淺談化工生產(chǎn)中DCS系統(tǒng)的運用

夏慶男

（唐山三友氯堿有限責(zé)任公司 華北理工大學(xué)，河北 唐山 063000）

DCS系統(tǒng)在企業(yè)的化學(xué)生產(chǎn)中發(fā)揮著關(guān)鍵性的作用,除了可以促進(jìn)企業(yè)生產(chǎn)效率的提升,提高產(chǎn)品的使用質(zhì)量外,還可以為企業(yè)帶來良好的經(jīng)濟效益。對我國化工企業(yè)而言,應(yīng)該進(jìn)一步加深對 DCS 控制系統(tǒng)的研發(fā)和應(yīng)用,使其在化工生產(chǎn)中發(fā)揮出更大的作用。

一、DCS控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

DCS系統(tǒng)就是主要集4C技術(shù)于一體的分布式的計算機控制系統(tǒng)，主要為計算機技術(shù)基于網(wǎng)絡(luò)通信實現(xiàn)控制網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸，其中控制中樞為電腦，主要通過監(jiān)控實現(xiàn)效率且精準(zhǔn)的操作來控制工業(yè)設(shè)備，相對于網(wǎng)絡(luò)有著極高的安全系數(shù)，全面的保證了工業(yè)設(shè)備使用過程的安全。DCS控制系統(tǒng)操作過程非常簡單，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為分布式結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)主要由集中管理、分散監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)通信3部分組成。

通過 DCS 控制系統(tǒng)還能夠建立起自動化控制網(wǎng)絡(luò),實現(xiàn)對相關(guān)設(shè)備儀器自動化操作的集成,防止在生產(chǎn)作業(yè)期間發(fā)生安全問題,確保整個生產(chǎn)工作的高效完成,切實提升生產(chǎn)系統(tǒng)的實際運行效率。需要注意的是,在進(jìn)行實際生產(chǎn)作業(yè)時,必須要嚴(yán)格遵守相關(guān)規(guī)定和各項具體要求進(jìn)行每一項操作,不可以隨意變動和調(diào)整。通過對不同傳感器設(shè)置參數(shù)的深入探究和分析,如溫度、速度、壓力等,可以對控制程序進(jìn)行科學(xué)有效的編制,從而保障生產(chǎn)系統(tǒng)的順利運行。

二、DCS控制系統(tǒng)實時功能

首先就應(yīng)該在生產(chǎn)現(xiàn)場將控制點布置好，并且在DCS控制系統(tǒng)中構(gòu)建O/I系統(tǒng)服務(wù)，這樣不僅能夠有效的采集各個控制點的各種信息數(shù)據(jù)，并且還能將其在操作員站的顯示設(shè)備中顯示出來，這之中包括單回路的控制畫面、數(shù)據(jù)、聲音等等，將變化的情況清楚的反應(yīng)出來，將系統(tǒng)的運行狀態(tài)直觀的展現(xiàn)出來。隨著近年來化工行業(yè)引入自動化控制技術(shù)，單片機作為現(xiàn)場使用的器件，要求體積小、功耗低、抗干擾強：因此目前單片機一般都采用CMOS工藝制造。單片機作為具有多種功能的可編程器件，可以用于各種產(chǎn)品。進(jìn)入單片機的信號可以分為開關(guān)量和模擬量。一般來說開關(guān)量信號比較簡單，可由各種繼電器接點、開關(guān)、按鈕等產(chǎn)生。這一類信號與單片機的連接比較簡單，一般可以通過加上拉電阻的方法將其轉(zhuǎn)換為與單片機的電源相同的電平信號后與單片機的普通I／O端口連接。通過按鈕控制程序到可編程邏輯控制器。程序的核心是采用與可編程邏輯控制器相同的方案和組件，單片機程序增加了基于可編程邏輯控制器監(jiān)控程序的編寫功能，大大簡化了設(shè)計工作量。信息處理部分是整個系統(tǒng)的中樞神經(jīng)，但其硬件部分卻可能很簡單，只有一個單片機。通常情況下，我們應(yīng)盡可能將需要程序控制功能或定時功能的工作交給單片機完成，用軟件取代復(fù)雜的硬件電路。如果僅靠軟件和低檔單片機無法滿足信息處理的要求，首先應(yīng)該考慮選功能更強大的單片機。但有時單靠一個單片機實在不可能滿足系統(tǒng)需要的功能，例如：一個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)需要大量的RAM空間存放數(shù)據(jù)；一個密碼鎖系統(tǒng)需要有一定的EEPROM空間存放數(shù)據(jù)以保證斷電后系統(tǒng)仍然能記憶一些信息；一個多媒體控制系統(tǒng)需要有多個單片機分別處理聲音、圖像和人機對話的控制信號才能滿足其實時控制要求等等。對這樣的系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計時，不可避免地要利用單片機的I／O端口進(jìn)行功能擴展，才能完成復(fù)雜的信息處理工作。特別是利用MCS一51系列中的8031單片機設(shè)計的系統(tǒng)（8031在過去設(shè)計的單片機系統(tǒng)中是最常用的單片機芯片），由于其內(nèi)部沒有程序存儲器，必須利用I／O端口擴展出程序空間。

