淺析DCS控制系統(tǒng)在工業(yè)自動化中的應(yīng)用

（天能化工有限公司，石河子市，832000） 錢　錦

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經(jīng)驗總結(jié)

淺析DCS控制系統(tǒng)在工業(yè)自動化中的應(yīng)用

（天能化工有限公司，石河子市，832000） 錢錦

摘要當前，DCS控制系統(tǒng)之中主要應(yīng)用各種冗余技術(shù)，這個系統(tǒng)具有諸多方面的優(yōu)點，例如，具有較高的安全性，靈活控制，以及相對較強的管理學(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，對該系統(tǒng)的維護進行探討。

關(guān)鍵詞工業(yè)自動化；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，通過過程監(jiān)控與控制來完成對各種工業(yè)設(shè)備的有效控制，與此同時，實現(xiàn)對生產(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、計算機、多媒體等各項技術(shù)。具有一些特征，能夠提供通訊與人機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，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)。在運行過程中，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)圖主要基于計算機網(wǎng)絡(luò)，同時還有與網(wǎng)絡(luò)相連的3種節(jié)點。（見圖1）

現(xiàn)實中，現(xiàn)場控制器模塊主要負責對工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場全部設(shè)備進行控制，其基本機制是使用DCS運算能力，并且還能夠控制相對繁瑣的功能，采集數(shù)據(jù)模塊主要包括微型計算機、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)。采集的時候能夠顯示、記錄、分析處理和打印制表。操作員這一人機界面是專門為操作工作者設(shè)計的，以充分保證他們在第一時間掌握生產(chǎn)現(xiàn)場的具體情況以及相關(guān)運行參數(shù)，同時還能夠利用輸出設(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)，對數(shù)據(jù)進行調(diào)用等；對于工程師站來說，其主要利用通用微型計算機工作站來離線組配。具體的生產(chǎn)實踐之中，它會及時將有關(guān)模塊調(diào)至顯示屏上，在此基礎(chǔ)上，逐一填寫相關(guān)規(guī)定。操作過程中，當用戶需要變更控制方案時，僅僅通過重新組態(tài)就能夠?qū)崿F(xiàn)，而無需將接線改變。組態(tài)的過程如下所示：先要構(gòu)建1個目標工程。組態(tài)應(yīng)用之前，在這一個工程名稱的前提下將產(chǎn)生其數(shù)據(jù)目錄。然后將測點清單等確定下來，包括IO單元的配置等方面。關(guān)于相關(guān)設(shè)備，能夠通過如圖所示的形式，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)上的各種設(shè)備均對應(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

該結(jié)構(gòu)包括以下幾個模塊：電源管理、存儲器、上層網(wǎng)絡(luò)模塊等。實質(zhì)而言，它主要涉及到2個方面：也就是控制器與存儲模塊。其基本機制：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　常見故障及處理措施

DCS屬于工業(yè)化自動化的中樞神經(jīng)，將維護工作做到位，第一時間發(fā)現(xiàn)并迅速將故障排除，對確保生產(chǎn)順利進行起著非常關(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。比較常見的故障包括兼容性不高、不能進行下裝等，及軟件缺陷引起的問題。具體講，對于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，同時也具有各自的特點，一般其服務(wù)商不同，有時候相互之間將形成沖突，最終使得系統(tǒng)無法正常工作。

軟件故障的具體解決措施如下所示：首先，測試燃具的兼容性，通過這種方法來將兼容問題排除；其次，檢測下裝軟件，檢查是否具有該類問題；再次，應(yīng)當制定軟件使用管理體系，同時在實踐中逐漸進行優(yōu)化，通過硬性的制度來進一步規(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

該故障的主要特點是設(shè)備頻發(fā)死機，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)運行遲緩，或者是由于電能性能相對較低，無法承擔繁重的任務(wù)，使其反映緩慢；再次，MCU的容未正確設(shè)置量，或長時間未清理電腦機箱，造成風箱故障或者內(nèi)存卡接觸不好等。上述問題均會造成電腦的死機和藍屏。如果想處理該類故障，應(yīng)當將平時的維護工作做到位，具體包括以下幾方面：首先，應(yīng)當科學(xué)選擇殺毒軟件并進行安裝，經(jīng)常進行殺毒處理并盡快對病毒庫進行更新，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)對措施

該類故障往往是在運行的時候發(fā)生，具體來說，按照其發(fā)生部位的差異，主要劃分成兩種：也就是系統(tǒng)與控制網(wǎng)絡(luò)故障。應(yīng)對措施包括，接地預(yù)防耦合干擾，一般情況，通過交換法進行檢測。

3.4干擾故障及其應(yīng)對措施

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

4　結(jié)語

總而言之，DCS控制系統(tǒng)由于自身具有的自動化、安全性等方面的優(yōu)勢，使其在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越廣泛。具體的實踐中，諸多因素能夠?qū)υ撓到y(tǒng)的順利運行產(chǎn)生影響，造成故障，因此，工作過程中，應(yīng)當仔細觀察故障特點，合理選擇檢測方法，利用這種方式來不斷降低故障范圍，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，還應(yīng)當做好平時的維護工作，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)。

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中圖分類號：TP2

文獻標識碼：B

文章編號：1008-0899（2016）06-0039-02