王春涵

摘要：DCS系統(tǒng)也叫集散控制系統(tǒng)，是一種以計算機為核心的自動化控制系統(tǒng)，在工業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應用。而目前高速發(fā)展的社會對于工業(yè)生產(chǎn)水平也提出了更高的需求，因此將先進控制技術應用到DCS系統(tǒng)中，以提升DCS系統(tǒng)的自動化控制能力，對于提升工業(yè)生產(chǎn)水平有著至關重要的作用?；诖?，本文對于DCS系統(tǒng)中先進控制技術的應用進行了研究。

關鍵詞：DCS系統(tǒng);先進控制技術;應用

引言：先進控制技術是一種基于動態(tài)性原則的控制技術。先進控制技術以數(shù)學模型為理論基礎，通過對數(shù)學模型的模擬和控制實現(xiàn)對控制對象的實際控制。先進控制技術最大的優(yōu)勢就是其動態(tài)性，先進控制技術可根據(jù)外界環(huán)境的變化實時的對控制對象進行適應性調(diào)整，以保證控制對象始終處于高效運行的狀態(tài)。目前我國的工業(yè)生產(chǎn)DCS系統(tǒng)中先進控制技術已有一定的應用規(guī)模，并取得了一定的成效，降低了控制成本，提升了控制效率。

1.DCS系統(tǒng)中應用先進控制技術的必要性

1.1 信息集成

現(xiàn)代社會是信息化的社會，信息化的時代對于工業(yè)生產(chǎn)也造成了一定程度的影響，工業(yè)生產(chǎn)中的信息量大幅飆升，對于信息處理水平和信息處理效率的要求也隨之水漲船高。以往的DCS系統(tǒng)的單一化的信息處理能力已無法適應現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)對于信息處理的需求，而先進控制技術中的動態(tài)化控制則可以較好的處理實時變化的大量信息，因此，將先進控制技術引入DCS系統(tǒng)中，對于強化DCS系統(tǒng)的信息處理能力和提升工業(yè)生產(chǎn)效率有著至關重要的作用。

1.2過程控制質(zhì)量

DCS系統(tǒng)的過程控制質(zhì)量是非常重要的一個指標，對于企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效益有著直接的影響。對于企業(yè)來說，提升生產(chǎn)過程中的過程控制質(zhì)量指標，對于企業(yè)的生存發(fā)展有著至關重要的作用。而先進控制技術中的動態(tài)控制可以根據(jù)生產(chǎn)環(huán)境的變化對DCS系統(tǒng)進行動態(tài)調(diào)整，這種方式可以提升DCS的過程控制質(zhì)量標準，因此在DCS系統(tǒng)中引入先進控制技術是提升企業(yè)在市場中的生存和競爭能力的關鍵所在。

2.先進控制技術在DCS系統(tǒng)中的應用方式

2.1自適應控制

自適應控制的核心是自校正調(diào)節(jié)器，自校正調(diào)節(jié)器由可調(diào)控制器、參數(shù)估計器、參數(shù)計算系統(tǒng)和控制對象四部分構(gòu)成。在對DCS系統(tǒng)進行實時控制時，參數(shù)估計器用于估計所控制對象的運行參數(shù)，并通過參數(shù)計算系統(tǒng)將結(jié)果計算出來，再由可調(diào)控制器根據(jù)計算的結(jié)果對控制對象的運行狀態(tài)進行控制。以上是一個控制循環(huán)過程，這個循環(huán)過程會每隔一段時間循環(huán)一次，檢查所得參數(shù)是否符合控制對象的運行過程，當所得參數(shù)不適用于控制對象當前的運行過程時，將重新執(zhí)行上述的運算——控制步驟，實現(xiàn)對控制對象運行過程的重新控制，這也是先進控制技術的動態(tài)性控制的原理。

3.智能控制

通常來說，智能控制共有兩層，分別為神經(jīng)網(wǎng)絡和專家系統(tǒng)。

3.1神經(jīng)網(wǎng)絡

先進控制技術中的神經(jīng)網(wǎng)絡具有非常多的優(yōu)點，如開放型強、自我學習能力強、并行計算能力強等，下面介紹一種使用CMAC神經(jīng)網(wǎng)絡的DCS控制系統(tǒng)控制蒸汽室溫度的實現(xiàn)方式：首先根據(jù)預先設定的指和蒸汽輸出裝置實際的輸出溫度來計算符合工業(yè)生產(chǎn)輔導最佳蒸汽溫度;其次使用CMAC神經(jīng)網(wǎng)絡中的傳感器對蒸汽室內(nèi)的溫度進行檢測通過對檢測結(jié)果和預期結(jié)果的比對實現(xiàn)對蒸汽室溫度的調(diào)節(jié)。有時這種調(diào)節(jié)方式也會出現(xiàn)錯誤，但神經(jīng)網(wǎng)絡的優(yōu)勢在于自我學習能力，通過對錯誤參數(shù)的收集核對自身計算流程的優(yōu)化實現(xiàn)對參數(shù)控制準確率的提升，從而保證所計算的參數(shù)符合工業(yè)生產(chǎn)的預期需求。

