試述DCS集散型控制系統及工業控制技術

張宇楊

摘要：DCS集散控制系統融合了顯示器技術、計算機技術、控制技術以及網絡通信技術等多項先進技術，功能完善、自動化程度高，因而在造紙、煉金、石油化工等大型工業生產行業發揮了重要作用。近年來，在我國社會經濟與科學技術快速發展的新背景下，DCS集散型控制系統也有了很大的發展變化。本文聯系實際，對DCS集散型控制系統以及工業控制技術展開分析論述，以供參考。

關鍵詞：DCS集散型控制系統;系統結構;特征特點;工業控制技術

1 DCS控制系統結構系統

集中管理、分散控制是DCS集散型控制系統的主要設計思路。該系統的結構體系呈分散狀態，整體的結構形狀類似于樹狀。從縱向上分析，該控制系統的主體結構聚集了網絡通信、分散控制以及集中管理。在這樣的控制體系下，可對整個生產過程進行動態化、全面化管理【1】。

DCS系統中的集中管理模塊包含工廠管理部分、工程師管理部分等。幾大板塊構成了一個由上到下的管理路徑，工程師負責生成系統，工廠工作人員按照上級別相關要求向機器輸出指令，實現對生產活動的調度與管理。

DCS集散型控制系統的分散控制是基于生產設備相關的數據實現的。在產品生產過程中，收集相關數據進行分析計算和模擬校驗，匯總完成后通過設定的控制路徑，對操作系統以及系統相關裝置完成對生產活動的管理與控制。

DCS系統中的通信輸出部分涵蓋了局域網與網絡接口之間的管理以及局域網和控制網絡體系之間的管理兩大內容。通過局域網與網絡接口、局域網與控制網絡體系，各站點輸出網絡數據信息并傳達控制信息【2】。

在DCS系統中，軟件系統是至關重要、不缺缺少的部分。只有在控制軟件、傳輸軟件以及網絡通信系統軟件等的支持下，該系統各項功能才能實現。

2 DCS集散型控制系統特征特點

2.1開放互聯，大數據融合

DCS系統的建設理念是分散整合，統一調度管理。這一理念最早由美國Honeywell提出，隨后橫河等儀表控制公司進行深入及推廣。DCS系統不同于傳統的控制系統，其對計算機有很大的開放性、包容性。當企業有新的管理需求，需對控制系統進行擴充，那么只需要將新的計算機接入現有系統的局域網中就能滿足自身的管理需求。這是因為在DCS系統中，計算機通過局域網互傳信息，并沒有其他的技術限制，因而當新計算機被接入到系統中后，該計算機與系統中原有的計算機同樣能夠進行信息交流【3】。從DCS系統的發展趨勢中也可以看到其的開放性特點。DCS系統開始由1G網絡發展，到現在的4G、5G網絡，DCS系統不斷在發展融合，銳意創新，其的智能化、一體化水平逐步提高，這均源于DCS系統的“開放互聯”。

2.2組網方便

在將DCS系統應用于工業生產活動時，企業可依據自身的生產與管理需求操作組態軟件，進而達到相應目的。當有相關的管理需求時，企業可直接通過系統中的算法庫選定算法與圖形，并在經過計算后直接得到相應畫面，基于該畫面靈活整合、組建各軟件讓系統滿足管理需求。目前國內的DCS系統軟件已經開始實現模塊化組網，企業用戶可根據控制需求，對DCS系統進行快速組網。

2.3多臺計算機控制

DCS控制系統中，多臺小型計算機支持著整個系統運轉，并負責具體的控制任務。系統內每臺計算機都具有較高的獨立性，一臺計算機出現故障其他計算機不會受到過影響，系統中的各項數據信息不會丟失，這意味著DCS系統的可靠性非常高。此外，在該系統內，各計算機獨立運作互不影響。當工作人員有相關需求時，只需啟動系統中相應的計算機即可。這樣不僅大大簡化了系統運行條件，更有效保障了系統運行的安全性、可靠性【4】。

2.4信息共享度高

DCS系統采用了網絡通信技術，因而在網絡條件滿足的情況下，各個工作站就可以相互通信，實現信息共享。在各工作站工作信息能被及時傳輸、分享的情況下，系統運轉的會更為協調，運行效果會更為理想。

2.5便于維護

若系統中的各獨立計算機出現故障，工作人員可單獨對其進行檢修，不需要對整個系統做徹底全面的檢查。并且因為單個計算機故障不會影響整個系統的運行狀態，因而工作人員也無需關閉系統，只在系統運行情況下進行檢修即可。

