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        網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)在DCS控制系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

        2019-04-07 03:43:46鄧真
        科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào) 2019年32期
        關(guān)鍵詞:DCS控制系統(tǒng)應(yīng)用

        鄧真

        摘 ? 要:DCS控制系統(tǒng)是現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域中較為常用的控制技術(shù),其面對(duì)現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的大量設(shè)備,具有分布式布置、集中控制的應(yīng)用形式,可以促進(jìn)工業(yè)自控模式生成,突破傳統(tǒng)人工生產(chǎn)模式的限制,可見該項(xiàng)技術(shù)的重要性。但DCS控制系統(tǒng)必須借助網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)來實(shí)現(xiàn),說明網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)是該系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù),本文為了了解網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)于DCS系統(tǒng)中的應(yīng)用,將展開分析工作,主要闡述該項(xiàng)技術(shù)的作用、形式及注意事項(xiàng)。

        關(guān)鍵詞:網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù) ?DCS控制系統(tǒng) ?應(yīng)用

        中圖分類號(hào):TM76 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào):1674-098X(2019)11(b)-0114-02

        網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)是一種信號(hào)傳輸技術(shù),本身具有較高的通用性,可以應(yīng)用于DCS控制系統(tǒng)當(dāng)中,主要現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)傳輸,而通過該項(xiàng)技術(shù)的信號(hào)傳輸,可以使DCS中的自控部件自動(dòng)運(yùn)作,運(yùn)作完全依照信號(hào)指令,可見網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的重要性。而現(xiàn)代很多工業(yè)單位的DCS系統(tǒng)應(yīng)用中,對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的應(yīng)用并不了解,使系統(tǒng)應(yīng)用效果大打折扣,因此如何優(yōu)化系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)是值得關(guān)注的問題。

        1 ?DCS控制系統(tǒng)基本概念

        DCS控制系統(tǒng)的應(yīng)用必須先建立骨架,而骨架則是形成系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵,即DCS作為分散布置、集中控制的控制系統(tǒng),其硬件建設(shè)中必須建立集控中心,且在每個(gè)控制目標(biāo)處,設(shè)置信號(hào)發(fā)出設(shè)備。這一條件下,借助網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)可使集控中心與控制目標(biāo)之間形成“網(wǎng)狀”關(guān)系,代表骨架網(wǎng)絡(luò)的生成。在骨架網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上,控制目標(biāo)與信號(hào)發(fā)出設(shè)備就充當(dāng)了節(jié)點(diǎn)“角色”,其即代表控制目標(biāo),又代表了控制數(shù)據(jù)源頭。借助網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù),可以實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)與集控中心之間的交互式信息傳輸,給自控或人控模式提供控制依據(jù)。

        2 ?網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)在DCS控制系統(tǒng)中的作用

        2.1 信息傳輸

        信號(hào)傳輸是網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)在DCS控制系統(tǒng)中的基本作用,即借助通信技術(shù),網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)可以將信息實(shí)時(shí)傳輸?shù)郊刂行?,使中心系統(tǒng)或人工可以依照節(jié)點(diǎn)信息來判斷控制目標(biāo)是否需要控制;集控中心在需要對(duì)某個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行控制時(shí),在中心處擬定信號(hào)指令,通過通信技術(shù)將指令傳輸?shù)綄?duì)應(yīng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn),即可使節(jié)點(diǎn)接收到指令,再將指令轉(zhuǎn)移到控制表的控制部件上,使其運(yùn)行于指令相符的狀態(tài)下。以上為DCS控制系統(tǒng)自控功能的原理[1]。

