DCS控制系統在工業自動化中的應用

陳鳳永

[摘? ? 要]文章對于DCS控制系統的特點與內容進行闡述，對DCS控制系統在工業自動化中的具體性應用進行探究，分析 DCS控制系統應用的維護方法，以鍋爐燃燒系統為例探討DCS控制系統的實際性應用，為相關人員提供參考。

[關鍵詞]DCS控制系統;工業自動化;應用

[中圖分類號]TP23 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2022）02–000–03

Application of DCS Control System in Industrial Automation

Chen Feng-yong

[Abstract]This paper expounds the characteristics and content of the DCS control system， explores the specific application of the DCS control system in industrial automation， analyzes the maintenance method of the DCS control system application， and discusses the practical application of the DCS control system by taking the boiler combustion system as an example ， for reference.

[Keywords]DCS control system; industrial automation; application

1 DCS控制系統

1.1 概述

DCS控制系統在具體應用過程中，可借助先進的運算能力對工業自動化生產設備與細節監控等進行全面性優化。通過對微型計算機內的數據模塊內容進行深度提取，實現對生產中產生的數據信息進行全面分析，在最大程度保障數據信息預算結果準確性的前提下，全面提升DCS控制系統在應用過程中運行速度。工業生產過程中，借助DCS系統對于生產設備與生產情況快速掌握，對于各種運行參數進行全面了解，工作人員能夠利用豐富的功能模塊以及人機交互界面進行生產操作。若工業生產過程中發生故障問題時，能夠對于故障發生的具體地點進行確定、診斷以及分析，由專業維護人員采取有效的處理措施，繼而降低故障問題對于系統運行帶來的負面性影響，全面提升工業生產活動開展效率與開展質量。

1.2 特點

現階段的工業生產過程控制工作開展期間，需要實現對企業生產機械設備運行質量與運行效率進行嚴格管控。由于DCS控制系統本身的運算性能極佳，在實際應用過程中能夠滿足多種類型的復雜性能操作活動，不僅能夠及時獲取與處理微型計算機內的數據信息，同時也能對微型計算技數據信息進行記錄與分析，進一步提升工業生產控制系統的運行效率。在進行DCS控制系統操作應用期間，借助簡潔性的人機交互界面進行系統操作，可全面提升操作速度與準確性，有效降低系統管控期間誤操作以及操作故障等問題的出現。與此同時借助交互界面顯示屏對于工業生產過程中所產生的數據信息全面性掌握，通過對于工業生產細節數據的處理、分析與傳輸，也能提升操作人員對于工業生產情況的了解水平。此外基于DCS控制系統應用的人機交互界面顯示屏，可根據生產需求進行功能模塊的優化調整，避免以往由于停機、重連等降低生產效率情況的出現。

2 DCS控制系統在工業自動化的具體應用

2.1 防雷裝置與接地系統

在工業生產工作開展過程中，為強化工業自動化生產系統的防雷能力，需在系統內部安裝性能完善的防雷裝置與屏蔽裝置，確保生產系統在極端天氣下具備抗擊雷電襲擊的能力。為了保障DCS控制系統應用于工業生產中的質量，需要嚴格按照接地要求設置控制系統的相關參數，避免系統應用過程中出現安全隱患，充分發揮DCS控制系統的控制功能。

2.2 通訊接口

在工業傳統生產模式中，發生緊急情況問題時，雖然能夠啟動系統內的報警模塊功能，但只能將系統內報警信號進行傳遞，無法向管理人員傳輸完整的報警內容列表。從現階段工業企業的發展情況來看，在進行自動化設計期間，可將DCS控制系統應用在報警系統環節中，確保工業自動化生產的安全性。DCS控制系統應用過程中存在的通信問題將會對系統運行質量帶來影響，若未能妥善解決系統運行中的通信接口問題，則確保每一個子系統通信工作開展的安全可靠性，若發生緊急性問題時，系統無法及時將報警信號傳遞給工作人員，對于工業企業的生產安全帶來嚴重性的危害。為此在工業生產過程中，需要加強對于DCS控制系統的管理控制水平，對于不同信息進行記錄，對于各種信息進行合理化分配，對于通訊接頭進行合理化布置，確保在安全問題發生時能夠及時報警，全面提升工業自動化的生產安全性。

