曲楠

[摘 要]伴隨社會(huì)進(jìn)步及經(jīng)濟(jì)發(fā)展，現(xiàn)代化電子技術(shù)日趨成熟，PLC控制系統(tǒng)及DCS控制系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于氣田開采領(lǐng)域，得到越來越多技術(shù)人員的關(guān)注及重視。由于PLC控制系統(tǒng)及DCS控制系統(tǒng)處于技術(shù)革新階段，其功能、模塊及適用范圍間均存在著顯著差異性，客觀上要求技術(shù)人員系統(tǒng)對(duì)比二者應(yīng)用優(yōu)劣勢(shì)。本文以PLC控制系統(tǒng)及DCS控制系統(tǒng)為切入點(diǎn)分析二者差異性，就提出具體的聯(lián)合應(yīng)用方案進(jìn)行深入探究，旨在為相關(guān)技術(shù)人員積累更多的工作經(jīng)驗(yàn)提高氣田開采工作效率。

[關(guān)鍵詞]PLC控制系統(tǒng)；DCS控制系統(tǒng)；氣田

中圖分類號(hào)：TP273；TE95 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2018）33-0148-01

自進(jìn)入21世紀(jì)以來，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)健發(fā)展的大背景下，我國氣田開采技術(shù)水平已取得一定進(jìn)步及發(fā)展，社會(huì)對(duì)于氣田開采工作提出全新的要求及標(biāo)準(zhǔn)。為了順應(yīng)時(shí)代發(fā)展潮流滿足日趨嚴(yán)格的開采工作要求，氣田開采工作重心逐步向分析PLC控制系統(tǒng)及DCS控制系統(tǒng)二者應(yīng)用優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)變[1]。同時(shí)，PLC控制系統(tǒng)及DCS控制系統(tǒng)作為第3代控制系統(tǒng)的典型代表，被廣泛應(yīng)用于輕工、化工、石油、電力及冶金等領(lǐng)域，特別是氣田開采領(lǐng)域，能大大提高開采效率保證開采質(zhì)量。由于PLC控制系統(tǒng)及DCS控制系統(tǒng)處于技術(shù)革新階段，其功能、模塊及適用范圍間均存在著顯著差異性，客觀上要求技術(shù)人員對(duì)比二者應(yīng)用優(yōu)劣勢(shì)制定出可行性強(qiáng)的聯(lián)合使用方案。鑒于此，本文針對(duì)PLC控制系統(tǒng)及DCS控制系統(tǒng)對(duì)于氣田應(yīng)用優(yōu)勢(shì)的研究具有重要意義。

1. PLC控制系統(tǒng)及DCS控制系統(tǒng)的概述

1.1DCS控制系統(tǒng)

DCS控制系統(tǒng)（中文簡稱集散控制系統(tǒng)）是兼顧控制、顯示、通訊及計(jì)算機(jī)等4C技術(shù)的“綜合體”，其實(shí)質(zhì)是由過程監(jiān)控級(jí)及過程控制級(jí)共同組成且以通信網(wǎng)絡(luò)為傳輸紐帶的多級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，具有組態(tài)方便、配置靈活、分級(jí)管理、集中操作及分散控制等鮮明特點(diǎn)[2]。從結(jié)構(gòu)角度來看，DCS控制系統(tǒng)可分為管理級(jí)、操作級(jí)及過程級(jí)，而過程級(jí)是肩負(fù)系統(tǒng)控制功能的實(shí)施模塊，由現(xiàn)場(chǎng)儀表、I/O單元及過程控制站共同構(gòu)成；操作級(jí)由工程師及操作員站共同構(gòu)成，適用于組態(tài)系統(tǒng)及操作系統(tǒng)。作為拓?fù)浯笙到y(tǒng)，DCS控制系統(tǒng)呈樹狀由上至下實(shí)現(xiàn)控制功能，而通信通暢是保證系統(tǒng)控制效果的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

1.2PLC控制系統(tǒng)

