DCS系统在化工工艺控制中的应用

Ｑ：　！　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ　Ｈｅｒａｌｄ　

化工工艺设施中低压电机的ＤＣＳ监控应用　

付强　（中油国际・苏丹・喀土穆化工有限公司１３３１１）　化学工业　

摘　要：随着我国社会科学技术发展进程的不断深入，信息化高速进入到我们生活的每一处角落，而基于计算机技术的工业控制也逐步成为　时代发展的必需，自动化控制理念成为了我们所处这个时代的标志。那么，笔者在该文中将以化工工艺设施中低压电机的Ｄｃｓ监控技术作为研究　

对象，并主要阐述其应用。　

关键词：化工工艺　低压电机ＤＣＳ监控应用　

中图分类号：ＴＰ２７７　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７４—０９８Ｘ（２０１３）０３（ａ）一０１５６—０１　

１　ＤＣＳ系统的构成及特点　

ＤＣＳ技术自２０世纪７０年代诞生以来，　

经历了多次技术变革与更新发展，目前已被　

广泛应用于各个行业领域，其中以石油和　

化工的应用最为普及。石油化工企业应用　

ＤＣｓ技术来替代传统的仪表控制系统现已　

成为一种必然的发展趋势。ＤＣＳ系统即分　

布式控制系统，其是本质上是基于计算机　

技术来对化工生产过程进行集中化监视、　

实际操作、分散控制与管理。ＤＣＳ系统作为　

一种既可以纵向分层又可以横向分散的综　

合控制系统，其主要依托于多层计算机网络　

技术将分散于全生产范围以内各种控制设　

备的信息数据处理装置加以连接和整合，　

从而实现了各个部分信息共享组织工作控　

制、管理以及决策的功用。　

现如今，我国大多数化工工艺设施均　

以使用ＤＣＳ的监控方式来进行工业控制。　

ＤＣＳ监控的实际方式是发变组保护、综合自　

动化运行保护装置、用电系统的保护和自动　

装置的动作情况。其动原理是基于通过各　

个独立设备装置的动作信号和位置状态等　

有效开关量来作为基本输入量值（ＤＩ）输送　

至ＤＣＳ控制系统中心实现控制过程。如电流　

（Ａ）、电压（Ｖ）和功率（Ｐ）等模拟变量通　

过电量变送器输出４～２０　ｍＡ的标准信号　

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DCS系统在过程控制技术与系统实验中的应用

作者：郭诗瑶

来源：《科学与财富》2019年第12期

摘要：介绍了华北电力大学过程控制实验室的DCS实验系统，该系统是以PCS-B型综合实验装置为依托，以ABB公司的AC800M系列控制器为平台设计开发的一套过程控制實验系统。该实验系统的应用加深了学生对过程控制系统的认识和理解。

关键词：AC800M；DCS；过程控制

0引言

分散控制系统（DCS）是以微处理器为核心的过程控制采集站为基础的分散各部分工艺流程进行工艺信息采集及控制的系统，该系统通过分散控制和数据通信实现了对生产过程的集中监控。由于其高的可靠性和稳定性，被广泛应用于电力、石油、化工、制造等领域。2010年教育部启动了卓越工程师教育培养计划，采用MATLAB等软件构建的过程控制虚拟仿真系统应用于实验教学，虽然可以节约大量设备成本和维护费用，但是不能更好地培养学生的工程意识和提高工程实践能力。培养卓越工程师，需要采取工程教育，让学生树立工程理念，形成工程意识，提高工程素质和能力，才可以迅速成长为高素质的工程技术人才。DCS实验系统是以PCS-B型综合实验装置为依托，以ABB公司的AC800M系列控制器为平台的一套过程控制实验系统。

1DOS系统结构

AC800M是Compact Products 800系列产品中的一个重要组件，它是一款基于导轨安装的模块化的控制器，包含了CPU、通信模块、电源模块及一系列附件。AC800M控制器作为控制网络中的一个重要组件，支持冗余及非冗余两种工作模式，及客户/服务器两种通信服务模式。作为客户端服务可以实现控制器之间以及与工程师站软件的通信。通过OPC Server服务可实现与第三方软件及系统间数据通信。

