張宇楊

摘要：DCS集散控制系統(tǒng)融合了顯示器技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等多項先進(jìn)技術(shù)，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(yè)生產(chǎn)行業(yè)發(fā)揮了重要作用。近年來，在我國社會經(jīng)濟(jì)與科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的新背景下，DCS集散型控制系統(tǒng)也有了很大的發(fā)展變化。本文聯(lián)系實(shí)際，對DCS集散型控制系統(tǒng)以及工業(yè)控制技術(shù)展開分析論述，以供參考。

關(guān)鍵詞：DCS集散型控制系統(tǒng);系統(tǒng)結(jié)構(gòu);特征特點(diǎn);工業(yè)控制技術(shù)

1 DCS控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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，可對整個生產(chǎn)過程進(jìn)行動態(tài)化、全面化管理【1】。

DCS系統(tǒng)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(gòu)成了一個由上到下的管理路徑，工程師負(fù)責(zé)生成系統(tǒng)，工廠工作人員按照上級別相關(guān)要求向機(jī)器輸出指令，實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)活動的調(diào)度與管理。

DCS集散型控制系統(tǒng)的分散控制是基于生產(chǎn)設(shè)備相關(guān)的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)的。在產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，收集相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計算和模擬校驗(yàn)，匯總完成后通過設(shè)定的控制路徑，對操作系統(tǒng)以及系統(tǒng)相關(guān)裝置完成對生產(chǎn)活動的管理與控制。

DCS系統(tǒng)中的通信輸出部分涵蓋了局域網(wǎng)與網(wǎng)絡(luò)接口之間的管理以及局域網(wǎng)和控制網(wǎng)絡(luò)體系之間的管理兩大內(nèi)容。通過局域網(wǎng)與網(wǎng)絡(luò)接口、局域網(wǎng)與控制網(wǎng)絡(luò)體系，各站點(diǎn)輸出網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息并傳達(dá)控制信息【2】。

在DCS系統(tǒng)中，軟件系統(tǒng)是至關(guān)重要、不缺缺少的部分。只有在控制軟件、傳輸軟件以及網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)軟件等的支持下，該系統(tǒng)各項功能才能實(shí)現(xiàn)。

2 DCS集散型控制系統(tǒng)特征特點(diǎn)

2.1開放互聯(lián)，大數(shù)據(jù)融合

DCS系統(tǒng)的建設(shè)理念是分散整合，統(tǒng)一調(diào)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(jìn)行深入及推廣。DCS系統(tǒng)不同于傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)，其對計算機(jī)有很大的開放性、包容性。當(dāng)企業(yè)有新的管理需求，需對控制系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)充，那么只需要將新的計算機(jī)接入現(xiàn)有系統(tǒng)的局域網(wǎng)中就能滿足自身的管理需求。這是因?yàn)樵贒CS系統(tǒng)中，計算機(jī)通過局域網(wǎng)互傳信息，并沒有其他的技術(shù)限制，因而當(dāng)新計算機(jī)被接入到系統(tǒng)中后，該計算機(jī)與系統(tǒng)中原有的計算機(jī)同樣能夠進(jìn)行信息交流【3】。從DCS系統(tǒng)的發(fā)展趨勢中也可以看到其的開放性特點(diǎn)。DCS系統(tǒng)開始由1G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，到現(xiàn)在的4G、5G網(wǎng)絡(luò)，DCS系統(tǒng)不斷在發(fā)展融合，銳意創(chuàng)新，其的智能化、一體化水平逐步提高，這均源于DCS系統(tǒng)的“開放互聯(lián)”。

2.2組網(wǎng)方便

在將DCS系統(tǒng)應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)活動時，企業(yè)可依據(jù)自身的生產(chǎn)與管理需求操作組態(tài)軟件，進(jìn)而達(dá)到相應(yīng)目的。當(dāng)有相關(guān)的管理需求時，企業(yè)可直接通過系統(tǒng)中的算法庫選定算法與圖形，并在經(jīng)過計算后直接得到相應(yīng)畫面，基于該畫面靈活整合、組建各軟件讓系統(tǒng)滿足管理需求。目前國內(nèi)的DCS系統(tǒng)軟件已經(jīng)開始實(shí)現(xiàn)模塊化組網(wǎng)，企業(yè)用戶可根據(jù)控制需求，對DCS系統(tǒng)進(jìn)行快速組網(wǎng)。

2.3多臺計算機(jī)控制

DCS控制系統(tǒng)中，多臺小型計算機(jī)支持著整個系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)，并負(fù)責(zé)具體的控制任務(wù)。系統(tǒng)內(nèi)每臺計算機(jī)都具有較高的獨(dú)立性，一臺計算機(jī)出現(xiàn)故障其他計算機(jī)不會受到過影響，系統(tǒng)中的各項數(shù)據(jù)信息不會丟失，這意味著DCS系統(tǒng)的可靠性非常高。此外，在該系統(tǒng)內(nèi)，各計算機(jī)獨(dú)立運(yùn)作互不影響。當(dāng)工作人員有相關(guān)需求時，只需啟動系統(tǒng)中相應(yīng)的計算機(jī)即可。這樣不僅大大簡化了系統(tǒng)運(yùn)行條件，更有效保障了系統(tǒng)運(yùn)行的安全性、可靠性【4】。

2.4信息共享度高

DCS系統(tǒng)采用了網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，因而在網(wǎng)絡(luò)條件滿足的情況下，各個工作站就可以相互通信，實(shí)現(xiàn)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(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的會更為協(xié)調(diào)，運(yùn)行效果會更為理想。

