DCS系統(tǒng)設(shè)計(jì)及先進(jìn)控制在DCS系統(tǒng)中的應(yīng)用

白平安

摘 要：目前，隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，DCS在各個(gè)行業(yè)中得到了非常廣泛的使用，并在使用的過程中發(fā)揮出了良好的使用價(jià)值。文章主要對(duì)DCS系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及先進(jìn)控制在DCS系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了深入的分析，希望能為相關(guān)的技術(shù)人員提供一定的參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：DCS系統(tǒng)設(shè)計(jì)；先進(jìn)控制；DCS系統(tǒng)；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）31-0159-02

DCS在其性質(zhì)上屬于一種分布式控制系統(tǒng)，在具體的使用過程中可以發(fā)揮出一定的集散控制作用，在系統(tǒng)當(dāng)中主要是集合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通訊技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等。技術(shù)人員在對(duì)層面進(jìn)行控制的過程中需要采取分散控制的方式來進(jìn)行，另外，在對(duì)生產(chǎn)裝置進(jìn)行管理的過程中需要進(jìn)行集中管理。在DCS系統(tǒng)中，要想使系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)一定的數(shù)字控制功能，技術(shù)人員需要對(duì)系統(tǒng)的規(guī)模進(jìn)行不斷擴(kuò)大，同時(shí)在使用功能方面也需要不斷增加，這樣才能使DCS系統(tǒng)在實(shí)際的使用過程中可以發(fā)揮出更有意義的使用價(jià)值。

1 DCS系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)現(xiàn)場控制站設(shè)計(jì)

現(xiàn)場控制站可以在計(jì)算機(jī)運(yùn)行的基礎(chǔ)上進(jìn)行相應(yīng)的檢測以及控制等工作，在對(duì)系統(tǒng)現(xiàn)場的控制站進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，主要包括了以下幾個(gè)部分。

（1）機(jī)柜與電源。在現(xiàn)場控制站的內(nèi)部分布著很多機(jī)架，這就是系統(tǒng)內(nèi)部的機(jī)柜結(jié)構(gòu)，在對(duì)電源以及模塊進(jìn)行安裝的過程中可以起到一定的作用，其外層的包裹材料為金屬材質(zhì)，通過良好的電磁屏障為內(nèi)部電子設(shè)備提供服務(wù)。要進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中要想為屏蔽效果以及工作人員自身的安全提供良好的保障，在對(duì)機(jī)柜進(jìn)行設(shè)計(jì)安裝的過程中就必須采取接地在裝置，在對(duì)電阻值進(jìn)行控制的過程中，通常情況下需要控制在3歐姆之內(nèi)。結(jié)合實(shí)際的設(shè)計(jì)過程可以了解到，風(fēng)扇一般情況下都是安裝在機(jī)柜的內(nèi)部，這樣才能將機(jī)柜中的熱量進(jìn)行有效的散發(fā)，可以在使用的過程中起到一定的降溫效果。另外，還可以實(shí)現(xiàn)與外界氣流的有效更替，避免有灰塵進(jìn)入到設(shè)備內(nèi)部，在這一過程中普遍采用的方法為正壓送風(fēng)方式，當(dāng)機(jī)柜的溫度低至一定的范圍之后，就可以利用過濾網(wǎng)進(jìn)入到柜內(nèi)。尤其是在氣溫比較熱過著是氣溫較低的時(shí)候，設(shè)計(jì)人員一定要將空調(diào)裝置安裝在封閉式機(jī)柜的內(nèi)部，這樣才能實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)柜內(nèi)部溫度的有效控制。要想保證控制站在投入使用之后具備一定的安全可靠性，需要對(duì)交流供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行合理有效的控制。在對(duì)現(xiàn)場控制站提供電源的過程中，應(yīng)該選擇使用雙相交流電源來進(jìn)行，如果是在周圍存在規(guī)模比較大的功率設(shè)備，設(shè)計(jì)人員可以選擇使用超級(jí)隔離變壓器來完成相應(yīng)的供電工作，然后對(duì)初級(jí)以及次級(jí)線圈落實(shí)好接地處理工作，最終建立呈共模干擾系統(tǒng)。對(duì)于我國的電力行業(yè)來說，對(duì)于生產(chǎn)的連續(xù)性有著非常高的要求，這就要求設(shè)計(jì)人員在對(duì)電源進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)該安裝不間斷電源CPU，目前在形式上一共分為了兩種，分別是后備式與在線式。（2）輸入與輸出通道。在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中包括輸入通道與輸出通道兩個(gè)部分，并且這兩個(gè)通道涉及到的種類以及數(shù)量都非常多，設(shè)計(jì)人員在對(duì)DCS系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，一般情況下通道涉及到的類型主要包括了以下兩種：第一，模擬量輸入通道。設(shè)計(jì)人員通過對(duì)各種連續(xù)性的產(chǎn)品進(jìn)行生產(chǎn)，可以將線路檢測有效的轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號(hào)，這個(gè)時(shí)候在將電信號(hào)傳輸?shù)捷斎胪ǖ乐畠?nèi)；第二，脈沖量輸入通道。在現(xiàn)場控制站的儀表設(shè)備中，很多計(jì)算裝置所傳輸?shù)男盘?hào)都是脈沖信號(hào)，其中主要包括了渦輪計(jì)算器與轉(zhuǎn)速計(jì)裝置等，在對(duì)脈沖量輸入通道進(jìn)行設(shè)置的過程中，設(shè)計(jì)人員一定要對(duì)測量信號(hào)進(jìn)行全面的分析。在PI板上，設(shè)計(jì)人員可以安裝相應(yīng)的定時(shí)計(jì)算裝置以及標(biāo)準(zhǔn)電路，從而可以為接下來工程量的有效計(jì)算提供良好的參考依據(jù)。