基于AC800M的DCS系统结构从上到下包括：工程师站/操作员站、过程控制站和现场站。工程师站/操作员站主要是向现场发出动作指令以及接收来自现场的数据信号。其中工程师站主要是将组态好的控制策略程序下装到AC800M控制器CPU中。操作员站主要是用来完成现场过程状态及报警显示、历史数据收集以及报表生成等。过程控制站包括CPU、通信模块和I/0模件；I/0模件中包含模拟量输入/输出卡件，以及数字量输入/输出卡件。现场站主要是通过变送器或传感器将现场物理信号如模拟量信号、数字量信号数据实时采集传送到过程控龙源期刊网

DCS控制系统在化工生产和消防应急处理系统中的应用

近年来，计算机技术发展迅速，DCS控制系统实现了更新换代，在包括化工企业在内的产业经济发展中发挥了积极作用。在化工产业中，DCS系统的应用可以减少化工企业成本、增加产品收益、扩大生产规模，化工企业通过采用DCS控制系统可以优化产品设备功能，实现化工生产的智能化和便捷化。另外，在化工生产中，DCS控制系统的应用，通过自动化功能启动消防系统，能够帮助化工企业更高效地做好消防应急处理工作，提高化工企业消防安全和火灾事故扑救能力，快速控制火情，争取消防救援时间，避免火灾事故扩大，有力地保障了化工企业生产安全。

1 DCS控制系统概述

DCS，即集散控制系统，亦称“分散控制系统”或“分布式计算机控制系统”，是一种功能十分强大的计算机网络集成技术，它依据控制分散、操作和管理集中的基本设计理念，主要由控制体系、运行体系、计划体系、管理体系几部分构成，有着集中管理和分散控制的典型特征，具备监督功能、参数调整功能、实时性功能和预警调整功能。可靠性是DCS系统得以高质量发展和广泛应用的重要保障，提高DCS系统可靠性，应采用可靠性更高的硬件设备和生产工艺，同时在软件设计上采用冗余技术，并实现系统的容错技术、故障自诊断、自动处理技术。DCS控制系统应用范围广，可以广泛应用于生产现场、工作车间以及生产设施和服务器等方面。

目前，DCS系统呈现出以下发展趋势：第一，系统功能向开放式方向发展，赋予用户更大的系统集成自主权，系统之间实现了高度兼容，达到最佳的系统集成；第二，仪表技术向数字化、智能化、网络化方向发展，过程控制的功能实现了真正意义上的“全数字”、“全分散”控制，整个系统的安装、使用和维护工作更加方便快捷；第三，工控软件正向先进控制方向发展。广泛应用各种先进控制与优化技术，确保DCS系统更加高效、直接，向标准化、网络化、智能化和开放性方向发展。

1.1 可控网络

可控网络结构主要分为三层，其中：上层是综合信息处理并做出控制反应；中层主要监控化工生产和操作，并基于上层操作处理信息数据，以实现有效监控的目的；下层包括收集信息、调节闭环、执行程序，主要用于控制生产对象、收集数据信息，下层所采集的数据信息将会及时报告到上层[1]。

