基于DCS的石油化工儀表控制系統設計

任玉超

（山東華魯恒升集團德化設計研究有限公司，山東德州 253000）

當前社會發展的趨勢以及主題就是朝著信息化的方向發展，在這樣的社會背景之下，各行各業都需要將自身的技術與此類技術內容進行結合和應用，從而提高自身技術水平。在石油化工行業之中同樣也需要利用到此類技術，在當前的行業背景之下需要充分地利用此類信息化技術來對石油化工的儀表控制系統進行設計和分析，從而提高行業整體的發展速度和質量。目前可以充分利用DCS技術來開展系統的設計，但是在實際的設計過程中相關人員所需要注意的內容較為復雜，若是在設計過程中沒能對此類內容進行提前分析和觀察，那么最終得到的系統的精準度無法得到保障，從而會降低系統的質量。本文主要對當前基于DCS的石油化工儀表控制系統設計進行分析和探討。

1 性能設計要求

對于石油化工行業所應用的儀表控制系統來說，在設計對應的系統之前首先需要對其具體的性能需求進行了解和掌握，若是在缺少了對應要求的情況之下開展設計工作，那么自然無法保障系統的質量以及實用性，因此相關人員在開展設計之前首先需要對其具體的要求進行掌握，之后對其展開全方面地分析以及計算，從而確定設計過程中各個部分內容的要點，以此來切實提高整體系統的質量以及實用性。為了達到這樣的效果，在設計的過程中首先需要對數據采集、模擬量控制以及順序控制等一系列功能進行了解和掌握，在實際設計的過程中，相關人員首先需要對其進行掌握和了解，并且還需要考慮在實際使用的過程中此類功能可能會產生的變化以及調整策略，在設計時就需要針對不同情況之下可能產生的變化提前進行分析和設計[1]。同時還需要對后續運行過程中可能產生的一系列問題以及缺陷進行提前的思考和分析，以此來制定一系列對應的解決方法，在后續實際運行的過程中若是碰到此類問題也可以更加有效地進行解決，以此來保障整體系統運行的效率以及質量。其次就是需要對系統中包含的分散處理單元、數據通信系統以及人機接口方面的要點進行設計和分析。在該環節的設計過程中，相關人員應當對其工作的實際運行狀態進行了解，并且同時還需要保障當前的基礎狀態，在了解以及掌握基礎狀態的情況之下來對其進行不斷優化和完善，以此來保證系統能夠在高效運行的基礎之上做到良好的創新和優化，確保系統能夠有效落實。除此之外，針對系統之中所包含的中英文操作界面以及模塊式結構，也都需要根據實際的情況進行分析，注重拓展和優化，以此來確保系統自身具備了非常高的可靠性以及穩定性，保障系統在運行的過程中若是部分環節產生故障也不會影響到整體的正常運行，在這樣的情況之下才能夠真正確保石油化工儀表DCS系統的運行效率以及運行質量。

2 軟件與硬件設計

在石油化工儀表控制DCS系統之中包含了大量的軟件以及硬件部分的內容，在實際的運行過程中，相關人員需要對其軟、硬件方面進行分析和計劃，以此來確保其能夠正常運行。

2.1 硬件設計

關于硬件方面的設計，在實際開展硬件設計的過程中，其所包含的內容較為廣泛且煩瑣，但是其中最為主要的內容就是對應的儀表分布式控制器，并且在當前的社會科技水平之下，此類儀表分布式控制器所具備的型號以及種類也非常多樣化，因此在實際的應用過程中相關人員需要根據系統的實際情況來選擇對應的型號以及種類，從而確保系統的正常運行。而在實際的選擇過程中，相關人員需要考慮到可能會對其所產生的一系列因素影響，為了能夠避免此類因素的影響，相關人員應當在當前的設計過程中對各個設計流程都進行充分的考慮以及關注，以此來確保此類硬件設備的硬件性能[2]。并且同時還需要考慮到各個分布式控制器自身的性能以及功能，以此來確保在無線通信的環節之中能夠有效地將其應用于實際的各個環節之中，確保分布式控制器自身的精確性和精準性，使其能夠在當前的系統運行之中穩定地發揮自身的作用和效果。同時在開展對應的分布式控制器的設計過程之中，相關人員需要采用低功耗的方式來進行設計，將對應的306不銹鋼接頭融入對應的設計之中，通過此類材料的應用能夠有效地防止出現爆炸等一系列事故，從而達到了良好的防爆效果。除此之外，利用儀表分布式控制器同樣也能夠有效地發揮其自身的優勢以及性能，通過此類控制器的方法能夠對一系列較為基礎的數據進行自我調節和優化，在運行的過程中吸收更多的數據，從而提高信號的高效性。但是需要注意的就是在實際的設計過程中會存在一系列影響因素，相關人員需要對此類影響因素進行額外的重視和控制，以此來切實提高控制器的控制效果。

