淺談DCS控制系統(tǒng)在醫(yī)藥化工中的應(yīng)用

楊彬?陳蕊?段斌

摘 要：DCS控制系統(tǒng)又稱為集散控制系統(tǒng)，是基于4C技術(shù)、計(jì)算機(jī)發(fā)展起來的，實(shí)現(xiàn)操作、控制以及管理自動(dòng)化的一種新型控制系統(tǒng)。DCS控制系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用大大提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)活動(dòng)對人力資源的依賴性，提高了化工、醫(yī)藥等行業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。本文結(jié)合實(shí)際，對DCS控制系統(tǒng)的工作原理以及特征特點(diǎn)進(jìn)行分析，并就其在醫(yī)藥化工中的應(yīng)用展開探究，以供參考。

關(guān)鍵詞：DCS控制系統(tǒng);醫(yī)藥化工;控制原理;具體應(yīng)用

DOI：10.12249/j.issn.1005-4669.2020.26.321

1 DCS控制系統(tǒng)的原理與優(yōu)勢分析

1.1 DCS控制系統(tǒng)原理與構(gòu)成

DCS屬于一種新型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，它不同于集中式控制系統(tǒng)，集中管理、分散控制是DCS集散型控制系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)思路。該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)體系呈分散狀態(tài)，整體的結(jié)構(gòu)形狀類似于樹狀。從縱向上分析，該控制系統(tǒng)的主體結(jié)構(gòu)聚集了網(wǎng)絡(luò)通信、分散控制以及集中管理。在這樣的控制體系下，可對整個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)行動(dòng)態(tài)化、全面化

管理[1]。

當(dāng)前，DCS控制系統(tǒng)主要由三個(gè)部分構(gòu)成，分別是人機(jī)接口、通訊網(wǎng)絡(luò)以及控制器。在DCS控制系統(tǒng)中，工程師站、操作站以及歷史站共同協(xié)作完成對整個(gè)生產(chǎn)過程的控制以及對歷史數(shù)據(jù)的記錄。

1.2 DCS控制系統(tǒng)優(yōu)勢

相較于傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)，DCS系統(tǒng)控制功能齊全，更可靠、更靈活、更開放其更易于維護(hù)。并且該系統(tǒng)還具備較好的協(xié)調(diào)性以及非常豐富的控制算法，因而十分適用于醫(yī)藥化工行業(yè)。具體如：

DCS控制系統(tǒng)的高可靠性主要表現(xiàn)在：在控制系統(tǒng)中，各計(jì)算機(jī)都有控制功能，控制功能分散，因此當(dāng)其中一臺(tái)計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)其他計(jì)算機(jī)不會(huì)受到影響，控制系統(tǒng)照常穩(wěn)定運(yùn)行。除功能分散外，DCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用了容錯(cuò)設(shè)計(jì)，這也是該系統(tǒng)具有高可靠性的一大原因。

DCS系統(tǒng)有更強(qiáng)的開放性。通過DCS控制系統(tǒng)傳輸信息能將新增計(jì)算機(jī)方便地連入系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)或是將網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)拆除。這體現(xiàn)了DCS控制系統(tǒng)具有很大的開放性。在這種局域通信方式中，無論是從系統(tǒng)中新增計(jì)算機(jī)還是拆除計(jì)算機(jī)，同一系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)都不會(huì)受到影響[2]。

DCS控制系統(tǒng)具有很高的靈活性，無論是在需要大規(guī)模集中控制的生產(chǎn)活動(dòng)中還是小規(guī)模的數(shù)據(jù)采集中，DCS系統(tǒng)均適用。且在采集、分析、存儲(chǔ)與發(fā)送信息過程中，DCS系統(tǒng)能很好地消除外界干擾，有效保障信息數(shù)據(jù)安全，確保信息傳輸速率。

DCS系統(tǒng)具有良好的協(xié)調(diào)性。DCS控制系統(tǒng)具有信息共享功能，若將DCS系統(tǒng)運(yùn)用于醫(yī)藥化工企業(yè)，企業(yè)內(nèi)各部門的連接將更加緊密，協(xié)作性會(huì)更高，企業(yè)面臨的各類生產(chǎn)經(jīng)營風(fēng)險(xiǎn)也能得到有效控制。

