化工生產(chǎn)中DCS自動控制系統(tǒng)的應用探究

［摘 要］DCS 自動控制系統(tǒng)是一種將計算機技術與自動化控制技術相結合的新型系統(tǒng)，具有結構簡單、功能完善、便于維護等優(yōu)勢，被廣泛應用于化工生產(chǎn)。在化工生產(chǎn)中，DCS 自動控制系統(tǒng)能夠代替人工操作，為企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟效益和社會效益。為了使DCS 自動控制系統(tǒng)更好地應用在化工生產(chǎn)中，文章從DCS 自動控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀出發(fā)，分析了其在化工生產(chǎn)中應用的優(yōu)勢及當前存在的問題，并結合實際情況提出了相關改進措施，以供參考。

［關鍵詞］化工生產(chǎn)；DCS 自動控制系統(tǒng)；自動化控制

［中圖分類號］TP273 ［文獻標志碼］A ［文章編號］2095–6487（2024）05–0001–03

1 DCS自動控制系統(tǒng)概述

DCS 自動控制系統(tǒng)是集計算機、自動控制和通訊為一體的綜合性自動化控制系統(tǒng)。DCS 自動控制系統(tǒng)的主要組成部分包括控制器、執(zhí)行器及傳感器等。其中控制器是DCS 自動控制系統(tǒng)的核心，也是影響系統(tǒng)控制效果的關鍵因素?？刂破饕话阌蒀PU、輸入輸出模塊、存儲器及相關模塊等組成，具有較強的邏輯計算能力。

DCS 自動控制系統(tǒng)采用了先進的網(wǎng)絡技術，使其能夠與生產(chǎn)設備和控制設備進行有效連接。

2 化工生產(chǎn)中應用DCS自動控制系統(tǒng)的優(yōu)勢

（1）在化工生產(chǎn)中應用DCS 自動控制系統(tǒng)，可以有效提高化工生產(chǎn)效率和質量，使化工企業(yè)獲得更高的經(jīng)濟效益。

（2）化工生產(chǎn)具有特殊性，部分化工生產(chǎn)過程中存在危險，DCS 自動控制系統(tǒng)可以通過傳感器等設備的自動化檢測來實現(xiàn)對危險因素的檢測，確保工作人員的安全，降低化工事故的發(fā)生概率。

（3）DCS 自動控制系統(tǒng)通過提供精細的監(jiān)測與控制功能，能夠有效提高化工生產(chǎn)的安全性和穩(wěn)定性。DCS 自動控制系統(tǒng)可以通過數(shù)據(jù)采集裝置來完成對數(shù)據(jù)的采集，并通過網(wǎng)絡傳輸?shù)街醒肟刂剖疫M行處理。在中央控制室中對數(shù)據(jù)進行分析和處理，可使化工生產(chǎn)過程更加穩(wěn)定可靠。

（4）DCS 自動控制系統(tǒng)是一種分布式控制系統(tǒng)，能夠實現(xiàn)自動監(jiān)測與控制功能，并能在不同的工廠和設備之間進行聯(lián)網(wǎng)。其由多個控制單元組成，每個單元都具有獨立的功能，這種設計使得DCS 自動控制系統(tǒng)能夠靈活地適應不同的生產(chǎn)控制需求，適用于監(jiān)測和控制工業(yè)過程中的生產(chǎn)設備和工藝流程。此外，DCS 自動控制系統(tǒng)還具有報警功能，可以對設備進行安全保護，這對于確保生產(chǎn)過程的安全性至關重要。

（5）DCS 自動控制系統(tǒng)的高度開放性和模塊化設計，不僅提高了系統(tǒng)的兼容性和開放性，還簡化了安裝和維護，提高了化工生產(chǎn)系統(tǒng)的效率。此外，DCS 自動控制系統(tǒng)的高柔性也為化工生產(chǎn)提供了更多的可能性，使其能夠根據(jù)實際生產(chǎn)需求進行調整和優(yōu)化，還可以對各種信息進行及時處理和傳遞，使企業(yè)可以及時了解到生產(chǎn)情況和工藝情況，促進企業(yè)更好地發(fā)展。