1.2 主控單元

在對(duì)DCS系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，其主控單元主要涉及到了CPU與存儲(chǔ)器兩個(gè)部分，在對(duì)這兩個(gè)部分進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，需要對(duì)以下內(nèi)容引起重視。

（1）CPU。結(jié)合目前的實(shí)際情況可以了解到，在DCS系統(tǒng)當(dāng)中主要采用的是高性能16位的微處理器，同時(shí)也運(yùn)用了32位的處理器，通過對(duì)這種處理器的有效應(yīng)用，不但可以提升系統(tǒng)對(duì)問題的處理能力，同時(shí)在一定程度上還能有效減少生產(chǎn)過程所花費(fèi)的時(shí)間。（2）存儲(chǔ)器。目前存儲(chǔ)器一共分為了兩個(gè)部分，分別是隨機(jī)存儲(chǔ)器與只讀存儲(chǔ)器，在計(jì)算機(jī)技術(shù)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)上，存儲(chǔ)器可以為整體工作的安全運(yùn)行提供良好的保障。在對(duì)DCS系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，需要結(jié)合實(shí)際情況對(duì)組態(tài)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整和修改，這樣在運(yùn)行的過程中才具有一定的可靠性。

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

2.1 先進(jìn)控制技術(shù)的意義

目前，我國加強(qiáng)了對(duì)DCS系統(tǒng)的管理工作，并為DCS系統(tǒng)在未來的發(fā)展提供了良好的發(fā)展前景。通過對(duì)先進(jìn)控制技術(shù)的不斷優(yōu)化和完善，可以使企業(yè)在生產(chǎn)的過程中獲得更多的經(jīng)濟(jì)效益，從而使企業(yè)在激烈的市場競爭中實(shí)現(xiàn)更加長遠(yuǎn)的發(fā)展。隨著現(xiàn)代控制理論的發(fā)展以及人工智能的廣泛應(yīng)用，為先進(jìn)控制技術(shù)的發(fā)展起到了良好的促進(jìn)作用。先進(jìn)控制技術(shù)在使用的過程中，主要是應(yīng)用了數(shù)學(xué)原理，然后在計(jì)算機(jī)技術(shù)運(yùn)行的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的控制工作。先進(jìn)控制技術(shù)與一般的PID技術(shù)相比存在著一定的差異，先進(jìn)控制技術(shù)在使用的過程中可以獲得比較大的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)具備非常完善的控制措施，可以為最終參數(shù)的準(zhǔn)確性提供良的保障。而其他技術(shù)在應(yīng)用的過程中可能會(huì)面臨一些突發(fā)性的事件，因?yàn)楣I(yè)系統(tǒng)在整體上不具備穩(wěn)定性，很多問題沒有辦法進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)測。因此，一般的控制技術(shù)在使用的過程中還無法實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)系統(tǒng)問題的有效處理，而采用先進(jìn)控制技術(shù)就可以對(duì)整個(gè)工業(yè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)合理有效的控制。

2.2 先進(jìn)控制技術(shù)的特點(diǎn)

先進(jìn)控制技術(shù)自身的特點(diǎn)與傳統(tǒng)的控制技術(shù)相比存在著非常明顯的差異，先進(jìn)控制技術(shù)主要包含了兩種類型，分別是模型控制策略與知識(shí)控制策略。其中模型的控制策略包括了預(yù)測控制、生物識(shí)別以及軟測量技術(shù)等幾個(gè)方面，知識(shí)的控制策略包括了模型以及智能專家控制。這兩種控制策略都是先進(jìn)控制技術(shù)在未來的主要發(fā)展趨勢，先進(jìn)控制技術(shù)也已對(duì)工業(yè)系統(tǒng)中比較復(fù)雜的問題進(jìn)行有效的處理，將工業(yè)系統(tǒng)內(nèi)部的一些模型應(yīng)用到先進(jìn)控制系統(tǒng)中可以發(fā)揮出非常明顯的優(yōu)勢。通常情況下，在生產(chǎn)環(huán)境中會(huì)存在一些不確定因素，而先進(jìn)控制系統(tǒng)可以對(duì)這些因素進(jìn)行適應(yīng)以及調(diào)節(jié)等，通過這種方式可以使控制系統(tǒng)與實(shí)際的生產(chǎn)過程之間實(shí)現(xiàn)有效的結(jié)合，然后對(duì)最終的控制效果進(jìn)行有效的改善。endprint

