DCS在工業(yè)自動化中的應用

文紅林

（重慶沃特智成新材料科技有限公司，重慶 401221）

1 DCS概述

1.1 DCS及其發(fā)展趨勢

DCS 主要是利用先進的計算能力，對工廠的各個環(huán)節(jié)進行監(jiān)控，包括從微機中抽取數(shù)據(jù)模塊的內(nèi)容，并對相應的數(shù)據(jù)進行處理、分析、存儲。它不僅可以保證精度，而且還可以提高工作速度。在工業(yè)生產(chǎn)中，能在最短的時間內(nèi)，迅速掌握生產(chǎn)的設備和狀態(tài)，并了解各種操作參數(shù)，利用豐富的功能模塊，簡潔的界面，方便用戶進行相應的操作。在工業(yè)生產(chǎn)中，如果出現(xiàn)故障，可以迅速定位、分析、診斷故障，并及時采取相應的處理措施，以減少故障對企業(yè)的不利影響，從而促進工業(yè)生產(chǎn)的高質量、高效率進行。

1.2 DCS結構

計算機網(wǎng)絡技術是DCS 的基本技術，它通過三個節(jié)點之間的網(wǎng)絡連接，實現(xiàn)了DCS 的實時監(jiān)控。工程師也可以用一臺微型計算機進行離線組裝，從而實現(xiàn)DCS 配置更好的優(yōu)化。在DCS 的實際運行中，采用了人機接口的顯示方式，對各功能模塊進行了選擇，實現(xiàn)了具體的工藝要求，并對其進行了詳細的設計。因此，DCS 在工業(yè)生產(chǎn)中的應用，必須將DCS與實際生產(chǎn)狀況相結合，從而更好地滿足工業(yè)生產(chǎn)的要求。

1.3 DCS特點

在目前的工業(yè)生產(chǎn)過程控制中，各種機械設備都要受到嚴格的控制，DCS 的計算能力是其主要的控制功能，它可以實現(xiàn)對微機的各種復雜性能的控制，包括采集和處理微機的數(shù)據(jù)、信息、分析、顯示、記錄等方面，極大地提高了控制系統(tǒng)的工作效率。人機接口是專門為操作人員設計的，可以讓操作人員在最短的時間內(nèi)掌握生產(chǎn)的真實情況，了解各種操作參數(shù)，同時也可以根據(jù)設備的輸出數(shù)據(jù)，迅速掌握故障的情況。另外，還可以調(diào)用和處理歷史數(shù)據(jù)。在工業(yè)生產(chǎn)中，可以將特定的單元內(nèi)容顯示在屏幕上，然后根據(jù)這些信息，完成相應的規(guī)則，如果使用者想要改變控制系統(tǒng)，只需要重新組裝就可以了，根本不需要改變連接方式。系統(tǒng)的操作者必須使用人機接口來進行操作，從而能讓操作者清楚地了解各種功能的作用和方式，提高作業(yè)人員在作業(yè)中的效率和精確度，減少出現(xiàn)錯誤、操作失誤等問題。同時，它還可以對工業(yè)生產(chǎn)的各種機械裝置的數(shù)據(jù)進行實時的處理、分析、傳輸?shù)炔僮?。在屏幕上還能顯示出各單位的詳細信息，以便管理者更好地理解和調(diào)節(jié)產(chǎn)品。若要更改DCS的控制方案，還可以在顯示屏上直接用功能模塊進行調(diào)整，無需進行繁瑣的停機、重聯(lián)、換線等操作。

DCS 的基本構成是由計算機組成的，它與三種不同的節(jié)點相聯(lián)系，即DCS 的管理者和生產(chǎn)現(xiàn)場的I/O 控制臺。工程師工作站可以使用微機實現(xiàn)離線組態(tài)結構。在實際操作時，可以將相應的模塊顯示在屏幕上，然后在上面填上相應的規(guī)則。在這類作業(yè)中，必須重視對控制計劃的及時改進。具體的配置方法為：①要建立一個目標項目；②要根據(jù)這個項目來創(chuàng)建一個項目的數(shù)據(jù)。在確定好后，再決定諸如點位、I/O單位的配置等。由于系統(tǒng)網(wǎng)絡中的所有裝置都與相應的圖表一一對應，所以可以用圖表來實現(xiàn)設備配置。

2 DCS在工業(yè)自動化中的應用

（1）通信接口方面的應用。在工業(yè)自動化系統(tǒng)的設計中，常常要在報警環(huán)節(jié)中采用DCS 控制，但是在現(xiàn)實中，一旦出現(xiàn)了突發(fā)事件，警報系統(tǒng)就會自動啟動，但卻不一定能將所有的警報內(nèi)容都顯示出來，從而造成警報的準確性下降。此外，由于DCS 在實際使用過程中存在著通信接口問題，使得各個子系統(tǒng)之間不能進行實時的通信，而且一旦出現(xiàn)突發(fā)事件，報警信號很難在最短的時間內(nèi)傳輸，從而制約了企業(yè)的生產(chǎn)和發(fā)展。因此，在日常的生產(chǎn)活動中，需要對DCS 控制體系進行全面、嚴格的控制與管理，根據(jù)DCS 的管理，對各種信息內(nèi)容進行記錄，并合理地分配這些信息內(nèi)容，它可以與生產(chǎn)操作環(huán)境中的通信接口緊密結合，以方便在生產(chǎn)和發(fā)展過程中發(fā)生的系統(tǒng)故障，并通過專業(yè)的技術人員來解決和處理。

