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

鄭偉

（中郵科技有限責(zé)任公司，上海 200032）

DCS控制系統(tǒng)是一種基于計(jì)算機(jī)中的綜合控制應(yīng)用，聯(lián)合互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的整個(gè)過程進(jìn)行全面控制的系統(tǒng)模式，能夠更好地掌握工業(yè)生產(chǎn)的設(shè)備運(yùn)行狀況，并且對(duì)整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)的過程進(jìn)行嚴(yán)格、細(xì)致、深入的控制，使其體現(xiàn)出相應(yīng)的效果。實(shí)際中，DCS控制系統(tǒng)中應(yīng)用的技術(shù)極其豐富，包括多媒體設(shè)備技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)以及計(jì)算機(jī)信息數(shù)據(jù)技術(shù)，都是基礎(chǔ)的技術(shù)，能夠在工業(yè)自動(dòng)化中發(fā)揮相應(yīng)的優(yōu)勢(shì)和價(jià)值。

1 DCS控制系統(tǒng)概述

（1）DCS控制系統(tǒng)的主要發(fā)展趨勢(shì)。DCS是一種“分散式控制系統(tǒng)”，硬件上包括現(xiàn)場(chǎng)控制器、操作員站計(jì)算機(jī)、工程師站計(jì)算機(jī)，以及分布式通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，控制系統(tǒng)也相當(dāng)于是一個(gè)整體方案，主要解決技術(shù)問題，和系統(tǒng)各個(gè)部分之間結(jié)合進(jìn)行全面監(jiān)控。這種控制系統(tǒng)能夠控制的功能相當(dāng)豐富，能夠?qū)ξ⑿陀?jì)算機(jī)內(nèi)部的各種數(shù)據(jù)信息內(nèi)容進(jìn)行提取，對(duì)各種數(shù)據(jù)信息進(jìn)行準(zhǔn)確的運(yùn)算和分析，了解數(shù)據(jù)情況并存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。工業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)需要對(duì)各種設(shè)備的生產(chǎn)和運(yùn)行情況進(jìn)行快速、及時(shí)的掌握，同時(shí)對(duì)各部分設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)以及生產(chǎn)的情況產(chǎn)生全面的了解，基于豐富的功能模塊以及完整的運(yùn)行界面來進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的工業(yè)生產(chǎn)操作和控制。如果工業(yè)生產(chǎn)的過程中產(chǎn)生一些機(jī)器故障問題，也能夠基于DCS控制系統(tǒng)來對(duì)故障的存在位置進(jìn)行合理的分析和診斷，提出相應(yīng)的處理措施，減少故障問題對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的不良影響，幫助提高工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的效率和質(zhì)量。

（2）了解DCS控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)體系。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)是DCS控制系統(tǒng)得以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)。工程師還可以基于微型計(jì)算機(jī)離線組態(tài)的形式來優(yōu)化DCS控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)配置，使其體現(xiàn)出更加令人滿意的效果。對(duì)DCS控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)際操作的環(huán)節(jié)，往往需要基于人機(jī)交互的界面顯示功能來選擇具體的操作功能，使操作人員的命令得以傳輸并且執(zhí)行。因此，工業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)DCS控制系統(tǒng)的應(yīng)用需要聯(lián)合工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際情況，使其和DCS控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)完美的融合，讓DCS控制系統(tǒng)符合工業(yè)生產(chǎn)需求。

（3）對(duì)DCS控制系統(tǒng)的特點(diǎn)分析。對(duì)工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)環(huán)節(jié)控制時(shí)，就需要對(duì)不同的生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行控制，使DCS控制系統(tǒng)的運(yùn)算能力更加優(yōu)良，能夠完成各部分的復(fù)雜操作，主要是包括針對(duì)微型計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)信息內(nèi)容的獲取和處理等方式，這種運(yùn)算的形式能夠使DCS控制系統(tǒng)的運(yùn)行效率更高。實(shí)際操作的過程中，要求工作人員能夠充分了解DCS控制系統(tǒng)的各種功能和內(nèi)容，掌握各種功能的體現(xiàn)方式，使其操作更加便捷、準(zhǔn)確，減少在操作環(huán)節(jié)由于人工失誤而產(chǎn)生的一些問題，另外還可以基于數(shù)字屏來顯示出各種工業(yè)生產(chǎn)方面的機(jī)械設(shè)備數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)信息內(nèi)容進(jìn)行全面的處理和分析，基于顯示屏基礎(chǔ)來了解工業(yè)生產(chǎn)方面的細(xì)節(jié)內(nèi)容，為管理工作人員了解生產(chǎn)情況提供方便。如果要修改DCS控制系統(tǒng)的具體方案，也可以直接在顯示屏中對(duì)企業(yè)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，這就需要工作人員能夠充分了解整體的方案，為后續(xù)的工作提供方便。

