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：隨著社會的進步，我國信息化技術(shù)水平得到了飛速發(fā)展，與此同時，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)的運行效率，還可以增強生產(chǎn)過程中的穩(wěn)定程度，是保障工業(yè)自動化實現(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算機系統(tǒng)，這些計算機系統(tǒng)又設(shè)置成不同的層級，進而實現(xiàn)對不同層級的設(shè)備進行過程控制。DCS系統(tǒng)不是由單一的系統(tǒng)組成的，而是融合了計算機網(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)庫之間的運行都是獨立的。這樣的話，就保證了整個系統(tǒng)的可靠運行。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，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)進行結(jié)合，滿足不同生產(chǎn)環(huán)境下的控制需求，進而發(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算單元輸送）、實際鋼球添加反饋量（ 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周期內(nèi)進行處理，周期結(jié)束時計算輸出的實際鋼球添加自動控制單元的給定信號。實際鋼球添加自動控制單元是在第二定時周期開始時執(zhí)行控制處理動作，即鋼球需求添加量的計算處理過程總比實際鋼球添加自動控制處理要早一個周期。上一單元（鋼球需求量自動計算單元）的鋼球需求添加量計算數(shù)字輸出信號為浮點數(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)進位取整數(shù)后作為給定設(shè)定值，然后與實際鋼球添加反饋量進行實時比較，當(dāng)設(shè)定值（鋼球需求添加量進位取整值）與實際鋼球添加反饋值相等時，完成本次加球。同時，進入本次周期設(shè)定時間的剩余計時階段，及新給礦量繼續(xù)累計的等待時間段（經(jīng)過現(xiàn)場測試，任意頻率給定情況下，電機驅(qū)動直連滾筒轉(zhuǎn)動進行加球，其動作執(zhí)行時間均遠小于自動鋼球添加模式的周期設(shè)定時間長度），當(dāng)本次周期計時結(jié)束時，該周期的自動控制及計算處理過程全部結(jié)束。

2.2加強電源維護

電源是 DCS 系統(tǒng)的重要組件，對于電源的維護主要是做好預(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)滿足實際運行要求。其次，在日常的維護中，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。查看電源的保險絲容量是不是符合運行的要求，有無存在保險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)致電源故障報警信息不準(zhǔn)，不利于對故障的判斷。需要在停機檢修時，尤其是要加強機籠的檢修，因為機籠更換的流程較為繁瑣，更換難度大，檢修過程中很少進行更換，導(dǎo)致其長期運行，易出現(xiàn)燒毀的情況，因此最好是定期更換機籠 。最后，建立電源使用及維護情況管理日志，讓檢修人員能夠掌握電源設(shè)備的運行情況，及時進行檢修或更換零部件，也為后期的檢修維護提供一些必要的參考依據(jù)。

2.3冗余配置設(shè)計

為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定工作，所有用于系統(tǒng)功能實現(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，相關(guān)模件也應(yīng)采用冗余設(shè)計。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，并在操作員站報警。當(dāng)故障處理器修復(fù)并插入系統(tǒng)后，系統(tǒng)自動進行狀態(tài)拷貝并使其處于冗余運行方式。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”的冗余機制，應(yīng)在其投標(biāo)書中說明冗余處理器模件的切換時間和數(shù)據(jù)更新周期，并闡述實際的切換機制。系統(tǒng)的控制和保護功能不會因為冗余切換而丟失或者延遲。

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)來實現(xiàn)安全生產(chǎn)和管理工作，因此需要對安全問題進行更加科學(xué)合理的分析和討論。在 DCS 控制系統(tǒng)的運行環(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，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，對其進行定期檢修與維護，安排專業(yè)的技術(shù)人員和維修人員對系統(tǒng)進行全面的檢查，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值，這種系統(tǒng)體現(xiàn)出自動化以及安全性高的特點，在我國的工業(yè)行業(yè)中發(fā)揮著關(guān)鍵性的作用。但是實際中可能會存在一些安全方面的風(fēng)險，導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)運行故障問題，應(yīng)當(dāng)結(jié)合合適的措施來對其進行維修和養(yǎng)護，確保安全隱患降至最低，并且能夠減少損失，促進工業(yè)行業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。

參考文獻

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