化工生產中DCS自動控制系統的應用探究

［摘 要］DCS 自動控制系統是一種將計算機技術與自動化控制技術相結合的新型系統，具有結構簡單、功能完善、便于維護等優勢，被廣泛應用于化工生產。在化工生產中，DCS 自動控制系統能夠代替人工操作，為企業創造更多的經濟效益和社會效益。為了使DCS 自動控制系統更好地應用在化工生產中，文章從DCS 自動控制系統的發展現狀出發，分析了其在化工生產中應用的優勢及當前存在的問題，并結合實際情況提出了相關改進措施，以供參考。

［關鍵詞］化工生產；DCS 自動控制系統；自動化控制

［中圖分類號］TP273 ［文獻標志碼］A ［文章編號］2095–6487（2024）05–0001–03

1 DCS自動控制系統概述

DCS 自動控制系統是集計算機、自動控制和通訊為一體的綜合性自動化控制系統。DCS 自動控制系統的主要組成部分包括控制器、執行器及傳感器等。其中控制器是DCS 自動控制系統的核心，也是影響系統控制效果的關鍵因素。控制器一般由CPU、輸入輸出模塊、存儲器及相關模塊等組成，具有較強的邏輯計算能力。

DCS 自動控制系統采用了先進的網絡技術，使其能夠與生產設備和控制設備進行有效連接。

2 化工生產中應用DCS自動控制系統的優勢

（1）在化工生產中應用DCS 自動控制系統，可以有效提高化工生產效率和質量，使化工企業獲得更高的經濟效益。

（2）化工生產具有特殊性，部分化工生產過程中存在危險，DCS 自動控制系統可以通過傳感器等設備的自動化檢測來實現對危險因素的檢測，確保工作人員的安全，降低化工事故的發生概率。

（3）DCS 自動控制系統通過提供精細的監測與控制功能，能夠有效提高化工生產的安全性和穩定性。DCS 自動控制系統可以通過數據采集裝置來完成對數據的采集，并通過網絡傳輸到中央控制室進行處理。在中央控制室中對數據進行分析和處理，可使化工生產過程更加穩定可靠。

（4）DCS 自動控制系統是一種分布式控制系統，能夠實現自動監測與控制功能，并能在不同的工廠和設備之間進行聯網。其由多個控制單元組成，每個單元都具有獨立的功能，這種設計使得DCS 自動控制系統能夠靈活地適應不同的生產控制需求，適用于監測和控制工業過程中的生產設備和工藝流程。此外，DCS 自動控制系統還具有報警功能，可以對設備進行安全保護，這對于確保生產過程的安全性至關重要。

（5）DCS 自動控制系統的高度開放性和模塊化設計，不僅提高了系統的兼容性和開放性，還簡化了安裝和維護，提高了化工生產系統的效率。此外，DCS 自動控制系統的高柔性也為化工生產提供了更多的可能性，使其能夠根據實際生產需求進行調整和優化，還可以對各種信息進行及時處理和傳遞，使企業可以及時了解到生產情況和工藝情況，促進企業更好地發展。

3 當前DCS自動控制系統應用存在的問題

（1）從技術角度來看，在DCS 自動控制系統的設計、組態及調試過程中，DCS 廠家不僅提供硬件平臺，還負責控制算法和邏輯的設計、組態及調試，這極大地束縛了廣大技術隊伍的積極性。此外，DCS自動控制系統在運行過程中，可能會遇到數據不刷新、手自動切換無法操作等問題，需要及時聯系DCS 維護人員進行維護。此外，DCS 自動控制系統中任何環節出現問題，都可能導致系統部分功能失效或引發控制系統故障，嚴重時甚至會導致生產停車。

（2）當前我國DCS 自動控制系統應用的規模和數量較小，因此在實際應用過程中也存在一定的問題，如軟件編程設計不合理、硬件配置不完善等。國內工控系統在維護、檢修、升級、安裝安防產品等方面過度依賴于后臺廠家，這導致在DCS 中進行安全防護時存在困難。從市場角度來看，隨著智能制造時代的到來，DCS 自動控制系統需要不斷適應新的技術需求和市場變化，以滿足數字化、環保化等趨勢的需求。

（3）當前我國在DCS 自動控制系統應用方面還存在一定的安全隱患。在實際應用中，DCS 自動控制系統具有一定的復雜性和專業性，因此在對DCS自動控制系統進行安裝時必須嚴格按照相關規定進行操作，并且還需要對DCS 自動控制系統進行定期維護和檢修，一旦出現問題，須及時解決，否則會造成嚴重的安全隱患。化工企業生產危險性高，工藝流程復雜，對軟件的集成能力提出了極高要求。DCS 自動控制系統的安全性和可靠性直接關系到化工企業的生產安全和工人的安全，任何故障或異常都可能導致嚴重的安全事故。

近年來，我國DCS 技術取得了顯著進步，但在某些關鍵技術和核心部件上仍面臨國外企業的技術壟斷和價格壓力。這對國內企業來說是一個巨大的挑戰，也是推動DCS 技術國產化、提高自主創新能力的重要方向。

