DCS控制系統(tǒng)在工業(yè)自動化中應用

陳濤

摘 要：現(xiàn)在的DCS控制系統(tǒng)采用的是網(wǎng)絡(luò)冗余技術(shù)和分布處理單元冗余技術(shù)、電源冗余技術(shù)等，對生產(chǎn)自動化控制的主流技術(shù)，該系統(tǒng)具有自動化、危險性低、管理性強、結(jié)構(gòu)簡單、控制靈活等優(yōu)點，深受企業(yè)的廣泛應用。本文結(jié)合生產(chǎn)實際分析了DCS 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖及應用，設(shè)計了一種基于ARM分布處理單元結(jié)構(gòu)，闡述了DCS 系統(tǒng)在日常使用中的維護技術(shù)。

關(guān)鍵詞：DCS系統(tǒng)；工業(yè)自動化；應用分析

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A

一般地，DCS控制系統(tǒng)又叫分散控制系統(tǒng)，它在整個環(huán)節(jié)中充分集中了系統(tǒng)控制技術(shù)、多媒體技術(shù)、計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)。說起它的特點，它可提供窗口人機界面以及通訊等諸多的功能。可以這樣說，它是完成了過程控制及管理的一個特殊設(shè)備，滿足了在工業(yè)自動化中的實際應用。

在網(wǎng)絡(luò)方面，DCS網(wǎng)絡(luò)是整個系統(tǒng)的中樞神經(jīng)。在安全方面可以有效地保證DCS控制設(shè)備的安全性。同時DCS還采用了雙冗余的控制系統(tǒng)技術(shù)。在實際的工作中如果是重要控制單元出現(xiàn)了問題一般它都會有相關(guān)的冗余單元及時地變化到其他程序上，這樣主要是確保系統(tǒng)的安全。另外一方面，DCS控制系統(tǒng)還可以采用開放的方式進行它的模塊化、系列化和標準化設(shè)計，來具體實現(xiàn)信息方面的傳輸。再有就是如果是隨時需要改變或擴充相關(guān)的系統(tǒng)功能時，我們可以將新增計算機連入系統(tǒng)中，及時地進行系統(tǒng)工作。

1 DCS 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖及應用

一般地來說，DCS的結(jié)構(gòu)圖是以計算機網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，并且連接在網(wǎng)絡(luò)上的三類節(jié)點—面向被控過程現(xiàn)場的現(xiàn)場I/O控制站、面向DCS監(jiān)督管理人員等的工程師站。具體如圖1所示。

具體分析來說是，現(xiàn)場控制器部分是用來控制現(xiàn)場所有的設(shè)備，在工作原理上采用DDC運算能力，同時還可以對那些稍微復雜的功能進行控制，而它的數(shù)據(jù)采集是由微型計算機、輸入通道和輸出設(shè)備等組成并進行數(shù)據(jù)處理。在它的采集過程數(shù)據(jù)中是用來顯示、記錄、分析處理和打印制表。

而如圖1所示中的操作員站是特別為操作人員進行提供的一個人機界面，確保操作員及時了解現(xiàn)場運行狀態(tài)、運行參數(shù)，并可通過輸出設(shè)備讓操作人員方便快捷的了解設(shè)備故障信息。同時還可以對歷史數(shù)據(jù)進行處理，調(diào)用歷史數(shù)據(jù)庫完成運行報表等。并用于完成上述功能的軟件，包括趨勢顯示、歷史數(shù)據(jù)庫存儲、事件記錄打印和報警處理。

工程師站是采用通用微型計算機工作站進行離線配置和組態(tài)。在實際工作中，它第一時間會把相對應的模塊調(diào)到顯示器屏幕上，最后再進行有關(guān)特殊規(guī)定進行逐一的填寫。在這方面的操作時應該注意的是當用戶需要變更控制方案時，我們不必改變接線，只要重新組態(tài)即可。說起組態(tài)的措施具體為：

首先要建立一個目標工程。在正式應用組態(tài)前，在此工程名稱的基礎(chǔ)上就會自然形成工程數(shù)據(jù)目錄。這個確定好以后再確定測點清單等內(nèi)容，比如說IO單元的配置及測點分配等。在系統(tǒng)組態(tài)設(shè)備方面，我們可以采用圖形方式，因為系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)上連接的每一種設(shè)備都是與某個基本圖形對應的。

2 一種基于ARM分布處理單元結(jié)構(gòu)的設(shè)計

這種單元結(jié)構(gòu)如圖2所示，它可以分為上層網(wǎng)絡(luò)模塊，存儲器模塊，電源管理模塊等。實際上，這種單元結(jié)構(gòu)是由控制器和存儲模塊這兩大部分組成。具體地工作原理體現(xiàn)在上層網(wǎng)絡(luò)模塊它有冗余網(wǎng)絡(luò)和實現(xiàn)主/冗余分布處理單元進行數(shù)據(jù)交換的網(wǎng)絡(luò)，而下面的網(wǎng)絡(luò)模塊是由分為主次的2條485網(wǎng)絡(luò)組成。

3 DCS 系統(tǒng)維護分析

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展DCS系統(tǒng)也逐步向集成化、開放化、智能化方向發(fā)展，實現(xiàn)了開放式的通信系統(tǒng)，與管理信息緊密的結(jié)合，使其能夠?qū)崿F(xiàn)可靠的實時全數(shù)字技術(shù)，將成為新一代的DCS。但是在應用中也要注意DCS 系統(tǒng)維護。

實際中，為了掌握DCS的運行及發(fā)現(xiàn)和消除運行設(shè)備的異常和缺陷，我們要及時對DCS設(shè)備進行不定期巡視檢查。首先要檢查的就是工程師站、通信網(wǎng)絡(luò)、電源、操作員站等狀態(tài)是否正常；其中它的冗余設(shè)備應處于激活狀態(tài)。同時還要做好DCS系統(tǒng)與DEH系統(tǒng)是否同步等。

除此之外還要做好對那些發(fā)現(xiàn)參數(shù)異常現(xiàn)象應及時進行檢查或校準，并做好記錄；對歷史數(shù)據(jù)存儲設(shè)備應處于激活狀態(tài)；軟驅(qū)及光驅(qū)在使用一段時間后，要定期清洗。并且要做好模件進行檢查和試驗的試驗控制柜。試驗控制柜應該具備對各種模件、穩(wěn)定性檢查的功能，以便對電纜、端子板及電源進行可靠性、功能性、穩(wěn)定性檢查。

參考文獻

[1]張靖宇.基于DCS與現(xiàn)場總線集成的管控一體化系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D].山東大學，2007.

[2]楊劍.DCS控制系統(tǒng)及發(fā)展趨勢[J].貴州化工，2008（02）.

[3]朱平.基于DCS的熱媒爐控制系統(tǒng)的設(shè)計[D].南京理工大學，2007.