DCS在工业自动化中的应用

2022-03-24文红林

今日自动化 2022年7期

文红林

（重庆沃特智成新材料科技有限公司，重庆 401221）

1 DCS概述

1.1 DCS及其发展趋势

DCS 主要是利用先进的计算能力，对工厂的各个环节进行监控，包括从微机中抽取数据模块的内容，并对相应的数据进行处理、分析、存储。它不仅可以保证精度，而且还可以提高工作速度。在工业生产中，能在最短的时间内，迅速掌握生产的设备和状态，并了解各种操作参数，利用丰富的功能模块，简洁的界面，方便用户进行相应的操作。在工业生产中，如果出现故障，可以迅速定位、分析、诊断故障，并及时采取相应的处理措施，以减少故障对企业的不利影响，从而促进工业生产的高质量、高效率进行。

1.2 DCS结构

计算机网络技术是DCS 的基本技术，它通过三个节点之间的网络连接，实现了DCS 的实时监控。工程师也可以用一台微型计算机进行离线组装，从而实现DCS 配置更好的优化。在DCS 的实际运行中，采用了人机接口的显示方式，对各功能模块进行了选择，实现了具体的工艺要求，并对其进行了详细的设计。因此，DCS 在工业生产中的应用，必须将DCS与实际生产状况相结合，从而更好地满足工业生产的要求。

1.3 DCS特点

在目前的工业生产过程控制中，各种机械设备都要受到严格的控制，DCS 的计算能力是其主要的控制功能，它可以实现对微机的各种复杂性能的控制，包括采集和处理微机的数据、信息、分析、显示、记录等方面，极大地提高了控制系统的工作效率。人机接口是专门为操作人员设计的，可以让操作人员在最短的时间内掌握生产的真实情况，了解各种操作参数，同时也可以根据设备的输出数据，迅速掌握故障的情况。另外，还可以调用和处理历史数据。在工业生产中，可以将特定的单元内容显示在屏幕上，然后根据这些信息，完成相应的规则，如果使用者想要改变控制系统，只需要重新组装就可以了，根本不需要改变连接方式。系统的操作者必须使用人机接口来进行操作，从而能让操作者清楚地了解各种功能的作用和方式，提高作业人员在作业中的效率和精确度，减少出现错误、操作失误等问题。同时，它还可以对工业生产的各种机械装置的数据进行实时的处理、分析、传输等操作。在屏幕上还能显示出各单位的详细信息，以便管理者更好地理解和调节产品。若要更改DCS的控制方案，还可以在显示屏上直接用功能模块进行调整，无需进行繁琐的停机、重联、换线等操作。

DCS 的基本构成是由计算机组成的，它与三种不同的节点相联系，即DCS 的管理者和生产现场的I/O 控制台。工程师工作站可以使用微机实现离线组态结构。在实际操作时，可以将相应的模块显示在屏幕上，然后在上面填上相应的规则。在这类作业中，必须重视对控制计划的及时改进。具体的配置方法为：①要建立一个目标项目；②要根据这个项目来创建一个项目的数据。在确定好后，再决定诸如点位、I/O单位的配置等。由于系统网络中的所有装置都与相应的图表一一对应，所以可以用图表来实现设备配置。

2 DCS在工业自动化中的应用

（1）通信接口方面的应用。在工业自动化系统的设计中，常常要在报警环节中采用DCS 控制，但是在现实中，一旦出现了突发事件，警报系统就会自动启动，但却不一定能将所有的警报内容都显示出来，从而造成警报的准确性下降。此外，由于DCS 在实际使用过程中存在着通信接口问题，使得各个子系统之间不能进行实时的通信，而且一旦出现突发事件，报警信号很难在最短的时间内传输，从而制约了企业的生产和发展。因此，在日常的生产活动中，需要对DCS 控制体系进行全面、严格的控制与管理，根据DCS 的管理，对各种信息内容进行记录，并合理地分配这些信息内容，它可以与生产操作环境中的通信接口紧密结合，以方便在生产和发展过程中发生的系统故障，并通过专业的技术人员来解决和处理。

（2）防雷装置和接地系统的应用。在工业自动化的发展中，整个系统都必须具备一定的防雷能力，以保证在恶劣的气候条件下和其他特殊情况下都能顺利的工作，因此DCS 必须加装相应的防雷设备和屏蔽设备，以保证防雷电的性能。在工业自动化领域，采用DCS 可以有效地保护系统的接地功能，改善系统的工作性能，增强系统的抗干扰性，从而使系统在工作时能更顺畅地进行数据传输。

（3）中央处理器的应用。通常情况下，为了达到安全生产与管理的目的，必须以DCS 为基础，对其进行科学、合理的分析与探讨。在DCS 运行过程中，中央处理单元的作用更为关键，它将在安全生产中发挥越来越大的作用。若DCS 自身的抗干扰性较差，很可能造成CSP 系统的安全问题，因而必须重视对其监控与管理。在专业人士的指导下，定期进行设备的检修和保养，并安排技术人员和维修人员对设备进行全方位的检查，确保了中央处理设备的安全、稳定，有效地发挥了工业自动化的作用。