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

（1）通訊接口方面的應(yīng)用。工業(yè)自動(dòng)化體系設(shè)計(jì)的過程中，往往需要將DCS控制系統(tǒng)應(yīng)用到報(bào)警環(huán)節(jié)，但是實(shí)際中，當(dāng)發(fā)生緊急情況時(shí)，報(bào)警系統(tǒng)雖然能夠自動(dòng)啟動(dòng)，但是可能無法完全輸出所有的報(bào)警內(nèi)容，導(dǎo)致報(bào)警信息不是十分準(zhǔn)確。另外，DCS控制系統(tǒng)應(yīng)用時(shí)存在通訊接口方面的問題，導(dǎo)致系統(tǒng)中不同的子系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)及時(shí)通信，當(dāng)遇到緊急問題時(shí)，難以在最短的時(shí)間內(nèi)傳遞報(bào)警信號(hào)，使工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)以及發(fā)展受到限制。因此，在日常生產(chǎn)過程中，要求企業(yè)對(duì)DCS控制系統(tǒng)進(jìn)行更加全面的、嚴(yán)格的控制和管理，在DCS控制系統(tǒng)的管理基礎(chǔ)上，記錄下不同種類的信息內(nèi)容，對(duì)這些信息內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆峙?，使其能夠和生產(chǎn)運(yùn)行環(huán)境的通訊接頭產(chǎn)生密切的融合和匹配，以便于在工業(yè)自動(dòng)化的生產(chǎn)和發(fā)展過程中系統(tǒng)產(chǎn)生問題時(shí)能夠及時(shí)報(bào)警，并由專業(yè)的人員對(duì)這些問題進(jìn)行解決和處理。

（2）防雷裝置和接地系統(tǒng)的應(yīng)用。工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展過程中，整個(gè)系統(tǒng)需要具有一定的防雷能力，使其在面對(duì)一些不良天氣或者是特殊問題時(shí)也能夠平穩(wěn)的運(yùn)行，這就需要在DCS控制系統(tǒng)上適當(dāng)?shù)陌惭b防雷裝置或者是屏蔽裝置，使防止雷擊功能得到更加穩(wěn)定的體現(xiàn)。工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)中，通過DCS控制系統(tǒng)的應(yīng)用，能夠更好地保護(hù)系統(tǒng)的接地功能，使系統(tǒng)的運(yùn)行效果更加良好，提高系統(tǒng)的抗干擾能力，讓系統(tǒng)在運(yùn)行過程中對(duì)于傳輸信號(hào)的通信效果更加順利，另外還需要根據(jù)工業(yè)企業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)的具體要求來進(jìn)行系統(tǒng)和參數(shù)的合理性設(shè)置，防止產(chǎn)生一些安全的隱患問題，使整體的系統(tǒng)功能更加完善。

（3）中央處理器的應(yīng)用。一般來說，工業(yè)企業(yè)都需要基于DCS控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)和管理工作，因此需要對(duì)安全問題進(jìn)行更加科學(xué)合理的分析和討論。在DCS控制系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)節(jié)，中央處理器本身的地位比較關(guān)鍵，會(huì)在安全生產(chǎn)方面展現(xiàn)出更加重要的作用，如果DCS控制系統(tǒng)本身的抗干擾能力不強(qiáng)，就很容易會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生中央處理器系統(tǒng)的安全性問題，因此需要關(guān)注中央處理器的監(jiān)督和管理工作，在專業(yè)人員的指導(dǎo)下，對(duì)其進(jìn)行定期檢修與維護(hù)，安排專業(yè)的技術(shù)人員和維修人員對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行全面的檢查，以便于保證中央處理器能夠?qū)崿F(xiàn)安全穩(wěn)定的運(yùn)行，體現(xiàn)出工業(yè)自動(dòng)化的效果。

