王 體

（中國石化江漢油田分公司鹽化工總廠化工研究所，湖北潛江 433121）

DCS系統(tǒng)設(shè)計及先進控制應用研究

王 體

（中國石化江漢油田分公司鹽化工總廠化工研究所，湖北潛江 433121）

根據(jù)DCS系統(tǒng)的特點和設(shè)計要求，對DCS設(shè)計過程中的要點進行總結(jié)和分析，重點介紹了先進控制在DCS系統(tǒng)中的應用，并結(jié)合實際工作經(jīng)驗，從先進控制技術(shù)的意義、特點和發(fā)展這三個方面分析了先進控制技術(shù)在DCS系統(tǒng)中的應用效果和前景。

DCS系統(tǒng)；先進控制；應用

1 DCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

1.1 系統(tǒng)現(xiàn)場控制站設(shè)計

現(xiàn)場控制站的運行主要通過計算機來實現(xiàn)，計算機對現(xiàn)場進行監(jiān)控和測量?，F(xiàn)場控制站主要由兩個部分組成，分別是機柜和電源、輸入和輸出通道。

現(xiàn)場控制站內(nèi)部設(shè)有很多的機柜、電源和相應的模件。電源的外部通常都用金屬材料包裹起來，并與正常運行的電氣相連接。機柜和電源主要用于為電子設(shè)備提供電源屏障。為了確保現(xiàn)場工作人員的人身安全以及電磁屏蔽的效果，機柜必須接地，并且使其電阻盡量保持在4Ω以內(nèi)。

通常，在機柜內(nèi)部會安裝風扇以起到良好的散熱作用。除了這種散熱方式之外，還可以通過加強機柜內(nèi)部與外部空氣的氣流交換來進行散熱，與此同時還能防止灰塵進入機柜內(nèi)部。機柜一般采用正壓送風的方式將外部的低溫氣體輸送近機柜內(nèi)部。當外部環(huán)境過熱或過冷時，則需要將空調(diào)裝置設(shè)置在機柜的內(nèi)部，并最好選用封閉式的機柜，這樣就能保證機柜內(nèi)部溫度能夠保持在一個相對恒定的范圍內(nèi)。

此外，要想確?？刂普镜恼Ｓ行н\行，需要有較為穩(wěn)定高效的交流電源。雙相交流電源是較為理想的選擇，當控制站中有大功率電器時，可以采用個別變壓器先對線圈進行一定的接地處理，這樣能夠提高供電的穩(wěn)定性。一些化工廠對供電的穩(wěn)定性和連續(xù)性要求很高，這時可以采用可以不間斷供電的UPS電源。UPS電源主要有兩種類型，分別是后備式和在線式。

1.2 主控單元

DCS系統(tǒng)中的主控單元主要由兩個部分組成，分別是CPU和儲存器。當前，DCS系統(tǒng)中使用的CPU一般是16位的微處理器，有的系統(tǒng)也會使用32位的處理器?，F(xiàn)在已經(jīng)有一些新的系統(tǒng)開始采用浮點預算協(xié)處理器來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的處理器，從而進一步提高了處理器的運行效率，縮短了運算的時間。

存儲器由兩個部分組成，分別是ROM和RAM。計算機中有固定的程序控制著存儲器的運行，并保障其運行過程中的安全性。在DCS系統(tǒng)的設(shè)計過程中，組態(tài)結(jié)構(gòu)的復雜性會更高，相應的其運行會更加的穩(wěn)定和可靠。