3 當前DCS自動控制系統(tǒng)應用存在的問題

（1）從技術角度來看，在DCS 自動控制系統(tǒng)的設計、組態(tài)及調試過程中，DCS 廠家不僅提供硬件平臺，還負責控制算法和邏輯的設計、組態(tài)及調試，這極大地束縛了廣大技術隊伍的積極性。此外，DCS自動控制系統(tǒng)在運行過程中，可能會遇到數(shù)據(jù)不刷新、手自動切換無法操作等問題，需要及時聯(lián)系DCS 維護人員進行維護。此外，DCS 自動控制系統(tǒng)中任何環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都可能導致系統(tǒng)部分功能失效或引發(fā)控制系統(tǒng)故障，嚴重時甚至會導致生產(chǎn)停車。

（2）當前我國DCS 自動控制系統(tǒng)應用的規(guī)模和數(shù)量較小，因此在實際應用過程中也存在一定的問題，如軟件編程設計不合理、硬件配置不完善等。國內工控系統(tǒng)在維護、檢修、升級、安裝安防產(chǎn)品等方面過度依賴于后臺廠家，這導致在DCS 中進行安全防護時存在困難。從市場角度來看，隨著智能制造時代的到來，DCS 自動控制系統(tǒng)需要不斷適應新的技術需求和市場變化，以滿足數(shù)字化、環(huán)?；融厔莸男枨?。

（3）當前我國在DCS 自動控制系統(tǒng)應用方面還存在一定的安全隱患。在實際應用中，DCS 自動控制系統(tǒng)具有一定的復雜性和專業(yè)性，因此在對DCS自動控制系統(tǒng)進行安裝時必須嚴格按照相關規(guī)定進行操作，并且還需要對DCS 自動控制系統(tǒng)進行定期維護和檢修，一旦出現(xiàn)問題，須及時解決，否則會造成嚴重的安全隱患?；て髽I(yè)生產(chǎn)危險性高，工藝流程復雜，對軟件的集成能力提出了極高要求。DCS 自動控制系統(tǒng)的安全性和可靠性直接關系到化工企業(yè)的生產(chǎn)安全和工人的安全，任何故障或異常都可能導致嚴重的安全事故。

近年來，我國DCS 技術取得了顯著進步，但在某些關鍵技術和核心部件上仍面臨國外企業(yè)的技術壟斷和價格壓力。這對國內企業(yè)來說是一個巨大的挑戰(zhàn)，也是推動DCS 技術國產(chǎn)化、提高自主創(chuàng)新能力的重要方向。

4 提高DCS自動控制系統(tǒng)應用效果的有效措施

（1）為了提高DCS 自動控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，須保證其接地質量，嚴格按照相關規(guī)定進行接地。在接地系統(tǒng)中，采用的是2 條地線和2 條地網(wǎng)相結合的方式，并根據(jù)實際情況合理設置地網(wǎng)數(shù)量和大小，從而使DCS 自動控制系統(tǒng)的整體結構更加穩(wěn)固。

（2）為了使DCS 自動控制系統(tǒng)能夠更好地與現(xiàn)場控制設備相結合，須進行DCS 自動控制系統(tǒng)與現(xiàn)場控制設備的接口改造，并對其進行優(yōu)化設計。例如，在DCS 自動控制系統(tǒng)中引入變頻器，并將其與PLC 控制器連接起來。通過這樣的方式能夠有效提高DCS 自動控制系統(tǒng)的控制精度，進而提高整個化工生產(chǎn)的效率。

（3）為了提高DCS 自動控制系統(tǒng)的抗干擾性和穩(wěn)定性，須加強對現(xiàn)場工作人員的培訓工作。在實際工作中，工作人員需要充分掌握DCS 自動控制系統(tǒng)的使用方法和注意事項。只有這樣才能有效地提高其使用效果。

（4）為了提高DCS 自動控制系統(tǒng)在化工生產(chǎn)中的應用效果，須對DCS 自動控制系統(tǒng)進行定期維護。減少設備故障發(fā)生次數(shù)和故障時間，從而為企業(yè)帶來更多經(jīng)濟效益和社會效益。同時，還需要對設備進行日常檢測和維護，使其始終保持良好的運行狀態(tài)。

