基于DCS的化工自動化控制

霍明陽

（山東華魯恒升化工股份有限公司，山東德州 253000）

隨著信息化時代的發展，各行各業開始廣泛地應用計算機控制系統，并取得了不俗的成績。對于化工領域來說，其自身的生產條件較為特殊，甚至有些苛刻，必須要嚴格把控原材料的使用。從本質上來看，DCS 是以計算機控制的自動化系統為基礎的[1]。在目前化工產業經營發展的環境當中，DCS 補給能夠確?；どa的精準度和高效性，而且還能切實提升化工生產的質量和效率及其安全性。DCS 在化工自動化控制領域的科學合理應用，在提升化工企業經濟效益的同時，還能夠促進化工領域的健康可持續發展。因此，必須要加強對于DCS 在化工自動化控制領域應用的重視程度。

1 DCS簡述

1.1 DCS概念

DCS 也稱之為分散控制系統，其是一種新興的科學控制系統，是以互聯網計算機技術為基礎的，主要涵蓋了遠端儀表多種信號的收集、第三方系統的通信等多種先進的現代化科學技術，以此實現企業的精細化和高效化管理。對于我國來說，DCS 的應用范圍越來越廣泛，其設計的原理是以集中控制系統為基礎衍生而來的，并在其中綜合了多種先進的現代化科學技術，對其進行不斷更新和完善的一種新興的控制系統。DCS 應用最為廣泛的行業主要是電氣領域和化工領域。隨著科學技術的不斷發展與進步，DCS也會隨之不斷地更新換代，勢必會進一步拓展應用的領域[1]。

1.2 DCS的主要功能

經過長時間的DCS 的實際應用，并結合其自身的技術架構，可以發現，DCS 的主要功能包括四個方面，分別是實時性、調整性、報警以及監督管控等。①DCS 的實時性功能主要表現在，該系統在收集生產現場的相關數據信息時，只需要簡單的自動化輸入和輸出便可完成，并且能夠及時地向相關人員進行反饋，以確保數據信息的實時性和準確性。②DCS 的調整性主要指的是參數的調整，該系統能夠基于化工生產現場所表現出來的實際壓力、溫度等數據來調整化工生產中所設定的相關參數，且能夠確保參數的及時性和精確性，從而保證化工企業的安全。此外，DCS 還能夠對化工生產所涉及到的原材料進行把控和調整，以質量和效率為前提，盡可能地節省原材料的使用量，以盡可能地降低化工企業運行和生產所需要的成本投入，從而提升化工企業的經濟效益[2]。③DCS 的報警功能主要表現在，該系統能夠實時監控和管理化工企業生產過程中所涉及到的設備設施、系統以及原材料等，如果發現其中出現異常情況，能夠第一時間發出相應的報警，并顯示相應的位置、時間等基本信息，以為后續技術人員的處理提供科學的參考，從而能夠降低化工企業發生安全生產事故的概率。④DCS 的監督管控主要指該系統能夠將化工企業運行的數據信息與正常的裝置設備及其系統的數據信息進行對比分析，并形成相應的日志形式，作為后續故障檢查、維修的重要參考依據。

2 DCS的特點與性能

2.1 人機共同協助

DCS 能夠實時整合化工自動化控制系統的數據功能，并對不同位置監測點的具體檢測數據進行計算分析，將其進行整合，并顯示在管理員的界面當中，方便相關技術人員對其進行檢查和管理。而且當技術人員需要操作和查閱相關的數據圖表時，DCS 還能夠提供更多的便捷性。除此之外，DCS 還能夠在遠端控制系統對實際化工生產現場的相應數據信息所關聯的設備進行調整，以實現DCS 人機共同協助的特點，從而顯著地提升化工自動化控制系統的工作效率。