2.3 先進(jìn)控制技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

當(dāng)一個(gè)施工單位或者是生產(chǎn)企業(yè)采用PID控制技術(shù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行處理的過程中，主要是融合了經(jīng)典理論的前提條件下來進(jìn)行的。PID控制技術(shù)目前在很多行業(yè)中有著非常廣泛的使用和推廣，而在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)過程中DCS系統(tǒng)有著非常廣泛的使用，大部分工業(yè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行以及合理性的操作可以采用PID技術(shù)進(jìn)行控制和維護(hù)，這種方式在操作的過程中比較簡單，并且也很容易被行業(yè)認(rèn)可和接收。隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，控制技術(shù)在其機(jī)構(gòu)以及作用上有了很大的改進(jìn)和完善，并在應(yīng)用規(guī)模上也在逐漸的擴(kuò)大。

在我國的工業(yè)系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)的過程中，一般情況下會(huì)出現(xiàn)很多化學(xué)以及生物反應(yīng)，在反應(yīng)的過程中可以對(duì)物質(zhì)以及能量進(jìn)行有效的傳遞和轉(zhuǎn)換，工業(yè)生產(chǎn)在整體上呈現(xiàn)了一定的復(fù)雜性，其中會(huì)涉及到很多方面的內(nèi)容和知識(shí)，并且其中還存在著很多不確定性因素，信息的不完善以及非線性特征等，正是因?yàn)榇嬖谶@些問題導(dǎo)致先進(jìn)控制技術(shù)在工業(yè)化發(fā)展中受到了非常嚴(yán)重的阻礙，同時(shí)這也是目前工業(yè)生產(chǎn)所面臨的核心問題，這會(huì)對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量以及生產(chǎn)效率造成非常嚴(yán)重的影響。面對(duì)這種現(xiàn)象，工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)該逐漸面向大型或者是連續(xù)性的方向不斷發(fā)展，通過對(duì)技術(shù)方面的有效完善，可以對(duì)生產(chǎn)過程中存在的整體性問題以及實(shí)時(shí)性問題進(jìn)行合理有效的解決。也就是說，為了使DCS系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性可以實(shí)現(xiàn)有效的提升，同時(shí)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過程中進(jìn)行不斷的優(yōu)化，這就需要采用先進(jìn)控制技術(shù)，從而才能對(duì)生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的復(fù)雜性問題進(jìn)行有效的解決。

3 結(jié)束語

綜上所述，現(xiàn)代控制理論在內(nèi)容上出現(xiàn)了一定的變化，導(dǎo)致在實(shí)際的控制過程中出現(xiàn)了輸出以及自適應(yīng)控制等現(xiàn)象，同時(shí)這也是對(duì)多變量控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)的主要參考依據(jù)。通過以上內(nèi)容對(duì)DCS系統(tǒng)中DCS設(shè)計(jì)以及先進(jìn)控制應(yīng)用的分析結(jié)果可以了解到，在實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)過程中，如果不能實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品的準(zhǔn)確測量，工作人員則可以采用估計(jì)器以及觀測器設(shè)備來進(jìn)行。通過對(duì)DCS系統(tǒng)的有效使用，可以針對(duì)工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)的參數(shù)不準(zhǔn)確問題以及數(shù)學(xué)模型建立中的問題進(jìn)行有效的解決，在保證工業(yè)生產(chǎn)安全性的同時(shí)，也能使企業(yè)獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]董瑞龍.DCS系統(tǒng)設(shè)計(jì)及先進(jìn)控制在DCS系統(tǒng)中的應(yīng)用探討[J].現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)和信息化，2016，06.

[2]徐飛，仇志敏，張正斌.DCS系統(tǒng)中DCS系統(tǒng)設(shè)計(jì)及先進(jìn)控制應(yīng)用[J].電子世界，2014，02.

[3]廖芳芳.DCS系統(tǒng)設(shè)計(jì)及先進(jìn)控制在DCS系統(tǒng)中應(yīng)用探討[D].西南交通大學(xué)，2005，02.

[4]郝偉.DCS系統(tǒng)設(shè)計(jì)及在電廠熱工控制系統(tǒng)的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014（31）：140.endprint