淺談DCS系統(tǒng)的應用與發(fā)展趨勢

黃春成

摘 要：在當代，DCS系統(tǒng)在我國的各個行業(yè)特別是生產型企業(yè)得到廣泛的應用，其根本原因在于應用這一系統(tǒng)能夠在一定程度上使得相關設備可以分布控制，可以減少相關設備在運行過程中出現(xiàn)問題的機率，對于降低企業(yè)成本，提高產能，增加企業(yè)效益起到很大作用。

關鍵詞：DCS系統(tǒng)；應用；發(fā)展趨勢

中圖分類號：TP273 文獻標志碼：A

0 引言

DCS是分散控制系統(tǒng)（Distributed Control System）的簡稱，國內一般習慣稱為集散控制系統(tǒng)。它是一個由過程控制級和過程監(jiān)控級組成的以通信網(wǎng)絡為紐帶的多級計算機系統(tǒng)，綜合了計算機、通信、顯示和控制等技術，其基本思想是分散控制、集中操作、分級管理、配置靈活、組態(tài)方便。

1 應用DCS系統(tǒng)的優(yōu)缺點

相關研究中了解到應用DCS系統(tǒng)具備諸多優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在4個方面：第一，DCS系統(tǒng)能夠在各個操控對象上實現(xiàn)運行控制的目標，能夠避免相關設備在運行過程中出現(xiàn)問題。加上DCS系統(tǒng)自身控制功能相對分散，控制工作相對明確。而且DCS系統(tǒng)還能夠提升計算機設備邏輯控制能力，這也從側面說明DCS系統(tǒng)具有較高可靠性。第二，理論上來說，各項設備應用DCS系統(tǒng)，對于實現(xiàn)各項系統(tǒng)之間的信息交互起到不可忽視的作用。而且DCS還能夠滿足各項運行系統(tǒng)擴容的目的，對于推進各項系統(tǒng)穩(wěn)定運行等方面也起到無可替代的作用。第三，任何設備和系統(tǒng)在運行之前，都需要相關人員對系統(tǒng)運行控制算法和其他方面因素有一個全面的了解，并將各項設備運行模式與DCS系統(tǒng)進行有效結合，嚴格控制各項設備在運行過程中出現(xiàn)問題，借以實現(xiàn)DCS系統(tǒng)控制水平提升的目的。第四、正是因為DCS系統(tǒng)具有分散性的特點，各個控制計算機自身控制任務相對單一，一旦計算機某一節(jié)點出現(xiàn)問題，相關人員能夠在短時間內找出計算機節(jié)點出現(xiàn)問題的可能，及時維護出現(xiàn)問題的計算機節(jié)點，有效排除故障，這對于推進DCS控制系統(tǒng)穩(wěn)定運行也起到不可忽視的作用 。

盡管DCS系統(tǒng)具有諸多優(yōu)勢，但是不可否認DCS系統(tǒng)還存在一些不足，對于DCS系統(tǒng)的不足來說，其主要表現(xiàn)在兩個方面：第一，企業(yè)內部使用的儀器設備大多數(shù)為模擬儀表，這些儀器儀表本身缺乏信息傳輸功能，在實施計算機網(wǎng)絡管理的過程中出現(xiàn)問題的可能性較大，對網(wǎng)絡管理合理性也有非常嚴重的影響。第二，一般來說，不同廠家所生產出來的DCS系統(tǒng)在運行模式和各方面參數(shù)上大相徑庭，這就導致DCS系統(tǒng)的網(wǎng)絡及現(xiàn)場設備之間互換性能較差，如果不對這種現(xiàn)象制定有效的解決措施，長此以往勢必造成DCS系統(tǒng)運行狀態(tài)紊亂，加上DCS系統(tǒng)開放性也沒有達到相關設備運行要求，在進行數(shù)據(jù)信息轉換時需要借助其他儀器設備，無形中加大DCS系統(tǒng)運行成本，對DCS系統(tǒng)的發(fā)展存在很大的影響。

2 DCS系統(tǒng)的具體應用

DCS自20世紀70年代問世以來，發(fā)展異常迅速。目前，它作為新一代工業(yè)自動化過程控制設備，在世界范圍內被廣泛應用于石油、化工、冶金、紡織、電力、食品等工業(yè)，我國在石油、冶金、化工與電力等行業(yè)也已普遍推廣應用。

2.1 DCS系統(tǒng)在制糖工業(yè)中的應用

在實施制糖工業(yè)時，引入DCS系統(tǒng)，對制糖各工段進行集中監(jiān)測控制，如榨機及各類電機的啟停及運轉速度、運行頻率等各參數(shù)的檢測控制，還有煮糖罐糖漿的溫度、料位，還有錘度等參數(shù)的檢測顯示，使DCS系統(tǒng)與制糖各工段內部相關儀器設備進行有效結合，精確檢測制糖各工序，各部位的各種參數(shù)，有效避免在制糖過程中出現(xiàn)問題，提高制糖企業(yè)的產能和產品質量。