2 DCS系統(tǒng)中先進控制技術(shù)的應用

2.1 先進控制技術(shù)的意義

在DCS系統(tǒng)中應用先進控制技術(shù)有利于提高系統(tǒng)運行的效率和穩(wěn)定性，從而為企業(yè)的生產(chǎn)管理提供更好的保障，提升企業(yè)在市場中的競爭力。除此之外，現(xiàn)代控制理論和人工智能技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展為先進控制技術(shù)的應用打下了更加扎實的基礎(chǔ)。先進控制技術(shù)綜合應用了數(shù)學原理和計算技術(shù)。這種控制方式與傳統(tǒng)的PID技術(shù)有著較大的差異，先進控制中有多種控制方式可供選擇，使得控制的策略有更大的靈活性，為企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟收益。在傳統(tǒng)的控制方式中，外部環(huán)境的變化會影響參數(shù)的準確性，還有可能導致嚴重的誤差，在一些對參數(shù)精確性較高的工業(yè)系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的控制方法顯然無法滿足要求。而采用先進控制技術(shù)后則能有效的避免這些問題。先進控制技術(shù)已經(jīng)在很多石油化工產(chǎn)業(yè)中得到了應用，并且起到了良好的應用效果，為企業(yè)帶來了經(jīng)濟效益。一些采用了先進控制技術(shù)的企業(yè)近年來的凈增效益持續(xù)增長，而生產(chǎn)成本則有所下降。

2.2 先進控制技術(shù)的特點

先進控制技術(shù)與傳統(tǒng)控制技術(shù)有很大的差異。首先，在控制策略方面，先進控制技術(shù)主要有兩種控制策略，分別是擁有模型的控制策略和知識控制策略。所謂的模型控制主要應用于生物識別和軟測量等方面。知識控制則主要應用于智能控制等方面。這兩種控制策略都是現(xiàn)今控制技術(shù)未來發(fā)展的主要方向。先進控制技術(shù)的應用能夠解決傳統(tǒng)控制技術(shù)下常見的問題，使控制策略能夠更好的應對多變的工業(yè)環(huán)境。在傳統(tǒng)的控制技術(shù)下，經(jīng)常會出現(xiàn)不確定性、非線性、多變量耦合等問題。而一些工業(yè)環(huán)境下的模型只有在先進控制模式下才能有效的發(fā)揮出其功能和作用。先進控制技術(shù)具有較強的靈活性和環(huán)境適應性，能夠與各種控制條件和參數(shù)有效的協(xié)調(diào)和配合，更好的發(fā)揮動態(tài)生成過程的特點和要求，強化了控制的效果。

2.3 先進控制技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

當前，傳統(tǒng)的PID控制技術(shù)仍然是主流，在各種工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應用，但是在一些現(xiàn)代化程度較高的工業(yè)生產(chǎn)中已經(jīng)開始大量使用DCS系統(tǒng)。在一些工業(yè)生產(chǎn)過程中，會出現(xiàn)復雜的化學和相變的反應過程，具有很大的不確定性和非線性特征，DCS系統(tǒng)的優(yōu)勢逐漸顯現(xiàn)出來。為了適應DCS系統(tǒng)的特點，需要采用先進控制技術(shù)來處理一些復雜的問題。

3 結(jié)束語

綜上所述，在DCS系統(tǒng)中應用先進控制技術(shù)可以有效的提高系統(tǒng)運行的安全性和穩(wěn)定性。當在工業(yè)生產(chǎn)過程中出現(xiàn)無法直接測量的參數(shù)時，可以選用觀測器和估計器進行間接的測量，但是這一過程十分復雜，必須采用先進控制技術(shù)才能確保系統(tǒng)的合理有效運行。

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[3]孫洪濤，侯余生，劉靜波.核電站安全級DCS系統(tǒng)接地設(shè)計研究[J].微型機與應用，2012，（2）：126-127.

DCS System Design and Advanced Control Application Research

Wang Ti

According to the characteristics and design requirements of DCS system，the main points in DCS design process are summarized and analyzed.The application of advanced control in DCS system is studied emphatically.Combined with the actual working experience，the significance and characteristics of advanced control technology And the development of these three aspects of the advanced control technology in the DCS system application effect and prospects.

DCS system；advanced control；application

TP273.5

B

1003-6490（2016）08-0051-01

2016-07-30

王體（1972—），男，河南新安人，助理工程師，主要從事石油化工設(shè)備的檢維修管理工作。