李振瑜

摘要：分析了DCS的基本原理以及工作結(jié)構(gòu)，針對中小型控制網(wǎng)絡(luò)的實際應用進行了案例分析，說明其優(yōu)勢與應用要點。

關(guān)鍵詞：DCS 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 應用案例 組態(tài)軟件

中圖分類號：TP273.5 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2014）11-0019-01

Abstract：analysis of the basic theory of DCS and structure of the work， according to the actual application in the network of small control for the case studies， illustrates its advantages and application points.

Key Words： DCS system structure of the application case of configuration software

工業(yè)產(chǎn)品的需求促進了生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)的專業(yè)化、規(guī)?；?、自動化動都不斷的進入到生產(chǎn)實踐中，改變了成本和效率控制的落后局面，自動化控制包括了自動檢測、信息處理、分析計算等，參與的人越來越少，同時自動化因為技術(shù)特征的差異而出現(xiàn)了多種形式，其中DCS就是其一種，其可靠性、開放性、靈活性都優(yōu)于其他分散控制系統(tǒng)，所以研發(fā)和應用都受到了更多的關(guān)注。

1 DCS系統(tǒng)的工作原理研究

DCS系統(tǒng)是一種利用通過通信網(wǎng)絡(luò)完成數(shù)據(jù)傳輸?shù)南到y(tǒng)方式，在控制中心實現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的統(tǒng)一監(jiān)控和控制，通過分布式的現(xiàn)場采集單元來完成對工程儀表和數(shù)據(jù)的采集。DCS系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分為現(xiàn)場層、監(jiān)控層、網(wǎng)絡(luò)層三個部分，其中現(xiàn)場層主要是數(shù)據(jù)采集端，多個PLC和RTU構(gòu)成，每個RTU所構(gòu)成的是一個現(xiàn)場子系統(tǒng)，負責對某個區(qū)域?qū)ΜF(xiàn)場設(shè)備的數(shù)據(jù)進行采集并進行控制。RTU模塊結(jié)構(gòu)，用戶可以根據(jù)實際情況進行靈活組合，提高了系統(tǒng)的適應性；監(jiān)控層，則是服務(wù)器和工程師站、操作站構(gòu)成，其中安裝了組態(tài)軟件，負責對現(xiàn)場控制系統(tǒng)的集中監(jiān)督與管理，并方便設(shè)備維護；網(wǎng)絡(luò)層，在監(jiān)控層各個設(shè)備和工作站之間構(gòu)建的通訊系統(tǒng)，利用以太網(wǎng)連接，并設(shè)置對應的冗余，幫助客戶機與服務(wù)器之間完成數(shù)據(jù)的共享和傳輸。

2 DCS的實際應用案例

2.1 系統(tǒng)功能概述

某礦業(yè)集團，在生產(chǎn)中對能耗較高的鼓風機進行了優(yōu)化控制，提高其自動化控制水平來降低能耗，為此選擇了DCS系統(tǒng)進行自控。針對生產(chǎn)中運行速度滿足工藝需求的基本需求設(shè)計對應的系統(tǒng)功能。并實現(xiàn)對數(shù)據(jù)實時顯示、預警、參數(shù)調(diào)節(jié)、啟停設(shè)備、連鎖控制、解鎖控制等等；并實現(xiàn)在數(shù)據(jù)庫內(nèi)完成事故檢索、數(shù)據(jù)查閱等功能。在這個需求上，選擇設(shè)置三個操作員站、一個工程師站、兩個控制站的系統(tǒng)模式、通過SCNET網(wǎng)和SBUS網(wǎng)完成對接。強化系統(tǒng)的安全性與可靠性。

硬件配置，系統(tǒng)主控卡和數(shù)據(jù)卡、外配電源、網(wǎng)絡(luò)交換機等均采用冗余控制，一旦線路中出現(xiàn)故障，系統(tǒng)可以進行切換保證正常運行。工程師站主要負責對組態(tài)軟件和系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫等進行下裝，I/O站則負責信號的采集和傳輸，操作員站則進行現(xiàn)場監(jiān)控，包括對工藝改變、參數(shù)預警、控制操作參數(shù)改變等等，系統(tǒng)中所有的開機和停機都由DCS進行控制，及時處理系統(tǒng)運行中出現(xiàn)的問題，并增加手控系統(tǒng)，對系統(tǒng)進行多重保護。