PLC控制系統(tǒng)（中文簡稱可編程邏輯控制器）主要通過選擇可編程存儲(chǔ)器用于內(nèi)部程序存儲(chǔ)面向用戶發(fā)出計(jì)算操作、計(jì)數(shù)操作、定時(shí)操作、順序控制及邏輯運(yùn)算等指令再通過模擬式輸出/輸入或數(shù)字室輸出/輸入控制各個(gè)類型機(jī)械生產(chǎn)過程，具有維護(hù)便捷、使用方便、編程簡單、適用范圍廣、功能強(qiáng)大、抗干擾性能強(qiáng)及可靠性高等鮮明特點(diǎn)[3]。同時(shí)，PLC 控制系統(tǒng)自控制開關(guān)量環(huán)節(jié)向順序控制或運(yùn)算處理環(huán)節(jié)發(fā)展，呈現(xiàn)由下至上運(yùn)算處理及由低級(jí)至高級(jí)運(yùn)算處理。此外，PLC控制系統(tǒng)功能較為多樣，例如：連續(xù)不間斷HD控制等，并且PLC控制系統(tǒng)不止能使用1臺(tái)PC機(jī)為主站，更能使用1臺(tái)PLC為主站。

2. PLC控制系統(tǒng)與DCS控制系統(tǒng)在氣田的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

一般說來，氣田開采具有設(shè)備專業(yè)性、流程特殊性、大規(guī)模生產(chǎn)性、技術(shù)依賴性及資源依賴性等鮮明特點(diǎn)，對(duì)于技術(shù)方面要求較為嚴(yán)格且技術(shù)依賴性較強(qiáng)，促使技術(shù)問題成為影響氣田開采工作效率的主要原因[4]。同時(shí)，氣田開采成本投入大且前期投入資金占比例高，無法脫離長時(shí)間生產(chǎn)及大規(guī)模生產(chǎn)，一旦控制系統(tǒng)技術(shù)水平不足或出現(xiàn)技術(shù)問題則直接影響氣田開采質(zhì)量造成資金浪費(fèi)，存在埋下安全隱患的可能性，甚至威脅工作人員生命安全阻礙企業(yè)長遠(yuǎn)發(fā)展。此外，由于氣田開采行業(yè)耗費(fèi)大量人力、物力及財(cái)力，必須遵循相應(yīng)的開采流程完成開采任務(wù)，具有設(shè)備專業(yè)性及流程特殊性等鮮明特點(diǎn)。

2.1DCS應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

由于氣田開采各個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)于工作環(huán)境的要求較為嚴(yán)格，特別是開采過程中對(duì)系統(tǒng)反應(yīng)敏捷性及集散性提出明確的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及操作要求。相較于PLC控制系統(tǒng)，DCS控制系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)開采過程中徹底集散控制就地處理數(shù)據(jù)傳輸，優(yōu)化數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)傳輸?shù)拳h(huán)節(jié)，以達(dá)到節(jié)約時(shí)間、控制時(shí)間，提高開采效率及保證化學(xué)反應(yīng)徹底性的目標(biāo)[5]。同時(shí)，DCS控制系統(tǒng)主要通過二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)完成傳輸任務(wù)，有效規(guī)避傳輸環(huán)節(jié)干擾因素確保數(shù)據(jù)傳輸精確性及傳輸質(zhì)量。相較于傳統(tǒng)模擬信號(hào)，二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)大大降低數(shù)據(jù)傳輸過程中誤差，提高數(shù)據(jù)測(cè)量及數(shù)據(jù)控制的準(zhǔn)確性。

從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)角度來看，DCS控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為簡單，不斷優(yōu)化相關(guān)線路及流程避免數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化及數(shù)據(jù)傳輸?shù)攘鞒?，明顯增強(qiáng)控制系統(tǒng)在氣田開采過程中可靠性及安全性。與傳統(tǒng)控制系統(tǒng)相比，DCS控制系統(tǒng)可控性較為精確，主要通過數(shù)字化實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸規(guī)避數(shù)據(jù)傳輸環(huán)節(jié)中干擾因素影響，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼鎸?shí)性，促使操作人員在實(shí)際工作過程中了解數(shù)據(jù)變化幅度，結(jié)合數(shù)據(jù)變化結(jié)果得出設(shè)備運(yùn)行相關(guān)判斷，便于作出正確的生產(chǎn)決策降低安全事故發(fā)生率，以達(dá)到增強(qiáng)系統(tǒng)控制性的目標(biāo)。此外，DCS控制系統(tǒng)較為開放，不同氣田開采企業(yè)可結(jié)合自身總線協(xié)議將自身開采技術(shù)優(yōu)勢(shì)與控制系統(tǒng)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)相互操作。