控制功能齊全控制算法豐富。DCS控制系統(tǒng)構(gòu)成方式靈活，以網(wǎng)絡(luò)連接方式實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的集中管理功能以及數(shù)據(jù)的集中操作管理功能，能為醫(yī)藥化工行業(yè)帶來很大幫助。

DCS控制系統(tǒng)易于維護(hù)。盡管多臺(tái)計(jì)算機(jī)共存于一個(gè)系統(tǒng)，但系統(tǒng)中的每臺(tái)計(jì)算機(jī)都是獨(dú)立的個(gè)體，它們的運(yùn)行狀態(tài)不會(huì)受其它計(jì)算機(jī)的影響，維護(hù)時(shí)也不需要考慮其它計(jì)算機(jī)。因此相較于集中式控制系統(tǒng)，DCS控制系統(tǒng)更易于維護(hù)。在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，若其中某臺(tái)計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障，只需單獨(dú)維修或更換該臺(tái)計(jì)算機(jī)，整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)不會(huì)受到過大影響，因此也不會(huì)產(chǎn)生巨大損失。

2 DCS控制系統(tǒng)在醫(yī)藥化工中的應(yīng)用

2.1 DCS控制系統(tǒng)的總體應(yīng)用模式與流程

在將DCS控制系統(tǒng)應(yīng)用于醫(yī)藥化工時(shí)，主要是由通訊網(wǎng)絡(luò)、控制器以及編程軟件等完成對整個(gè)生產(chǎn)或局部生產(chǎn)的監(jiān)測與控制。DCS控制系統(tǒng)中的控制器主要負(fù)責(zé)兩部分內(nèi)容，分別是程序控制、系統(tǒng)功能，而系統(tǒng)的控制模塊主要由CPU以及其他的一些程序控制軟件、程序設(shè)定軟件構(gòu)成。DCS控制系統(tǒng)中的操作站主要發(fā)布指令、進(jìn)行具體操作，在醫(yī)藥化工生產(chǎn)過程中，主要通過操作站控制各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)與生產(chǎn)要素，讓生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。智能化，具體的控制方法與流程為：工作人員按照實(shí)際要求在控制界面編寫指令，控制軟件按照設(shè)定的指令與程序?qū)ο嚓P(guān)內(nèi)容進(jìn)行控制，從而讓整個(gè)生產(chǎn)過程更加規(guī)范、安全、穩(wěn)定、高效。在操作站，工作人員可通過界面掌握整個(gè)生產(chǎn)線的運(yùn)作情況或局部運(yùn)作情況，然后根據(jù)所觀測到的情況進(jìn)行操控管理。控制系統(tǒng)中的通信網(wǎng)絡(luò)主要負(fù)責(zé)連接系統(tǒng)與外界，相當(dāng)于一種介質(zhì)，是確保數(shù)據(jù)信息能整體傳輸?shù)年P(guān)鍵。與操作站對應(yīng)的是系統(tǒng)中的編程軟件以及圖形，編程軟件與圖形對控制器中所產(chǎn)生的操作命令進(jìn)行圖形編輯，讓真實(shí)的生產(chǎn)過程呈現(xiàn)出來，便于工作人員了解生產(chǎn)信息并做出相應(yīng)的調(diào)控。

2.2 DCS控制系統(tǒng)的具體應(yīng)用

1）DCS系統(tǒng)控制產(chǎn)品質(zhì)量。醫(yī)藥化工行業(yè)中的各項(xiàng)生產(chǎn)任務(wù)一般具有技術(shù)含量高、操作難度大、對質(zhì)量要求高等特點(diǎn)。如在生產(chǎn)藥品時(shí)，必須嚴(yán)格把控每個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)與每項(xiàng)生產(chǎn)要素，全面確保藥品產(chǎn)品質(zhì)量，這樣才能讓民眾生命安全得到保障。因此在進(jìn)行醫(yī)藥化工產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)，一般都會(huì)運(yùn)用DCS控制系統(tǒng)進(jìn)行管控，在系統(tǒng)中設(shè)定管理程序以及相應(yīng)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，然后通過相應(yīng)軟件對整個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)行管控，使產(chǎn)品的整個(gè)生產(chǎn)過程更加規(guī)范、智能與精準(zhǔn)。

