，引入該技術(shù)以后，凈增效益逐漸提高，同時(shí)其消耗的費(fèi)用相對較低，在收益中所占比例非常小。

2.2 技術(shù)特點(diǎn)分析

先進(jìn)控制技術(shù)主要包括模型與知識的控制策略2種。兩者均屬于該技術(shù)今后的發(fā)展趨勢。先進(jìn)控制可以應(yīng)對繁瑣工業(yè)系統(tǒng)中面臨的各種問題。工業(yè)環(huán)境的許多模型在先進(jìn)控制中可以顯示出非常不錯的功能，該技術(shù)可以使環(huán)節(jié)與過程具有不確定性，同時(shí)還可以適當(dāng)?shù)募右钥刂?，使得控制系統(tǒng)和具體的生產(chǎn)過程保持高度一致，并且還能夠充分反映生產(chǎn)過程的特征與操作要求，使得控制效果大幅提升。

2.3 發(fā)展現(xiàn)狀分析

根據(jù)某個(gè)對象應(yīng)用PID控制規(guī)律的單向輸出的簡單反饋控制是過程控制的主要內(nèi)容，同時(shí)將經(jīng)典原理當(dāng)做它的控制機(jī)理。這種控制技術(shù)逐漸被引入到不同的生產(chǎn)環(huán)節(jié)之中，越來越普及，同時(shí)還引入到了DCS系統(tǒng)之中，因此，利用PID控制可以保證工業(yè)生產(chǎn)的平穩(wěn)運(yùn)行與操作，該技術(shù)具有非常明顯的優(yōu)勢，且容易進(jìn)行，還非常易于使用。

3 結(jié)語

綜上所述，要是工業(yè)生產(chǎn)過程中無法進(jìn)行直接測量，那么則能夠通過觀測器與估計(jì)器進(jìn)行。過程控制具有非常復(fù)雜的原理，而且要想從原理里面發(fā)現(xiàn)其規(guī)律并非易事，再加上相關(guān)參數(shù)會隨著時(shí)間的不斷推進(jìn)而有所改變，上述一系列限制條件，均將導(dǎo)致相關(guān)人員不能構(gòu)建起一個(gè)科學(xué)合理的數(shù)學(xué)模型。因此，在工業(yè)生產(chǎn)過程中引入DCS系統(tǒng)，會將存在一定的難度，希望業(yè)界專家人士應(yīng)當(dāng)加大研究力度，將該現(xiàn)狀改善。

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