（5）為了提高化工生產(chǎn)中DCS 自動控制系統(tǒng)的操作人員培訓效果，建議采用體驗式教學方法，通過將學生分成小組，互相學習、互相幫助和團隊協(xié)作，解決問題，共同完成實際操作任務的方式，提高操作人員的實踐能力和問題解決能力。建議從某家生產(chǎn)的DCS 自動控制系統(tǒng)開始學習，因為各廠家生產(chǎn)的DCS 自動控制系統(tǒng)的架構基本類似，但技術細節(jié)可能有所不同。培訓內容可以包括化工基礎知識、化工生產(chǎn)流程、化工產(chǎn)品的性質和用途等，確保培訓既有理論知識也有實踐操作，以提高化工生產(chǎn)效率。通過綜合實訓教學，掌握常用的DCS 自動控制系統(tǒng)的結構、接線及設置編程方法，以及典型DCS 自動控制系統(tǒng)的集成、組態(tài)編程思路和調試運行方法，提高操作人員的綜合技能。

5 DCS自動控制系統(tǒng)的技術創(chuàng)新和維護改進的進展

近年來，我國工控系統(tǒng)市場規(guī)?？焖僭鲩L，自主創(chuàng)新能力明顯提升，特別是DCS 的自主創(chuàng)新水平超過了50%，能夠更好地滿足市場和國家安全的需求。

新一代核電DCS 自動控制系統(tǒng)朝著智能化、自動化方向發(fā)展，特別是在核電控制系統(tǒng)中，考慮到對安全等級的高要求，開始應用云平臺、AI、邊緣計算等新技術。智能化儀表和現(xiàn)場總線技術在DCS 自動控制系統(tǒng)中的應用和創(chuàng)新，提高了控制系統(tǒng)的功能和性能。這些技術的發(fā)展使得DCS 自動控制系統(tǒng)能夠實現(xiàn)更復雜的控制策略和算法，滿足化工生產(chǎn)過程中對精度和高效性的需求。這些技術的應用不僅提高了系統(tǒng)的性能，也增強了對復雜環(huán)境的適應能力。傳統(tǒng)的DCS 和SCADA（監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)）的設計可以通過工業(yè)數(shù)字化改造得到改進，這有助于提高系統(tǒng)的靈活性和響應速度。數(shù)字化改造不僅能夠優(yōu)化數(shù)據(jù)處理流程，還能提高系統(tǒng)的整體效率和可靠性。

此外，基于國產(chǎn)軟硬件的自主可控DCS 自動控制系統(tǒng)的開發(fā)取得了重要進展，對于解決重大裝備自主可控的緊迫問題，確保國家能源安全具有重要意義。其中，杭州和利時自動化有限公司DCS 自動控制系統(tǒng)是我國在工業(yè)自動化領域創(chuàng)新推進的重要產(chǎn)品。HOLLiAS MACS 系列分布式控制系統(tǒng)充分吸取了國際工業(yè)電子技術和工業(yè)控制技術的最新成果，針對石化、化工、油氣等行業(yè)超大型煉化項目設計，具有軟件跨平臺、自主可控、安全可信三大特點，其SIS 安全系統(tǒng)通過了德國TüV 認證機構的SIL 認證，此外，杭州和利時自動化有限公司還推出了完全自主可控的HOLLiAS MACS IC DCS 自動控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)融合了自主研發(fā)的控制器微內核架構、嵌入式操作系統(tǒng)、工業(yè)控制系統(tǒng)軟件及工業(yè)信息安全技術，實現(xiàn)了所有硬件、軟件的國產(chǎn)。這種自主可控性的提升，減少了對外部技術的依賴，提高了系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

6 結束語

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，化工生產(chǎn)已經(jīng)成為推動社會發(fā)展的重要因素。為了使DCS 自動控制系統(tǒng)能夠更好地應用于化工生產(chǎn)，需要不斷加強DCS 自動控制系統(tǒng)的開發(fā)與應用。通過對DCS 自動控制系統(tǒng)的了解，可以發(fā)現(xiàn)其在化工生產(chǎn)中具有著其他系統(tǒng)無法比擬的優(yōu)勢，如安全性高、自動化程度高、便于維護等。但是，由于我國DCS 自動控制技術起步較晚，相關研究也相對滯后，因此在實際應用中還存在一些問題。為了使DCS 自動控制系統(tǒng)更好地應用于化工生產(chǎn)中，需要不斷加強研究與實踐，從而不斷提高DCS 自動控制系統(tǒng)的工作效率和質量。

參考文獻

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