2.3 中央處理器

中央處理器在工業自動化生產系統中占據極為重要的位置，對于工業生產安全性有著極大的影響。將DCS控制系統應用在生產安全與管理環節中，如若此時DCS系統的抗干擾能力不高時，將極易引發中央處理器出現安全性的問題，為此需要加強中央處理器監督管理水平，維護人員需要定期開展系統的檢查、維護工作，派遣技術維修人員定期性開展系統的進行檢查工作，確保中央處理器在工業自動化生產系統運行中的安全性與穩定性，為工業自動化安全性生產保駕護航。

2.4 軟件設備

工業自動化系統運行過程中，無可避免會出現軟件設備故障問題，這是由于系統軟件受到兼容性較低、功能缺陷等問題的影響。系統所應用的不同類型軟件設備的功能性與應用特性存在差異，其服務商也存在不同，在系統軟件運行過程中不可避免會出現軟件設備的問題，影響系統各項功能的有效運行。針對此類型問題，維護人員需要先對系統應用軟件的兼容性進行檢查，排除可能存在的軟件問題，同時需要對應用軟件設備的管理機制進行檢查。525B1428-FFEF-4C7E-A6AE-0DA00EFC1391

維護人員需要及時更新與優化軟件設備，充分發揮出硬件體系的應用價值作用，通過對軟件具體應用的規范，繼而避免軟件設備故障問題的發展。

2.5 操作過程

DCS控制系統應用操作中所產生的故障問題較為復雜，主要存在的問題是由操作異常、運行異常以及系統死機等問題構成，而種種操作故障問題的存在將會對工業自動化生產質量以及生產效率帶來負面影響。造成DCS控制系統操作故障問題因素多種多樣，如計算機系統在遭受病毒攻擊后，計算機系統將會出現網絡延遲以及系統功能無法正常性運轉等問題;MCU容量的不合理設置問題以及未能定期清理運行機箱的問題，將會導致DCS控制系統機箱配件出現接觸不良的情況。為了提升DCS控制系統的運行質量，管理人員需要對可能造成DCS控制系統操作故障問題發生的原因進行排查，同時維護人員需要定期開展維護操作活動，定期開展計算機系統的病毒查殺活動，最大程度確保系統運行網絡的安全性。

3 DCS控制系統應用于工業自動化系統的維護策略

3.1 開展DCS控制系統外部維護工作

為了保障DCS控制系統運行的效率，需要積極開展外部維護活動，避免DCS控制系統處于潮濕、高腐蝕性環境中，確保系統運行的穩定性與安全性。DCS控制系統的信息傳輸主要是通過電信頻率、電磁波等進行傳播。為此在系統外部維護中通過將DCS控制系統的磁性達到輕度或是中度狀態，避免DCS控制系統的內部結構被磁力所影響。此外也可對DCS控制系統的灰塵進行清理，對于機柜風扇中的濾塵紗網進行更換與清理，及時更換系統外的線路，避免出現由于系統線路老化漏電的情況。

3.2 開展DCS控制系統內部維護工作

DCS控制系統本身與工業自動化生產的各個環節有著極為緊密的關聯性，若DCS控制系統內部流程無法運行時，將會導致工業生產程序發生癱瘓，給工業企業帶來極大的經濟損失。以OVATION-DCS控制系統為例，維護人員需要開展系統兼容性的檢查工作，同時也要對系統信息自動化處理識別功能進行檢查。此外需要在系統內部安裝高性能的殺毒軟件，定期進行病毒庫的更新活動，降低網絡病毒對于整個網絡系統安全性的威脅程度，強化運行系統的病毒防御能力水平。

4 DCS控制系統在鍋爐電氣自動控制系統中的應用

4.1 對鍋爐汽包水位進行控制

鍋爐能否安全運行的重要參數便是汽包水位的正常性。在鍋爐電氣自動控制系統中有兩個調節水閥，主調節閥主要是在正常負荷以及高負荷時應用的，而備用調節閥則是應用于低負荷中，同時，也可將其作為主調節閥的備用選項。汽包液位出現上升時，液位調節輸出量將會減小，加法器的輸出量也會隨之減小，借助DCS控制系統對鍋爐汽包給水進行控制，將汽包水位設定在允許范圍以內，確保鍋爐的穩定運行，如圖1所示。

