探討DCS 控制系統在工業自動化中的應用

李仁剛，徐楠楠

（國網能源新疆準東煤電有限公司，新疆 烏魯木齊 830000）

DCS 控制系統是通過計算機的中樞控制作用，結合互聯網的連接運轉模式，對工業自動化生產的整個流程進行高質量監控的控制系統，能夠達到對工業生產設備運行情況更加詳細的掌握，以及對生產過程更加嚴格的控制。在DCS 控制系統中，有著多種先進的科學技術，包括多媒體設備技術、網絡通訊技術、計算機信息數據技術等等，能夠發揮出多種技術優勢。尤其在當下的科技發展形勢下，豐富的人機界面交互操作能夠使DCS 控制系統得到更多和更好的功能發揮。在網絡節點環節方面，DCS 控制系統也能通過良好的運轉狀態，保持活躍的中樞神經，使系統能夠穩定可靠的運行，并具有極高的網絡安全性。

1 DCS 控制系統概述

1.1 DCS 控制系統及其發展趨勢

DCS 控制系統主要通過發達的運算能力對工業生產過程進行設備和細節的監控等功能，包括對微型計算機內部數據模塊內容的提取以及相應數據的運算分析和存儲等，既能夠保證較高的準確率，又能夠保證較高的運行速度。在工業生產過程中，能夠對生產設備和生產情況做到第一時間的快速掌握，并對各項運行參數進行了解，通過功能模塊豐富、界面風格簡潔的人機交互界面便捷的進行相關操作。當工業生產發生故障時，能夠快速對故障進行定位、分析和診斷，采取相應的處理措施，降低故障對工業生產的不良影響，有助于工業生產活動高效率和高質量的進行。

1.2 DCS 控制系統結構

計算機網絡技術是DCS 控制系統的基礎結構技術，通過三種節點的網絡連接，使系統操作人員和工程師能夠通過DCS 控制系統對工業生產現場進行實時操控。工程師還能夠通過微型計算機離線組態的方式，使DCS 控制系統的配置達到更加優化的狀態。在DCS 控制系統的實際操作中，通過人機交互界面的顯示屏選擇相關功能模塊，進行控制命令的傳達，可以根據實際的工業生產需求，進行特殊功能和規定的設計。所以在工業生產中，應用DCS 控制系統需要加強實際工業生產情況和DCS 控制系統的結合，使DCS 控制系統能夠更加符合工業生產的需求。

1.3 DCS 控制系統特點

現階段，工業生產過程控制中，需要對參與生產的各類機械設備進行嚴格控制，DCS 控制系統所具有的運算能力優勢就是其中重要的控制功能基礎，能夠同時進行多種復雜性能的操控，包括對微型計算機數據信息內容的獲取和處理的同時進行相關的分析、顯示和記錄等，大大提高了控制系統的運行效率。系統的操作人員需要通過人機交互界面進行系統操作，能夠使操作人員簡潔明了地掌握多種功能的作用和方法，提高操作人員在操作過程中的速度和準確性，降低誤操作和操作故障等問題的發生。還能夠通過顯示屏對工業生產過程中的機械設備數據進行掌握，并進行相應的處理、分析、傳輸等。具體的單元內容也可以通過顯示屏顯示出工業生產過程中的細節數據，作為管理人員對生產情況的了解和調整依據。如果想對DCS 系統控制方案進行修改，也可以直接在顯示屏中通過功能模塊進行重新調整，不需要再進行復雜的停機、重連或改線等方式。DCS 控制系統基于計算機網絡技術，與系統管理監督人員的工程師站和過程控制現場的I/O 控制站進行連接，使工程師能夠根據工業生產情況對系統的功能模塊進行相應的調整，也能夠在系統中填寫新的控制規則，但在進行調整時，必須對整個控制方案有所了解并進行相應的調整，確保控制方案的順利進行。

2 DCS 控制系統常見問題及應對措施

2.1 軟件設備

在任何系統中，都可能存在軟件設備的故障問題，通常是由于兼容性較低、無法下裝以及功能缺陷而導致。也就是在實際的DCS 控制系統應用中，軟件設備涵蓋了工程師站、組態、操作員站、服務器等，每種軟件設備都有著不同的功能和特性，通常服務商也存在差異，所以常會引發軟件設備之間的沖突，使系統功能無法有效運行。針對軟件設備問題，首先可以采取先對軟件的兼容性進行檢查方式，討論是否能夠排除兼容性所引發的故障；其次，可以進行測試下裝軟件，對下裝軟件問題進行進一步排除；最后，是對軟件設備的管理機制進行檢查，并在工業生產活動應用過程中，對軟件設備進行相應的優化，通過硬性的體系作用，使軟件得到科學規范，避免由于管理機制問題導致的軟件設備故障。

