探討DCS 控制系統(tǒng)在工業(yè)自動(dòng)化中的應(yīng)用

李仁剛，徐楠楠

（國網(wǎng)能源新疆準(zhǔn)東煤電有限公司，新疆 烏魯木齊 830000）

DCS 控制系統(tǒng)是通過計(jì)算機(jī)的中樞控制作用，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)的連接運(yùn)轉(zhuǎn)模式，對(duì)工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)的整個(gè)流程進(jìn)行高質(zhì)量監(jiān)控的控制系統(tǒng)，能夠達(dá)到對(duì)工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行情況更加詳細(xì)的掌握，以及對(duì)生產(chǎn)過程更加嚴(yán)格的控制。在DCS 控制系統(tǒng)中，有著多種先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，包括多媒體設(shè)備技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)信息數(shù)據(jù)技術(shù)等等，能夠發(fā)揮出多種技術(shù)優(yōu)勢(shì)。尤其在當(dāng)下的科技發(fā)展形勢(shì)下，豐富的人機(jī)界面交互操作能夠使DCS 控制系統(tǒng)得到更多和更好的功能發(fā)揮。在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)環(huán)節(jié)方面，DCS 控制系統(tǒng)也能通過良好的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，保持活躍的中樞神經(jīng)，使系統(tǒng)能夠穩(wěn)定可靠的運(yùn)行，并具有極高的網(wǎng)絡(luò)安全性。

1 DCS 控制系統(tǒng)概述

1.1 DCS 控制系統(tǒng)及其發(fā)展趨勢(shì)

DCS 控制系統(tǒng)主要通過發(fā)達(dá)的運(yùn)算能力對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過程進(jìn)行設(shè)備和細(xì)節(jié)的監(jiān)控等功能，包括對(duì)微型計(jì)算機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)模塊內(nèi)容的提取以及相應(yīng)數(shù)據(jù)的運(yùn)算分析和存儲(chǔ)等，既能夠保證較高的準(zhǔn)確率，又能夠保證較高的運(yùn)行速度。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，能夠?qū)ιa(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)情況做到第一時(shí)間的快速掌握，并對(duì)各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行了解，通過功能模塊豐富、界面風(fēng)格簡潔的人機(jī)交互界面便捷的進(jìn)行相關(guān)操作。當(dāng)工業(yè)生產(chǎn)發(fā)生故障時(shí)，能夠快速對(duì)故障進(jìn)行定位、分析和診斷，采取相應(yīng)的處理措施，降低故障對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的不良影響，有助于工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)高效率和高質(zhì)量的進(jìn)行。

1.2 DCS 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是DCS 控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)技術(shù)，通過三種節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)連接，使系統(tǒng)操作人員和工程師能夠通過DCS 控制系統(tǒng)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)時(shí)操控。工程師還能夠通過微型計(jì)算機(jī)離線組態(tài)的方式，使DCS 控制系統(tǒng)的配置達(dá)到更加優(yōu)化的狀態(tài)。在DCS 控制系統(tǒng)的實(shí)際操作中，通過人機(jī)交互界面的顯示屏選擇相關(guān)功能模塊，進(jìn)行控制命令的傳達(dá)，可以根據(jù)實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)需求，進(jìn)行特殊功能和規(guī)定的設(shè)計(jì)。所以在工業(yè)生產(chǎn)中，應(yīng)用DCS 控制系統(tǒng)需要加強(qiáng)實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)情況和DCS 控制系統(tǒng)的結(jié)合，使DCS 控制系統(tǒng)能夠更加符合工業(yè)生產(chǎn)的需求。

1.3 DCS 控制系統(tǒng)特點(diǎn)

現(xiàn)階段，工業(yè)生產(chǎn)過程控制中，需要對(duì)參與生產(chǎn)的各類機(jī)械設(shè)備進(jìn)行嚴(yán)格控制，DCS 控制系統(tǒng)所具有的運(yùn)算能力優(yōu)勢(shì)就是其中重要的控制功能基礎(chǔ)，能夠同時(shí)進(jìn)行多種復(fù)雜性能的操控，包括對(duì)微型計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)信息內(nèi)容的獲取和處理的同時(shí)進(jìn)行相關(guān)的分析、顯示和記錄等，大大提高了控制系統(tǒng)的運(yùn)行效率。系統(tǒng)的操作人員需要通過人機(jī)交互界面進(jìn)行系統(tǒng)操作，能夠使操作人員簡潔明了地掌握多種功能的作用和方法，提高操作人員在操作過程中的速度和準(zhǔn)確性，降低誤操作和操作故障等問題的發(fā)生。還能夠通過顯示屏對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過程中的機(jī)械設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行掌握，并進(jìn)行相應(yīng)的處理、分析、傳輸?shù)?。具體的單元內(nèi)容也可以通過顯示屏顯示出工業(yè)生產(chǎn)過程中的細(xì)節(jié)數(shù)據(jù)，作為管理人員對(duì)生產(chǎn)情況的了解和調(diào)整依據(jù)。如果想對(duì)DCS 系統(tǒng)控制方案進(jìn)行修改，也可以直接在顯示屏中通過功能模塊進(jìn)行重新調(diào)整，不需要再進(jìn)行復(fù)雜的停機(jī)、重連或改線等方式。DCS 控制系統(tǒng)基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，與系統(tǒng)管理監(jiān)督人員的工程師站和過程控制現(xiàn)場的I/O 控制站進(jìn)行連接，使工程師能夠根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)情況對(duì)系統(tǒng)的功能模塊進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，也能夠在系統(tǒng)中填寫新的控制規(guī)則，但在進(jìn)行調(diào)整時(shí)，必須對(duì)整個(gè)控制方案有所了解并進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，確?？刂品桨傅捻樌M(jìn)行。