2.2PLC應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

相較于DCS控制系統(tǒng)，PLC控制系統(tǒng)在氣田開采過程中數(shù)據(jù)采集功能優(yōu)勢(shì)較為鮮明，特別是氣田生產(chǎn)過程中PLC控制系統(tǒng)以自動(dòng)化控制系統(tǒng)要求為參照實(shí)現(xiàn)精度轉(zhuǎn)換，利用自動(dòng)化掃描周期或模塊采樣速度等程序形成以圖表、文字及曲線為呈現(xiàn)形式的氣田生產(chǎn)信息，真實(shí)反映氣田生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)的運(yùn)行狀況，并且利用設(shè)備顯示屏再反饋于操作人員，確保操作人員能及時(shí)全面了解各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)運(yùn)行狀態(tài)，避免開采過程中數(shù)據(jù)收集不足或不及時(shí)所引發(fā)的錯(cuò)誤判斷。同時(shí)，PLC控制系統(tǒng)主要通過可選功能組級(jí)及相應(yīng)的單項(xiàng)控制方式控制相應(yīng)的子組級(jí)進(jìn)行獨(dú)立運(yùn)行，以達(dá)到優(yōu)化氣田生產(chǎn)過程中工藝流程的目標(biāo)。

3. PLC控制系統(tǒng)與DCS控制系統(tǒng)在氣田的聯(lián)合應(yīng)用

歷經(jīng)多年研究及發(fā)展，研究人員發(fā)現(xiàn)將PLC控制系統(tǒng)與DCS控制系統(tǒng)相結(jié)合能形成全新的聯(lián)合控制系統(tǒng)，除保留二者應(yīng)用優(yōu)勢(shì)外實(shí)現(xiàn)功能層面相互補(bǔ)充，甚至于多個(gè)領(lǐng)域內(nèi)完成并存彌補(bǔ)二者間不足，尤其是以PLC+PC為主體的DCS系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于化工領(lǐng)域。同時(shí)，聯(lián)合控制系統(tǒng)以DCS設(shè)計(jì)思路為基礎(chǔ)兼顧PLC控制系統(tǒng)及DCS控制系統(tǒng)二者間優(yōu)勢(shì)，由輸入/輸出、控制器、中央服務(wù)器、操作員工作站及系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)共同組成。其中，由于DCS控制系統(tǒng)以系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，意味著系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)可擴(kuò)展性、可靠性及實(shí)時(shí)性間存在著密切聯(lián)系，換而言之系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)聯(lián)合控制系統(tǒng)具有同等重要作用。操作員工站主要負(fù)責(zé)用戶與聯(lián)合控制系統(tǒng)間信息交換，不止能幫助操作人員及時(shí)掌握系統(tǒng)運(yùn)行情況，更能為操作人員提供人機(jī)界面實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)及實(shí)時(shí)控制。中央服務(wù)器普遍選擇WindowsNT為操作系統(tǒng)配置相應(yīng)的系統(tǒng)應(yīng)用軟件，甚至部分氣田企業(yè)與自身企業(yè)管理系統(tǒng)相連接實(shí)現(xiàn)信息集中化管理。

4. 結(jié)語

通過本文探究，認(rèn)識(shí)到在現(xiàn)代化電子技術(shù)日趨成熟的大背景下，PLC控制系統(tǒng)及DCS控制系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于氣田開采領(lǐng)域，得到越來越多技術(shù)人員的關(guān)注及重視。因此，氣田開采企業(yè)結(jié)合自身長遠(yuǎn)發(fā)展目標(biāo)及發(fā)展方向，納入軟件功能、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫及安全性等指標(biāo)全面對(duì)比PLC控制系統(tǒng)與DCS控制系統(tǒng)的二者間應(yīng)用優(yōu)劣勢(shì)，將PLC控制系統(tǒng)與DCS控制系統(tǒng)相結(jié)合，制定相應(yīng)的聯(lián)合應(yīng)用方案，進(jìn)一步提高氣田開采效率確保氣田開采質(zhì)量及開采安全性，為我國天然氣開采行業(yè)可持續(xù)性發(fā)展奠定夯實(shí)基礎(chǔ)。

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