（2）防雷裝置和接地系統(tǒng)的應用。在工業(yè)自動化的發(fā)展中，整個系統(tǒng)都必須具備一定的防雷能力，以保證在惡劣的氣候條件下和其他特殊情況下都能順利的工作，因此DCS 必須加裝相應的防雷設備和屏蔽設備，以保證防雷電的性能。在工業(yè)自動化領域，采用DCS 可以有效地保護系統(tǒng)的接地功能，改善系統(tǒng)的工作性能，增強系統(tǒng)的抗干擾性，從而使系統(tǒng)在工作時能更順暢地進行數(shù)據(jù)傳輸。

（3）中央處理器的應用。通常情況下，為了達到安全生產(chǎn)與管理的目的，必須以DCS 為基礎，對其進行科學、合理的分析與探討。在DCS 運行過程中，中央處理單元的作用更為關鍵，它將在安全生產(chǎn)中發(fā)揮越來越大的作用。若DCS 自身的抗干擾性較差，很可能造成CSP 系統(tǒng)的安全問題，因而必須重視對其監(jiān)控與管理。在專業(yè)人士的指導下，定期進行設備的檢修和保養(yǎng)，并安排技術人員和維修人員對設備進行全方位的檢查，確保了中央處理設備的安全、穩(wěn)定，有效地發(fā)揮了工業(yè)自動化的作用。

（4）故障診斷方面。DCS 在工業(yè)自動化中就起著非常重要的作用，所以在實際的應用中必須對其進行科學、合理的分析與診斷，以此來掌握設備的運行狀況，從而及時地發(fā)現(xiàn)問題并且解決問題，防止出現(xiàn)的各種安全問題會給公司的整體發(fā)展帶來不利的影響。因此，在具體應用中，必須對其先進行故障識別，如果要認識系統(tǒng)內(nèi)部的故障，就必須先確定其發(fā)生的原因，其中包括人為因素，或者系統(tǒng)自身的故障，當發(fā)現(xiàn)是人為原因造成的系統(tǒng)失效時，必須立即采取有效的措施，以降低系統(tǒng)的損害。同時，還需要科學、合理地控制人為因素，若發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)是本身存在一定的問題，應該由專業(yè)的系統(tǒng)故障檢修人員進行維修和檢查。這樣可以更好的解決問題，為以后的工業(yè)發(fā)展打下了堅實的基礎，可以使整個系統(tǒng)得以高效的運轉。通過對系統(tǒng)內(nèi)部存在的問題進行自動檢測與診斷，不僅實現(xiàn)了系統(tǒng)的最大限度地發(fā)揮其作用，還降低了故障診斷的難度，并且迅速地查明了原因。全面檢查的各種故障，可以尋求科學、合理的解決辦法，確?？刂葡到y(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

（5）冗余配置設計。為確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，所有的處理器模塊都需要進行冗余的配置，在利用I/O或者其他具有處理器功能的特殊模塊來完成所需要的控制功能時，相應的模塊也需要進行冗余設計。在冗余結構的處理器模塊中，當處理器模塊出現(xiàn)一定故障時，它可以自動、迅速地切換到冗余處理器模塊，并且在操作員工作站發(fā)出警報。當故障處理器被修復并被插入到系統(tǒng)中時，該系統(tǒng)就會自動地復制并保持它的冗余。為了確保系統(tǒng)的切換穩(wěn)定、可靠、不受干擾，冗余處理器模塊必須采用“事件驅動”的冗余機制，在投標文件中也必須明確冗余處理器模塊的轉換和數(shù)據(jù)更新的周期，以及具體的轉換機制。這樣由于冗余的切換，系統(tǒng)的控制與保護的功能不會損失或延遲。

3 DCS常見問題及應對措施

3.1 軟件設備

在所有的系統(tǒng)中，任何的軟件設備幾乎都有可能會出現(xiàn)一定的故障，這往往是因為低兼容、不能下裝和功能上的一些問題。DCS 包括工程師站、組態(tài)、操作員站、服務器等。由于每個軟件設備的功能和特點都不盡相同，因此往往可能會導致軟件設備間的沖突，從而會影響到系統(tǒng)的正常工作。①對于一些軟件設備的相關問題，可以采用先進行兼容性測試的方法，來探討能否排除由兼容引起的一些故障；②在相關操作方面，可以進行下裝軟件的測試，這樣就可以進一步解決下裝軟件的問題；③對系統(tǒng)的運行機制進行相關的檢驗，并根據(jù)實際情況對系統(tǒng)進行優(yōu)化，不斷地通過硬體制功能，來保證軟件的科學化，防止因為管理體制的一些問題而造成的軟件設備失效。

