基于化工生產操作控制中應用DCS的研究

摘 要：DCS系統是分散控制系統的簡稱，它是一個由過程控制級和過程監控級組成的以通信網絡為紐帶的多級計算機系統，綜合了計算機、通訊、顯示（CRT）和控制等4C技術，它的基本思想是分散控制、集中操作、分級管理、配置靈活、組態方便。文章通過對DCS系統在化工生產操作控制中應用的深入了解，詳細講解其系統的主要功能，對DCS在化工生產中的應用優勢進行研究。

關鍵詞：DCS系統；功能優勢；化工生產

前言

在我國市場經濟的快速發展下，使得化工企業的生產規模逐漸擴大，化工生產中所有的生產裝置和設備都得到了較大的改變，在信息化時代下，化工產業必須引進先進的設備采用先進的技術才能更好地提高自身的市場競爭力，縮小人工成本和勞動力，化工生產規模之大僅僅靠人工來進行生產控制是無法滿足化工企業的生產量，因此，在信息技術發達的情況下，更多領域的應用會使得化工生產自動化越來越普及，讓化工生產的產品走向智能化、自動化的發展方向。DCS系統的廣泛應用在化工生產控制中取得了非常大的成果，有著不可替代的重要作用，DCS可以對化工生產設備進行智能化的自動化生產管理和控制，不僅有效提高化工生產效率，降低運營成本，環保節約，還能夠為化工企業的未來發展提供無限動力。因此DCS系統是現代化化工企業生產控制的有效方式之一。

1 DCS系統的概述

DCS系統是一個經濟實惠又可靠的控制系統，它采用了當代世界最先進的ProfiBus-DP現場總線技術，由控制網絡和監控網絡所組成，它直接用于對化工生產產品及對象進行數據歸納和分析控制。DCS的分散過程控制級在于整個DCS系統的最基層，通過生產設備所產生的數據信息收集歸納后遞交至上一級，再進行分析和控制，接收到上一級的控制指令后會對具體對象進行產業控制。而位于DCS系統中間層的是集中操作監控系統，它面向于化工生產控制人員，主要是將數據進行分析處理后以簡單易懂直接通過下一級呈現給操作管理人員，方便操作管理人員利用曲線圖等各類相關圖像對其中的各類參數和過程的執行狀態進行實時分析，并根據分析出來的結果制定相關的具體執行內容。DCS系統對每一個生產環節的監控和對生產數據進行收集、分析及保存，加強了化工企業的自動化管理辦公水平[1]。

2 DCS系統主要功能

DCS系統功能主要有以下四種：（1）實效性；DCS系統可以通過總控制站創建出一個針對性系統服務，對化工生產現場的控制點數據信息進行收集歸納，操作管理人員則通過單回路控制流程畫面以及流程畫面對生產系統的整體運行情況以數據和聲音的變化形象表現出來。（2）參數的調整；化工生產的參數眾多，操作管理人員在操作員站上會仔細對生產所運行的參數做出一個及時準確的調整，例如：生產上的壓力、溫度、液位參數的具體調整。（3）自動報警功能；DCS本身創建了報警服務系統，主要對生產中模擬量、開關量、硬件設施和系統正常運行狀態進行警報監視，出現任何故障時系統會自動連接報警功能進行報警，同時在系統運行上還能夠顯示出報警當時的事故原因、時間和起點，例如：某機器電動機出現故障，屏幕會自動由綠色跳成紅色并閃爍，從而引起報警模式開啟，體現操作員迅速對突發狀況進行有效處理，保障設備的運行安全。（4）監督功能；在生產過程中所產生的數據和信息的查閱瀏覽等記錄數量龐大，監督操作人員會對這些歷史參數和歷史瀏覽記錄進行及時的處理和分析，按時按量地完成職責操作和準確性操作，若故障發生，可利用歷史參數對故障進行及時處理，找到導致故障的原因所在，有效避免故障的再次發生，減少不必要的損失。

3 DCS系統在化工生產控制中的具體應用

3.1 液位串級控制

例如：化工生產中P2塔的液位穩定和進料量的過程需要通過控制塔來實現，保證前塔液位穩定后，后塔的進料量卻不穩定，相反，前塔液位不穩定是后塔進料量的穩定而導致，如何將前塔和后塔各自的需求都進行在一個穩定的狀態，這就運用到了液位串級控制系統，液位串級控制系統是將流量控制器的給定值以流量控制的輸出來進行操作，系統中所加入的副回路能夠壓制塔內排出端壓力改變所產生出的流量變化，較大能力提高了系統的穩定性能，并且有效解決了因為過大的系統波動所造成的不必要的損失，極大地節約了人力資源。

