分布式集散控制系统（DCS）的应用研究

李东光 唐丽洁

（唐山三友集团兴达化纤有限公司，河北 唐山063305）

1.分布式集散控制系统（DCS）工作原理及特点

DCS（DISTRIBUTEDCONTROLSYSTEM）系统是由通信网络传输至控制中心，在控制中心实现对现场设备统一的监视和控制，通过分布式的现场数据采集单元对现场仪表工艺数据进行采集。该系统性能先进，功能齐全，组态灵活方便，是性能价格比较高的中小型分布式集散控制系统。系统主要用于工业自动化领域的数据采集、数据管理以及控制输出，是油气田、化工等行业实现自动化控制的理想选择。

2.分布式集散控制系统（DCS）结构

2.1 分布式集散控制系统（DCS）结构

它可分为现场设备控制层、监控管理层和通信网络层。

2.11 现场控制层。它是由多个RTU或PLC组成，每个RTU构成了一个现场子控制系统，负责对本地现场设备的数据采集和控制。RTU为模块式结构，用户可以根据实际需要灵活选择功能模块。

2.12 监控管理层。它是由服务器、工程师站和操作员站组成，内装ECHODCS组态软件，负责现场控制系统的集中监控、配置、管理和维护。

2.13 通信网络。在监控管理层内，服务器、工程师站和操作员站之间采用冗余的100M以太网结构。通过客户机/服务器方式，实现监控数据的共享。

2.2 分布式集散控制系统（DCS）结构特点

2.21 自主性：系统上各工作站是通过网络接口连接起来的，各工作站独立自主地完成自己的任务，且各站的容量可扩充，配套软件随时可组态加载，是一个能独立运行的高可靠性子系统。

2.22 高可靠性：高可靠性是DCS的生命力所在，从结构上采用容错设计，使得在任一个单元失效的情况下，仍然保持系统的完整性，即使全局性通信或管理失效，局部站仍能维持工作。从硬件上包括操作站、控制站、通讯链路都采用双重化配置。从软件上采用分段与模块化设计，积木式结构，采用程序卷回或指令复执的容错设计。

2.23 适应性、灵活性和可扩充性：硬件和软件采用开放式，标准化设计，系统积木式结构，具有灵活的配置可适应不同用户的需要。工厂改变生产工艺、生产流程时只需改变系统配置和控制方案，相应使用组态软件填一些表格即可实现。

2.24 在线性与实时性：通过人机接口等对过程对象的数据进行实时采集、分析等，可进行系统结构、组态回路的在线修改、局部故障的在线维修。

2.25 协调性：实时高可靠的工业控制局部网络使整个系统信号共享，各站之间从总体功能及优化处理方面具有充分的协调性。

2.26 友好性：DCS软件面向工业控制技术人员、工艺技术人员和生产操作人员，采用实用而简捷的人机会话系统，CRT高分辨率交互图形显示，复合窗口技术，画面丰富，纵观、控制、调整、趋势、流程图、回路一览、批量控制、计量报表、操作指导画面、菜单功能等均具有实时性。平面密封式薄膜操作键盘、触摸式屏幕、鼠标器、跟踪球等操作器更便于操作。

3.分布式集散控制系统（DCS）重要性认识

多年来，分布式集散控制系统在企业电仪车间生产、技改、管理层面取得了骄人战绩。首先是UPS的并机应用。UPS它所带负荷是DCS系统及其操作站，如果断电，生产线将完全失控。有时候随着其使用年限的增加，UPS故障频发，电仪技术人员可以选配UPS并机方案，选用两台UPS同时供电输出，两台可以互为备用，最大限度的可以稳定生产；其次是隔离安全栅的改型。随着年限的使用，隔离安全栅一般是19吋卡笼柜模式，造价高，供货周期厂，困扰着电仪人员。为解决这一难题，电仪操作人员可选用导轨安装卡，满足工艺生产需求，而且安装维修简便，备件储备充足；第三，PH计测量方法改进。PH计测量数据的准确直接影响纤维品质，原来测量方法都是使用密闭流通池模式，因介质压力波动，时常导致数据波动，而且PH电极消耗居高不下。电仪采用常压下流通池安装测量方式，成功消解了压力波动影响，并将PH计移动到环境相对较好的岗位安装，大幅降低了PH计电极的消耗；第四，电动机强冷风扇的改造。老线纺练电动机多数为强冷风扇，风扇故障引起的停机很多，电仪人员结合生产实际，考虑到电机有效控温，决定改造为自冷风扇控温，改造后降温功能满足应用，而且减少了故障点，对稳产高产贡献了力量。

4.分布式集散控制系统（DCS）应用研究

在知识经济引领社会发展的大潮流下，企业电仪职工自我素质的提升显得尤为重要。上面谈到了企业电议职工对其的认识，现就电议职工本身来说，需要做的一些工作。

企业电气仪表专业技术发展很快，新产品、新技术层出不穷，作为应用维修部门，电仪始终将技能培训、业务提升作为日常任务的重点抓紧抓牢，不敢松懈。首先，抓好岗位应知应会的培训。这一层级的培训以工段班组为主。由主管技术员主导培训，针对特定岗位，搜集整理事故案例，对一线职工进行业务指导；其次，举办专题知识讲座。这一层级的培训由主任工程师完成。针对生产线偶发、频发故障的设备进行专题汇总，培训对象是一线的班组长、技术员，重点在理论层面拔高班组长、技术员的业务技能；第三，联系生产厂家，做好设备选型交换，确定应用后，外委人员专业培训。DCS系统发展更新很快，电仪先后选配的福克斯波罗公司的IA系统，西门子公司的PCS7系统电仪都派员参加了厂家组织的组态编程培训，培训回来的技术人员再将培训所学广而告之，传递给身边的同事，从而形成合力，共谋技术进阶。

多年来，电仪技术创新成果显著，相信电议职工在自我素质各方面整体提升的情况下，其所做的贡献在化纤发展建设大潮将会发挥更加重要的作用。

[1]ABBDCS系统及RosemountFF仪表在甲醇生产过程中的应用.《自动化信息》,2007年06期.

[2]应用于工业水处理系统的DCS控制.《广西质量监督导报》,2008年08期.

[3]何衍庆,俞金寿,蒋慰孙.分散控制系统中先进控制算法的研究[S].炼油化工自动化.

[4]《集散型控制系统选型与应用》.清华大学出版社.

[5]《分布式控制系统（DCS）设计与应用实例》.清华大学出版社.