DCS系統(tǒng)通常是由信號控制，軟件控制，硬件設(shè)備構(gòu)成，通過采取有機控制模式進(jìn)行離散環(huán)境的集中監(jiān)管，從而對生產(chǎn)流程進(jìn)行全面優(yōu)化。在此過程中，電路系統(tǒng)和相關(guān)硬件均能夠?qū)崿F(xiàn)全面控制，從而使多變量得到進(jìn)一步優(yōu)化，在某種情況下，單回路控制是DCS控制系統(tǒng)中不可或缺的一部分。DCS控制系統(tǒng)應(yīng)用過程中，在一定程度上改進(jìn)信號傳輸形式，使用二進(jìn)制數(shù)字信號代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電子模型信號，在實現(xiàn)信號傳輸過程中，具有較為明顯的優(yōu)勢。不僅能夠更為有效的抵抗外界干擾。同時也在很大程度上提升信號傳輸精準(zhǔn)度和傳輸質(zhì)量，大大降低信號傳輸誤差，確保實現(xiàn)更為準(zhǔn)確的信號傳輸。與此同時，DCS系統(tǒng)構(gòu)架也隨著傳輸信號的簡潔化而簡化，確保簡化處理不必要線路及抗干擾器，大大提升DCS控制系統(tǒng)信號傳輸?shù)目煽啃院陀行浴?/p>

三、聯(lián)鎖控制

對于聯(lián)鎖控制而言,其各項應(yīng)用功能主要是控制系統(tǒng)自身進(jìn)行實際運算的體現(xiàn),從而使設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)自動開啟和關(guān)閉的功能。由于 DCS 自動系統(tǒng)的自動化程度不斷提升,使得該系統(tǒng)在我國化工領(lǐng)域中得到了大范圍的推廣和應(yīng)用,防止了人工操作容易出現(xiàn)的各種安全問題和操作上的失誤。按照過程儀表的實際反饋內(nèi)容,可以將自動控制系統(tǒng)中的數(shù)值進(jìn)行調(diào)整,使其實現(xiàn)自動化操作。這樣就可以應(yīng)用于化工生產(chǎn)當(dāng)中,從而實現(xiàn)無人化操作的連續(xù)生產(chǎn)。對于部分風(fēng)險程度較高的生產(chǎn)車間而言,應(yīng)用聯(lián)鎖控制能夠避免人力操作引發(fā)的各項安全問題,確?；どa(chǎn)作業(yè)的安全,促進(jìn)企業(yè)經(jīng)濟效益和社會效益的提升。

四、結(jié)語

總而言之, 基于計算機技術(shù)發(fā)展起來的DCS 系統(tǒng), 是由軟件和硬件的共同配合來完成自動化生產(chǎn)控制功能的。將DCS系統(tǒng)用于化工生產(chǎn)領(lǐng)域,不僅能夠有效實現(xiàn)對化工生產(chǎn)方式的過程控制, 還能夠?qū)崿F(xiàn)對傳統(tǒng)化工生產(chǎn)中單純靠人工形式進(jìn)行的工作環(huán)節(jié), 解放了勞動力, 提升了生產(chǎn)效率,確?；どa(chǎn)的安全可靠性。在未來的化工領(lǐng)域發(fā)展中, 化工企業(yè)應(yīng)該本著自身生產(chǎn)質(zhì)量和產(chǎn)量的提升, 不斷的對DCS 系統(tǒng)進(jìn)行研究和使用推廣,確保化工行業(yè)的總體發(fā)展穩(wěn)定性。