        2.2 預(yù)警功能

        因?yàn)楣I(yè)生產(chǎn)中,任意控制目標(biāo)隨時(shí)都可能出現(xiàn)故障,導(dǎo)致自身運(yùn)作狀態(tài)異常,此時(shí)如果依靠人工來防治,很難做到第一時(shí)間防治,因此需要改善。而在網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)基礎(chǔ)上,通過系統(tǒng)開發(fā)可使DCS具有預(yù)警功能,原理上針對(duì)不同控制目標(biāo)的所有參數(shù)設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)值,同時(shí)設(shè)置自控邏輯,即低于標(biāo)準(zhǔn)值代表目標(biāo)狀態(tài)異常;高于標(biāo)準(zhǔn)值代表目標(biāo)狀態(tài)良好;等于標(biāo)準(zhǔn)值代表目標(biāo)狀態(tài)一般,此時(shí)DCS系統(tǒng)可以根據(jù)這一邏輯自主判斷設(shè)備狀態(tài),如果某目標(biāo)的某項(xiàng)參數(shù)低于標(biāo)準(zhǔn)值,則會(huì)進(jìn)行預(yù)警,旨在通知人工盡快處理[2]。

        2.3 安全防護(hù)功能

        為了第一時(shí)間防治控制目標(biāo)異常,除了進(jìn)行預(yù)警功能以外,DCS控制系統(tǒng)還借助網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù),還可以實(shí)現(xiàn)安全防護(hù)功能。即在控制目標(biāo)某參數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)值差距過于大的條件下,則說明目標(biāo)很可能出現(xiàn)了嚴(yán)重故障,如果長(zhǎng)期發(fā)展下去容易出現(xiàn)安全隱患,在這一邏輯下,系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù),將發(fā)出嘗試性修復(fù)的指令,如果多次無果,則發(fā)出停機(jī)指令,使控制目標(biāo)的故障不會(huì)惡化,結(jié)合預(yù)警功能可以起到第一時(shí)間防治的作用。

        2.4 遠(yuǎn)程通信功能

        DCS控制系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)除了作用于集控中心與控制目標(biāo)之間以外,還可以作用于集控中心與人工終端之間,由此就形成了遠(yuǎn)程通信功能。即因現(xiàn)代智能設(shè)備的普及,人工均擁有具有網(wǎng)絡(luò)通信功能的終端設(shè)備,例如智能手機(jī)、計(jì)算機(jī)等,此時(shí)在集控中心處利用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)設(shè)置通信渠道,可以使中心監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)饺斯そK端設(shè)備上,代表人工可以隨時(shí)隨地的監(jiān)管集控中心,無需一直在集控中心待命。該項(xiàng)功能的應(yīng)用使得DCS系統(tǒng)的應(yīng)用更加靈活,且提高了系統(tǒng)適用性。

        3 ?DCS控制系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)應(yīng)用形式

        3.1 信息交互形式

        結(jié)合以上信息傳輸部分的分析內(nèi)容可見,DCS系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)兩種信息傳輸流程,且兩種流程皆屬于同一渠道,由此說明網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)下,DCS控制系統(tǒng)具有信息交互形式。信息交互形式的形成,滿足了工業(yè)生產(chǎn)中對(duì)控制目標(biāo)的監(jiān)控、控制需求,同時(shí)簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)自動(dòng)控制系統(tǒng)中,需要建設(shè)兩條通信渠道的設(shè)計(jì)方式,即控制目標(biāo)-集控中心、集控中心-控制目標(biāo),說明借助網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù),降低了系統(tǒng)應(yīng)用難度與成本。此外,信息交互形式除了在集控中心與控制目標(biāo)之間存在以外,于人工終端與集控中心之間也有體現(xiàn)。

        3.2 自控/人控模式切換形式

        通過以上分析可見,DCS控制系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)下實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)功能,而部門功能涉及到人工操控,代表系統(tǒng)應(yīng)用存在人控模式,但在人工未介入的條件下,系統(tǒng)完全依靠預(yù)設(shè)邏輯來進(jìn)行運(yùn)作,這代表了自控模式。在這一點(diǎn)上,系統(tǒng)在一般情況下會(huì)保持自控模式,而如果在控制過程當(dāng)中出現(xiàn)了超出邏輯范圍,或自控模式無法處理的問題時(shí),則會(huì)通知人工,再通過人工直接操控,就完成了自控/人控模式切換。該形式可以保障系統(tǒng)運(yùn)作的可靠性、可控性,不會(huì)因?yàn)檫壿嫹秶拗葡到y(tǒng)功效。

