淺談化工生產中DCS系統的運用

夏慶男

（唐山三友氯堿有限責任公司 華北理工大學，河北 唐山 063000）

DCS系統在企業的化學生產中發揮著關鍵性的作用,除了可以促進企業生產效率的提升,提高產品的使用質量外,還可以為企業帶來良好的經濟效益。對我國化工企業而言,應該進一步加深對 DCS 控制系統的研發和應用,使其在化工生產中發揮出更大的作用。

一、DCS控制系統體系結構

DCS系統就是主要集4C技術于一體的分布式的計算機控制系統，主要為計算機技術基于網絡通信實現控制網絡數據傳輸，其中控制中樞為電腦，主要通過監控實現效率且精準的操作來控制工業設備，相對于網絡有著極高的安全系數，全面的保證了工業設備使用過程的安全。DCS控制系統操作過程非常簡單，系統結構為分布式結構，系統主要由集中管理、分散監控和網絡通信3部分組成。

通過 DCS 控制系統還能夠建立起自動化控制網絡,實現對相關設備儀器自動化操作的集成,防止在生產作業期間發生安全問題,確保整個生產工作的高效完成,切實提升生產系統的實際運行效率。需要注意的是,在進行實際生產作業時,必須要嚴格遵守相關規定和各項具體要求進行每一項操作,不可以隨意變動和調整。通過對不同傳感器設置參數的深入探究和分析,如溫度、速度、壓力等,可以對控制程序進行科學有效的編制,從而保障生產系統的順利運行。

二、DCS控制系統實時功能

首先就應該在生產現場將控制點布置好，并且在DCS控制系統中構建O/I系統服務，這樣不僅能夠有效的采集各個控制點的各種信息數據，并且還能將其在操作員站的顯示設備中顯示出來，這之中包括單回路的控制畫面、數據、聲音等等，將變化的情況清楚的反應出來，將系統的運行狀態直觀的展現出來。隨著近年來化工行業引入自動化控制技術，單片機作為現場使用的器件，要求體積小、功耗低、抗干擾強：因此目前單片機一般都采用CMOS工藝制造。單片機作為具有多種功能的可編程器件，可以用于各種產品。進入單片機的信號可以分為開關量和模擬量。一般來說開關量信號比較簡單，可由各種繼電器接點、開關、按鈕等產生。這一類信號與單片機的連接比較簡單，一般可以通過加上拉電阻的方法將其轉換為與單片機的電源相同的電平信號后與單片機的普通I／O端口連接。通過按鈕控制程序到可編程邏輯控制器。程序的核心是采用與可編程邏輯控制器相同的方案和組件，單片機程序增加了基于可編程邏輯控制器監控程序的編寫功能，大大簡化了設計工作量。信息處理部分是整個系統的中樞神經，但其硬件部分卻可能很簡單，只有一個單片機。通常情況下，我們應盡可能將需要程序控制功能或定時功能的工作交給單片機完成，用軟件取代復雜的硬件電路。如果僅靠軟件和低檔單片機無法滿足信息處理的要求，首先應該考慮選功能更強大的單片機。但有時單靠一個單片機實在不可能滿足系統需要的功能，例如：一個數據采集系統需要大量的RAM空間存放數據；一個密碼鎖系統需要有一定的EEPROM空間存放數據以保證斷電后系統仍然能記憶一些信息；一個多媒體控制系統需要有多個單片機分別處理聲音、圖像和人機對話的控制信號才能滿足其實時控制要求等等。對這樣的系統進行設計時，不可避免地要利用單片機的I／O端口進行功能擴展，才能完成復雜的信息處理工作。特別是利用MCS一51系列中的8031單片機設計的系統（8031在過去設計的單片機系統中是最常用的單片機芯片），由于其內部沒有程序存儲器，必須利用I／O端口擴展出程序空間。

DCS系統通常是由信號控制，軟件控制，硬件設備構成，通過采取有機控制模式進行離散環境的集中監管，從而對生產流程進行全面優化。在此過程中，電路系統和相關硬件均能夠實現全面控制，從而使多變量得到進一步優化，在某種情況下，單回路控制是DCS控制系統中不可或缺的一部分。DCS控制系統應用過程中，在一定程度上改進信號傳輸形式，使用二進制數字信號代替傳統的電子模型信號，在實現信號傳輸過程中，具有較為明顯的優勢。不僅能夠更為有效的抵抗外界干擾。同時也在很大程度上提升信號傳輸精準度和傳輸質量，大大降低信號傳輸誤差，確保實現更為準確的信號傳輸。與此同時，DCS系統構架也隨著傳輸信號的簡潔化而簡化，確保簡化處理不必要線路及抗干擾器，大大提升DCS控制系統信號傳輸的可靠性和有效性。

三、聯鎖控制

對于聯鎖控制而言,其各項應用功能主要是控制系統自身進行實際運算的體現,從而使設備能夠實現自動開啟和關閉的功能。由于 DCS 自動系統的自動化程度不斷提升,使得該系統在我國化工領域中得到了大范圍的推廣和應用,防止了人工操作容易出現的各種安全問題和操作上的失誤。按照過程儀表的實際反饋內容,可以將自動控制系統中的數值進行調整,使其實現自動化操作。這樣就可以應用于化工生產當中,從而實現無人化操作的連續生產。對于部分風險程度較高的生產車間而言,應用聯鎖控制能夠避免人力操作引發的各項安全問題,確保化工生產作業的安全,促進企業經濟效益和社會效益的提升。

四、結語

總而言之, 基于計算機技術發展起來的DCS 系統, 是由軟件和硬件的共同配合來完成自動化生產控制功能的。將DCS系統用于化工生產領域,不僅能夠有效實現對化工生產方式的過程控制, 還能夠實現對傳統化工生產中單純靠人工形式進行的工作環節, 解放了勞動力, 提升了生產效率,確保化工生產的安全可靠性。在未來的化工領域發展中, 化工企業應該本著自身生產質量和產量的提升, 不斷的對DCS 系統進行研究和使用推廣,確保化工行業的總體發展穩定性。