2 DCS 控制系統(tǒng)常見問題及應(yīng)對(duì)措施

2.1 軟件設(shè)備

在任何系統(tǒng)中，都可能存在軟件設(shè)備的故障問題，通常是由于兼容性較低、無法下裝以及功能缺陷而導(dǎo)致。也就是在實(shí)際的DCS 控制系統(tǒng)應(yīng)用中，軟件設(shè)備涵蓋了工程師站、組態(tài)、操作員站、服務(wù)器等，每種軟件設(shè)備都有著不同的功能和特性，通常服務(wù)商也存在差異，所以常會(huì)引發(fā)軟件設(shè)備之間的沖突，使系統(tǒng)功能無法有效運(yùn)行。針對(duì)軟件設(shè)備問題，首先可以采取先對(duì)軟件的兼容性進(jìn)行檢查方式，討論是否能夠排除兼容性所引發(fā)的故障；其次，可以進(jìn)行測試下裝軟件，對(duì)下裝軟件問題進(jìn)行進(jìn)一步排除；最后，是對(duì)軟件設(shè)備的管理機(jī)制進(jìn)行檢查，并在工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)應(yīng)用過程中，對(duì)軟件設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化，通過硬性的體系作用，使軟件得到科學(xué)規(guī)范，避免由于管理機(jī)制問題導(dǎo)致的軟件設(shè)備故障。

2.2 操作過程

在DCS 控制系統(tǒng)操作過程中產(chǎn)生的故障較為復(fù)雜，包括操作異常、運(yùn)行異常、系統(tǒng)死機(jī)等情況，會(huì)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)造成較大的不良影響。主要故障原因包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)受到病毒攻擊導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生延遲或系統(tǒng)功能無法正常運(yùn)行；MCU 容量的設(shè)置不合理或沒有對(duì)長期運(yùn)行的機(jī)箱進(jìn)行定期清理，導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)存占用過大、機(jī)箱內(nèi)配件接觸不良、風(fēng)箱故障等情況。當(dāng)發(fā)生DCS 控制系統(tǒng)內(nèi)部故障時(shí)，會(huì)產(chǎn)生顯示器藍(lán)屏、系統(tǒng)死機(jī)等問題，需要對(duì)問題原因進(jìn)行逐一排查。為了避免DCS 控制系統(tǒng)在操作過程中的故障發(fā)生，就需要加強(qiáng)在日常操作中的維護(hù)管理工作，包括安裝強(qiáng)力的殺毒軟件，定期對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行病毒查殺，確保系統(tǒng)在安全的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下運(yùn)行；對(duì)MCU 容量進(jìn)行科學(xué)設(shè)置，預(yù)防MCU 容量過高或過低的問題發(fā)生等。

2.3 干擾因素

DCS 控制系統(tǒng)是通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)傳達(dá)的指令進(jìn)行執(zhí)行，傳達(dá)的過程中可能會(huì)受到干擾因素的影響，導(dǎo)致傳達(dá)的效率降低或準(zhǔn)確性降低，包括電磁繞組對(duì)模擬量的干擾、變頻器對(duì)通訊設(shè)備的干擾等。當(dāng)受到干擾因素影響時(shí)，會(huì)使控制系統(tǒng)的相關(guān)功能和設(shè)備無法正常運(yùn)行，嚴(yán)重影響了對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的監(jiān)管。所以需要加強(qiáng)對(duì)相關(guān)功能和設(shè)備的性能檢查，確保保持在良好的運(yùn)行狀態(tài)中，并通過濾波器的設(shè)置，對(duì)變頻器的載波頻率能夠有效地降低，降低干擾因素對(duì)DCS 控制系統(tǒng)的不良影響。