4 提高DCS自動控制系統應用效果的有效措施

（1）為了提高DCS 自動控制系統的穩定性和可靠性，須保證其接地質量，嚴格按照相關規定進行接地。在接地系統中，采用的是2 條地線和2 條地網相結合的方式，并根據實際情況合理設置地網數量和大小，從而使DCS 自動控制系統的整體結構更加穩固。

（2）為了使DCS 自動控制系統能夠更好地與現場控制設備相結合，須進行DCS 自動控制系統與現場控制設備的接口改造，并對其進行優化設計。例如，在DCS 自動控制系統中引入變頻器，并將其與PLC 控制器連接起來。通過這樣的方式能夠有效提高DCS 自動控制系統的控制精度，進而提高整個化工生產的效率。

（3）為了提高DCS 自動控制系統的抗干擾性和穩定性，須加強對現場工作人員的培訓工作。在實際工作中，工作人員需要充分掌握DCS 自動控制系統的使用方法和注意事項。只有這樣才能有效地提高其使用效果。

（4）為了提高DCS 自動控制系統在化工生產中的應用效果，須對DCS 自動控制系統進行定期維護。減少設備故障發生次數和故障時間，從而為企業帶來更多經濟效益和社會效益。同時，還需要對設備進行日常檢測和維護，使其始終保持良好的運行狀態。

（5）為了提高化工生產中DCS 自動控制系統的操作人員培訓效果，建議采用體驗式教學方法，通過將學生分成小組，互相學習、互相幫助和團隊協作，解決問題，共同完成實際操作任務的方式，提高操作人員的實踐能力和問題解決能力。建議從某家生產的DCS 自動控制系統開始學習，因為各廠家生產的DCS 自動控制系統的架構基本類似，但技術細節可能有所不同。培訓內容可以包括化工基礎知識、化工生產流程、化工產品的性質和用途等，確保培訓既有理論知識也有實踐操作，以提高化工生產效率。通過綜合實訓教學，掌握常用的DCS 自動控制系統的結構、接線及設置編程方法，以及典型DCS 自動控制系統的集成、組態編程思路和調試運行方法，提高操作人員的綜合技能。

5 DCS自動控制系統的技術創新和維護改進的進展

近年來，我國工控系統市場規模快速增長，自主創新能力明顯提升，特別是DCS 的自主創新水平超過了50%，能夠更好地滿足市場和國家安全的需求。

新一代核電DCS 自動控制系統朝著智能化、自動化方向發展，特別是在核電控制系統中，考慮到對安全等級的高要求，開始應用云平臺、AI、邊緣計算等新技術。智能化儀表和現場總線技術在DCS 自動控制系統中的應用和創新，提高了控制系統的功能和性能。這些技術的發展使得DCS 自動控制系統能夠實現更復雜的控制策略和算法，滿足化工生產過程中對精度和高效性的需求。這些技術的應用不僅提高了系統的性能，也增強了對復雜環境的適應能力。傳統的DCS 和SCADA（監控與數據采集系統）的設計可以通過工業數字化改造得到改進，這有助于提高系統的靈活性和響應速度。數字化改造不僅能夠優化數據處理流程，還能提高系統的整體效率和可靠性。

此外，基于國產軟硬件的自主可控DCS 自動控制系統的開發取得了重要進展，對于解決重大裝備自主可控的緊迫問題，確保國家能源安全具有重要意義。其中，杭州和利時自動化有限公司DCS 自動控制系統是我國在工業自動化領域創新推進的重要產品。HOLLiAS MACS 系列分布式控制系統充分吸取了國際工業電子技術和工業控制技術的最新成果，針對石化、化工、油氣等行業超大型煉化項目設計，具有軟件跨平臺、自主可控、安全可信三大特點，其SIS 安全系統通過了德國TüV 認證機構的SIL 認證，此外，杭州和利時自動化有限公司還推出了完全自主可控的HOLLiAS MACS IC DCS 自動控制系統，該系統融合了自主研發的控制器微內核架構、嵌入式操作系統、工業控制系統軟件及工業信息安全技術，實現了所有硬件、軟件的國產。這種自主可控性的提升，減少了對外部技術的依賴，提高了系統的安全性和穩定性。

6 結束語

隨著我國經濟的快速發展，化工生產已經成為推動社會發展的重要因素。為了使DCS 自動控制系統能夠更好地應用于化工生產，需要不斷加強DCS 自動控制系統的開發與應用。通過對DCS 自動控制系統的了解，可以發現其在化工生產中具有著其他系統無法比擬的優勢，如安全性高、自動化程度高、便于維護等。但是，由于我國DCS 自動控制技術起步較晚，相關研究也相對滯后，因此在實際應用中還存在一些問題。為了使DCS 自動控制系統更好地應用于化工生產中，需要不斷加強研究與實踐，從而不斷提高DCS 自動控制系統的工作效率和質量。

參考文獻

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