2.2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)功能

2.2.1 顯示數(shù)據(jù)

按照工藝要求，系統(tǒng)將工藝流程進行數(shù)據(jù)化，并顯示在DCS操作員站的屏幕上，使之可以及時的掌握設(shè)備運行的狀態(tài)，操作員方便識別系統(tǒng)中設(shè)備運行的狀況，并對風機的運行進行控制，所有的閥門調(diào)節(jié)以及變化參數(shù)都會形成數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出來，液位也會顯示實際情況。DCS對采集的數(shù)據(jù)將實時化保存，操作員可直接查閱歷史數(shù)據(jù)，準確的分析工況，并對系統(tǒng)進行及時的控制。

2.2.2 操作界面

系統(tǒng)組態(tài)提供了多種風機的操作畫面，包括冷卻器、鼓風機、DI/DO等，其中冷卻器畫面顯示的是冷卻器ABC煤氣壓力和水文情況等，出水溫度電捕焦油器的壓力溫度曲線等，直接顯示了電捕焦油器的狀態(tài)；鼓風機畫面則對鼓風機的AB軸承的溫度進行檢測，位移情況、潤滑油溫度等，油泵連鎖機構(gòu)運行的情況，電加熱啟動等，鼓風機連鎖機構(gòu)的運行情況，還包括鼓風機停車的原因等；DI/DO操作畫面，則顯示變頻器的狀態(tài)，準備、運行、故障、預警、鼓風機變頻狀況等；手動或者自動，焦爐集氣管的壓力以及閥門位置等，風機油泵的運行樁，停車按鈕、循環(huán)氨泵運行等等輔助設(shè)備的狀態(tài)和控制情況等。

2.3 DCS組態(tài)分析

啟停設(shè)備組態(tài)：DCS系統(tǒng)都是依靠圖形編程來實現(xiàn)控制，在組態(tài)是需要考慮設(shè)備的功率和原理等，根據(jù)電機設(shè)備的功率分為兩種，大功率根據(jù)設(shè)計資料，未來滿足信號開端的繼電器對電流的承載能力，可以通過加入受DCS系統(tǒng)控制的繼電器，實現(xiàn)控制；功率小的則利用I/O開關(guān)端的繼電器進行直接控制。

系統(tǒng)連鎖：在研究與開發(fā)中，系統(tǒng)連鎖開關(guān)都是自定義實現(xiàn)，可以在畫面上直接進行手動切除和投入操作。油泵系統(tǒng)連鎖運行中，如果油壓出現(xiàn)降低，自動啟動輔助油泵進行提升。連鎖切除時主油泵和輔助泵隨時停車。鼓風機連鎖系統(tǒng)運行中，油溫、油壓、軸位移改變超標則自動停車，如果解鎖鼓風機運行與連鎖調(diào)整沒有關(guān)聯(lián)，一般儀表故障檢修中使用。

總體看，DCS系統(tǒng)在風機控制中，優(yōu)勢如下：參與風機的調(diào)速和各種信號采集與控制，運行卡件和設(shè)備卡件完成自動切換，如果某個控制卡出現(xiàn)故障仍然可以控制設(shè)備的運行而保障安全可靠；組態(tài)支持下的線上升級與數(shù)據(jù)維護優(yōu)勢明顯，各種數(shù)據(jù)和設(shè)備診斷都可在線上進行，同時選擇了雙網(wǎng)模式，數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定且高效，實現(xiàn)了實時化控制的基本要求。

3 結(jié)語

DCS是一種較為先進的計算機控制系統(tǒng)，從誕生到今天不斷的提升與研發(fā)使之不斷適應各種工業(yè)現(xiàn)場。如上述分析，利用DCS與以太網(wǎng)、組態(tài)軟件的研究進行結(jié)合，使之成為可以實時化控制風機的自控系統(tǒng)，適應煤化工生產(chǎn)的需求，就是其發(fā)展的一個重要方向。

參考文獻

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