總而言之，DCS系統具有自動化集成、開放性、易擴展性、模塊化等特點，其硬件采用冗余控制器，確保余熱發電DCS系統的可靠性、安全性;其軟件平臺采用統一數據管理、組態、編程以及通訊，具有很強的控制功能、診斷功能。該信息化系統系統的軟件平臺實現了統一數據管理、組態、編程以及通訊，整體的控制功能、診斷功能是傳統監控系統所不能比擬的。該信息化系統系統中應用了多任務處理的控制器，性能極強，能實現對復雜回路的精確運算與動態控制。相較于其他的控制系統，DCS系統的診斷功能更為強大，組態軟件也更為豐富，操作難度低且更加便于運維管理。DCS系統開放化程度高，易于拓展，在后期也便于改造升級【5】。近幾年，大型生產行業進一步提高DCS控制水平，注重信息化、智能化的建設，特別是各地火電廠紛紛提出適合自己工廠的廠級監控信息系統（SIS）以提高生產效率，實現工廠管理信息系統和各分散控制系統之間的數據交換。以廠級實時監控系統為基礎，以經濟運行和提高發電企業整體效益為目的，采用先進、適用、有限的專業計算方案，實現整個電廠范圍內的信息共享。

3工業控制技術發展分析

①現場總線控制體系：相較于傳統的工業控制技術，現場總線控制體系的開放度更高、分散性更強，網絡數據性特征更為明顯。這一新型的數據總線可有效解決工業現場各控制設備、智能設備以及執行設備之間的信息傳遞問題，并實現上述設備與控制系統之間的信息交流與傳輸。且現場總線也可以對電氣設備進行數據采集（馬保、PLC、微機控制器）現場總線技術是一項偉大的發明，其在很大程度上彌補了傳統工業控制技術的缺陷，為工業生產提供了更好地技術保障。

②嵌入式技術：現場總線技術的出現與應用雖在一定程度上將工業控制技術水平提高到了一個新高度，但是仍沒有改變工業控制本身需要依賴控制設備來達到控制目的這一本質。但嵌入式技術的發展與應用則能推動工業控制技術突破這一瓶頸。嵌入式技術與傳統工業控制技術具有很大的不同，其擺脫了對外部控制設備的依賴。該技術在待控制對象內部植入特定的控制系統或是智能芯片，讓設備自己具備控制功能，因而大大簡化了控制系統的結構，提高了控制的精確度。由于嵌入式技術不用依靠外部設備，其自己可獨立完成檢驗、運算以及調節等各項工作，因而該項技術目前在機械設施、智能家電等中取得了重要應用【6】。

③綜合自動化技術：綜合自動化融合了MIS、過程控制以及Internet這三大技術成果，是當前比較先進的工業控制技術。在該項技術體系中，MIS是非常重要的組成部分，是綜合自動化的核心。通過MIS，下層檢測控制與上層的信息收集才得以連接結合，從而實現檢測、控制與管理目標。而MIS與Internet的結合則給企業創造了更便捷、更開放的信息交流平臺，便于企業更好地管理與決策。2020信息數據高速發展，大型工控企業DCS的智能化和信息化整合必將到來，DCS系統的接口優化勢在必行，如何提高性能將是下一階段的目標。總而言之，相較于其他的工業控制技術，綜合自動化技術的功能更加完善，應用效果也更為理想。

結語

綜上所述，DCS集散型控制系統組態軟件豐富，功能全面且強大，且可靠性高，便于運維管理，是當前非常重要的自動化控制系統，在多個行業與領域都有廣泛應用。而工業控制技術也隨著我國經濟與科技的發展有了恨大的發展進步，技術類型不斷增多，功能更為全面，控制效果也更為理想。相信在未來，我國工業控制技術將會取得更大的發展與成就。

參考文獻

[1]李定川.DCS控制系統淺議[J].智慧工廠，2017（09）：62-64.

[2]李定川.DCS集散控制系統技術瞭望[J].智慧工廠，2017（02）：45-49+60.

[3]魏朝陽.MACSⅡ型DCS集散控制系統的改進[J].小氮肥，2015，43（05）：26.

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[5]周赟.DCS控制系統及工業控制技術研究[J].機電信息，2012（06）：108-109.

[6]王燕芳，宋輝.DCS的發展對未來工業控制技術的影響[J].微計算機信息，2006（25）：108-109+197.