化工生產中DCS控制系統的應用研究

＊李美玉 聶國亮

（浙江慧園科技有限公司 浙江 312000）

在目前發展中，科學技術的進步，推動DCS控制系統廣泛應用在國內的冶金、化工、機械、電力以及石油等多領域的企業中。DCS控制系統集控制、顯示、計算機等先進技術于一身，實現了對化工生產的嚴密保護與控制。如今，DCS控制系統形成了獨特的優勢，提高其在該領域的應用適應性、簡便性，提升其智能化的發展程度，在化工生產中有著不可替代的價值。

1.DCS控制系統功能特點

DCS是Distributed Control System的縮寫，是一種結合了通信、視頻采集等多項計算機網絡技術的技術。它可以合理有效地對公司的生產進行控制，其功能非常強大，由多功能卡件或模塊組成，這樣的配置使得系統具有極好的擴展性，對于后續的擴容、優化、升級都提供具大便利。

DCS控制系統大致分為監督、參數調整、實時性以及預警等四大功能。其中，監督功能就是在設備正常運行的基礎上，監督當前的狀態，如果超出了正常的狀態極限，就會分析正常記錄的問題，進而降低損失。參數調整是能夠通過DCS系統準確地自行調整生產過程的各參數，使企業的整體生產保持在一個安全且高效的環境中。這一特點極大地保證了公司的化工生產，節省了公司的運營成本，極大地提高公司的收益。實時性是在控制站進行產品的生產數據采集時，操作人員可以利用參考數據實時了解并調整生產狀態。預警是DCS控制系統對生產設備的運行狀態進行警示的功能，當發現設備異常時，系統會自動啟動相關設備的故障報警并發出預警。該功能可以幫助維護人員快速查看故障設備并查找原因，節省維護時間，確保生產效率。

2.化工生產中應用DCS控制系統的優勢

(1)保護化工設備，便于設備維護

化工生產企業具有很強的特殊性，例如有些原料、產成品自身具有有毒有害以及腐蝕性，對人體和設備都有損害，所以在生產當中，有些設備經常會出現各種各樣的故障。我們通過查找DCS系統記錄的相關數據，通過工藝參數的異常，進而快速判斷故障原因進而對工藝參數進行調整或者對設備進行維護維修，使其正常運行。同時，DCS系統高度靈活，可以對關鍵模塊進行冗余設計，便于在線插拔，對故障模塊維護，使化工生產的效率大幅提高。

(2)系統傳輸速度高、可靠性強

傳統系統控制是將電信號向數字信號轉變，DCS控制系統對傳輸信號環節進行徹底的改進，改進后的信號有很多優點。DCS控制方式的優點是提高了傳輸質量，提高了傳輸數據的準確性。另外，采用DCS方式，在一定程度上降低數據錯誤，簡便整體配置，顯著提高化工廠的傳輸效率與可靠性。

(3)系統控制網絡的開放性強

由于DCS控制系統將計算機和其他方法集成到一個系統中，因此在設計中也采用計算機模式，整個系統在化工公司的局域網形成信號通信，在控制網絡內部的開放性更高，更方便在控制系統中嵌入模塊，同時更容易去除模塊，增強系統的整體靈活性，這使得DCS系統更加適用于整個化工行業。

3.化工生產中DCS控制系統的具體應用

(1)在緊急切斷系統中的應用

DCS控制系統在化工制造中最常見的應用是緊急切斷系統。緊急切斷系統在化工生產中起著不可替代的作用，化工生產的各個環節對應的設備，都需要保持安全、穩定的運行狀態，發現特殊情況需要處于安全狀態，而安全狀態的實現很大一部分依靠緊急切斷系統實現。對此，DCS控制系統可以即時激活緊急切斷系統，以確保生產化學品的安全性。在化工企業的DCS控制系統應用中，緊急切斷系統可以提高整個化工制造過程的穩定性與安全性，盡可能地減少設備發生故障造成的損失。

(2)在聯鎖控制中的應用

DCS控制系統的聯鎖控制大體是指通過自動計算保護運行中的設備。在聯鎖控制中，設置鎖定的上限和下限，當液壓超過其上限時，系統自動發出信號，關閉開關并停止電機運行。當液壓降到下限以下時，系統自動發出信號并激活控制開關，因此必須滿足聯鎖條件，系統才能自動執行相應操作。聯鎖控制也可以替代操作員有效處理緊急情況和其他相關操作，在操作員進行手動操作時，可以指揮DCS控制系統發出啟動以及停止信號。