2.2 操作過程

在DCS 控制系統操作過程中產生的故障較為復雜，包括操作異常、運行異常、系統死機等情況，會對工業生產造成較大的不良影響。主要故障原因包括計算機系統受到病毒攻擊導致網絡產生延遲或系統功能無法正常運行；MCU 容量的設置不合理或沒有對長期運行的機箱進行定期清理，導致系統內存占用過大、機箱內配件接觸不良、風箱故障等情況。當發生DCS 控制系統內部故障時，會產生顯示器藍屏、系統死機等問題，需要對問題原因進行逐一排查。為了避免DCS 控制系統在操作過程中的故障發生，就需要加強在日常操作中的維護管理工作，包括安裝強力的殺毒軟件，定期對系統進行病毒查殺，確保系統在安全的網絡環境下運行；對MCU 容量進行科學設置，預防MCU 容量過高或過低的問題發生等。

2.3 干擾因素

DCS 控制系統是通過計算機網絡技術對傳達的指令進行執行，傳達的過程中可能會受到干擾因素的影響，導致傳達的效率降低或準確性降低，包括電磁繞組對模擬量的干擾、變頻器對通訊設備的干擾等。當受到干擾因素影響時，會使控制系統的相關功能和設備無法正常運行，嚴重影響了對工業生產的監管。所以需要加強對相關功能和設備的性能檢查，確保保持在良好的運行狀態中，并通過濾波器的設置，對變頻器的載波頻率能夠有效地降低，降低干擾因素對DCS 控制系統的不良影響。

3 DCS 控制系統在工業自動化中的應用維護

3.1 制定科學合理的維護計劃

隨著DCS 控制系統的技術成熟和廣泛推廣，DCS 控制系統的應用數量持續增長，為了提高DCS 控制系統的應用效果，需要根據系統的運行情況，制定出科學合理的維護計劃，降低系統故障的發生概率，提高系統運行的安全性、穩定性和可靠性，延長系統的使用壽命。比如，在OVATIONDCS 控制系統中，具有軟件與硬件相結合的系統特性，能夠表現出較高的伸縮和適應性能，對于電腦的應用要求較低，都可以進行冗余，其內部系統為IO 處理系統。所以針對以上OVATION-DCS 控制系統的了解，可以在維護計劃的制定中分成兩個主要部分，一是針對系統內部軟件的維護，二是針對系統的運行和分析情況的維護。科學合理的維護計劃能夠充分體現出維護工作的科學性和專業性，使DCS 控制系統的運行效率得到有效的保障和提高。

3.2 加強故障檢測方法的創新

對故障檢測方法的創新能夠提高故障檢測的效率和準確率，更快速地對故障問題進行處理，使故障導致工業生產的不良影響得到降低。首先，可以采用信息檢測法，就是在DCS 控制系統中安裝信息收集器，通過對大量信息的收集進行與標準信息的對比分析，當存在超出合理范圍的差異情況時，收集器能夠向中央控制器進行報警，立即提示相關人員DCS 控制系統中的故障問題存在；其次，可以采用電子控制法，對DCS 控制系統的運行情況進行電子探測儀器的檢查，一旦存在異常情況立即報警，同樣能夠提示相關人員DCS 控制系統中的故障問題存在。

3.3 DCS 控制系統在工業自動化中的內部維護

工業自動化的內部維護是保障DCS 控制系統正常運行的重要關鍵，DCS 控制系統需要與工業自動化生產緊密連接，才能夠充分發揮出系統中的各項控制功能，如果在工業自動化內部出現故障，不僅會導致DCS 控制系統無法正常運行，甚至會導致整個自動化生產奔潰，造成較大的經濟損失。以工業自動化生產中應用的OVATION-DCS 控制系統為例，由于系統處理和人機接口單位的兼容性較高，能夠及時自動補充資源，所以在對系統進行內部維護時，需要著重檢查系統的兼容性情況和信息處理自動化識別功能，當表現出過慢的系統運行速度和不完善的系統數據時，需要對系統進行升級處理等。對于病毒的查殺維護，不僅需要安裝強力的殺毒軟件，還需要及時對病毒庫進行更新，降低新型病毒對系統的威脅，并將DCS 控制系統與計算機網絡防火墻進行連接檢測，使系統的病毒防御能力能夠更好的提高。

4 結語

DCS 控制系統在工業自動化中能夠起到高效率和高質量的控制作用，能夠發揮出良好的應用效果，但是，在應用過程中會產生部分問題，通過對DCS 控制系統在工業自動化中的應用分析，能夠使問題的原因和解決的對策得以明確，更好地發揮出DCS 控制系統的應用價值。