化工生產(chǎn)中DCS控制系統(tǒng)的運(yùn)用分析

單玉柱+胡海東

摘要：DCS技術(shù)與化工生產(chǎn)的相互結(jié)合有利于消除化工運(yùn)行中的各種故障，同時(shí)也在最大限度內(nèi)改進(jìn)了各項(xiàng)系統(tǒng)性能，進(jìn)而保持了化工生產(chǎn)流程的持續(xù)性與安全性。

關(guān)鍵詞：化工生產(chǎn)；DCS控制系統(tǒng)；具體運(yùn)用

中圖分類號(hào)：TQ056 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2017）07-0021-01

DCS運(yùn)用于現(xiàn)階段的化工生產(chǎn)中，有利于隨時(shí)調(diào)控各個(gè)生產(chǎn)流程，在輸入?yún)?shù)的前提下得出精確的系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)[1]。

1 DCS的基本原理及其特征

DCS指的是分布式控制系統(tǒng)或者分散控制系統(tǒng)，此種系統(tǒng)建立于微處理器的前提下，因此構(gòu)成了儀表控制的新型系統(tǒng)。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)的全過程中，綜合運(yùn)用了集中操作顯示、分散控制功能、綜合協(xié)調(diào)以及分而自治的基本設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了多層次的儀表控制[2]。可見，DCS本身具備管理集中與控制分散的基本特征，通過運(yùn)用分級(jí)多層的設(shè)計(jì)模式來(lái)實(shí)現(xiàn)合作自治的目標(biāo)。DCS系統(tǒng)具備如下的典型特征：

首先是強(qiáng)大的控制性能。從系統(tǒng)構(gòu)成來(lái)講，DCS具體涉及到硬件設(shè)備、軟件控制以及信息傳輸，通過運(yùn)用有機(jī)控制的模式來(lái)集中監(jiān)管離散環(huán)境，進(jìn)而全面優(yōu)化了與之有關(guān)的各個(gè)生產(chǎn)流程。在這其中，硬件與電路系統(tǒng)都能用來(lái)實(shí)現(xiàn)全方位的控制與處理，在此基礎(chǔ)上優(yōu)化了多變量[3]。在某些情況下，DCS還會(huì)涉及到單回路控制，對(duì)此能夠靈活調(diào)節(jié)并且選取某些程序。

其次是更強(qiáng)的安全性與靈活性。在人機(jī)交互的配合下，DCS設(shè)有多種多樣的控制模式，而與之相應(yīng)的趨勢(shì)圖與流程圖也體現(xiàn)為靈活性[4]。作為監(jiān)控中心而言，在各個(gè)時(shí)間段都能調(diào)整各項(xiàng)關(guān)聯(lián)參數(shù)以及關(guān)聯(lián)設(shè)備。技術(shù)人員有必要密切關(guān)注參數(shù)與圖表，因地制宜調(diào)整其中涉及到的參數(shù)或者回路。在遠(yuǎn)程操控的配合下，推行實(shí)時(shí)性的生產(chǎn)控制與生產(chǎn)監(jiān)管。針對(duì)特定類型的安全故障，可以實(shí)現(xiàn)全方位的優(yōu)化診斷，從而在最短的時(shí)間段里恢復(fù)正常的系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)。

第三是便捷的操作控制。在各個(gè)時(shí)間段，DCS針對(duì)運(yùn)行中的化工系統(tǒng)都能予以精確的顯示。這是由于I/O模式更加便于收集實(shí)時(shí)性的控制點(diǎn)信息，從而密切結(jié)合了畫面、聲音與數(shù)據(jù)。從操作站的角度來(lái)看，上述信息都能實(shí)現(xiàn)精確的顯示。外界環(huán)境如果產(chǎn)生了相應(yīng)的轉(zhuǎn)變，那么還需因地制宜調(diào)整液位參數(shù)、流量、壓力以及系統(tǒng)溫度[5]。一旦察覺到某些故障隱患，系統(tǒng)就能立即予以報(bào)警。在自動(dòng)報(bào)警的配合下，密切監(jiān)控開關(guān)量與模擬量等各項(xiàng)要素，進(jìn)而在最大限度內(nèi)消除過大的損失。

2 具體的生產(chǎn)運(yùn)用

2.1 整體的控制結(jié)構(gòu)