3.2 操作過程

在DCS 運行中可能會出現(xiàn)各種異常現(xiàn)象，如運行異常、運行異常、系統(tǒng)死機等，這些都會給生產(chǎn)帶來很大的負面影響，降低生產(chǎn)效率等。它的主要的故障原因有：計算機系統(tǒng)可能遭受了病毒的入侵，從而造成了網(wǎng)絡的延遲，或者是系統(tǒng)的功能不能正常地工作；MCU 的容量設定不當，或者長時間使用的機箱沒有進行定期的清洗，造成了大量的內(nèi)存占用，機箱內(nèi)部配件可能出現(xiàn)接觸不良，風箱故障等。如果DCS 出現(xiàn)內(nèi)部故障時，就會出現(xiàn)顯示器藍屏、系統(tǒng)死機等一系列的問題，因此必須逐個查找問題的根源。為了防止DCS 在運行時出現(xiàn)類似的故障，必須加強對系統(tǒng)的日常維護和管理，如安裝強大的防病毒軟件，并且對其定期進行病毒檢查，以保證系統(tǒng)在正常的網(wǎng)絡環(huán)境下的正常工作；科學地設定MCU 的容量，防止出現(xiàn)容量太大或者太小等問題。

3.3 干擾因素

隨著信息和技術的不斷向前發(fā)展，DCS的智能化、開放化、集成化等特點逐漸形成了一個開放性的信息系統(tǒng)。它與有關的管理信息密切結合，使整個數(shù)字化技術得以實現(xiàn)，并且發(fā)展成為DCS 的一種新的控制系統(tǒng)。在日常管理中，需要加強對DCS 的管理，以保證系統(tǒng)的正常運轉。在實際運行的過程中，為了完全消除DCS 的故障和各種異常問題，必須進行不定期的巡檢，對操作站、電源、通信網(wǎng)絡等設備進行相關的檢查，并且啟動其他的冗余設備。除此之外，還需要將DEH 與DCS 的同步性保持一致。

4 DCS在工業(yè)自動化中的具體維護以及管理措施

（1）根據(jù)DCS 自身的特性，可以設計出更為科學、合理的維修計劃。DCS 是當今世界發(fā)展中應用最為廣泛的一項較為先進的技術，其在實際應用中必須保證其整體的應用。這就要求要保證DCS 的維護和管理效果，并且制定出一套完整的維修方案。還需要對DCS 的自身特性有一個全面、細致、深入的分析，這樣才能確定一套DCS 的具體實施方案。有一套DCS，它可以把軟件和硬件良好地結合起來，并且把它裝到不同的計算機上，從而可以執(zhí)行不同的程序。并且在進行維修和管理時，必須對系統(tǒng)的內(nèi)部軟件系統(tǒng)給予足夠的重視，使其與系統(tǒng)自身的特性相結合，使相應的工作人員能夠實現(xiàn)自主自動地控制，并且需要不定期地進行專業(yè)的維修。提高工業(yè)自動化的應用價值和作用，從而保證DCS 的運行效率。在不斷提升效率的同時，還能取得良好的效果。

（2）DCS 的內(nèi)部維修和管理。為了保障DCS 的正常工作，工業(yè)自動化系統(tǒng)必須對其進行全面的更新與維修，以此來掌握DCS 的運行狀況，并且能夠及時地發(fā)現(xiàn)問題并及時地進行處理，就不會影響到后期的相關操作。DCS 的內(nèi)部操作流程一旦出現(xiàn)了問題，將會影響到整個生產(chǎn)流程的工作效率，從而造成系統(tǒng)的一系列問題，導致系統(tǒng)不能夠正常的運行。在目前較為常見的工業(yè)自動化系統(tǒng)中，與其他系統(tǒng)相比，DCS 可以更好地進行界面的處理，為工作人員的工作創(chuàng)造了有利的工作環(huán)境。所以，必須定期地檢驗該系統(tǒng)的兼容性和自動識別能力，以保證其操作的穩(wěn)定性。一旦發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運行比較緩慢，或者缺少相關的資料時，應及時掌握它的狀況然后適時地對其進行更新。

（3）DCS 的外部維護管理。為了使DCS 正常平穩(wěn)地工作，必須重視對系統(tǒng)的外部維修和管理，保證整個系統(tǒng)處于干燥狀態(tài)。目前所采用的DCS 自身運行性能優(yōu)良，可實現(xiàn)自動控制，但若長期在潮濕的環(huán)境下使用，DCS 的軟件使用會產(chǎn)生相應的影響。在以后的維修當中，一定要保證整個環(huán)境的干燥和通風，這樣才能保證系統(tǒng)的正常運轉。

5 結束語

DCS 在工業(yè)自動化領域的應用，是一項非常有意義的工作，它在國內(nèi)的工業(yè)生產(chǎn)中也起著舉足輕重的作用。但在具體的實踐中，可能會有一定的安全隱患問題，從而使得系統(tǒng)發(fā)生一定的故障，這時就需要采取適當?shù)拇胧┘右跃S護，保證最大限度地降低企業(yè)的安全風險，降低企業(yè)的損失，從而推動相關工業(yè)產(chǎn)業(yè)的持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展。