DCS控制系統在實踐教學中的改進與創新

摘 要： 學院組建了DCS控制實驗室，但在學院開設的“DCS控制實驗實訓”課程中，發現DCS控制系統存有一定的缺陷和不足。文章針對學院現有DCS控制系統的不足，應用所學專業知識，提出改進思路，改進方案涉及工程的重新組態，DCS系統的再擴展分配問題和處理溫度實驗效果不佳等問題；整合現有的可行實驗項目方案，添加其他一些可行的實驗方案，完善實驗內容。最終提高教學質量，滿足教學要求，提高自身能力。

關鍵詞： DCS JX300-X 實踐教學

學院在2006年組建了DCS控制實驗室，至今已有6年多時間，為蘇南地區培養了一大批DCS控制人才，服務了地方企業，滿足了一定量的企業需求，但該實驗室隨著時間的延長和學院招生規模的擴展，弊端逐漸顯露出來。現我們利用4年所學的專業知識，改進和創新現有的DCS控制系統，使DCS控制實驗室能更好地為提高教學質量和培養人才服務。

主要改進和創新的對象DCS產品為浙江中控自動化系列的品牌產品WebField JX -300XP，通過該平臺，指出該實驗室建設的不足和DCS系統存在的缺陷，而后提出Jx-300x DCS控制系統改進方案，最終完成實現DCS控制系統改進效果。針對學院現有的DCS控制系統進行改進，一方面可以鞏固所學的專業基礎知識和培養解決實際工程問題的能力，進一步領會DCS控制系統的軟硬件組態方法，另一方面可以彌補我院現有的DCS控制系統的不足。

1.現有Jx-300x DCS教學中的缺陷

1.1控制對象數量不足

隨著時學院招生規模的不斷擴展，實驗室現存在6個控制對象，出現緊缺偏少問題，訓練崗位嚴重緊缺。以一個基準班（60人）為例，分上下午2批，每個控制對象為一組，一共可分為12組，每組人數為5人，即每組有5個同學完成同一個實驗，如表1.1所示，對學生來說缺乏足夠的鍛煉時間，一個小組往往只有組長在做實驗，組員圍觀。一部分學生在實際實驗實訓過程中，出現松懈和不認真對待態度，出現許多不良現象。

如圖1.1所示，給出了現有的DCS控制系統，A組學生所涉及的對象有：6臺工控機、控制站機籠1、控制對象三大部分組成，在6臺工控機中，只有一臺為工程師站，能完成實驗的參數修改，其余5臺是操作員站，只能監控，即在任何時候5個人當中只有1位學生在做實驗。B組學生所涉及的對象有：6臺工控機、控制站機籠2、控制對象（控制臺）三部分，情況跟A組一樣。注：整個DCS實驗室有3個控制站機柜，每個控制站機柜帶2個小組，故共有6個小組（ABCDEF）。

1.2實驗項目繁多

目前存在的實驗項目是6年前“浙江中控”用JX-300XP組態軟件做的工程，可做實驗內容較多，極其不合理，如圖1.2所示，理由如下：在已有的組態工程中，可以做的實驗項目較多，但考慮實驗教學安排一般只有18學時，也就是最多可做6個實驗。且第一次實驗安排學生了解設備，掌握基本操作，其實質只有5個實驗可以安排。

1.3溫度控制傳感器及執行元件的缺陷

目前可控硅調壓裝置有斬波（移相）觸發、周期過零（PWM）觸發和周波過零（CYC）觸發。使用斬波（移相）調壓控制，導致在電網中產生高次諧波，對電源有污染。而周波過零（CYC）觸發最大限度地利用交流電的周期特性，對溫度控制系統有較高的控制精度，較少的干擾和電源污染。目前系統可控硅調壓裝置使用的是斬波（移相）觸發，是由全隔離三相交流調壓模塊（STY380D75G）和三相同步變壓器模塊（TB-3）組成的。隨著使用年限的增加，設備陸續出現問題，特別是在設計生產階段就已經存在的缺陷現在完全暴露出來。更換后可控硅調壓裝置是由三相交流固態繼電器（SSR-3H380D35）和固態繼電器周波控制模塊（SSR-CYC）。該組合方式采用的是周波過零觸發方式。

2.控制系統硬件配置改進

2.1控制站機柜分配方法

由于一個控制站機柜最多配置5只機籠，其中1個為電源機籠，4個為IO機籠，1個IO機籠對應安裝1個IO單元。根據現有設備情況，可在控制站機柜里再添加2個機籠，使得一個控制站機柜有4個IO機籠。以至3個控制站機柜各再添加2個IO機籠，共添加6個機籠，以至學生分組數進一步擴大，每批就可分12組（ABCDEFGHIJKM組），每組成員可分至2～3人。如表2.1所示，比以前組成員減少一半。

2.2整體結構分配方法

由于每組的項目實驗都是互不影響的，因此每組只需要一個主控卡和一對互為冗余的數據轉發卡。分組情況如下：

A組學生涉及3臺工控機、控制站機籠1、控制對象；

B組學生涉及3臺工控機、控制站機籠2、控制對象；

C組學生涉及3臺工控機、控制站機籠3、控制對象；

D組學生涉及3臺工控機、控制站機籠4、控制對象.

由此可見，每個控制站可帶4個小組，每組的3臺工控機可分為1個工程師站、2個操作員，大大提高了工作效率，使得學生鍛煉時間增多，涉及學生面廣。多數學生都能參與進來，提高了教學質量。

2.3Jx-300x組態流程圖改進情況

流程圖改進遵循實驗課時數，選擇效果較好的實驗，涉及重點知識內容，包括典型控制回路的等原則，選擇了如圖2.1所示的實驗題目，實驗七、八為備用實驗，以防其他實驗出現不可預知的故障。

3.結語

本文應用所學專業知識，從基礎上提出了改進思路。改進方案涉及工程的重新組態、DCS系統的再擴展分配和處理溫度實驗效果不佳等問題。整合現有的可行實驗項目方案，添加其他可行的實驗方案，完善實驗內容。最終達到提高教學質量，滿足教學要求，提高自身專業知識和能力等目的。

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[1]丁建強，任曉，盧亞平.計算機控制技術及其應用[C].清華大學出版社，2012.

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通訊作者：盧亞平