3 DCS 控制系統(tǒng)在工業(yè)自動(dòng)化中的應(yīng)用維護(hù)

3.1 制定科學(xué)合理的維護(hù)計(jì)劃

隨著DCS 控制系統(tǒng)的技術(shù)成熟和廣泛推廣，DCS 控制系統(tǒng)的應(yīng)用數(shù)量持續(xù)增長，為了提高DCS 控制系統(tǒng)的應(yīng)用效果，需要根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行情況，制定出科學(xué)合理的維護(hù)計(jì)劃，降低系統(tǒng)故障的發(fā)生概率，提高系統(tǒng)運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性和可靠性，延長系統(tǒng)的使用壽命。比如，在OVATIONDCS 控制系統(tǒng)中，具有軟件與硬件相結(jié)合的系統(tǒng)特性，能夠表現(xiàn)出較高的伸縮和適應(yīng)性能，對(duì)于電腦的應(yīng)用要求較低，都可以進(jìn)行冗余，其內(nèi)部系統(tǒng)為IO 處理系統(tǒng)。所以針對(duì)以上OVATION-DCS 控制系統(tǒng)的了解，可以在維護(hù)計(jì)劃的制定中分成兩個(gè)主要部分，一是針對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部軟件的維護(hù)，二是針對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行和分析情況的維護(hù)。科學(xué)合理的維護(hù)計(jì)劃能夠充分體現(xiàn)出維護(hù)工作的科學(xué)性和專業(yè)性，使DCS 控制系統(tǒng)的運(yùn)行效率得到有效的保障和提高。

3.2 加強(qiáng)故障檢測方法的創(chuàng)新

對(duì)故障檢測方法的創(chuàng)新能夠提高故障檢測的效率和準(zhǔn)確率，更快速地對(duì)故障問題進(jìn)行處理，使故障導(dǎo)致工業(yè)生產(chǎn)的不良影響得到降低。首先，可以采用信息檢測法，就是在DCS 控制系統(tǒng)中安裝信息收集器，通過對(duì)大量信息的收集進(jìn)行與標(biāo)準(zhǔn)信息的對(duì)比分析，當(dāng)存在超出合理范圍的差異情況時(shí)，收集器能夠向中央控制器進(jìn)行報(bào)警，立即提示相關(guān)人員DCS 控制系統(tǒng)中的故障問題存在；其次，可以采用電子控制法，對(duì)DCS 控制系統(tǒng)的運(yùn)行情況進(jìn)行電子探測儀器的檢查，一旦存在異常情況立即報(bào)警，同樣能夠提示相關(guān)人員DCS 控制系統(tǒng)中的故障問題存在。

3.3 DCS 控制系統(tǒng)在工業(yè)自動(dòng)化中的內(nèi)部維護(hù)

工業(yè)自動(dòng)化的內(nèi)部維護(hù)是保障DCS 控制系統(tǒng)正常運(yùn)行的重要關(guān)鍵，DCS 控制系統(tǒng)需要與工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)緊密連接，才能夠充分發(fā)揮出系統(tǒng)中的各項(xiàng)控制功能，如果在工業(yè)自動(dòng)化內(nèi)部出現(xiàn)故障，不僅會(huì)導(dǎo)致DCS 控制系統(tǒng)無法正常運(yùn)行，甚至?xí)?dǎo)致整個(gè)自動(dòng)化生產(chǎn)奔潰，造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。以工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)中應(yīng)用的OVATION-DCS 控制系統(tǒng)為例，由于系統(tǒng)處理和人機(jī)接口單位的兼容性較高，能夠及時(shí)自動(dòng)補(bǔ)充資源，所以在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行內(nèi)部維護(hù)時(shí)，需要著重檢查系統(tǒng)的兼容性情況和信息處理自動(dòng)化識(shí)別功能，當(dāng)表現(xiàn)出過慢的系統(tǒng)運(yùn)行速度和不完善的系統(tǒng)數(shù)據(jù)時(shí)，需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)處理等。對(duì)于病毒的查殺維護(hù)，不僅需要安裝強(qiáng)力的殺毒軟件，還需要及時(shí)對(duì)病毒庫進(jìn)行更新，降低新型病毒對(duì)系統(tǒng)的威脅，并將DCS 控制系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)防火墻進(jìn)行連接檢測，使系統(tǒng)的病毒防御能力能夠更好的提高。

4 結(jié)語

DCS 控制系統(tǒng)在工業(yè)自動(dòng)化中能夠起到高效率和高質(zhì)量的控制作用，能夠發(fā)揮出良好的應(yīng)用效果，但是，在應(yīng)用過程中會(huì)產(chǎn)生部分問題，通過對(duì)DCS 控制系統(tǒng)在工業(yè)自動(dòng)化中的應(yīng)用分析，能夠使問題的原因和解決的對(duì)策得以明確，更好地發(fā)揮出DCS 控制系統(tǒng)的應(yīng)用價(jià)值。