2.2 DCS系統(tǒng)在發(fā)電工程中的應用

DCS系統(tǒng)發(fā)電工程中也有廣泛的應用，在實施發(fā)電工程時引入DCS系統(tǒng)，集中監(jiān)控發(fā)電機組的各個位置的溫度、壓力、轉速、振動、脹差、軸向位移、發(fā)電機的頻率、發(fā)電功率及各電機運行電流等參數(shù)，能夠有效控制發(fā)電機組相關信息系統(tǒng)，并制定總線連接模式，保證發(fā)電機組各項系統(tǒng)硬件之間能夠實現(xiàn)信息穩(wěn)定傳輸?shù)哪康?，使發(fā)電機組達到安全平穩(wěn)運行的目的。

2.3 DCS系統(tǒng)在石油化工中的應用

石化工業(yè)的特點是連續(xù)大生產，特別強調安全、穩(wěn)定、長期、滿負荷、優(yōu)化的運行。隨著生產裝置的大型化、復雜化，過程控制在生產上占有的地位日趨重要。多年來，我國石化工業(yè)也努力采用先進的電子技術改造傳統(tǒng)生產方法，積極開發(fā)投資少、見效快、經濟效益好的微機控制項目。例如催化裂化監(jiān)控系統(tǒng)等。同時在一些工藝復雜、效益較高、管理有一定基礎的重要關鍵生產裝置上采用DCS。采用DCS系統(tǒng)的石化企業(yè)，絕大部分都取得了較好的經濟效益，對工業(yè)生產起了促進作用，DCS系統(tǒng)具有常規(guī)儀表無法代替的優(yōu)點，充分顯示了DCS安全可靠性高、控制算法豐富、組態(tài)靈活、調節(jié)品質高、人機界面友好、操作方便、易于擴展、信息管理集中等特點。

2.4 DCS系統(tǒng)在其他行業(yè)的應用

DCS系統(tǒng)在我國各個行業(yè)都有極廣泛的應用，企業(yè)引用DCS系統(tǒng)后提高了企業(yè)的產品質量，降低了能耗，保證了安全生產，且效益非常顯著?？梢奃CS系統(tǒng)對于提升各個行業(yè)發(fā)展的穩(wěn)定性，全面提升我國地方經濟水平等方面起到不可忽視的作用。

3 DCS系統(tǒng)未來發(fā)展趨勢

FCS是現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（Fieldbus Control System）的簡稱，它是用現(xiàn)場總線網(wǎng)絡將現(xiàn)場各個控制器、儀表設備互聯(lián)，構成現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)，同時控制功能徹底下放到現(xiàn)場。目前新型的DCS已有很強的順序控制功能；新型的PLC，在處理閉環(huán)控制方面也不差，并且兩者都能組成大型網(wǎng)絡，DCS與PLC的適用范圍，已有很大的交叉。而FCS則是由DCS與PLC發(fā)展而來，不僅具備DCS與PLC的特點，而且跨出了革命性的一步。通過使用FCS系統(tǒng)，用戶可以大量減少現(xiàn)場接線，用單個現(xiàn)場儀表可實現(xiàn)多變量通信，不同制造廠生產的裝置間可以完全互操作，增加現(xiàn)場一級的控制功能，系統(tǒng)集成大大簡化，并且維護十分簡便，降低了安裝成本和維修費用。不難從采用DCS系統(tǒng)的電廠中與自動控制系統(tǒng)有關的所用電纜公里數(shù)看出，電纜在基建投資中所占份額很大，可見采用FCS系統(tǒng)后可以減少大量現(xiàn)場接線，節(jié)約很大一次投資，同時降低了安裝成本，而且維護成本更低，將給企業(yè)產生非常大的經濟效益?？梢奆CS系統(tǒng)已在一定程度上融合了DCS與PLC系統(tǒng)的特點，且大有趕超DCS系統(tǒng)的趨勢，DCS以后的發(fā)展趨勢將會是往FCS方向發(fā)展。FCS系統(tǒng)有望成為21世紀控制系統(tǒng)的主流產品。

結語

綜上所述，先了解DCS系統(tǒng)的優(yōu)勢和不足、了解DCS系統(tǒng)在各行業(yè)中的實際應用、了解DCS系統(tǒng)的未來發(fā)展趨勢，今后可以為拓展DCS系統(tǒng)的應用和進一步發(fā)展提供動力、可以為推進我國各行業(yè)穩(wěn)步發(fā)展提供可靠的技術支持。

參考文獻

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