網絡通信技術在DCS控制系統中的應用研究

鄧真

摘 ? 要：DCS控制系統是現代工業(yè)領域中較為常用的控制技術，其面對現代工業(yè)生產中的大量設備，具有分布式布置、集中控制的應用形式，可以促進工業(yè)自控模式生成，突破傳統人工生產模式的限制，可見該項技術的重要性。但DCS控制系統必須借助網絡通信技術來實現，說明網絡通信技術是該系統中的關鍵技術，本文為了了解網絡通信技術于DCS系統中的應用，將展開分析工作，主要闡述該項技術的作用、形式及注意事項。

關鍵詞：網絡通信技術 ?DCS控制系統 ?應用

中圖分類號：TM76 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）11（b）-0114-02

網絡通信技術是一種信號傳輸技術，本身具有較高的通用性，可以應用于DCS控制系統當中，主要現場信號傳輸，而通過該項技術的信號傳輸，可以使DCS中的自控部件自動運作，運作完全依照信號指令，可見網絡通信技術的重要性。而現代很多工業(yè)單位的DCS系統應用中，對網絡通信技術的應用并不了解，使系統應用效果大打折扣，因此如何優(yōu)化系統中網絡通信技術是值得關注的問題。

1 ?DCS控制系統基本概念

DCS控制系統的應用必須先建立骨架，而骨架則是形成系統網絡的關鍵，即DCS作為分散布置、集中控制的控制系統，其硬件建設中必須建立集控中心，且在每個控制目標處，設置信號發(fā)出設備。這一條件下，借助網絡通信技術可使集控中心與控制目標之間形成“網狀”關系，代表骨架網絡的生成。在骨架網絡的基礎上，控制目標與信號發(fā)出設備就充當了節(jié)點“角色”，其即代表控制目標，又代表了控制數據源頭。借助網絡通信技術，可以實現節(jié)點與集控中心之間的交互式信息傳輸，給自控或人控模式提供控制依據。

2 ?網絡通信技術在DCS控制系統中的作用

2.1 信息傳輸

信號傳輸是網絡通信技術在DCS控制系統中的基本作用，即借助通信技術，網絡節(jié)點可以將信息實時傳輸到集控中心，使中心系統或人工可以依照節(jié)點信息來判斷控制目標是否需要控制;集控中心在需要對某個節(jié)點進行控制時，在中心處擬定信號指令，通過通信技術將指令傳輸到對應網絡節(jié)點，即可使節(jié)點接收到指令，再將指令轉移到控制表的控制部件上，使其運行于指令相符的狀態(tài)下。以上為DCS控制系統自控功能的原理[1]。

2.2 預警功能

因為工業(yè)生產中，任意控制目標隨時都可能出現故障，導致自身運作狀態(tài)異常，此時如果依靠人工來防治，很難做到第一時間防治，因此需要改善。而在網絡通信技術基礎上，通過系統開發(fā)可使DCS具有預警功能，原理上針對不同控制目標的所有參數設置標準值，同時設置自控邏輯，即低于標準值代表目標狀態(tài)異常;高于標準值代表目標狀態(tài)良好;等于標準值代表目標狀態(tài)一般，此時DCS系統可以根據這一邏輯自主判斷設備狀態(tài)，如果某目標的某項參數低于標準值，則會進行預警，旨在通知人工盡快處理[2]。

2.3 安全防護功能

為了第一時間防治控制目標異常，除了進行預警功能以外，DCS控制系統還借助網絡通信技術，還可以實現安全防護功能。即在控制目標某參數與標準值差距過于大的條件下，則說明目標很可能出現了嚴重故障，如果長期發(fā)展下去容易出現安全隱患，在這一邏輯下，系統通過網絡通信技術，將發(fā)出嘗試性修復的指令，如果多次無果，則發(fā)出停機指令，使控制目標的故障不會惡化，結合預警功能可以起到第一時間防治的作用。

2.4 遠程通信功能

DCS控制系統中網絡通信技術除了作用于集控中心與控制目標之間以外，還可以作用于集控中心與人工終端之間，由此就形成了遠程通信功能。即因現代智能設備的普及，人工均擁有具有網絡通信功能的終端設備，例如智能手機、計算機等，此時在集控中心處利用網絡通信技術設置通信渠道，可以使中心監(jiān)測到的數據實時傳輸到人工終端設備上，代表人工可以隨時隨地的監(jiān)管集控中心，無需一直在集控中心待命。該項功能的應用使得DCS系統的應用更加靈活，且提高了系統適用性。

