探討DCS控制系統(tǒng)在工業(yè)自動化中的應(yīng)用

汪博 魏明曉 張方杰 賀支青

摘要：隨著社會的進(jìn)步，我國信息化技術(shù)水平得到了飛速發(fā)展，與此同時(shí)，也掀起了一場大規(guī)模的工業(yè)技術(shù)革命。其中，DCS控制技術(shù)在工業(yè)自動化領(lǐng)域受到了廣泛關(guān)注及認(rèn)可，不但可以提升自動化生產(chǎn)的運(yùn)行效率，還可以增強(qiáng)生產(chǎn)過程中的穩(wěn)定程度，是保障工業(yè)自動化實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)的重要途徑之一，值得推廣和應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：DCS控制系統(tǒng);工業(yè)自動化;應(yīng)用

1 DCS系統(tǒng)

DCS系統(tǒng)也被稱為集散控制系統(tǒng)，即集中管理、分散控制系統(tǒng)，它是區(qū)別于集中控制系統(tǒng)的。DCS系統(tǒng)的信息傳輸主要是依靠網(wǎng)絡(luò)通信，而且其過程控制主要依靠計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，這些計(jì)算機(jī)系統(tǒng)又設(shè)置成不同的層級，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對不同層級的設(shè)備進(jìn)行過程控制。DCS系統(tǒng)不是由單一的系統(tǒng)組成的，而是融合了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、自動化控制等現(xiàn)代技術(shù)，正是由于這些現(xiàn)代技術(shù)的融合應(yīng)用，才讓DCS系統(tǒng)的運(yùn)行速度更快，對設(shè)備的控制更加可靠。其控制原理是所有的運(yùn)行系統(tǒng)都通過中央控制室來監(jiān)控，而執(zhí)行控制任務(wù)的每個單元都是分散獨(dú)立的。比如，控制芯片、顯示器等，包括相對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫之間的運(yùn)行都是獨(dú)立的。這樣的話，就保證了整個系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。而且DCS系統(tǒng)監(jiān)控以及組態(tài)的軟件包都具備良好的功能，運(yùn)行起來的安全性能很高，再加上結(jié)構(gòu)冗余的硬件設(shè)計(jì)，讓DCS系統(tǒng)有了更好的拓展性。當(dāng)前，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，DCS系統(tǒng)的功能也越來越完善，可以和一些系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)合，滿足不同生產(chǎn)環(huán)境下的控制需求，進(jìn)而發(fā)揮更大的作用。

2 DCS控制系統(tǒng)在工業(yè)自動化中的應(yīng)用

2.1 實(shí)際鋼球添加自動控制單元

信號源：鋼球需求添加量（來自鋼球需求量自動計(jì)算單元輸送）、實(shí)際鋼球添加反饋量（ DI ）、變頻器頻率給定（ AO ）、變頻器頻率反饋（AI ）等。自動控制：鋼球需求添加量是在上一個定時(shí)周期內(nèi)進(jìn)行處理，周期結(jié)束時(shí)計(jì)算輸出的實(shí)際鋼球添加自動控制單元的給定信號。實(shí)際鋼球添加自動控制單元是在第二定時(shí)周期開始時(shí)執(zhí)行控制處理動作，即鋼球需求添加量的計(jì)算處理過程總比實(shí)際鋼球添加自動控制處理要早一個周期。上一單元（鋼球需求量自動計(jì)算單元）的鋼球需求添加量計(jì)算數(shù)字輸出信號為浮點(diǎn)數(shù)，可能是整數(shù)，也可能帶小數(shù)。因此，需要先對鋼球需求添加量的所有小數(shù)進(jìn)位取整數(shù)后作為給定設(shè)定值，然后與實(shí)際鋼球添加反饋量進(jìn)行實(shí)時(shí)比較，當(dāng)設(shè)定值（鋼球需求添加量進(jìn)位取整值）與實(shí)際鋼球添加反饋值相等時(shí)，完成本次加球。同時(shí)，進(jìn)入本次周期設(shè)定時(shí)間的剩余計(jì)時(shí)階段，及新給礦量繼續(xù)累計(jì)的等待時(shí)間段（經(jīng)過現(xiàn)場測試，任意頻率給定情況下，電機(jī)驅(qū)動直連滾筒轉(zhuǎn)動進(jìn)行加球，其動作執(zhí)行時(shí)間均遠(yuǎn)小于自動鋼球添加模式的周期設(shè)定時(shí)間長度），當(dāng)本次周期計(jì)時(shí)結(jié)束時(shí)，該周期的自動控制及計(jì)算處理過程全部結(jié)束。

2.2加強(qiáng)電源維護(hù)

電源是 DCS 系統(tǒng)的重要組件，對于電源的維護(hù)主要是做好預(yù)防工作。首先，要把好質(zhì)量關(guān)，在電源的投入使用前，要選擇質(zhì)量更好的產(chǎn)品，確保產(chǎn)品的參數(shù)滿足實(shí)際運(yùn)行要求。其次，在日常的維護(hù)中，要定期檢查電源的回路以及輸出電壓等，查看電源內(nèi)部元器件是不是有老化的現(xiàn)象，要及時(shí)更換元器件。利用紅外線測溫儀測試接線螺栓的溫度，查看有無存在接線螺栓溫度過高現(xiàn)象。查看電源的保險(xiǎn)絲容量是不是符合運(yùn)行的要求，有無存在保險(xiǎn)絲容量過大或過小的情況。另外，需要注意的是，冗余雙電源供電方式有其必然的優(yōu)勢，但也會導(dǎo)致電源故障報(bào)警信息不準(zhǔn)，不利于對故障的判斷。需要在停機(jī)檢修時(shí)，尤其是要加強(qiáng)機(jī)籠的檢修，因?yàn)闄C(jī)籠更換的流程較為繁瑣，更換難度大，檢修過程中很少進(jìn)行更換，導(dǎo)致其長期運(yùn)行，易出現(xiàn)燒毀的情況，因此最好是定期更換機(jī)籠 。最后，建立電源使用及維護(hù)情況管理日志，讓檢修人員能夠掌握電源設(shè)備的運(yùn)行情況，及時(shí)進(jìn)行檢修或更換零部件，也為后期的檢修維護(hù)提供一些必要的參考依據(jù)。

2.3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，一旦某個工作的處理器模件發(fā)生故障，系統(tǒng)就能自動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”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)功能不會因?yàn)槿哂嗲袚Q而丟失或者延遲。

2.4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)自動化的效果。

結(jié)語

DCS控制系統(tǒng)在工業(yè)自動化中的應(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。

參考文獻(xiàn)

[1]李仁剛，徐楠楠.探討DCS控制系統(tǒng)在工業(yè)自動化中的應(yīng)用[J].中國設(shè)備工程，2020，23：184-186.

[2]孫逸程.工業(yè)自動化計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用[J].科技與創(chuàng)新，2019，24：154-155.

[3]王升升.DCS控制系統(tǒng)在工業(yè)自動化中的應(yīng)用[J].農(nóng)機(jī)使用與維修，2019，12：36.