淺談DCS控制系統

汪盛紅

摘 要：DCS是分布式控制系統的英文縮寫，在國內自控行業又稱之為集散控制系統。它是一個由過程控制級和過程監控級組成的以通信網絡為紐帶的多級計算機系統，綜合了計算機，通信、顯示和控制等4C技術，其基本思想是分散控制、集中操作、分級管理、配置靈活以及組態方便。

關鍵詞：DCS;控制系統

1 DCS的特點

①控制功能強。可實現復雜的控制規律，如串級、前饋、解耦、自適應、最優和非線性控制等。也可實現順序控制;②系統可靠性高;③采用CRT操作站有良好的人機界面;④軟硬件采用模塊化積木式結構;⑤系統容易開發;⑥用組態軟件，編程簡單，操作方便;⑦有良好的性價比。

2 設計

2.1 硬件設計

DCS硬件設備由管理操作應用工作站、現場控制站和通信網絡組成。管理操作應用工作站包括工程師站、操作員站、歷史數據站等各種功能服務站。

2.2 軟件設計

DCS軟件系統是DCS系統的關鍵組成部分之一。與常規模擬儀表控制系統不同，數字化的控制系統主要依靠軟件實現各種控制功能，可以說，DCS的硬件只提供了軟件運行的平臺，而DCS要實現什么功能，完成什么控制，完全靠軟件才能實現。①DCS的直接控制軟件。直接控制軟件主要是指運行在主控制器，即MCU上的軟件，這是DCS軟件的核心，整個DCS的功能、性能完全取決于直接控制軟件的質量。經典的直接控制軟件主要包括三個主模塊：輸入模塊、運算模塊、輸出模塊;②DCS的監督控制軟件。如果說直接控制軟件是面向控制，面向現場的，那么監督控制軟件則是面向監視、面向操作員的。

2.3 通信協議

PROFIBUS是一種國際化、開放式、不依賴于設備生產商的現場總線標準，廣泛適用于制造業自動化、流程工業自動化和樓宇、交通、電力等其他領域自動化。

2.4 發展方向

趨勢一：集成自動化系統水平不斷提高-世界級規模的工廠需要集成自動化的系統。趨勢二：MAV成為一種新的模式-MAV策略，是近年來在石油化工行業新興的一種自動化系統建設模式。趨勢三：網絡架構信息安全問題。當前的現代石油化工企業在網絡架構上通常采用ERP/MES/PCS三層網絡結構。一體化的網絡結構，促使我們從規劃伊始就要從硬件、軟件以及維護等方面統籌考慮。趨勢四：現場總線技術的應用在向前推進。隨著現場總線技術、產品的不斷發展以及應用經驗的不斷豐富，現場總線技術在流程工業、制造工業的應用也在不斷地開拓。趨勢五：自動化技術未來增長點-我國二氧化碳排放量、工業能耗普遍偏高。其中，原油加工、乙烯加工、大型合成氨平均能耗水平均高于國際領先水平。

3 應用

在磺化工序中加入精萘，給釜套內通蒸汽升溫至100℃，精萘熔化后開啟攪拌，繼續升溫至135℃時，將磺化釜的升氣管道閥門打開，緩慢添加濃硫酸，反應生成α萘磺酸，因為是放熱反應，溫度繼續上升，155℃生成β萘磺酸，恒溫半小時后，將環己烷加進磺化釜帶水。縮合工序中通過泵向縮合釜滴加甲醛，添加磺化釜的產物β萘磺酸，開電機攪拌，同樣是放熱反應，溫度繼續上升至115℃，反應生成亞甲基二萘二磺酸，恒溫3h，給在中和工序中提前將堿液加入堿液儲罐和計量罐，然后加入中和釜內，加脫鹽水稀釋，接著加來自縮合釜的產物亞甲基二萘二磺酸，開電機攪拌，1h后反應基本完成，生成亞甲基二萘二磺酸鈉（NNO/Nβ），加入硅藻土攪拌均勻，進行過濾。釜套內加冷卻水降溫至70-80℃，加脫鹽水水解，在縮合釜工作結束。

4 批量控制

工藝中的一些物料添加是定量的，這就需要對物料的流量做累積，當累積值達到需要的量時，自動進行相應的關閥/停泵動作，當然有時也需要手動進行操作，也做了相應的手動按鈕。在工藝中需要批量控制的有：各反應釜加脫鹽水、縮合釜加甲醛、中和釜加堿液以及成品輸送。

5 聯鎖控制

出于安全考慮，為磺化釜和縮合釜做了聯鎖保護。DCS控制系統具有可靠性、易用性、先進性等特點。生產過程實現人機對話，主操作站上進行操作、監視，軟件組態中復雜回路控制外，還編制了能夠集中顯示、監測和過程控制各種畫面;每個控制站、工程師和操作員站都用兩根以太網線進行通信，其中任何一根網線出現故障都不影響整套系統正常運行，同時會系統中產生聲光報警，系統狀態圖也會由綠色變成紅色，以提示維護人員排除故障。聯鎖系統全部由計算機軟件高級語言編程實現，具有較強可靠性、敏捷性、準確性和關聯性。它能取代操作人員要進行大量操作以贏時間。

6 結束語

①C4屬于易燃易爆化學品，存儲具有一定的危險性，當溫度過高時應采取降溫措施，因此可實現聯鎖控制，集成自動化程度;②在乳化劑裝置中地融槽作業存在一定的危險性，如果氮氣泄露會引起人員傷亡，或者因溫度過高引起氧含量降低，因此加裝氧含量檢測報警儀，從而很直觀的顯示當前氧含量值，從而保障人身安全;③在擴散劑裝置中，磺化縮合工序是一個放熱的過程，反應劇烈程度不同，因此升溫速率也不相同，而且對溫度要求過高，在這過程當中有時會出現失控的情況，所以冷卻水加分成調節閥，系統連鎖，根據升溫速率，調節調節閥的開度。

參考文獻：

[1]金以慧，郭仲偉.過程系統控制與原理[M].北京：中國石化出版社，1998.

[2]黃天戎.DCS通訊網絡的研究與分析[J].計算機工程，2003 （5）：25-28.