        3.3 集散控制形式

        集散控制形式是DCS控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)應(yīng)用中最具代表性的應(yīng)用形式,即無論在自控還是人控模式下,都可以利用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù),將分散的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)信息集中,再根據(jù)集控中心顯示判斷所有控制目標(biāo)的狀態(tài),如果發(fā)現(xiàn)異常,可以針對(duì)性發(fā)出指令,對(duì)存在異常狀態(tài)的控制目標(biāo)進(jìn)行控制,而不會(huì)影響到其他正常的控制目標(biāo)。集散控制形式的應(yīng)用,可以突破傳統(tǒng)人工模式的限制,降低現(xiàn)場(chǎng)控制難度,即傳統(tǒng)人工模式下,人工要通過現(xiàn)場(chǎng)巡查來確認(rèn)所有控制目標(biāo)的狀態(tài),這一過程繁瑣、耗時(shí),且存在較高難度,而集散控制形式條件下,只需要在集控中心就能對(duì)所有控制目標(biāo)進(jìn)行監(jiān)控、控制。

        4 ?DCS控制系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)應(yīng)用注意事項(xiàng)

        4.1 通信協(xié)議

        在DCS控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)應(yīng)用中,必須注意通信協(xié)議事項(xiàng),即現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)當(dāng)中存在很多種通信協(xié)議,而不同的通信協(xié)議在性能、參數(shù)、功能等方面均存在差異,例如某些通信協(xié)議只支持單項(xiàng)傳輸;支持交互傳輸;通信容量較低;通信容量較大等。因此通信協(xié)議的選擇,將決定網(wǎng)絡(luò)信息傳輸?shù)男问脚c方式,如果選擇錯(cuò)誤將無法實(shí)現(xiàn)集散控制作用,在這一基礎(chǔ)上,選擇正確的通信協(xié)議是DCS控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)應(yīng)用應(yīng)當(dāng)關(guān)注的問題。此外,目前滿足DCS控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)需求的通信協(xié)議一般為開放性、大容量、支持信息交互的通信協(xié)議。

        4.2 信號(hào)格式轉(zhuǎn)換設(shè)備

        在DCS控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信過程當(dāng)中,信息是通過網(wǎng)絡(luò)信號(hào)作為介質(zhì)來進(jìn)行傳輸?shù)?,而初始狀態(tài)下,網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的格式為電信號(hào),這種信號(hào)格式無法被集控中心計(jì)算機(jī)直接讀取,因此必須進(jìn)行轉(zhuǎn)換,代表通信技術(shù)應(yīng)用中,必須采用信號(hào)格式轉(zhuǎn)換設(shè)備,例如換能器等。信號(hào)格式轉(zhuǎn)換設(shè)備主要功能就是將電信號(hào)格式轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)格式,此時(shí)可以被計(jì)算機(jī)讀取,應(yīng)用方式上可以將磁力設(shè)備安置于集控中心與控制目標(biāo)的通信路徑之間,起到中轉(zhuǎn)站的作用。

        5 ?結(jié)語(yǔ)

        綜上,在DCS控制系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)具有重要地位,是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各項(xiàng)功能、各應(yīng)用形式的關(guān)鍵因素。通過分析了解了DCS控制系統(tǒng)基本概念、系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的作用、形式及注意事項(xiàng),依照本文分析內(nèi)容,可以使該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用功效充分發(fā)揮,保障DCS滿足實(shí)際需求。

        參考文獻(xiàn)

        [1] 李青元.淺談無線通信技術(shù)在集散控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].化工管理,2018,485(14):74-75.

        [2] 陳軍.電廠DCS網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用,2015(11):99.

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