從本質(zhì)來(lái)講，DCS應(yīng)當(dāng)屬于可控網(wǎng)絡(luò)中的典型，在這之中包含了服務(wù)器、工作站、其他儀器與設(shè)備等，DCS整體上涉及到3個(gè)層次的基本結(jié)構(gòu)。在分散控制的新模式下，針對(duì)各個(gè)生產(chǎn)流程中的化工設(shè)備都能予以全方位的監(jiān)測(cè)。過程控制本身具備分散性的特征，其中關(guān)鍵在于采集生產(chǎn)對(duì)象與控制對(duì)象的信息；在獲得精確信息的前提下，再將其傳輸至上層系統(tǒng)。可見，系統(tǒng)監(jiān)控的全過程都會(huì)涉及到采集方式、執(zhí)行順序與閉環(huán)調(diào)節(jié)[6]。

除此，如果涉及到集中式的監(jiān)控操作，那么有必要將其分配給中間層。通常情況下，集中監(jiān)控本身具有面向整個(gè)生產(chǎn)流程的特征，針對(duì)上級(jí)數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)予以精確化的處理。從系統(tǒng)操控的角度來(lái)講，中間層占據(jù)了很關(guān)鍵的位置。系統(tǒng)管理層構(gòu)成了DCS中的最高層，針對(duì)各個(gè)時(shí)間段的生產(chǎn)流程都能予以精確控制，在此基礎(chǔ)上再去分析信息、匯總信息并且完成存檔操作。通過運(yùn)用上述的操作過程，就能提升化工生產(chǎn)的整體水準(zhǔn)[7]。

2.2 分層進(jìn)行控制

DCS包含了信息管理層、控制站與過程層等關(guān)鍵部分。具體來(lái)講，信息管理層連接于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，針對(duì)其中涉及到的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行了全面匯總。在整個(gè)的化工生產(chǎn)中，信息管理層一般來(lái)講都能實(shí)現(xiàn)精確的調(diào)度指令，其中涉及到多種多樣的調(diào)度信息。監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)包含了控制站與操作站，對(duì)于各個(gè)時(shí)間段收集得到的實(shí)時(shí)性信息都能予以相應(yīng)的轉(zhuǎn)換，確保將其轉(zhuǎn)換成直觀性更強(qiáng)的圖像。在操作站中可以輸入設(shè)備壓力、產(chǎn)品溫度以及流量等要素[8]。一旦發(fā)現(xiàn)故障，則有必要在最短的時(shí)間段里迅速進(jìn)行解決。

2.3 系統(tǒng)反應(yīng)器

DCS系統(tǒng)如果要運(yùn)用于現(xiàn)階段的化工生產(chǎn)，那么不能缺少反應(yīng)器作為支持。這是因?yàn)榉磻?yīng)器本身具備相應(yīng)的控制性能。除了溫度控制之外，反應(yīng)器還能精確控制其他的各項(xiàng)要素，其中涉及到系統(tǒng)壓力、反應(yīng)溫度及其他要素。在采集或者分析相應(yīng)的溫度信息時(shí)，應(yīng)當(dāng)密切關(guān)注反應(yīng)器的各項(xiàng)相關(guān)處理，避免反應(yīng)器表現(xiàn)為迅速升溫的狀態(tài)。在多數(shù)情況下，反應(yīng)器的端口可以流入原料，上述過程通常都會(huì)涉及到反應(yīng)溫度、流量與流速等。如果能夠?qū)⑵淇刂朴谧罘€(wěn)定的狀態(tài)中，那么有助于實(shí)現(xiàn)后期的精確測(cè)量[9]。

化工生產(chǎn)通常都會(huì)包括出料過程以及進(jìn)料過程，上述二者之間具備特定的關(guān)聯(lián)，對(duì)此可以運(yùn)用液位控制的模式。通過運(yùn)用連鎖控制的方式，對(duì)于其中的各項(xiàng)設(shè)備提供了全方位的保護(hù)，以防損毀某些設(shè)備。在解除系統(tǒng)警報(bào)的狀況下，系統(tǒng)反應(yīng)器就可以正常完成上述的進(jìn)料處理以及出料處理，對(duì)于正常的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)進(jìn)行恢復(fù)。

3 結(jié)語(yǔ)

近些年以來(lái)，DCS正在廣泛運(yùn)用于多樣化的化工生產(chǎn)，與之相應(yīng)的化工控制模式也變得更加多樣[10]。與傳統(tǒng)的化工控制相比來(lái)看，建立于DCS技術(shù)前提下的生產(chǎn)控制具備更顯著的實(shí)效性，同時(shí)也有助于消除其中潛在的安全漏洞。未來(lái)在實(shí)踐中，技術(shù)人員還需不斷的摸索，因地制宜運(yùn)用DCS的系統(tǒng)控制方式，服務(wù)于化工生產(chǎn)綜合實(shí)效的提升。

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