DCS控制系統(tǒng)在工業(yè)自動化中的應用

陳鳳永

[摘? ? 要]文章對于DCS控制系統(tǒng)的特點與內容進行闡述，對DCS控制系統(tǒng)在工業(yè)自動化中的具體性應用進行探究，分析 DCS控制系統(tǒng)應用的維護方法，以鍋爐燃燒系統(tǒng)為例探討DCS控制系統(tǒng)的實際性應用，為相關人員提供參考。

[關鍵詞]DCS控制系統(tǒng);工業(yè)自動化;應用

[中圖分類號]TP23 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2022）02–000–03

Application of DCS Control System in Industrial Automation

Chen Feng-yong

[Abstract]This paper expounds the characteristics and content of the DCS control system， explores the specific application of the DCS control system in industrial automation， analyzes the maintenance method of the DCS control system application， and discusses the practical application of the DCS control system by taking the boiler combustion system as an example ， for reference.

[Keywords]DCS control system; industrial automation; application

1 DCS控制系統(tǒng)

1.1 概述

DCS控制系統(tǒng)在具體應用過程中，可借助先進的運算能力對工業(yè)自動化生產(chǎn)設備與細節(jié)監(jiān)控等進行全面性優(yōu)化。通過對微型計算機內的數(shù)據(jù)模塊內容進行深度提取，實現(xiàn)對生產(chǎn)中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息進行全面分析，在最大程度保障數(shù)據(jù)信息預算結果準確性的前提下，全面提升DCS控制系統(tǒng)在應用過程中運行速度。工業(yè)生產(chǎn)過程中，借助DCS系統(tǒng)對于生產(chǎn)設備與生產(chǎn)情況快速掌握，對于各種運行參數(shù)進行全面了解，工作人員能夠利用豐富的功能模塊以及人機交互界面進行生產(chǎn)操作。若工業(yè)生產(chǎn)過程中發(fā)生故障問題時，能夠對于故障發(fā)生的具體地點進行確定、診斷以及分析，由專業(yè)維護人員采取有效的處理措施，繼而降低故障問題對于系統(tǒng)運行帶來的負面性影響，全面提升工業(yè)生產(chǎn)活動開展效率與開展質量。

1.2 特點

現(xiàn)階段的工業(yè)生產(chǎn)過程控制工作開展期間，需要實現(xiàn)對企業(yè)生產(chǎn)機械設備運行質量與運行效率進行嚴格管控。由于DCS控制系統(tǒng)本身的運算性能極佳，在實際應用過程中能夠滿足多種類型的復雜性能操作活動，不僅能夠及時獲取與處理微型計算機內的數(shù)據(jù)信息，同時也能對微型計算技數(shù)據(jù)信息進行記錄與分析，進一步提升工業(yè)生產(chǎn)控制系統(tǒng)的運行效率。在進行DCS控制系統(tǒng)操作應用期間，借助簡潔性的人機交互界面進行系統(tǒng)操作，可全面提升操作速度與準確性，有效降低系統(tǒng)管控期間誤操作以及操作故障等問題的出現(xiàn)。與此同時借助交互界面顯示屏對于工業(yè)生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息全面性掌握，通過對于工業(yè)生產(chǎn)細節(jié)數(shù)據(jù)的處理、分析與傳輸，也能提升操作人員對于工業(yè)生產(chǎn)情況的了解水平。此外基于DCS控制系統(tǒng)應用的人機交互界面顯示屏，可根據(jù)生產(chǎn)需求進行功能模塊的優(yōu)化調整，避免以往由于停機、重連等降低生產(chǎn)效率情況的出現(xiàn)。

2 DCS控制系統(tǒng)在工業(yè)自動化的具體應用

2.1 防雷裝置與接地系統(tǒng)

在工業(yè)生產(chǎn)工作開展過程中，為強化工業(yè)自動化生產(chǎn)系統(tǒng)的防雷能力，需在系統(tǒng)內部安裝性能完善的防雷裝置與屏蔽裝置，確保生產(chǎn)系統(tǒng)在極端天氣下具備抗擊雷電襲擊的能力。為了保障DCS控制系統(tǒng)應用于工業(yè)生產(chǎn)中的質量，需要嚴格按照接地要求設置控制系統(tǒng)的相關參數(shù)，避免系統(tǒng)應用過程中出現(xiàn)安全隱患，充分發(fā)揮DCS控制系統(tǒng)的控制功能。