2.2 軟件設計

關于軟件設計方面，在當前的軟件設計環節之中，其主要的一個內容就是對應的采集端收集終端數據，并且針對此類數據利用對應的DCS系統來進行控制和處理，通過這樣的方法不僅能夠保證儀表所收集到的數據具備良好的準確性，同時也能夠有效地提高整體控制效果以及穩定性，那么在傳統的運行過程中所存在的一系列問題以及難點就能夠得到有效的處理和治理，從而提高整體系統運行的效率。除此之外，DCS系統在當前的儀表控制系統中也是一種較為新型的軟件，因此在當前的系統設計之中將此類DCS系統融入實際的設計之中也是一件非常有必要的措施和手段。將DCS系統融入實際的設計中，相關人員就能夠將石油化工的儀表數據進行分散控制，并且充分地利用DCS核心技術來對此類儀表數據進行直接的操控和處理，也就能夠充分地利用此類特性以及特點來對數據進行處理，從而達到數據的可視化，提高數據的準確性和精確性。但是由于在系統實際運行的過程中通常會產生一系列的數據，并且此類數據內容通常較為復雜以及煩瑣，因此想要通過傳統記錄的方法來對其進行存儲顯然是一件較為困難的事情，因此相關人員也需要為其建立對應的數據信息庫，系統在運行的過程中能夠將此類信息存儲到對應的數據庫之中，數據庫也能夠對信息進行整理以及歸納，從而達到一個良好的存儲效果。對于系統來說，采取這樣的方法能夠有效提高系統運行的效率，從而確保數據的準確性。

3 具體分析

3.1 檢測執行儀表方面

在當前的石油化工行業中，現場的設備以及管道內部的介質溫度一般來說都會控制在-200～1800℃，在這樣的背景就需要對以往的水銀玻璃溫度計進行替換，可以利用雙金屬溫度計進行工作，在這樣的一個過程中所產生的一系列熱電阻以及熱電偶信號都會直接進入DCS系統之中。在眾多的儀表之中，壓力儀表是整體中最為重要以及人們最為關心的一個儀表，因為其自身的安全性會與人們的人身安全有非常緊密的聯系。在壓力儀表運行的過程中其所使用的原理基本上與其他壓力傳感器以及特殊壓力儀表等都相同，因此其在運行過程中能夠抵御高溫，并且同時也能夠在一系列不同的介質之中對其自身的壓力進行測量。從物位儀表來進行分析，在物位儀表之中其主要都是以液位測量為主要的目的，并且同時除了當前較為常見的浮力式儀表之外，物料儀表基本上都不具備能夠通用的產品。但是從測量的方法來進行分析可以將其分為浮力式、靜電式以及超聲波式等，不同的方法在不同的需求上進行使用。除此之外，儀表之中還包含了一系列流量儀表、分析儀表以及在線過程分析儀等，溫度、壓力以及流量等都是考驗儀表性能以及質量的重要參數，因此在整體的生產過程中，相關人員必須要對其自身的物料成分進行分析，同時也需要對最終的產品開展對應的分析工作。

3.2 控制策略

根據當前DCS的發展以及優化可以發現，目前我國的石化工業在自動化連續控制、批量控制以及順序控制的環節中所采取的控制策略基本上沒有明顯的變化，大部分還是采用了以往的控制策略來開展實際的控制工作。在這樣的背景之下也衍生出了一系列智能化算法，例如智能PID控制器以及多變量控制等都開始得到了有效推廣和應用。

在傳統的生產過程中基本上都是采用一個裝置一個控制室的方法來進行分配，但是現在基本上都是多個裝置一個控制室或者是全廠的裝置都直接分配到同一個控制室之中進行控制，工作人員對其的控制基本上都可以在LCD屏幕或者CRT顯示中進行控制。

石化裝置對應的工藝過程相對來說較為復雜，若是在操作的過程中存在失誤，那么容易造成火災以及爆炸等一系列問題，因此相關人員針對安全性方面的問題始終也在不斷優化和完善，若是在當前的生產過程中還是交由對應的DCS技術進行操作，那么已經無法達到對應的要求和標準，例如ESD系統就會在DCS系統之外單獨進行運行。智能化和自動化控制儀表若是能夠得到有效落實，不僅能夠達到安全生產的要求，同時也能夠推出一系列更加新型的系統，例如SIS系統，該系統也是將人性化以及安全性放在了第一位來開展對應的生產工作。