(3)在反應器溫度控制上的應用

在化工企業的生產當中，控制反應器是其中一個關鍵的組成，對其的控制與生產能力，對整個化工產品的生產安全與生產質量造成很大影響，壓力控制狀態以及參數溫度影響著生產化工產品的質量。從這一工藝的特征來看，控制方面可分為恒壓恒溫、溫度升壓以及過渡等部分。最重要的是，在實際操作過程中，恒壓恒溫要求的精度最高，也是反應整個過程的重點。應使用A級WZPK進行溫度測量可以減少由溫度位置引起的誤差。這一方法具有反應快、質量穩定以及周期長等特點。Pt100主要用于蒸汽控制閥，4mA到20mA主要用于循環水的控制閥。

圖1 反應器的控制系統流程圖

4.化工生產中應用DCS控制系統的問題與改善措施

(1)化工生產中應用DCS控制系統的問題分析

①系統應用的安全性問題

DCS控制系統在化工企業中具有不可替代的價值，因此應用廣泛。此系統雖然比較完善，然而由于DCS控制系統的不當安裝，具有較差的抗干擾能力等問題，導致出現嚴重的安全問題。這也需要化工公司的操作人員大規模采用特定的解決方案，定期檢修相關零件以及系統，及時更換老化以及落后的處理器，但是很多情況下卻不能做到這一點。在實際開發環節中，也應力求有效避免干擾問題。為有效預防發生安全事故，公司需要在盡可能加強網絡連接與接地系統的同時，加強系統的檢修與維護。

②系統應用的通訊問題

在目前的生產過程中，化工企業應用的DCS控制系統與企業內部其他控制系統的聯系更加緊密，是通過其他控制軟件進行鏈接，而不是在實際運行中直接鏈接到外部網絡，這樣可以更好地方便企業的生產系統以及不同部門之間的溝通與交流，然而DCS控制系統在實際化工生產中會被多種因素影響，對系統傳輸信息的及時性、準確性以及穩定性造成影響，致使系統工作環節發生各種問題。因此，為了使DCS系統可以穩定地向某一地方傳輸信息，提高系統性能的穩定性，關聯企業應記錄DCS控制系統中標簽名稱以及信息，改進DCS控制系統在通信方面的穩定性。

(2)化工生產中應用DCS控制系統的改善策略

①加強日常中DCS控制系統的維護，提高系統應用的安全性

DCS控制系統雖然適用性很強，但系統對工作環境的要求也很高，例如DCS控制系統在環境的潔凈度方面有非常嚴格的要求。在日常工作中，切勿靠近大功率控制系統，禁止使用電動工具，并需要采取防靜電以及屏蔽等主動措施?；て髽I的生產中，應安排專業衛生清潔人員，確保環境整潔、干凈，同時利用大修的機會對機柜間端子板、卡件等以及操作站控制站電腦進行徹底清理。另外，正常運行DCS管理系統過程中不應該使用盜版軟件，因為盜版軟件存在未知問題的可能性很大，利益相關方應盡量避免這類問題發生。定期巡檢UPS的情況，保證UPS處于正常運行狀態，保證無故障報警等。

②加強DCS控制系統的故障維修，確保通訊暢通

DCS控制系統在化工企業的實際生產中最大的優點之一，就是具有強大的故障自診斷功能。如果在生產中發現DCS控制系統的某個部分存在故障，立即會通過聲光等手段進行顯示，有利于我們確定故障的具體位置，并根據相應的故障生成錯誤代碼，進行方便快捷的維護，確保通訊暢通，這就要求技術人員具有較高的專業素養。他們必須熟悉DCS控制系統中報警的含義及對應的技術知識，在企業運行中定期進行相關人員的專業知識培訓，有效提高技術人員的綜合素質與技術能力，提高其對DCS控制系統的操作能力，從而提高系統的安全性。

5.結語

簡而言之，DCS系統在化工生產中各項功能的合理應用，對企業的管理和安全生產都有積極的影響，企業應用DCS控制系統對化工生產造成很大方便性的同時，也可以降低成本，提高企業的經濟效益。這使公司能夠更精確地控制其產品，顯著降低工藝難度，提高生產安全性，提高其在該領域市場上的競爭力，加速化學工業的發展。