（4）故障診斷方面。DCS控制系統(tǒng)本身在工業(yè)自動(dòng)化環(huán)節(jié)的重要作用比較明顯，因此需要對(duì)運(yùn)行的整個(gè)過程中的重點(diǎn)故障進(jìn)行科學(xué)合理的分析和診斷，了解故障的情況，對(duì)故障進(jìn)行排除，避免因安全隱患問題對(duì)企業(yè)整體發(fā)展產(chǎn)生不良影響。在此基礎(chǔ)上，首先需要對(duì)故障進(jìn)行識(shí)別，如果了解系統(tǒng)內(nèi)存在故障，首先需要判斷故障的成因，包括人為操作的失誤，或者是系統(tǒng)性的故障問題，如果發(fā)現(xiàn)是由于人為因素而導(dǎo)致產(chǎn)生的系統(tǒng)故障，則需要對(duì)其采取有效的措施來減少損失問題，同時(shí)需要對(duì)人為因素進(jìn)行科學(xué)合理的管控，如果發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)自身存在故障問題，則應(yīng)當(dāng)安排專業(yè)的系統(tǒng)故障維修人員來對(duì)其進(jìn)行檢視，更好地解決故障，為后續(xù)的工業(yè)發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)，使系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)有效的運(yùn)行，另外還需要適當(dāng)應(yīng)用DCS控制系統(tǒng)的分布式控制系統(tǒng)自動(dòng)診斷功能，如果發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)的故障問題，可以對(duì)其進(jìn)行自主的檢測(cè)和診斷，使系統(tǒng)的功能最大化體現(xiàn)，減少故障的診斷問題，并且能夠快速了解故障的成因，對(duì)故障進(jìn)行全面的排查，尋找科學(xué)合理的處理方式，保證控制系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

（5）冗余配置設(shè)計(jì)。為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定工作，所有用于系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的處理器模件應(yīng)冗余配置，當(dāng)使用帶有處理器功能的I/O或其它專用模件完成所需控制功能時(shí)，相關(guān)模件也應(yīng)采用冗余設(shè)計(jì)。冗余配置的處理器模件中，一旦某個(gè)工作的處理器模件發(fā)生故障，系統(tǒng)就能自動(dòng)快速切換至與其冗余的處理器模件，并在操作員站報(bào)警。當(dāng)故障處理器修復(fù)并插入系統(tǒng)后，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行狀態(tài)拷貝并使其處于冗余運(yùn)行方式。為了保證系統(tǒng)切換的穩(wěn)定可靠和無擾性，要求冗余處理器模件的冗余原理為“事件驅(qū)動(dòng)”的冗余機(jī)制，應(yīng)在其投標(biāo)書中說明冗余處理器模件的切換時(shí)間和數(shù)據(jù)更新周期，并闡述實(shí)際的切換機(jī)制。系統(tǒng)的控制和保護(hù)功能不會(huì)因?yàn)槿哂嗲袚Q而丟失或者延遲。

3 DCS控制系統(tǒng)在工業(yè)自動(dòng)化中的具體維護(hù)以及管理措施

（1）結(jié)合DCS系統(tǒng)本身的特點(diǎn)來制定出更加科學(xué)合理的維護(hù)規(guī)劃。在現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展過程中，DCS控制系統(tǒng)本身是一種應(yīng)用比較廣泛的技術(shù)，在具體的實(shí)施環(huán)節(jié)需要確保系統(tǒng)應(yīng)用的整體性得到保證，就需要體現(xiàn)出DCS控制系統(tǒng)的維護(hù)以及管理效果，詳細(xì)周全地制定出對(duì)于系統(tǒng)的維修和養(yǎng)護(hù)計(jì)劃，最終要求充分了解DCS控制系統(tǒng)本身的特點(diǎn)，在對(duì)其進(jìn)行全面、細(xì)致、深入的分析之后來確定具體的方案。有一種DCS控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)軟件以及硬件的結(jié)合，將其安裝在不同的電腦上，使相應(yīng)的程序得到運(yùn)行。在對(duì)其進(jìn)行維護(hù)以及管理的過程中，就需要適當(dāng)關(guān)注系統(tǒng)的內(nèi)部軟件體系，和系統(tǒng)本身的特點(diǎn)產(chǎn)生完美的融合，讓工作人員對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化的控制和專業(yè)的維護(hù)，進(jìn)而能夠使工業(yè)自動(dòng)化的應(yīng)用價(jià)值更高，效果更加明顯，使DCS控制系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率能夠得到相對(duì)應(yīng)的保障。

