化工自動(dòng)化集散控制系統(tǒng)分析

孔佑飛

（貴州開磷集團(tuán)礦肥有限責(zé)任公司，貴州開陽(yáng) 550302）

化工自動(dòng)化集散控制系統(tǒng)分析

孔佑飛

（貴州開磷集團(tuán)礦肥有限責(zé)任公司，貴州開陽(yáng) 550302）

在我國(guó)化工生產(chǎn)中，自動(dòng)化的機(jī)器和儀表使用逐漸普遍，從閉環(huán)控制到系統(tǒng)裝置全自動(dòng)化，相關(guān)控制工具也逐漸發(fā)展成為自動(dòng)化集散控制系統(tǒng)，即DCS。分析了在我國(guó)化工生產(chǎn)中自動(dòng)化集散控制系統(tǒng)的主要構(gòu)成，分析了應(yīng)用方式，從而提出改進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)中問題的策略，不斷地提升我國(guó)化工生產(chǎn)的水平。

化工生產(chǎn)；自動(dòng)化；集散控制系統(tǒng)

1 概述集散控制系統(tǒng)的主要構(gòu)成

DCS在我國(guó)化工生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，該系統(tǒng)主要構(gòu)成包括微處理器、圖形顯示、網(wǎng)絡(luò)通信、自動(dòng)化控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成。其中微處理器為該系統(tǒng)的基礎(chǔ)，能夠?qū)φ麄€(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)控、操作和管理，是一種綜合性的控制系統(tǒng)。

DCS具有較強(qiáng)的功能，從而廣泛引用。包括采集和控制模擬量數(shù)據(jù)、控制開關(guān)量順序、混合控制開關(guān)量、模擬量的數(shù)據(jù)等。此外，DCS系統(tǒng)具有人機(jī)界面，容易安裝和使用，后期維護(hù)較為方便，可隨時(shí)進(jìn)行升級(jí)換代，這是DCS系統(tǒng)的一大優(yōu)勢(shì)。目前，在我國(guó)化工生產(chǎn)中，沒有可以替代DCS的系統(tǒng)，相關(guān)生產(chǎn)設(shè)備隨著DCS系統(tǒng)的升級(jí)需要進(jìn)行改造擴(kuò)容。因此，DCS系統(tǒng)在我國(guó)化工生產(chǎn)中具有重要的地位。

1.1 DCS的控制站

在集散控制系統(tǒng)中，控制站是一個(gè)完整的、可以獨(dú)立運(yùn)行的計(jì)算機(jī)，在實(shí)際的操作過程中可以在不聯(lián)網(wǎng)的情況下完成操作控制，并且保證整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行?？刂普臼且粋€(gè)獨(dú)立的計(jì)算機(jī)，主要包括現(xiàn)場(chǎng)輸入和輸出設(shè)備，包括信號(hào)的變換、信號(hào)的調(diào)理等。控制站在變換信號(hào)的過程中需要用到隔離技術(shù)防止其他信號(hào)的干擾，這對(duì)于整個(gè)控制站來(lái)講有著重要的作用。

1.2 DCS的操作站

DCS系統(tǒng)在建立初期，操作站具有操作員功能、工程師功能和通信功能。其中，工程師功能包括對(duì)系統(tǒng)的組態(tài)、維護(hù)以及通用系統(tǒng)的功能。DCS系統(tǒng)操作站也是計(jì)算機(jī)，有著人機(jī)界面以及其他外圍設(shè)備。DCS系統(tǒng)可以完成數(shù)據(jù)的組織和存儲(chǔ)，可以確保人員的操作。

1.3 DCS的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)

DCS的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)需要與生產(chǎn)工程的管理網(wǎng)連接，與高級(jí)控制計(jì)算機(jī)站相連接，同時(shí)上述控制站和操作站都是通信網(wǎng)絡(luò)的環(huán)節(jié)。DCS的網(wǎng)絡(luò)是其最重要的生命線，能夠?qū)⒄麄€(gè)系統(tǒng)連接到一起，其整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、實(shí)時(shí)性都受到通信網(wǎng)絡(luò)的影響。因此，逐步實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)工廠的發(fā)展，將其與整個(gè)工廠的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)融合，促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的開放性，保證其扁平化結(jié)構(gòu)，不斷地提高數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的專業(yè)水平。

2 DCS系統(tǒng)使用過程中存在的問題

2.1 DCS系統(tǒng)型號(hào)選擇的問題

DCS系統(tǒng)具有可以通用的特點(diǎn)，眾多廠家可以參與生產(chǎn)并使用，因此眾多設(shè)計(jì)院并沒有標(biāo)明DCS系統(tǒng)的型號(hào)，僅僅規(guī)定了控制回路數(shù)、I/O點(diǎn)數(shù)、人際界面要求以及其他相關(guān)數(shù)據(jù)等，尚未表明與整個(gè)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)之間的關(guān)系等，因此，為了保證公平競(jìng)爭(zhēng)，在明確相關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)需要重視我國(guó)DCS系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 DCS系統(tǒng)服務(wù)問題

