探討DCS控制系統在工業自動化中的應用

汪博 魏明曉 張方杰 賀支青

摘要：隨著社會的進步，我國信息化技術水平得到了飛速發展，與此同時，也掀起了一場大規模的工業技術革命。其中，DCS控制技術在工業自動化領域受到了廣泛關注及認可，不但可以提升自動化生產的運行效率，還可以增強生產過程中的穩定程度，是保障工業自動化實現安全生產的重要途徑之一，值得推廣和應用。

關鍵詞：DCS控制系統;工業自動化;應用

1 DCS系統

DCS系統也被稱為集散控制系統，即集中管理、分散控制系統，它是區別于集中控制系統的。DCS系統的信息傳輸主要是依靠網絡通信，而且其過程控制主要依靠計算機系統，這些計算機系統又設置成不同的層級，進而實現對不同層級的設備進行過程控制。DCS系統不是由單一的系統組成的，而是融合了計算機網絡、自動化控制等現代技術，正是由于這些現代技術的融合應用，才讓DCS系統的運行速度更快，對設備的控制更加可靠。其控制原理是所有的運行系統都通過中央控制室來監控，而執行控制任務的每個單元都是分散獨立的。比如，控制芯片、顯示器等，包括相對應的數據庫之間的運行都是獨立的。這樣的話，就保證了整個系統的可靠運行。而且DCS系統監控以及組態的軟件包都具備良好的功能，運行起來的安全性能很高，再加上結構冗余的硬件設計，讓DCS系統有了更好的拓展性。當前，隨著科學技術的發展，DCS系統的功能也越來越完善，可以和一些系統進行結合，滿足不同生產環境下的控制需求，進而發揮更大的作用。

2 DCS控制系統在工業自動化中的應用

2.1 實際鋼球添加自動控制單元

信號源：鋼球需求添加量（來自鋼球需求量自動計算單元輸送）、實際鋼球添加反饋量（ DI ）、變頻器頻率給定（ AO ）、變頻器頻率反饋（AI ）等。自動控制：鋼球需求添加量是在上一個定時周期內進行處理，周期結束時計算輸出的實際鋼球添加自動控制單元的給定信號。實際鋼球添加自動控制單元是在第二定時周期開始時執行控制處理動作，即鋼球需求添加量的計算處理過程總比實際鋼球添加自動控制處理要早一個周期。上一單元（鋼球需求量自動計算單元）的鋼球需求添加量計算數字輸出信號為浮點數，可能是整數，也可能帶小數。因此，需要先對鋼球需求添加量的所有小數進位取整數后作為給定設定值，然后與實際鋼球添加反饋量進行實時比較，當設定值（鋼球需求添加量進位取整值）與實際鋼球添加反饋值相等時，完成本次加球。同時，進入本次周期設定時間的剩余計時階段，及新給礦量繼續累計的等待時間段（經過現場測試，任意頻率給定情況下，電機驅動直連滾筒轉動進行加球，其動作執行時間均遠小于自動鋼球添加模式的周期設定時間長度），當本次周期計時結束時，該周期的自動控制及計算處理過程全部結束。

2.2加強電源維護

電源是 DCS 系統的重要組件，對于電源的維護主要是做好預防工作。首先，要把好質量關，在電源的投入使用前，要選擇質量更好的產品，確保產品的參數滿足實際運行要求。其次，在日常的維護中，要定期檢查電源的回路以及輸出電壓等，查看電源內部元器件是不是有老化的現象，要及時更換元器件。利用紅外線測溫儀測試接線螺栓的溫度，查看有無存在接線螺栓溫度過高現象。查看電源的保險絲容量是不是符合運行的要求，有無存在保險絲容量過大或過小的情況。另外，需要注意的是，冗余雙電源供電方式有其必然的優勢，但也會導致電源故障報警信息不準，不利于對故障的判斷。需要在停機檢修時，尤其是要加強機籠的檢修，因為機籠更換的流程較為繁瑣，更換難度大，檢修過程中很少進行更換，導致其長期運行，易出現燒毀的情況，因此最好是定期更換機籠 。最后，建立電源使用及維護情況管理日志，讓檢修人員能夠掌握電源設備的運行情況，及時進行檢修或更換零部件，也為后期的檢修維護提供一些必要的參考依據。

2.3冗余配置設計

為了保證系統的穩定工作，所有用于系統功能實現的處理器模件應冗余配置，當使用帶有處理器功能的 I/O 或其它專用模件完成所需控制功能時，相關模件也應采用冗余設計。冗余配置的處理器模件中，一旦某個工作的處理器模件發生故障，系統就能自動快速切換至與其冗余的處理器模件，并在操作員站報警。當故障處理器修復并插入系統后，系統自動進行狀態拷貝并使其處于冗余運行方式。為了保證系統切換的穩定可靠和無擾性，要求冗余處理器模件的冗余原理為“事件驅動”的冗余機制，應在其投標書中說明冗余處理器模件的切換時間和數據更新周期，并闡述實際的切換機制。系統的控制和保護功能不會因為冗余切換而丟失或者延遲。

2.4中央處理器的應用

一般來說，工業企業都需要基于 DCS 控制系統來實現安全生產和管理工作，因此需要對安全問題進行更加科學合理的分析和討論。在 DCS 控制系統的運行環節，中央處理器本身的地位比較關鍵，會在安全生產方面展現出更加重要的作用，如果 DCS 控制系統本身的抗干擾能力不強，就很容易會導致產生中央處理器系統的安全性問題，因此需要關注中央處理器的監督和管理工作，在專業人員的指導下，對其進行定期檢修與維護，安排專業的技術人員和維修人員對系統進行全面的檢查，以便于保證中央處理器能夠實現安全穩定的運行，體現出工業自動化的效果。

結語

DCS控制系統在工業自動化中的應用本身具有重要的價值，這種系統體現出自動化以及安全性高的特點，在我國的工業行業中發揮著關鍵性的作用。但是實際中可能會存在一些安全方面的風險，導致系統出現運行故障問題，應當結合合適的措施來對其進行維修和養護，確保安全隱患降至最低，并且能夠減少損失，促進工業行業的持續穩定發展。

參考文獻

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