3.2 聯鎖控制

現場設備要通過聯鎖控制來進行保護，是一種維護設備的有效手段，計算機自動化的運用是當聯鎖條件達到一定的狀態時所采取一些的保護動作，例如：電磁閥動作是否打開或者關閉等等。計算機軟件本身具有較為有效的準確性、可靠性和安全性，也是系統的組態完成主體 ，它本身有著對歷史數據的邏輯性判斷和記憶的功能，以其智能化部分能夠替代操作人員對化工生產過程產生的大量數據進行操作分析以及對緊急事故的處理，防止期間的擾亂和失誤。在生產項目27套聯鎖控制中，主要是由密度聯鎖、流量聯鎖以及液位聯鎖所構成的，其中：當液位處于設定的下限時，DCS所發出的啟動型號能夠自動控制，觸點閉合的開關控制，投入并運行電動機啟動設備，而當液位處于設定的上限時，DCS會發出停止的信號，電動機會自動停止運行，觸點斷合開關控制，同時，手動控制是通過DCS發出停止信號將現場操作柱的旋轉開關進行控制電動機的起停，以上都是液位聯鎖電動機的控制原理[2]。

3.3 反應器反應溫度的DCS控制

反應器作為化工生產的關鍵控制，它的反應溫度直接影響生產產品和化工反應的效果。化工產品質量的因素有很多種，其中，溫度在實際生產經驗中體現出是最為關鍵的因素之一。要有效控制住化工材料在反應器里所出現的反應狀況，有效防止因溫度過高而導致的連鎖反應或無法控制的現象，就要對溫度這一關鍵因素的信息進行收集和分析，再依據分析結果判定出是否對反應生成的反應熱進行合理的解決。例如：某反應器里的反應原料為A、B、C三種，三者的流速和比例會在進入反應器時產生相對的溫度影響，為了方便測量結果，要在反應器配置好橢圓齒輪流量計、流量定值控制儀、質量流量計等測量設備，保證在標準范圍內沒有絲毫的投料誤差。反應器中有三個典型的反應階段的過程，它們分別為：恒溫恒壓階段、過渡階段、升溫升壓階段。DCS系統將升溫參數和升溫速度自動控制好，并且在升溫過程中設定好具體的執行方式進行升溫，倘若在升溫過程中溫度上升的速度太慢或者太快，就要立即對控制狀態由控制系統進行自動刪除且要通過手工對蒸汽調節閥進行調整，讓升溫速度重新步入正常狀態的軌道之中。同樣的，DCS系統還能調節恒溫恒壓狀態的溫度。溫度的測試具體過程為：在反應過程中對反應器設置4個溫度關鍵點，它們分別為a點，b點，c點，d點。若溫度處于a點之下，DCS系統會通過單回路PID控制系統對電路的蒸汽閥進行調整，從而實現溫度的調整；若溫度處于a與b之間，DCS系統就會自動斷開對控制蒸汽閥的閥位調整；若溫度處于b與c之間，通過對某部分的溫度執行調整以及壓力串級控制相關程序，對溫度的變化進行進一步的有效控制；若溫度處于c之上，則表明此時的溫度過高，要對相關部分進行緊急性切除，啟動循環水調節閥來重新調整溫度[3]。

4 結束語

綜上所述，隨著化工生產規模的壯大以及控制的自動化水平的提高，表明了應用先進的科學技術和系統設備是提高生產質量和水準的關鍵，DCS系統在化工生產中的廣泛應用能夠將化工企業迅速提高生產產量以及完善生產過程的缺血，促進化工企業的良好發展形勢，在降低生產成本和環保節約的同時大大了提高化工企業的市場競爭力。

參考文獻

[1]葉宛麗.化工生產操作控制中DCS的應用[J].電子測試，2013（10）：86-87.

[2]侯元英.自動化控制在化工安全生產中的運用[J].化工管理，2015（2）：240.

[3]劉芬.化工生產中DCS控制系統的應用[J].化工管理，2014（6）：60-61.

作者簡介：馮曉明（1983，3-），男，漢族，籍貫：江蘇無錫，工程師，本科學歷，（安全評價），工作單位：無錫恒信安全技術有限公司。