浅谈集散控制系统（DCS）及研发课题的应用实例

李振瑜

摘要：分析了DCS的基本原理以及工作结构，针对中小型控制网络的实际应用进行了案例分析，说明其优势与应用要点。

关键词：DCS 系统结构 应用案例 组态软件

中图分类号：TP273.5 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2014）11-0019-01

Abstract：analysis of the basic theory of DCS and structure of the work， according to the actual application in the network of small control for the case studies， illustrates its advantages and application points.

Key Words： DCS system structure of the application case of configuration software

工业产品的需求促进了生产技术的发展，工业生产的专业化、规模化、自动化动都不断的进入到生产实践中，改变了成本和效率控制的落后局面，自动化控制包括了自动检测、信息处理、分析计算等，参与的人越来越少，同时自动化因为技术特征的差异而出现了多种形式，其中DCS就是其一种，其可靠性、开放性、灵活性都优于其他分散控制系统，所以研发和应用都受到了更多的关注。

1 DCS系统的工作原理研究

DCS系统是一种利用通过通信网络完成数据传输的系统方式，在控制中心实现对现场设备的统一监控和控制，通过分布式的现场采集单元来完成对工程仪表和数据的采集。DCS系统的结构分为现场层、监控层、网络层三个部分，其中现场层主要是数据采集端，多个PLC和RTU构成，每个RTU所构成的是一个现场子系统，负责对某个区域对现场设备的数据进行采集并进行控制。RTU模块结构，用户可以根据实际情况进行灵活组合，提高了系统的适应性；监控层，则是服务器和工程师站、操作站构成，其中安装了组态软件，负责对现场控制系统的集中监督与管理，并方便设备维护；网络层，在监控层各个设备和工作站之间构建的通讯系统，利用以太网连接，并设置对应的冗余，帮助客户机与服务器之间完成数据的共享和传输。

2 DCS的实际应用案例

2.1 系统功能概述

某矿业集团，在生产中对能耗较高的鼓风机进行了优化控制，提高其自动化控制水平来降低能耗，为此选择了DCS系统进行自控。针对生产中运行速度满足工艺需求的基本需求设计对应的系统功能。并实现对数据实时显示、预警、参数调节、启停设备、连锁控制、解锁控制等等；并实现在数据库内完成事故检索、数据查阅等功能。在这个需求上，选择设置三个操作员站、一个工程师站、两个控制站的系统模式、通过SCNET网和SBUS网完成对接。强化系统的安全性与可靠性。

硬件配置，系统主控卡和数据卡、外配电源、网络交换机等均采用冗余控制，一旦线路中出现故障，系统可以进行切换保证正常运行。工程师站主要负责对组态软件和系统数据库等进行下装，I/O站则负责信号的采集和传输，操作员站则进行现场监控，包括对工艺改变、参数预警、控制操作参数改变等等，系统中所有的开机和停机都由DCS进行控制，及时处理系统运行中出现的问题，并增加手控系统，对系统进行多重保护。

2.2 系统数据功能

2.2.1 显示数据

按照工艺要求，系统将工艺流程进行数据化，并显示在DCS操作员站的屏幕上，使之可以及时的掌握设备运行的状态，操作员方便识别系统中设备运行的状况，并对风机的运行进行控制，所有的阀门调节以及变化参数都会形成数据呈现出来，液位也会显示实际情况。DCS对采集的数据将实时化保存，操作员可直接查阅历史数据，准确的分析工况，并对系统进行及时的控制。

2.2.2 操作界面

系统组态提供了多种风机的操作画面，包括冷却器、鼓风机、DI/DO等，其中冷却器画面显示的是冷却器ABC煤气压力和水文情况等，出水温度电捕焦油器的压力温度曲线等，直接显示了电捕焦油器的状态；鼓风机画面则对鼓风机的AB轴承的温度进行检测，位移情况、润滑油温度等，油泵连锁机构运行的情况，电加热启动等，鼓风机连锁机构的运行情况，还包括鼓风机停车的原因等；DI/DO操作画面，则显示变频器的状态，准备、运行、故障、预警、鼓风机变频状况等；手动或者自动，焦炉集气管的压力以及阀门位置等，风机油泵的运行桩，停车按钮、循环氨泵运行等等辅助设备的状态和控制情况等。

2.3 DCS组态分析

启停设备组态：DCS系统都是依靠图形编程来实现控制，在组态是需要考虑设备的功率和原理等，根据电机设备的功率分为两种，大功率根据设计资料，未来满足信号开端的继电器对电流的承载能力，可以通过加入受DCS系统控制的继电器，实现控制；功率小的则利用I/O开关端的继电器进行直接控制。

系统连锁：在研究与开发中，系统连锁开关都是自定义实现，可以在画面上直接进行手动切除和投入操作。油泵系统连锁运行中，如果油压出现降低，自动启动辅助油泵进行提升。连锁切除时主油泵和辅助泵随时停车。鼓风机连锁系统运行中，油温、油压、轴位移改变超标则自动停车，如果解锁鼓风机运行与连锁调整没有关联，一般仪表故障检修中使用。

总体看，DCS系统在风机控制中，优势如下：参与风机的调速和各种信号采集与控制，运行卡件和设备卡件完成自动切换，如果某个控制卡出现故障仍然可以控制设备的运行而保障安全可靠；组态支持下的线上升级与数据维护优势明显，各种数据和设备诊断都可在线上进行，同时选择了双网模式，数据传输稳定且高效，实现了实时化控制的基本要求。

3 结语

DCS是一种较为先进的计算机控制系统，从诞生到今天不断的提升与研发使之不断适应各种工业现场。如上述分析，利用DCS与以太网、组态软件的研究进行结合，使之成为可以实时化控制风机的自控系统，适应煤化工生产的需求，就是其发展的一个重要方向。

参考文献

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