其中：SP-h代表汽包水位給定值;h代表汽包水位;SP-Dgs代表內環給水量給定;Dgs代表給水流量;Dq代表主汽流量;fbo代表主汽流量前饋系數;PI1代表主調節器;PI2代表副調節器;G1代表給水們特性函數;G2代表汽包特性函數。

4.2 對鍋爐燃燒過程進行控制

借助DCS控制系統開展鍋爐燃燒過程控制的主要目的在于燃料在燃燒中產生的熱量能夠滿足外界對鍋爐所輸出蒸汽需求，確保鍋爐運行過程中能夠安全、經濟性的運行。DCS控制系統應用的任務主要有三個：

（1）維持鍋爐出口蒸汽壓力的穩定性，在蒸汽鍋爐的壓力值偏離于固定值之后，系統需要對鍋爐燃燒率進行調控，確保鍋爐出口蒸汽仍舊為定值;

（2）確保鍋爐爐膛過剩空氣系數為最優狀態，為了能夠更好地維持鍋爐內過剩空氣的系數比例，控制系統需要對鍋爐送風量與燃燒量的比率進行調整，在維持最優過剩空氣系數的前提下，來降低鍋爐燃燒過程中的熱損失量。

（3）維持鍋爐負壓值不會出現變化，確保鍋爐燃燒過程中的安全性。

4.3 對鍋爐爐膛負壓進行調節

DCS控制系統應用在鍋爐燃燒自動控制系統中，需要了解到爐膛負壓的測量結果將對會燃燒過程以及控制效果帶來影響。DCS控制系統下的爐膛負壓自動控制系統是通過調整引風機來調整鍋爐爐膛的負壓，在此期間需要確保爐膛負壓值保持在-20～-10Pa，確保鍋爐在燃燒過程時運行狀態的穩定性與安全性。同時在控制鍋爐爐膛負壓時，需要采取控制引風量大小的方法，在鼓風量達到一定狀態后，將鼓風量作為引風控制的前饋量。如出現鼓風的op值增加的情況時，控制系統需要立刻增加引風op值，但出現鼓風op值減少的情況下，控制系統則需要等待一段時間后，繼而減少引風op值，如圖2所示。

其中：SP-Ps代表爐膛負壓給定值;e代表主調節器偏差;Ps代表爐膛負壓;u代表主調節器控制輸出;u∑代表總控制量輸出值引風執行器TK代表主調節器控制周期;G（S）代表主回路傳遞函數;fb所代表的前饋增量;fb1代表排粉機出口壓力前饋系數;fb2代表送風門開度前饋系數;?Ppfj代表排粉機出口壓力增量;?Msfm代表送風門開度增量。

4.4 運行控制任務設計

4.4.1 自動調節任務

DCS控制系統的應用可實現對鍋爐運行時各項參數的自動化調整，可確保鍋爐運行時各項參數與外界負荷一樣，確保鍋爐運行過程中的安全性與經濟性。

4.4.2 自動檢測任務

DCS控制系統的應用可實現系統內各類數據信息的動態化檢測，借助采集到的鍋爐運行系統參數作為管控系統調節鍋爐運營狀態的主要參考數據，最大程度確保鍋爐燃燒運行過程中的安全性。

4.4.3 連鎖保護任務

DCS控制系統本身具備自動報警功能，為此可設計連鎖性的保護任務。如鍋爐燃燒過程中發生水位不正常以及壓力不均衡問題時，控制系統將會采取自我保護機制，開展連鎖性保護職能。此外為了確保在開啟、關閉設備操作時的安全性，也要在系統內構建電氣連鎖保護機制。

5 結束語

工業自動化生產過程中DCS控制系統本身具備安全程度高的應用優勢，是較為先進的控制化系統。但將DCS控制系統應用在工業自動化生產環節中，極易受到多種因素的影響，導致系統運行過程中出現故障與問題。為此管理人員需借助有效的管控措施降低故障發生概率，全面提升工業生產效率，確保工業系統運行的穩定性與可靠性，推動工業的可持續健康發展。

參考文獻

[1] 劉海林，冷強.淺論核工業生產中DCS控制系統的應用現狀和發展趨勢[J].電腦知識與技術，2021，17（29）：166-167，170.525B1428-FFEF-4C7E-A6AE-0DA00EFC1391