（天能化工有限公司，石河子市，832000） 錢(qián)　錦

?

經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

淺析DCS控制系統(tǒng)在工業(yè)自動(dòng)化中的應(yīng)用

（天能化工有限公司，石河子市，832000） 錢(qián)錦

摘要當(dāng)前，DCS控制系統(tǒng)之中主要應(yīng)用各種冗余技術(shù)，這個(gè)系統(tǒng)具有諸多方面的優(yōu)點(diǎn)，例如，具有較高的安全性，靈活控制，以及相對(duì)較強(qiáng)的管理學(xué)等，因此，該技術(shù)的應(yīng)用普及。根據(jù)生產(chǎn)狀況研究其結(jié)構(gòu)圖及應(yīng)用，提出了基于ARM分布處理單元結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上，對(duì)該系統(tǒng)的維護(hù)進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞工業(yè)自動(dòng)化；DCS系統(tǒng)；應(yīng)用

DCS控制系統(tǒng)主要是以電腦為控制中樞，以internet為橋梁，通過(guò)過(guò)程監(jiān)控與控制來(lái)完成對(duì)各種工業(yè)設(shè)備的有效控制，與此同時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)全程的有效控制。應(yīng)用到多種技術(shù)，例如網(wǎng)絡(luò)通訊、計(jì)算機(jī)、多媒體等各項(xiàng)技術(shù)。具有一些特征，能夠提供通訊與人機(jī)界面等各種不同的功能。關(guān)于網(wǎng)絡(luò)的環(huán)節(jié)，DCS網(wǎng)絡(luò)屬于該系統(tǒng)的中樞神經(jīng)。同時(shí)，具有較高的安全性，能夠全面確保設(shè)備的安全。此外，引入雙冗余的控制系統(tǒng)技術(shù)。在運(yùn)行過(guò)程中，要是其中的關(guān)鍵控制單元發(fā)生故障，通常有關(guān)冗余單元將迅速轉(zhuǎn)至別的程序上，以保障安全。

1　結(jié)構(gòu)圖及應(yīng)用

通常情況下，其結(jié)構(gòu)圖主要基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)還有與網(wǎng)絡(luò)相連的3種節(jié)點(diǎn)。（見(jiàn)圖1）

現(xiàn)實(shí)中，現(xiàn)場(chǎng)控制器模塊主要負(fù)責(zé)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)全部設(shè)備進(jìn)行控制，其基本機(jī)制是使用DCS運(yùn)算能力，并且還能夠控制相對(duì)繁瑣的功能，采集數(shù)據(jù)模塊主要包括微型計(jì)算機(jī)、輸入通道與輸出設(shè)備等幾部分內(nèi)容，還能夠處理數(shù)據(jù)。采集的時(shí)候能夠顯示、記錄、分析處理和打印制表。操作員這一人機(jī)界面是專(zhuān)門(mén)為操作工作者設(shè)計(jì)的，以充分保證他們?cè)诘谝粫r(shí)間掌握生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的具體情況以及相關(guān)運(yùn)行參數(shù)，同時(shí)還能夠利用輸出設(shè)備使他們非常迅速地掌握故障信息。并且能夠處理歷史數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)用等；對(duì)于工程師站來(lái)說(shuō)，其主要利用通用微型計(jì)算機(jī)工作站來(lái)離線組配。具體的生產(chǎn)實(shí)踐之中，它會(huì)及時(shí)將有關(guān)模塊調(diào)至顯示屏上，在此基礎(chǔ)上，逐一填寫(xiě)相關(guān)規(guī)定。操作過(guò)程中，當(dāng)用戶需要變更控制方案時(shí)，僅僅通過(guò)重新組態(tài)就能夠?qū)崿F(xiàn)，而無(wú)需將接線改變。組態(tài)的過(guò)程如下所示：先要構(gòu)建1個(gè)目標(biāo)工程。組態(tài)應(yīng)用之前，在這一個(gè)工程名稱(chēng)的前提下將產(chǎn)生其數(shù)據(jù)目錄。然后將測(cè)點(diǎn)清單等確定下來(lái)，包括IO單元的配置等方面。關(guān)于相關(guān)設(shè)備，能夠通過(guò)如圖所示的形式，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)上的各種設(shè)備均對(duì)應(yīng)著特定的圖形。

圖1　DCS結(jié)構(gòu)圖

2　基于ARM分布處理單元結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

該結(jié)構(gòu)包括以下幾個(gè)模塊：電源管理、存儲(chǔ)器、上層網(wǎng)絡(luò)模塊等。實(shí)質(zhì)而言，它主要涉及到2個(gè)方面：也就是控制器與存儲(chǔ)模塊。其基本機(jī)制：上層網(wǎng)絡(luò)模塊具有冗余網(wǎng)絡(luò)與主/冗余分布處理單元數(shù)據(jù)交換的網(wǎng)絡(luò)，另一方面，下層網(wǎng)絡(luò)模塊主要包括2 條485網(wǎng)絡(luò)。

3　常見(jiàn)故障及處理措施

DCS屬于工業(yè)化自動(dòng)化的中樞神經(jīng)，將維護(hù)工作做到位，第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)并迅速將故障排除，對(duì)確保生產(chǎn)順利進(jìn)行起著非常關(guān)鍵的作用。