4 自動化系統的優化

4.1 DCS系統應用與優化

DCS系統是目前我國一種較為常見的集散控制系統，得到了廣泛應用以及認可，在這樣的背景之下，越來越多的行業開始使用此類系統來提高自身的生產質量以及技術水平。石油化工產業也廣泛地使用了此類系統來提高自身的生產效率。但是在實際的應用過程中，部分企業以及單位所采取的使用方法存在一定的缺陷和問題，這也就導致了系統的性能無法得到最大程度的發揮，究其原因主要是因為其未能夠將生產過程進行分散，從而采取了集中的方式來進行控制，而針對此類問題想要有效處理和解決就需要將當前石油化工生產的環節進行分散化控制，以此來有效提高生產質量和效率。在這樣的一個過程中，工作人員應當注重分析以及掌握各項工作開展可能會面臨的一系列問題，提前將其提出和分析，從而采取對應的手段來預防，通過這樣的方式就能夠從一定程度上實現了自動監控及管理，節省出更多的勞動力，促使生產效率進一步提升。除此之外，在化工進行生產的過程中也需要使用到各項設計內容，若是無法對此類設計過程中存在的問題進行處理和解決那么也無法切實提高生產效率，因此工作人員也應當及時地對此類設計中面臨的問題進行收集和研究，以此來得到設備運行的實際狀況，通過不斷的研究以及探討來采取一系列針對性的手段和措施進行優化和調整，以此來確保設備運行的效率。對于系統自身來說，若是能夠采取對應的手段和措施來對其進行優化和調整，那么其自身也能夠對裝備的運行參數進行優化和控制，整體生產過程所花費的成本能夠得到有效控制，從而在確保生產效率的基礎之上還能夠對生產過程進行優化和調整，以此來切實提高企業的經濟效益。

4.2 自動化的實現

當前社會中的各項科學技術水平都在不斷提升和進步之中，而在這樣的背景之下石油化工生產過程中想要確保各個參數的準確性，掌握各項參數運行的現狀以及對溫度、流量以及壓力等各項參數都進行準確的掌握和控制，就需要實現系統的自動化功能。自動化的實現對于行業來說是一種非常良好的發展趨勢，因為其能夠節省出更多的人力資源以及精力，同時系統自身的運行擁有絕對的準確性，相比較于以往人工的方式來說可以減少一系列誤操以及失誤的情況。而想要在當前的背景之下實現此類系統的自動化，就需要對當前開展各項工作過程中所面臨的一系列問題進行分析和探討，并且采取一定的算法技術來進行處理和解決，從而實現對儀表科學合理的控制。通過此類措施不僅能夠有效地對一系列儀表維護成本進行控制和節約，同時也能夠促進我國石油化工行業能夠朝著智能化以及自動化的方向良好發展和進步。

4.3 未來發展趨勢

當前社會發展的趨勢以及潮流就是朝著信息化以及互聯網的方向發展，因此大部分行業都將自身以往的技術與此類先進的計算機技術相互結合和應用，從而在提高工作效率的同時也推動了自身技術的發展。目前互聯網的技術已經深入各個行業之中，對于我國非常重要的石油化工行業來說同樣也是如此，其對石油化工儀表的自動化技術進行優化和完善，以此來確保在實際的運行過程中此類儀表設備能夠更加有效的檢測到系統的實際運行狀態，從而在現有的基礎之上來進行更為全面優化以及提升，促進整體行業以及技術水平能夠朝著智能化的方向發展。隨著DCS系統方式的創新，化工生產控制系統也將會變得越來越網絡化以及智能化，相比較于以往所使用的控制系統，此類得到發展的控制系統不僅可以為后期系統安裝以及維護提供相應的工作支持，同時也能夠確保相關石油化工企業的經濟效益得到提升和維護。但是此類技術在當前的環境中進行應用顯然還是存在一定的缺陷和問題，為了防止受到其他一系列多元化因素的影響和限制，在未來的發展過程中應當進行創新，以此來確保技術應用效果有效發揮，從而最大化地發揮技術應用的效果和作用。

5 結束語

在當前的石油化工行業之中，儀表控制系統是其中非常重要的一個組成部分。為了能夠確保此類系統在未來發展過程中擁有更為良好的應用前景，相關人員需要應用更為良好的DCS技術，以此來不斷完善系統，進而推動社會與行業的共同發展。