2.2 安全性

DCS 具備較強的安全性，其控制方式是以分散型為主的，以多冗余的控制方式控制化工生產過程中比較特殊和繁瑣的內容，不僅能夠有效地減少出現故障問題的情況，而且還能夠將不利因素控制在可控范圍之內。DCS 在實際的化工自動化控制系統中的應用，往往是在多臺不同類型的計算機當中分配不同的控制功能，能夠實現安全有效的控制，一般來說，其結構設計并不是容錯型的，所以即便是其中任何一臺計算機出現各種問題和故障，也不會導致整個化工自動化控制系統完全喪失控制功能。除此之外，正是由于DCS 的分散控制特點，其每臺專用型計算機所負責的控制功能較為單一，能夠根據實際的要求對系統進行控制，而且還不會對整體DCS 的控制功能造成不利影響，從而極大地提升了化工自動化控制系統的安全性和可靠性，而且還能夠確?；どa的質量和效率。

2.3 靈活性

DCS 在設計的過程中會涉及到相應的模塊，而且模塊結構彼此之間是沒有任何關系的，如果想要進一步擴展系統的控制范圍，只需要優化結合的模塊便可實現。而要想對控制的層次進行改變，可以以組態的方式實現，在其中應用新式的控制回路。以組態的方式能夠將不同的控制對象以其自身實際的不同控制算法分別進行自動化的硬件和軟件阻礙，能夠對控制的流程進行自動確定以及對控制流程對象的測量數據信號進行自動判斷，并對信息點彼此之間連接的節點關系進行相互控制，再自動選用相適應的控制算法流程設計，以及調用基本的控制算法等全部必要的流程質量控制監視及其進度監測自動報警的控制畫面，從而更加靈活便捷地設計出包含全部化工自動化控制系統所必要的各種流程及其關聯設備的DCS，提升化工自動化控制系統的效率和質量。

2.4 開放性

DCS 具有較強的開放性，其主要是以開放性、規范性和綜合性的各種系統優化設計而成。其中各臺專用計算機能夠以無線局域網或者移動通信網絡的形式實現無線通信，以促使化工自動化控制系統內部各種數據信息的實時有效傳輸。如果想要對系統進行改變或者拓寬整個系統的網絡功能時，可以在整個DCS 或者無線通信系統中直接添加新增的專用計算機即可，反之，可以直接卸載相應的專用計算機，便可實現刪減和改變控制系統，而且此類操作不會對系統當中的其他計算機的控制功能造成不利影響

2.5 便于維護

DCS 實現控制功能往往包含了多臺專用的計算機，其系統維護比較簡單、便捷，其中某臺計算機出現故障或者問題時，可以在確保DCS 整體安全穩定的前提下，實現對故障點的快速、獨立處置，不會影響其他專用計算機的正?？刂七\行。

3 基于DCS的化工自動化控制的現狀

隨著科技的不斷發展，化工行業在各種新型科學技術的幫助下取得了不俗的成績。DCS 在化工自動化控制中的應用，能夠更加便捷全面地控制整個化工生產的過程及其設備設施。但在實際的應用過程中，仍然存在著很多的問題和不足。一般來說，化工企業的生產流程較為復雜和繁瑣，對于DCS 的要求較高。

3.1 未充分發揮DCS的網絡優勢

DCS 的網絡兼具傳輸距離較遠、網絡速度較快等優點，大部分是以以太網機構和冗余光纖的形式實現的，而且能夠確保DCS 的安全性、及時性和可靠性。一旦將DCS 以集中控制的方式應用于化工自動化控制系統當中，將直接喪失了DCS 網絡的突出優勢，無法將其優勢和作用發揮到極致。

3.2 信號干擾

在實際的化工企業運行生產過程中，電磁和靜電干擾的情況時有發生，致使DCS 的信號電纜與電氣電纜出現平行或者交叉的情況，直接干擾了系統的信號傳輸。而且隨著信號傳輸電纜的距離增加，電磁和靜電干擾的可能性也隨之上升。因此，必須要有效地控制化工企業的電纜傳輸距離及其敷設環境。

4 基于DCS的化工自動化控制的具體應用

相比于傳統的化工自動化控制系統，DCS 有著諸多突出的優勢。DCS不僅能夠減少人力資源的投入，而且還能夠更加安全便捷地實現系統及其關聯設備的控制，換言之，只需要在專用計算機當中輸入相應的指令，DCS 便可操控設備。此外，DCS 還能夠在很大程度上降低化工行業自身所具有的風險性，從而確?；どa的安全性和高效性。