3 ?DCS控制系統中網絡通信技術應用形式

3.1 信息交互形式

結合以上信息傳輸部分的分析內容可見，DCS系統中網絡通信技術可以實現兩種信息傳輸流程，且兩種流程皆屬于同一渠道，由此說明網絡通信技術下，DCS控制系統具有信息交互形式。信息交互形式的形成，滿足了工業(yè)生產中對控制目標的監(jiān)控、控制需求，同時簡化了傳統自動控制系統中，需要建設兩條通信渠道的設計方式，即控制目標-集控中心、集控中心-控制目標，說明借助網絡通信技術，降低了系統應用難度與成本。此外，信息交互形式除了在集控中心與控制目標之間存在以外，于人工終端與集控中心之間也有體現。

3.2 自控/人控模式切換形式

通過以上分析可見，DCS控制系統在網絡通信技術下實現了多項功能，而部門功能涉及到人工操控，代表系統應用存在人控模式，但在人工未介入的條件下，系統完全依靠預設邏輯來進行運作，這代表了自控模式。在這一點上，系統在一般情況下會保持自控模式，而如果在控制過程當中出現了超出邏輯范圍，或自控模式無法處理的問題時，則會通知人工，再通過人工直接操控，就完成了自控/人控模式切換。該形式可以保障系統運作的可靠性、可控性，不會因為邏輯范圍而限制系統功效。

3.3 集散控制形式

集散控制形式是DCS控制系統網絡通信技術應用中最具代表性的應用形式，即無論在自控還是人控模式下，都可以利用網絡通信技術，將分散的網絡節(jié)點信息集中，再根據集控中心顯示判斷所有控制目標的狀態(tài)，如果發(fā)現異常，可以針對性發(fā)出指令，對存在異常狀態(tài)的控制目標進行控制，而不會影響到其他正常的控制目標。集散控制形式的應用，可以突破傳統人工模式的限制，降低現場控制難度，即傳統人工模式下，人工要通過現場巡查來確認所有控制目標的狀態(tài)，這一過程繁瑣、耗時，且存在較高難度，而集散控制形式條件下，只需要在集控中心就能對所有控制目標進行監(jiān)控、控制。

4 ?DCS控制系統中網絡通信技術應用注意事項

4.1 通信協議

在DCS控制系統網絡通信技術應用中，必須注意通信協議事項，即現代網絡通信技術當中存在很多種通信協議，而不同的通信協議在性能、參數、功能等方面均存在差異，例如某些通信協議只支持單項傳輸;支持交互傳輸;通信容量較低;通信容量較大等。因此通信協議的選擇，將決定網絡信息傳輸的形式與方式，如果選擇錯誤將無法實現集散控制作用，在這一基礎上，選擇正確的通信協議是DCS控制系統網絡通信技術應用應當關注的問題。此外，目前滿足DCS控制系統網絡通信技術需求的通信協議一般為開放性、大容量、支持信息交互的通信協議。

4.2 信號格式轉換設備

在DCS控制系統的網絡通信過程當中，信息是通過網絡信號作為介質來進行傳輸的，而初始狀態(tài)下，網絡信號的格式為電信號，這種信號格式無法被集控中心計算機直接讀取，因此必須進行轉換，代表通信技術應用中，必須采用信號格式轉換設備，例如換能器等。信號格式轉換設備主要功能就是將電信號格式轉換為數據格式，此時可以被計算機讀取，應用方式上可以將磁力設備安置于集控中心與控制目標的通信路徑之間，起到中轉站的作用。

5 ?結語

綜上，在DCS控制系統中網絡通信技術具有重要地位，是實現系統各項功能、各應用形式的關鍵因素。通過分析了解了DCS控制系統基本概念、系統中網絡通信技術的作用、形式及注意事項，依照本文分析內容，可以使該項技術應用功效充分發(fā)揮，保障DCS滿足實際需求。

參考文獻

[1] 李青元.淺談無線通信技術在集散控制系統中的應用[J].化工管理，2018，485（14）：74-75.

[2] 陳軍.電廠DCS網絡監(jiān)控系統的研究與設計[J].數字技術與應用，2015（11）：99.