2）DCS系統(tǒng)監(jiān)控生產(chǎn)過程。DCS控制系統(tǒng)的監(jiān)控功能非常良好，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化監(jiān)控。在醫(yī)藥化工生產(chǎn)過程中，相關(guān)工作人員能通過該系統(tǒng)對整個(gè)生產(chǎn)過程以及局部生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)管，不僅監(jiān)管效率快，而且監(jiān)管的精確度有保障。在監(jiān)管過程中，系統(tǒng)中的相應(yīng)模塊會(huì)準(zhǔn)確記錄整個(gè)生產(chǎn)過程，這樣工作人員就能及時(shí)、全面的對產(chǎn)品生產(chǎn)過程進(jìn)行查看、核對與調(diào)整，從而讓產(chǎn)品質(zhì)量得到保證。DCS系統(tǒng)能幫助工作人員對測量值進(jìn)行準(zhǔn)確讀取，能完成參數(shù)設(shè)置、給定值等，使整個(gè)監(jiān)管過程更加方便、快捷、靈活且協(xié)調(diào)。

3）DCS系統(tǒng)采集生產(chǎn)數(shù)據(jù)。在醫(yī)藥化工生產(chǎn)過程中，DCS系統(tǒng)能制動(dòng)采集各項(xiàng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，并根據(jù)生產(chǎn)進(jìn)度對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行更新，從而讓整個(gè)生產(chǎn)過程更加可控，讓工作人員的各項(xiàng)工作更易開展。DCS系統(tǒng)不僅有采集與記錄數(shù)據(jù)的功能，還具有顯示生產(chǎn)狀態(tài)的作用。DCS系統(tǒng)能夠自動(dòng)生成報(bào)表，在產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，系統(tǒng)會(huì)一邊采集數(shù)據(jù)一邊分析、挖掘數(shù)據(jù)，對各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合形成報(bào)表，以便工作人員能清晰、直觀、準(zhǔn)確地了解生產(chǎn)情況。

4）DCS系統(tǒng)輔助決策。DCS系統(tǒng)能生成管理統(tǒng)計(jì)報(bào)表，通過DCS系統(tǒng)，企業(yè)管理層能更直觀、準(zhǔn)確、全面的對各項(xiàng)生產(chǎn)信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析，并將當(dāng)前生產(chǎn)信息與原有項(xiàng)目指標(biāo)進(jìn)行對比，完成對安全控制指標(biāo)、原材料消耗指標(biāo)以及成品產(chǎn)量等項(xiàng)目的統(tǒng)計(jì)與評估。根據(jù)評估結(jié)果制定后續(xù)生產(chǎn)經(jīng)營決策，以此降低企業(yè)經(jīng)營風(fēng)險(xiǎn)，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)收益。

5）DCS系統(tǒng)進(jìn)行故障警示。DCS系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)報(bào)警功能與歷史報(bào)警功能。在進(jìn)行醫(yī)藥化工生產(chǎn)時(shí)，于系統(tǒng)中設(shè)定工藝參數(shù)安全指標(biāo)，然后由系統(tǒng)對整個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)控。監(jiān)控過程中若有某項(xiàng)生產(chǎn)指標(biāo)超出設(shè)定值，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)報(bào)警，工作人員在接到系統(tǒng)報(bào)警信息后及時(shí)分析超標(biāo)原因并作出有效調(diào)控，從而保證生產(chǎn)過程中的人員、設(shè)備、物資以及環(huán)境安全，保障醫(yī)藥化工產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量。

3 結(jié)語

綜上所述，DCS系統(tǒng)技術(shù)先進(jìn)、功能齊全、算法豐富，性能可靠，在醫(yī)藥化工中發(fā)揮著重要作用。合理應(yīng)用DCS系統(tǒng)有利于提升醫(yī)藥化工生產(chǎn)質(zhì)量與效率，增加醫(yī)藥化工企業(yè)經(jīng)濟(jì)收益。在當(dāng)前背景下，應(yīng)進(jìn)一步加大對DCS系統(tǒng)的研究、優(yōu)化與推廣，讓其更好地服務(wù)于我國各項(xiàng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)。

參考文獻(xiàn)

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