2.2 通訊接口

在工業(yè)傳統(tǒng)生產(chǎn)模式中，發(fā)生緊急情況問題時，雖然能夠啟動系統(tǒng)內的報警模塊功能，但只能將系統(tǒng)內報警信號進行傳遞，無法向管理人員傳輸完整的報警內容列表。從現(xiàn)階段工業(yè)企業(yè)的發(fā)展情況來看，在進行自動化設計期間，可將DCS控制系統(tǒng)應用在報警系統(tǒng)環(huán)節(jié)中，確保工業(yè)自動化生產(chǎn)的安全性。DCS控制系統(tǒng)應用過程中存在的通信問題將會對系統(tǒng)運行質量帶來影響，若未能妥善解決系統(tǒng)運行中的通信接口問題，則確保每一個子系統(tǒng)通信工作開展的安全可靠性，若發(fā)生緊急性問題時，系統(tǒng)無法及時將報警信號傳遞給工作人員，對于工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)安全帶來嚴重性的危害。為此在工業(yè)生產(chǎn)過程中，需要加強對于DCS控制系統(tǒng)的管理控制水平，對于不同信息進行記錄，對于各種信息進行合理化分配，對于通訊接頭進行合理化布置，確保在安全問題發(fā)生時能夠及時報警，全面提升工業(yè)自動化的生產(chǎn)安全性。

2.3 中央處理器

中央處理器在工業(yè)自動化生產(chǎn)系統(tǒng)中占據(jù)極為重要的位置，對于工業(yè)生產(chǎn)安全性有著極大的影響。將DCS控制系統(tǒng)應用在生產(chǎn)安全與管理環(huán)節(jié)中，如若此時DCS系統(tǒng)的抗干擾能力不高時，將極易引發(fā)中央處理器出現(xiàn)安全性的問題，為此需要加強中央處理器監(jiān)督管理水平，維護人員需要定期開展系統(tǒng)的檢查、維護工作，派遣技術維修人員定期性開展系統(tǒng)的進行檢查工作，確保中央處理器在工業(yè)自動化生產(chǎn)系統(tǒng)運行中的安全性與穩(wěn)定性，為工業(yè)自動化安全性生產(chǎn)保駕護航。

2.4 軟件設備

工業(yè)自動化系統(tǒng)運行過程中，無可避免會出現(xiàn)軟件設備故障問題，這是由于系統(tǒng)軟件受到兼容性較低、功能缺陷等問題的影響。系統(tǒng)所應用的不同類型軟件設備的功能性與應用特性存在差異，其服務商也存在不同，在系統(tǒng)軟件運行過程中不可避免會出現(xiàn)軟件設備的問題，影響系統(tǒng)各項功能的有效運行。針對此類型問題，維護人員需要先對系統(tǒng)應用軟件的兼容性進行檢查，排除可能存在的軟件問題，同時需要對應用軟件設備的管理機制進行檢查。525B1428-FFEF-4C7E-A6AE-0DA00EFC1391

維護人員需要及時更新與優(yōu)化軟件設備，充分發(fā)揮出硬件體系的應用價值作用，通過對軟件具體應用的規(guī)范，繼而避免軟件設備故障問題的發(fā)展。

2.5 操作過程

DCS控制系統(tǒng)應用操作中所產(chǎn)生的故障問題較為復雜，主要存在的問題是由操作異常、運行異常以及系統(tǒng)死機等問題構成，而種種操作故障問題的存在將會對工業(yè)自動化生產(chǎn)質量以及生產(chǎn)效率帶來負面影響。造成DCS控制系統(tǒng)操作故障問題因素多種多樣，如計算機系統(tǒng)在遭受病毒攻擊后，計算機系統(tǒng)將會出現(xiàn)網(wǎng)絡延遲以及系統(tǒng)功能無法正常性運轉等問題;MCU容量的不合理設置問題以及未能定期清理運行機箱的問題，將會導致DCS控制系統(tǒng)機箱配件出現(xiàn)接觸不良的情況。為了提升DCS控制系統(tǒng)的運行質量，管理人員需要對可能造成DCS控制系統(tǒng)操作故障問題發(fā)生的原因進行排查，同時維護人員需要定期開展維護操作活動，定期開展計算機系統(tǒng)的病毒查殺活動，最大程度確保系統(tǒng)運行網(wǎng)絡的安全性。