3.1軟件故障及其處理措施

這種故障主要是從應(yīng)用軟件而來(lái)。比較常見(jiàn)的故障包括兼容性不高、不能進(jìn)行下裝等，及軟件缺陷引起的問(wèn)題。具體講，對(duì)于DCS系統(tǒng)，其軟件大體上包括操作員站、服務(wù)器、組態(tài)與工程師站等各種軟件。它們具有不同的功能，同時(shí)也具有各自的特點(diǎn)，一般其服務(wù)商不同，有時(shí)候相互之間將形成沖突，最終使得系統(tǒng)無(wú)法正常工作。

軟件故障的具體解決措施如下所示：首先，測(cè)試燃具的兼容性，通過(guò)這種方法來(lái)將兼容問(wèn)題排除；其次，檢測(cè)下裝軟件，檢查是否具有該類(lèi)問(wèn)題；再次，應(yīng)當(dāng)制定軟件使用管理體系，同時(shí)在實(shí)踐中逐漸進(jìn)行優(yōu)化，通過(guò)硬性的制度來(lái)進(jìn)一步規(guī)范軟件使用，降低由此造成的故障。

3.2操作故障及其處理措施

該故障的主要特點(diǎn)是設(shè)備頻發(fā)死機(jī)，或不接受指令，不能順利操作等。上述故障形成的原因涉及到下面幾方面：首先，電腦方面的因素，例如，受到病毒侵襲使得電腦或者網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行遲緩，或者是由于電能性能相對(duì)較低，無(wú)法承擔(dān)繁重的任務(wù)，使其反映緩慢；再次，MCU的容未正確設(shè)置量，或長(zhǎng)時(shí)間未清理電腦機(jī)箱，造成風(fēng)箱故障或者內(nèi)存卡接觸不好等。上述問(wèn)題均會(huì)造成電腦的死機(jī)和藍(lán)屏。如果想處理該類(lèi)故障，應(yīng)當(dāng)將平時(shí)的維護(hù)工作做到位，具體包括以下幾方面：首先，應(yīng)當(dāng)科學(xué)選擇殺毒軟件并進(jìn)行安裝，經(jīng)常進(jìn)行殺毒處理并盡快對(duì)病毒庫(kù)進(jìn)行更新，以充分保障電腦工作在安全的環(huán)境中、其次，MCU容量應(yīng)當(dāng)合理設(shè)置，防止其容量太高或者太小。

3.3網(wǎng)絡(luò)故障及其應(yīng)對(duì)措施

該類(lèi)故障往往是在運(yùn)行的時(shí)候發(fā)生，具體來(lái)說(shuō)，按照其發(fā)生部位的差異，主要?jiǎng)澐殖蓛煞N：也就是系統(tǒng)與控制網(wǎng)絡(luò)故障。應(yīng)對(duì)措施包括，接地預(yù)防耦合干擾，一般情況，通過(guò)交換法進(jìn)行檢測(cè)。

3.4干擾故障及其應(yīng)對(duì)措施

系統(tǒng)在工作的時(shí)候必然會(huì)傳遞許多數(shù)據(jù)、指令等。當(dāng)許多因素對(duì)通信產(chǎn)生干擾的時(shí)候，比如，電磁繞組對(duì)模擬量的干擾，變頻器對(duì)通信設(shè)備的干擾等，在這種情況下，將造成設(shè)備不能順利工作，通信失靈等問(wèn)題。為妥善應(yīng)對(duì)這種故障，必須認(rèn)真的檢查設(shè)備接地情況，同時(shí)加設(shè)濾波器，利用這種方式來(lái)減小變頻器載波頻率，最終降低外界干擾。

4　結(jié)語(yǔ)

總而言之，DCS控制系統(tǒng)由于自身具有的自動(dòng)化、安全性等方面的優(yōu)勢(shì)，使其在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。具體的實(shí)踐中，諸多因素能夠?qū)υ撓到y(tǒng)的順利運(yùn)行產(chǎn)生影響，造成故障，因此，工作過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)仔細(xì)觀察故障特點(diǎn)，合理選擇檢測(cè)方法，利用這種方式來(lái)不斷降低故障范圍，從而找出其所在位置及其具體的根由，在此基礎(chǔ)上，提出有效的解決措施。同時(shí)，還應(yīng)當(dāng)做好平時(shí)的維護(hù)工作，最大限度地降低故障發(fā)生的概率，確保系統(tǒng)處于良好的狀態(tài)。

參考文獻(xiàn)

[1]趙健壽.淺析工業(yè)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2013年12期.

[2]劉久平.試議計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在自動(dòng)化生產(chǎn)線上的應(yīng)用[J].電腦編程技巧與維護(hù)，2011年20 期.

[3]陳濤.DCS控制系統(tǒng)在工業(yè)自動(dòng)化中應(yīng)用[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品,2015,08:11.

[4]謝海金，宮傳梅.淺談DCS控制系統(tǒng)的維護(hù)[J].可編程控制器與工廠自動(dòng)化，2013年09期.

[5]曾禮德.工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)[J].中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2012,年08期.

[6]李國(guó)良，趙瑞超，趙瑞雪.DCS在工業(yè)自動(dòng)化控制中的應(yīng)用[J].商品與質(zhì)量，2015年06期.

[7]郭樹(shù)珂,李大治.DCS控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)及分布的研究[J].中國(guó)新通信,2013,20:124.

[8]張停，李燕平.DCS集散控制系統(tǒng)軟件在生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)，2011年20期.

中圖分類(lèi)號(hào)：TP2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1008-0899（2016）06-0039-02