3.2專家系統(tǒng)

專家系統(tǒng)是一種由存儲在數(shù)據(jù)庫和互聯(lián)網(wǎng)知識庫中的已知的經(jīng)驗進行判斷的方式，數(shù)據(jù)庫和互聯(lián)網(wǎng)知識庫中存儲的經(jīng)驗和判斷方式是經(jīng)過反復驗證的正確結(jié)論，基于這些正確的結(jié)論，先進控制技術在進行判斷時也可以得出準確率較高的結(jié)果。這種搭載有專家控制系統(tǒng)的DCS控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)對用戶咨詢的解答，當用戶對搭載有專家系統(tǒng)的DCS提出問題時，DCS會檢索數(shù)據(jù)庫中是否有現(xiàn)有問題，如果沒有則可以連接到互聯(lián)網(wǎng)，從互連網(wǎng)的知識庫中獲取相關的問題，如果互聯(lián)網(wǎng)知識庫中也不存在，則DCS的推理系統(tǒng)會根據(jù)數(shù)據(jù)庫和知識庫中對用戶問題匹配度最高的問題和結(jié)論對用戶的問題進行推理，并將結(jié)果反饋給用戶，這種工作方式也因此得名專家系統(tǒng)。專家系統(tǒng)不僅可以用于解答用戶的問題，當工業(yè)生產(chǎn)的某個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題時，搭載有專家系統(tǒng)的DCS可根據(jù)數(shù)據(jù)庫中的結(jié)論或推理系統(tǒng)推理出應對方案，并實現(xiàn)對生產(chǎn)環(huán)節(jié)中問題的自動處理和自動修復，在保障工業(yè)生產(chǎn)順利進行的同時解放人力勞動。

3.3預測控制

預測控制是根據(jù)已有的控制對象的運行參數(shù)等條件，對控制對象在未來一段時間內(nèi)的運行狀態(tài)進行預測，從而實現(xiàn)提前控制和問題預防，避免生產(chǎn)環(huán)節(jié)中問題的發(fā)生。預測控制的核心是動態(tài)矩陣，控制對象的各種運行參數(shù)都會存儲在動態(tài)矩陣中，動態(tài)矩陣通過所存儲的數(shù)據(jù)對控制對象未來的運行狀態(tài)進行預測，同時動態(tài)矩陣還具備自我矯正能力，可以保證所預測的結(jié)果與真實的結(jié)果的一致性。

4.軟測量控制

軟測量控制是指通過收集控制對象的各種運行物理參數(shù)，如溫度、壓力等，通過這些參數(shù)制定出與控制對象相符合的數(shù)學模型，通過對數(shù)學模型的模擬控制得到控制對象實際的控制結(jié)果。在測量一些難以測量的參數(shù)時，這種軟測量技術便可以發(fā)揮作用，而對于容易測量的參數(shù)，軟測量也可以保證測量結(jié)果的準確性。

5.結(jié)論

將先進控制技術應用于DCS控制系統(tǒng)中，對于提升企業(yè)的生產(chǎn)效率有著非常大的幫助，可以實現(xiàn)生產(chǎn)過程肥高效化、自動化和智能化。本文對先進控制技術在DCS中的應用進行了研究，在DCS系統(tǒng)中應用先進控制技術，對于提升工業(yè)生產(chǎn)中的信息處理效率和產(chǎn)品質(zhì)量的提升都有很大幫助。先進控制技術在DCS中的應用方式有自適應控制、智能控制、預測控制和軟測量控制四種。實際上先進控制技術在DCS中的應用非常復雜，本文受篇幅限制，難以進行充分的研究，期待本文的研究成果能夠為后續(xù)的研究提供參考。

參考文獻：

[1]劉良驥.DCS系統(tǒng)設計及先進控制在DCS系統(tǒng)中的運用分析[J].電子世界，2019（12）：92-93.

[2]王體.DCS系統(tǒng)設計及先進控制應用研究[J].化工設計通訊，2016，42（08）：51.

[3]王江玉.淺析DCS系統(tǒng)設計及先進控制應用[J].石河子科技，2015（04）：29-30.

[4]王艷麗.DCS先進控制方案工藝安全性分析[J].儀器儀表用戶，2017，24（01）：95-98.