4.1 緊急制動

化工企業生產出來的產品不可避免地會出現損壞的情況，大部分是由于很多特殊原因和不確定因素導致的。如果在其中包括重大危險的產品，不僅會對產品的生產質量和效率造成不利影響，而且還會危及到人民群眾的生命財產安全。DCS具備緊急制動的功能，一旦在系統所控制的范圍內出現異?；蛘呶ｋU，DCS能夠實現自動立即停止。換而言之，當DCS 檢查到相應的危險點之后，就會停止運行。DCS 的緊急制動功能不僅能夠降低化工企業發生安全生產事故的概率，而且更重要的是在很大程度上保證了人員的生命財產安全，從而促進化工行業的安全穩定運行和發展。

4.2 連鎖控制

一般來說，化工自動化控制系統往往控制了多個生產過程。對于傳統的控制模式來說，需要大量人力、物力的投入，而且還需要精確的計算，以及為了保證人員的生命財產安全需要配備各種勞動防護用品。DCS 的自動化程度較高，不僅能夠大幅降低人力資源的投入和使用，而且還能夠實現連鎖控制，也就是說在DCS 當中輸入相關的指令，系統便可以自行控制相應的設備，進行自動化的生產。除此之外，化工企業自身的危險程度較高，所以，DCS 的自動化生產，能夠大幅提升化工企業的安全性。目前很多的化工企業當中，已經開始在化工自動化控制系統當中應用DCS，基本實現了無人化生產。DCS 能夠實現無人化的原材料精準添加，而且還能夠根據既定的程序和質量對其進行科學合理地調整，并在連鎖控制的條件下，開展化工生產。而這一系列的生產操作僅僅需要相關的技術人員在DCS 當中遠程監視相關的參數數據即可，在實現化工無人化、自動化生產目標的同時，還能夠提升化工企業的經濟效益，從而促進化工行業的健康可持續發展。

4.3 PID控制

在實際的化工自動化控制系統當中，會包括多種不同的控制回路，如單回路、串級回路等?；ぎa品質量、成本、效率、能耗等在很大程度上取決于生產過程的參數控制。DCS 能夠實現自動PID 回路控制，對化工自動化控制系統當中全部的溫度、液位、流量、壓力等多方面的關鍵參數進行科學合理的調節，以確保全部的參數都在生產所需要的范圍之內，從而極大提升了化工自動化控制的質量和效率。

4.4 實現生產管理層與執行層之間的信息溝通

化工企業生產和管理的水平在很大程度上取決于生產管理層與執行層之間的信息溝通?；贒CS 的化工自動化控制，實現了實現生產管理層與執行層之間的信息溝通、交流，實現了信息的實時共享，對于生產管理層所制定的一系列生產指令和決策，能夠方便執行層人員及時調整化工生產的工藝、狀態以及各種影響因素等，提高了化工生產的效率。

隨著我國經濟的發展和科技的進步，化工領域取得了令人矚目的成就，化工企業的規模和數量也與日俱增。在此背景下，化工自動化控制系統必須要實現智能化和自動化的發展。DCS 是時代和科技發展的新興產物，基于DCS 的化工自動化控制，在提升化工產品生產質量和效率的同時，還能夠對其進行精細化和高效化的管理與控制，而且由于DCS 的統一性管理，在很大程度上降低了化工生產的成本投入。同時，基于DCS 的化工自動化控制能夠在一定程度上增強化工企業的市場競爭力，在很大程度上顛覆了傳統的工業控制模式，也彌補傳統控制模式中所存在的一些缺陷和漏洞，從而切實提升化工產品的生產效率和質量。

5 結束語

基于DCS 的化工自動化控制對于化工企業的經營和發展是十分重要的，也是非常必要的。該系統不僅能夠切實提升化工企業的管理、監控與操作等多方面的水平，而且還能夠以分散控制的方式實時控制化工生產的生產工藝和流程，極大減少了由于人為因素而導致的各種不安全事故，提升了化工企業生產的安全性和高效性，從而促進化工行業的健康可持續發展。