基于化工仪表DCS监控系统的开发与应用的思考

董金国

[摘 要]随着我国工业化水平不断提高，对生产过程仪器、仪表的使用与调控性能要求也越来越高。在老企业技术改造过程中，随着智能仪表的广泛应用，希望实现与其性能匹配的先进监测和控制系统，使各能源间合理分配，做到实时、快速、有效的计算和分析，提高煤炭资源的利用率和煤化工产业深加工。本文针对DSC监控系统的构成和特点进行介绍，从而探索研究化工仪表DCS监控系统的开发与应用。

[关键词]化工仪表；DCS监控系统；开发；应用

中图分类号：TQ056.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）31-0390-01

DCS监控系统综合了控制、显示、通讯以及计算机技术，可以在工业中实现分级管理和集中操作。随着我国经济的不断发展，工业化水平也在不断的提高，工业对于生产过程中的仪表和仪器的使用性、调控性也有了越来越高的要求。随着智能仪表的广泛应用，化工企业进行的技术改造要求实现先进的控制系统和监测系统，达到能源的合理分配，实时、有效的进行计算和分析，提高工业资源利用率和工作效率。

1 DCS监控系统与石油化工概述

DCS是指分布式的控制系统，国内的自动控制行业又将其称为集散控制系统。是一种相对于集中式控制系统而言的新型计算机控制系统，是在集中式控制系统的基础上发展、演变而来。DCS主要是有多台计算机分别控制生产过程中多个控制回路，同时又可以集中获取数据，并进行集中的管理和集中控制的自动控制系统。系统用微处理机分别控制各个回路，将系统存在的危险进行分散控制，不同的计算机能够控制不同的功能，所以系统结构采用的是容错的设计，就算某台计算机出现故障，也不会导致系统的其他功能的丧失。并且由于系统内的各计算机功能比较单一，所以在进行系统的开发时，可以根据需要实现的功能选择可靠性高的专用计算机，提高系统的安全性。其次是DCS采用的是开放式、标准化、系列化的设计，所以系统中的各计算机采用局域网方式通信，从而实现信息的传输，当需要改变功能或者扩展其他功能时，可以新增加的计算机直接连入系统的通信网络中即可，不会影响到其余的功能的实现，在后期的维护工作中更是简单方便，系统能够实现传输信息共享的功能，对各环节的功能具有良好的协调性。

2 DCS监控系统的构成

2.1 系统的组成部分

DCS监控系统是运用通信技术和计算机技术等，在微处理器的基础上集中的进行管理、监视等综合控制的一种新型系统。它主要包括了几个模块：1、数据通信模块，这个模块的主要功能是对现场进行保护、对智能仪表负责数据通信，以及完成和主站的数据通信；2、数据上传和发布模块，这个模块主要负责把监测来的数据通过局域网予以上传，以及对于突发事故的处理；3、数据分析、处理模块，这个模块主要功能是可以随时通过人机界面对生产过程进行浏览，针对下位机在线的进行运行状况监测。

2.2 DCS的网络结构部分

DCS监控系统的网络结构主要包括上层操作网络和底层操作网络。底层操作网络作为工业控制的主要部分，为了完成系统控制的要求，会在模块ACM和模块UO中进行各分站间通讯的完成。而上层操作网络的主要功能是把监控的数据提供给人机界面。DCS的网络系统采用的结构是以太网，通过冗余服务器的作用把实时监控的数据上传到以太网上去，再在各分站之间进行数据交换，这样一来就避免了分站和相关控制器直接进行通讯的麻烦，减轻了ACM的通讯负荷。

2.3 人机界面

人机界面的功能是让用户可以通过网络环境进行针对动态数据的分析、浏览等活动，对仪表参数的处理相对简洁，并且可操纵性强。人机界面有多个层次的机构，例如服务器系统、数据处理系统、浏览器系统等，是一种基于COM模型和ActiveX方法的电子浏览系统，主要包括数据库服务层、应用服务层以及浏览器层。

3 化工仪表DCS监控系统的开发与应用

3.1 DCS监控系统的开发

因为 DCS 是以为处理器为基础，并运用了计算机技术、图形显示技术、网络通信技术和自动控制技术，将的化工生产过程进行监控、操作、管理和危机分散控制等，所以在开发DCS 监控系统时，其必须具有以下几个功能：1）化工处理模拟量数据量的采集和过程的控制，及化学品开关量的顺序控制；2）对开关量和模拟量结合进行控制，比如混合控制，还需要实现人机界面的简易安装、便于使用维护，功能扩展和升级。化工生产中的DCS监控系统，该系统采用的是三层通信网络，即信息管理网、过程控制网和控制站内部网络三种。

在第一层的信息管理网中，本次的系统设计采用的是符合化工数据收集的DeltaV/AMS协议的局域网，并连接了有关的现场的网桥和油库内部的各类管理计算机，这样方便与化工厂的信息传送和管理可以实现远程数据的实时查看和管理。

第二层是属于化工处理的控制过程网络监控管理系统。在本系统中采用了双高速的冗余工业的企业局域网ScnetII作为过程控制的主要网络，将设备连接操作站。当技术人员或者工程师进行控制，系统会实现各种实时的信息的传输工作。

第三层是控制站内部的控制网络，此环节主要是采用主控制卡进行指挥式令牌的网络，将系统中所存储的数据或者信息轉发，也是控制各个设备之间进行信息交换的主要通道。在控制站台当中，系统直接与现场的化工设备及原料打交道的是 Hart/Classic I/O 分布式从站单元，此单元能够完成整个化工工作的实时监控功能。当工程师通过对监控中心的软件进行设置和配置不同的硬件时，能构成不同功能的控制结构。在控制中心的主要设备是由化工仪表、阀门、传感器等构成，其主要核心是传感器。在这部分设备配置中，分布式从站单元可以配备 16块 HSE I/O 端口，在元件的后端采用 SBUS-S2 总线进行连接，从而实现相互通讯。而由于元件内部采用的板极热冗余技术，所以采集的数据需要实现1：1的备份。当系统中任何一个设置为冗余方式的计算机工作时发生故障时，备用功能就会自动切换，整个系统任然按照原来的工作程序进行，不会影响到系统的整体运行。

4 结语

综上所述，DCS监控系统是一种综合的智能控制系统，如果在应用时加以注意就可以大大的提高化工生产的效率，以及保证化工生产的安全性和可靠性，节约材料和能源，提高企业的经济效益。

参考文献

[1] 王岩红.浅谈基于化工仪表DCS监控系统的开发与应用的思考[J]. 工程技术：引文版，2017（1）.

[2] 梁然.浅论石油化工仪表DCS监控系统的开发与应用[J]. 中国石油石化，2016（S2）.endprint