2.5便于維護(hù)

若系統(tǒng)中的各獨(dú)立計算機(jī)出現(xiàn)故障，工作人員可單獨(dú)對其進(jìn)行檢修，不需要對整個系統(tǒng)做徹底全面的檢查。并且因?yàn)閱蝹€計算機(jī)故障不會影響整個系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，因而工作人員也無需關(guān)閉系統(tǒng)，只在系統(tǒng)運(yùn)行情況下進(jìn)行檢修即可。

總而言之，DCS系統(tǒng)具有自動化集成、開放性、易擴(kuò)展性、模塊化等特點(diǎn)，其硬件采用冗余控制器，確保余熱發(fā)電DCS系統(tǒng)的可靠性、安全性;其軟件平臺采用統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理、組態(tài)、編程以及通訊，具有很強(qiáng)的控制功能、診斷功能。該信息化系統(tǒng)系統(tǒng)的軟件平臺實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理、組態(tài)、編程以及通訊，整體的控制功能、診斷功能是傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)所不能比擬的。該信息化系統(tǒng)系統(tǒng)中應(yīng)用了多任務(wù)處理的控制器，性能極強(qiáng)，能實(shí)現(xiàn)對復(fù)雜回路的精確運(yùn)算與動態(tài)控制。相較于其他的控制系統(tǒng)，DCS系統(tǒng)的診斷功能更為強(qiáng)大，組態(tài)軟件也更為豐富，操作難度低且更加便于運(yùn)維管理。DCS系統(tǒng)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(chǎn)行業(yè)進(jìn)一步提高DCS控制水平，注重信息化、智能化的建設(shè)，特別是各地火電廠紛紛提出適合自己工廠的廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)（SIS）以提高生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)工廠管理信息系統(tǒng)和各分散控制系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換。以廠級實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)為基礎(chǔ)，以經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和提高發(fā)電企業(yè)整體效益為目的，采用先進(jìn)、適用、有限的專業(yè)計算方案，實(shí)現(xiàn)整個電廠范圍內(nèi)的信息共享。

3工業(yè)控制技術(shù)發(fā)展分析

①現(xiàn)場總線控制體系：相較于傳統(tǒng)的工業(yè)控制技術(shù)，現(xiàn)場總線控制體系的開放度更高、分散性更強(qiáng)，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)性特征更為明顯。這一新型的數(shù)據(jù)總線可有效解決工業(yè)現(xiàn)場各控制設(shè)備、智能設(shè)備以及執(zhí)行設(shè)備之間的信息傳遞問題，并實(shí)現(xiàn)上述設(shè)備與控制系統(tǒng)之間的信息交流與傳輸。且現(xiàn)場總線也可以對電氣設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集（馬保、PLC、微機(jī)控制器）現(xiàn)場總線技術(shù)是一項偉大的發(fā)明，其在很大程度上彌補(bǔ)了傳統(tǒng)工業(yè)控制技術(shù)的缺陷，為工業(yè)生產(chǎn)提供了更好地技術(shù)保障。

②嵌入式技術(shù)：現(xiàn)場總線技術(shù)的出現(xiàn)與應(yīng)用雖在一定程度上將工業(yè)控制技術(shù)水平提高到了一個新高度，但是仍沒有改變工業(yè)控制本身需要依賴控制設(shè)備來達(dá)到控制目的這一本質(zhì)。但嵌入式技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用則能推動工業(yè)控制技術(shù)突破這一瓶頸。嵌入式技術(shù)與傳統(tǒng)工業(yè)控制技術(shù)具有很大的不同，其擺脫了對外部控制設(shè)備的依賴。該技術(shù)在待控制對象內(nèi)部植入特定的控制系統(tǒng)或是智能芯片，讓設(shè)備自己具備控制功能，因而大大簡化了控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，提高了控制的精確度。由于嵌入式技術(shù)不用依靠外部設(shè)備，其自己可獨(dú)立完成檢驗(yàn)、運(yùn)算以及調(diào)節(jié)等各項工作，因而該項技術(shù)目前在機(jī)械設(shè)施、智能家電等中取得了重要應(yīng)用【6】。

③綜合自動化技術(shù)：綜合自動化融合了MIS、過程控制以及Internet這三大技術(shù)成果，是當(dāng)前比較先進(jìn)的工業(yè)控制技術(shù)。在該項技術(shù)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(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)檢測、控制與管理目標(biāo)。而MIS與Internet的結(jié)合則給企業(yè)創(chuàng)造了更便捷、更開放的信息交流平臺，便于企業(yè)更好地管理與決策。2020信息數(shù)據(jù)高速發(fā)展，大型工控企業(yè)DCS的智能化和信息化整合必將到來，DCS系統(tǒng)的接口優(yōu)化勢在必行，如何提高性能將是下一階段的目標(biāo)?？偠灾?，相較于其他的工業(yè)控制技術(shù)，綜合自動化技術(shù)的功能更加完善，應(yīng)用效果也更為理想。

結(jié)語

綜上所述，DCS集散型控制系統(tǒng)組態(tài)軟件豐富，功能全面且強(qiáng)大，且可靠性高，便于運(yùn)維管理，是當(dāng)前非常重要的自動化控制系統(tǒng)，在多個行業(yè)與領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。而工業(yè)控制技術(shù)也隨著我國經(jīng)濟(jì)與科技的發(fā)展有了恨大的發(fā)展進(jìn)步，技術(shù)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(yè)控制技術(shù)將會取得更大的發(fā)展與成就。

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