3 DCS控制系統(tǒng)應用于工業(yè)自動化系統(tǒng)的維護策略

3.1 開展DCS控制系統(tǒng)外部維護工作

為了保障DCS控制系統(tǒng)運行的效率，需要積極開展外部維護活動，避免DCS控制系統(tǒng)處于潮濕、高腐蝕性環(huán)境中，確保系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性與安全性。DCS控制系統(tǒng)的信息傳輸主要是通過電信頻率、電磁波等進行傳播。為此在系統(tǒng)外部維護中通過將DCS控制系統(tǒng)的磁性達到輕度或是中度狀態(tài)，避免DCS控制系統(tǒng)的內部結構被磁力所影響。此外也可對DCS控制系統(tǒng)的灰塵進行清理，對于機柜風扇中的濾塵紗網(wǎng)進行更換與清理，及時更換系統(tǒng)外的線路，避免出現(xiàn)由于系統(tǒng)線路老化漏電的情況。

3.2 開展DCS控制系統(tǒng)內部維護工作

DCS控制系統(tǒng)本身與工業(yè)自動化生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)有著極為緊密的關聯(lián)性，若DCS控制系統(tǒng)內部流程無法運行時，將會導致工業(yè)生產(chǎn)程序發(fā)生癱瘓，給工業(yè)企業(yè)帶來極大的經(jīng)濟損失。以OVATION-DCS控制系統(tǒng)為例，維護人員需要開展系統(tǒng)兼容性的檢查工作，同時也要對系統(tǒng)信息自動化處理識別功能進行檢查。此外需要在系統(tǒng)內部安裝高性能的殺毒軟件，定期進行病毒庫的更新活動，降低網(wǎng)絡病毒對于整個網(wǎng)絡系統(tǒng)安全性的威脅程度，強化運行系統(tǒng)的病毒防御能力水平。

4 DCS控制系統(tǒng)在鍋爐電氣自動控制系統(tǒng)中的應用

4.1 對鍋爐汽包水位進行控制

鍋爐能否安全運行的重要參數(shù)便是汽包水位的正常性。在鍋爐電氣自動控制系統(tǒng)中有兩個調節(jié)水閥，主調節(jié)閥主要是在正常負荷以及高負荷時應用的，而備用調節(jié)閥則是應用于低負荷中，同時，也可將其作為主調節(jié)閥的備用選項。汽包液位出現(xiàn)上升時，液位調節(jié)輸出量將會減小，加法器的輸出量也會隨之減小，借助DCS控制系統(tǒng)對鍋爐汽包給水進行控制，將汽包水位設定在允許范圍以內，確保鍋爐的穩(wěn)定運行，如圖1所示。

其中：SP-h代表汽包水位給定值;h代表汽包水位;SP-Dgs代表內環(huán)給水量給定;Dgs代表給水流量;Dq代表主汽流量;fbo代表主汽流量前饋系數(shù);PI1代表主調節(jié)器;PI2代表副調節(jié)器;G1代表給水們特性函數(shù);G2代表汽包特性函數(shù)。

4.2 對鍋爐燃燒過程進行控制

借助DCS控制系統(tǒng)開展鍋爐燃燒過程控制的主要目的在于燃料在燃燒中產(chǎn)生的熱量能夠滿足外界對鍋爐所輸出蒸汽需求，確保鍋爐運行過程中能夠安全、經(jīng)濟性的運行。DCS控制系統(tǒng)應用的任務主要有三個：

（1）維持鍋爐出口蒸汽壓力的穩(wěn)定性，在蒸汽鍋爐的壓力值偏離于固定值之后，系統(tǒng)需要對鍋爐燃燒率進行調控，確保鍋爐出口蒸汽仍舊為定值;