DCS系統(tǒng)是一種技術(shù)含量相對(duì)較高的系統(tǒng)，其服務(wù)問題也是生產(chǎn)廠家需要注意的問題。生產(chǎn)廠家需要做好相關(guān)服務(wù)工作，與用戶之間做好溝通問題，保證該系統(tǒng)在應(yīng)用過程中可以進(jìn)行正常穩(wěn)定地運(yùn)行，并且在發(fā)生問題之后可以做好售后問題，盡快地將問題解決，從而提升生產(chǎn)廠商的社會(huì)聲譽(yù)，提升自身的經(jīng)濟(jì)效益。

3 提升DCS系統(tǒng)應(yīng)用水平的策略

3.1 提升控制算法的水平

在使用DCS系統(tǒng)的過程中需要不斷地改進(jìn)DCS系統(tǒng)的控制算法，可以使用分離的控制算法來(lái)對(duì)控制積分進(jìn)行分離，同時(shí)可以采用微分、濾波以及微分先行的方式來(lái)進(jìn)行微分計(jì)算。另外，在對(duì)算法進(jìn)行控制，改進(jìn)大林算法時(shí)可以使用離散的控制算法等。因此，在使用的過程中可以根據(jù)不同的算法來(lái)進(jìn)行控制，同時(shí)需要不斷地提升該控制系統(tǒng)的算法水平，從而能夠提升其自動(dòng)化水平。

3.2 優(yōu)化DCS的控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的關(guān)鍵，需要逐漸優(yōu)化控制系統(tǒng)，才能夠保證DCS系統(tǒng)可以不斷的優(yōu)化發(fā)展。在使用的過程中可以根據(jù)實(shí)際情況來(lái)增設(shè)前饋控制，將其與反饋控制不斷地融合。根據(jù)控制系統(tǒng)的實(shí)際關(guān)聯(lián)情況來(lái)設(shè)置解耦控制，根據(jù)系統(tǒng)的安全性來(lái)選擇性地進(jìn)行控制，根據(jù)對(duì)象的情況來(lái)設(shè)置補(bǔ)償設(shè)置等。在實(shí)際應(yīng)用的過程中，需要根據(jù)各項(xiàng)指標(biāo)的情況來(lái)進(jìn)行控制優(yōu)化。

3.3 充分應(yīng)用計(jì)算機(jī)的功能

計(jì)算機(jī)的控制系統(tǒng)需要根據(jù)相關(guān)模型來(lái)計(jì)算指標(biāo)，例如熱量、溫度等控制。一些難以測(cè)算的變量可以根據(jù)一些容易測(cè)量的過程變量來(lái)進(jìn)行測(cè)算，這些技術(shù)都需要通過計(jì)算機(jī)的測(cè)量技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。另外，在使用計(jì)算機(jī)的過程中可以優(yōu)化生產(chǎn)過程，通過數(shù)學(xué)模型來(lái)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中的問題，從而做到整體的優(yōu)化。

4 結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)的化工生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用了DCS系統(tǒng)，能夠提升當(dāng)前化工管理、生產(chǎn)的效率和質(zhì)量，可以解決用戶對(duì)自動(dòng)化、智能化、穩(wěn)定性、開放性等要求。我國(guó)的DCS系統(tǒng)生產(chǎn)已經(jīng)相對(duì)成熟，可以在多項(xiàng)化工生產(chǎn)中得到應(yīng)用。同時(shí)在使用過程中需要不斷地總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，規(guī)范地使用DCS系統(tǒng)，避免使用過程中發(fā)生問題，從而提高我國(guó)化工生產(chǎn)的效率，為智能化化工生產(chǎn)提供可靠穩(wěn)定的平臺(tái)。

[1] 鄒志云，劉興紅，于魯平，等.精細(xì)化工過程控制技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向[J].計(jì)算機(jī)與應(yīng)用化學(xué)，2012，（1）：56-60.

Analysis of Chemical Automation Distributed Control System

Kong You-fei

In China’s chemical production，the use of automated machines and instrumentation is gradually widespread，closed loop control to the system fully automated，and related control tools have gradually developed into automatic distributed control system，namely DCS.This paper analyzes the main composition of automated control system is distributed in our country in the production of chemical industry，analyzes the application mode，and puts forward some improvement problems in industrial production strategy，continuously improve the level of China’s chemical production.

chemical production；automation；distributed control system

TP1-4

A

1003-6490（2017）12-0147-02

2017-10-07

孔佑飛（1988—），男，貴州貴陽(yáng)人，助理工程師，主要研究方向?yàn)镈CS與化工。