（2）DCS控制系統(tǒng)內(nèi)部維護(hù)管理。工業(yè)自動(dòng)化體系中要保證DCS控制系統(tǒng)的運(yùn)行，就需要對(duì)其進(jìn)行全面的更新和維護(hù)，了解DCS控制信息系統(tǒng)的運(yùn)行情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)其中存在的不足之處，對(duì)問題進(jìn)行解決。如果DCS控制系統(tǒng)內(nèi)部運(yùn)行程序產(chǎn)生了問題，必然會(huì)導(dǎo)致整個(gè)生產(chǎn)程序的運(yùn)行效果無法保障，產(chǎn)生系統(tǒng)性的問題。在當(dāng)前的工業(yè)自動(dòng)化環(huán)節(jié)比較普遍的系統(tǒng)和其他的體系相比較，能夠更好地去處理接口，為工作人員的相關(guān)工作提供良好的便利條件。因此，需要對(duì)系統(tǒng)的兼容性以及信息處理的自動(dòng)化識(shí)別能力進(jìn)行定期的檢查，確保系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。如果發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的運(yùn)行速度比較慢，或者系統(tǒng)中的信息數(shù)據(jù)缺乏，就需要及時(shí)了解系統(tǒng)的狀態(tài)，適當(dāng)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)。另外還需要關(guān)注系統(tǒng)維護(hù)方面的病毒檢測(cè)和處理效果，結(jié)合實(shí)際情況來防止內(nèi)部軟件存在的病毒問題，并將其和網(wǎng)絡(luò)防護(hù)墻進(jìn)行連接，發(fā)揮出檢測(cè)的功能，以便于保證網(wǎng)絡(luò)病毒監(jiān)督控制水平的提高。

（3）對(duì)DCS控制系統(tǒng)的外部維護(hù)管理。為了能夠促進(jìn)DCS控制系統(tǒng)的順利穩(wěn)定運(yùn)行，首先需要關(guān)注外部的維護(hù)管理工作，在這個(gè)過程中就需要確保整體系統(tǒng)處在干燥的環(huán)境中工作。當(dāng)前使用的DCS控制系統(tǒng)本身具有良好的運(yùn)行操作能力，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化的控制，但是如果長期使DCS控制系統(tǒng)處于濕潤的環(huán)境中，很可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)軟件的應(yīng)用效果受到相對(duì)應(yīng)的影響。在后續(xù)的維護(hù)過程當(dāng)中，必然要確保整體的環(huán)境干燥、通風(fēng)，從而能夠?yàn)橄到y(tǒng)的順利運(yùn)行奠定基礎(chǔ)。除此之外，還需要定期去清理DCS控制系統(tǒng)中的灰塵，尤其是機(jī)柜風(fēng)扇中的濾塵紗網(wǎng)，定期進(jìn)行大清理，并且及時(shí)地更換系統(tǒng)之外的線路，從而能夠防止產(chǎn)生系統(tǒng)線路老化的問題。

4 結(jié)語

總之，DCS控制系統(tǒng)在工業(yè)自動(dòng)化中的應(yīng)用本身具有重要的價(jià)值，這種系統(tǒng)體現(xiàn)出自動(dòng)化以及安全性高的特點(diǎn)，在我國的工業(yè)行業(yè)中發(fā)揮著關(guān)鍵性的作用。但是實(shí)際中可能會(huì)存在一些安全方面的風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)運(yùn)行故障問題，應(yīng)當(dāng)結(jié)合合適的措施來對(duì)其進(jìn)行維修和養(yǎng)護(hù)，確保安全隱患降至最低，并且能夠減少損失，促進(jìn)工業(yè)行業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。