（2）確保鍋爐爐膛過剩空氣系數(shù)為最優(yōu)狀態(tài)，為了能夠更好地維持鍋爐內過剩空氣的系數(shù)比例，控制系統(tǒng)需要對鍋爐送風量與燃燒量的比率進行調整，在維持最優(yōu)過?？諝庀禂?shù)的前提下，來降低鍋爐燃燒過程中的熱損失量。

（3）維持鍋爐負壓值不會出現(xiàn)變化，確保鍋爐燃燒過程中的安全性。

4.3 對鍋爐爐膛負壓進行調節(jié)

DCS控制系統(tǒng)應用在鍋爐燃燒自動控制系統(tǒng)中，需要了解到爐膛負壓的測量結果將對會燃燒過程以及控制效果帶來影響。DCS控制系統(tǒng)下的爐膛負壓自動控制系統(tǒng)是通過調整引風機來調整鍋爐爐膛的負壓，在此期間需要確保爐膛負壓值保持在-20～-10Pa，確保鍋爐在燃燒過程時運行狀態(tài)的穩(wěn)定性與安全性。同時在控制鍋爐爐膛負壓時，需要采取控制引風量大小的方法，在鼓風量達到一定狀態(tài)后，將鼓風量作為引風控制的前饋量。如出現(xiàn)鼓風的op值增加的情況時，控制系統(tǒng)需要立刻增加引風op值，但出現(xiàn)鼓風op值減少的情況下，控制系統(tǒng)則需要等待一段時間后，繼而減少引風op值，如圖2所示。

其中：SP-Ps代表爐膛負壓給定值;e代表主調節(jié)器偏差;Ps代表爐膛負壓;u代表主調節(jié)器控制輸出;u∑代表總控制量輸出值引風執(zhí)行器TK代表主調節(jié)器控制周期;G（S）代表主回路傳遞函數(shù);fb所代表的前饋增量;fb1代表排粉機出口壓力前饋系數(shù);fb2代表送風門開度前饋系數(shù);?Ppfj代表排粉機出口壓力增量;?Msfm代表送風門開度增量。

4.4 運行控制任務設計

4.4.1 自動調節(jié)任務

DCS控制系統(tǒng)的應用可實現(xiàn)對鍋爐運行時各項參數(shù)的自動化調整，可確保鍋爐運行時各項參數(shù)與外界負荷一樣，確保鍋爐運行過程中的安全性與經(jīng)濟性。

4.4.2 自動檢測任務

DCS控制系統(tǒng)的應用可實現(xiàn)系統(tǒng)內各類數(shù)據(jù)信息的動態(tài)化檢測，借助采集到的鍋爐運行系統(tǒng)參數(shù)作為管控系統(tǒng)調節(jié)鍋爐運營狀態(tài)的主要參考數(shù)據(jù)，最大程度確保鍋爐燃燒運行過程中的安全性。

4.4.3 連鎖保護任務

DCS控制系統(tǒng)本身具備自動報警功能，為此可設計連鎖性的保護任務。如鍋爐燃燒過程中發(fā)生水位不正常以及壓力不均衡問題時，控制系統(tǒng)將會采取自我保護機制，開展連鎖性保護職能。此外為了確保在開啟、關閉設備操作時的安全性，也要在系統(tǒng)內構建電氣連鎖保護機制。

5 結束語

工業(yè)自動化生產(chǎn)過程中DCS控制系統(tǒng)本身具備安全程度高的應用優(yōu)勢，是較為先進的控制化系統(tǒng)。但將DCS控制系統(tǒng)應用在工業(yè)自動化生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，極易受到多種因素的影響，導致系統(tǒng)運行過程中出現(xiàn)故障與問題。為此管理人員需借助有效的管控措施降低故障發(fā)生概率，全面提升工業(yè)生產(chǎn)效率，確保工業(yè)系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性與可靠性，推動工業(yè)的可持續(xù)健康發(fā)展。

參考文獻

[1] 劉海林，冷強.淺論核工業(yè)生產(chǎn)中DCS控制系統(tǒng)的應用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J].電腦知識與技術，2021，17（29）：166-167，170.525B1428-FFEF-4C7E-A6AE-0DA00EFC1391