化工生产过程中的DCS监控系统的应用摘 要： 随着计算机技术的不断提高，在工业领域中得到广泛的应用。DCS监控系统能够实现对生产过程的管理以及控制运算，在实际化工生产中对温度、流量、液位、压力、PH值等数据能够实现在线的监测。介绍DSC监控系统的构成以及特点，探讨在化工生产过程中的具体应用。关键词： 化工生产；DSC监控系统；应用；控制中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）1110036－02DCS监控系统综合了计算机、通讯、显示和控制等4C技据引擎进行工作，不需要用户进行继续的操纵，对于数据层的术，在工业领域中实现了集中操作、分级管理的作用。特别是分类很明确，减少了用户的操纵时间，从而对系统的使用以及在石油、化工等行业中，能够降低能源的消耗，提升企业的管安全性都有很大的提高。② 应用服务层。应用服务层是属于数理水平。在化工行业中使用的工艺材料具有一定的腐蚀性，所据库服务层的下一步骤，它的平台以及操纵的软件技术都与数以对系统的控制和安全运行哟这更高的要求，通过使用DCS监据库服务层是一样的，但是该服务层是针对于用户提供数据然控系统能够确保化工生产过程中各项环节安全无误的进行，产后进行分析，还可以对于一些图形进行针对点的查询的功能，生了明显的经济效益和社会效益。它是DCS监控系统显示各项参数的有机控制层，用户的数据处理都能在应用服务层实现。③ 浏览器层。浏览器是用户最直接1 DCS监控系统的构成及特点的观测各液压表、流量表等信息的地方，所有组织机构通过信1.1 DCS监控系统的构成息的传送以及处理，将设备的运行信息加工后传达到浏览器，1）系统组成。DCS监控系统是在微处理器的基础上，运用用户可以通过浏览器来浏览所需的数据信息，所有浏览器是最了计算机技术、通信技术等对生产过程进行集中的监视、管理后的组成部分，是将所有的数据信息的汇总，对于用户的浏等一众综合控制的系统。对于DCS系统在化工生产过程中要满览、查询等都能简单的操纵。足模拟量的数据采集和控制以及人机界面和管理站的实现。通1.2 DCS监控系统的特点过在实际中的应用取得了良好的控制效果。下图为DCS监控系1）综合能力强，兼容性好。DCS监控系统能够实现安全与统的整体结构图：生产监测控制、视频显示、安防报警为一体的综合应用，对于化工生产的传输信道能及时反映，将动态的监控数据传递给监控中心进行安全监测。能够与局域网网络联系进行信息技术操纵。这种系统能够利用在生产中所用的网络设备，为系统扩展应用技术，这样可以减少很多设备资源的使用。2）传输网络简单可靠。在传输信息的过程中一般采用标准的网络通信协议，将信息准确及时的传输，传输中误码低于8。采用光纤的原料进行信息传输可以提高传输的速度，对于图1 DCS监控系统的整体结构图外界因素的影响也会起到很好的抵抗作用，一般的雷电、磁场DCS监控系统主要包括了以下几个模块：① 数据通信模不会干扰到信息的传输速度。网络的使用权限很广泛，在通信块。主要功能就是负责现场的保护、智能仪表的数据通信，完标准中TCP/IP已经是局域网和计算计通讯的基础。只要能支持成与主站之间的数据通信。② 数据分析处理模块。通过人机界上述网络，就可以传输多媒体信号。该系面可以随时的浏览生产过程，对下位机的运行情况进行在线的监测。③ 数据的上传和发布。对监测的数据要通过局域网进行上传，同时还具备事故处理的能力。2）DCS监控系统的网络结构。主要包括底层控制网络和上层操作网络。底层控制网络是工业控制的主要的部分，通过在模块ACM与I/O模块中实现了各分站之间的通讯，完成了系统的控制要求。上层操作网络主要是给人机界面提供监控的数据。在网络系统中采用了以太网的结构，通过在冗余服务器的作用下可以讲监控的数据传输到太网上，然后再分站中进行数据的交换，在这种网络的作用下就消除了各分站与相关控制器之间的直接通讯的麻烦，很大程度上减轻了ACM的通讯的负荷。3）人机界面。人机界面是用于用户通过网络环境对于动态数据的浏览、分析等功能，对于各仪表参数的处理具有简洁、可操纵性强的特点，它具有多层次的机构，有浏览器、服务系统、以及数据处理系统，是基于ActiveX方法以及COM模型上的一种电子浏览系统。主要包括以下三个层面：① 数据库服务层。数据库服务层基于windows NT的数据服务引擎，是将系统中所需的数据进行结合，实现数据层的有序管理以及优化，用户通过浏览器化工生产的各项数据传给数据库，然后通过数统使用局域网的好处在于所有设备都能够在网络上共享信息资源，给信息的传输带来很大的便捷。3）分站独立性以及适应性强。在现场的总布置中有监控的分站点、传感器以及开关控制单元组成的监测系统，当监控中心的主机与其他的分站点由于外界因素或者人为干扰不能够进行信息的传输，但是分站点能够独立的进行工作，保证了及时的监控化工生产的过程。分站的监控也能够通过液晶显示每个系统的工作状况以及开关量的控制。当监控中心的主机与定位器由于总线或者其他的障碍不能进行信息的传输时，定位器与分站点监测起到相同的作用，都能够独立的工作，正常接收、识别和纪录传来的信号，这样就能够保证信息的准确保存以及传送。2 DCS监控系统在化工生产控制中的要求由于化工工艺生产的特殊性，就要通过DCS监控系统对流量、压力、温度检测等装置进行动态的监测，还要保证化工工艺在不同生产环境下能够进行精准的运转，实现对整个生产过程的控制。DCS具备了高度的灵敏性和可行性，而且操作界面