（4）故障诊断方面。DCS 在工业自动化中就起着非常重要的作用，所以在实际的应用中必须对其进行科学、合理的分析与诊断，以此来掌握设备的运行状况，从而及时地发现问题并且解决问题，防止出现的各种安全问题会给公司的整体发展带来不利的影响。因此，在具体应用中，必须对其先进行故障识别，如果要认识系统内部的故障，就必须先确定其发生的原因，其中包括人为因素，或者系统自身的故障，当发现是人为原因造成的系统失效时，必须立即采取有效的措施，以降低系统的损害。同时，还需要科学、合理地控制人为因素，若发现系统是本身存在一定的问题，应该由专业的系统故障检修人员进行维修和检查。这样可以更好的解决问题，为以后的工业发展打下了坚实的基础，可以使整个系统得以高效的运转。通过对系统内部存在的问题进行自动检测与诊断，不仅实现了系统的最大限度地发挥其作用，还降低了故障诊断的难度，并且迅速地查明了原因。全面检查的各种故障，可以寻求科学、合理的解决办法，确保控制系统的安全性和稳定性。

（5）冗余配置设计。为确保系统的稳定运行，所有的处理器模块都需要进行冗余的配置，在利用I/O或者其他具有处理器功能的特殊模块来完成所需要的控制功能时，相应的模块也需要进行冗余设计。在冗余结构的处理器模块中，当处理器模块出现一定故障时，它可以自动、迅速地切换到冗余处理器模块，并且在操作员工作站发出警报。当故障处理器被修复并被插入到系统中时，该系统就会自动地复制并保持它的冗余。为了确保系统的切换稳定、可靠、不受干扰，冗余处理器模块必须采用“事件驱动”的冗余机制，在投标文件中也必须明确冗余处理器模块的转换和数据更新的周期，以及具体的转换机制。这样由于冗余的切换，系统的控制与保护的功能不会损失或延迟。

3 DCS常见问题及应对措施

3.1 软件设备

在所有的系统中，任何的软件设备几乎都有可能会出现一定的故障，这往往是因为低兼容、不能下装和功能上的一些问题。DCS 包括工程师站、组态、操作员站、服务器等。由于每个软件设备的功能和特点都不尽相同，因此往往可能会导致软件设备间的冲突，从而会影响到系统的正常工作。①对于一些软件设备的相关问题，可以采用先进行兼容性测试的方法，来探讨能否排除由兼容引起的一些故障；②在相关操作方面，可以进行下装软件的测试，这样就可以进一步解决下装软件的问题；③对系统的运行机制进行相关的检验，并根据实际情况对系统进行优化，不断地通过硬体制功能，来保证软件的科学化，防止因为管理体制的一些问题而造成的软件设备失效。

3.2 操作过程

在DCS 运行中可能会出现各种异常现象，如运行异常、运行异常、系统死机等，这些都会给生产带来很大的负面影响，降低生产效率等。它的主要的故障原因有：计算机系统可能遭受了病毒的入侵，从而造成了网络的延迟，或者是系统的功能不能正常地工作；MCU 的容量设定不当，或者长时间使用的机箱没有进行定期的清洗，造成了大量的内存占用，机箱内部配件可能出现接触不良，风箱故障等。如果DCS 出现内部故障时，就会出现显示器蓝屏、系统死机等一系列的问题，因此必须逐个查找问题的根源。为了防止DCS 在运行时出现类似的故障，必须加强对系统的日常维护和管理，如安装强大的防病毒软件，并且对其定期进行病毒检查，以保证系统在正常的网络环境下的正常工作；科学地设定MCU 的容量，防止出现容量太大或者太小等问题。

3.3 干扰因素

随着信息和技术的不断向前发展，DCS的智能化、开放化、集成化等特点逐渐形成了一个开放性的信息系统。它与有关的管理信息密切结合，使整个数字化技术得以实现，并且发展成为DCS 的一种新的控制系统。在日常管理中，需要加强对DCS 的管理，以保证系统的正常运转。在实际运行的过程中，为了完全消除DCS 的故障和各种异常问题，必须进行不定期的巡检，对操作站、电源、通信网络等设备进行相关的检查，并且启动其他的冗余设备。除此之外，还需要将DEH 与DCS 的同步性保持一致。

4 DCS在工业自动化中的具体维护以及管理措施

（1）根据DCS 自身的特性，可以设计出更为科学、合理的维修计划。DCS 是当今世界发展中应用最为广泛的一项较为先进的技术，其在实际应用中必须保证其整体的应用。这就要求要保证DCS 的维护和管理效果，并且制定出一套完整的维修方案。还需要对DCS 的自身特性有一个全面、细致、深入的分析，这样才能确定一套DCS 的具体实施方案。有一套DCS，它可以把软件和硬件良好地结合起来，并且把它装到不同的计算机上，从而可以执行不同的程序。并且在进行维修和管理时，必须对系统的内部软件系统给予足够的重视，使其与系统自身的特性相结合，使相应的工作人员能够实现自主自动地控制，并且需要不定期地进行专业的维修。提高工业自动化的应用价值和作用，从而保证DCS 的运行效率。在不断提升效率的同时，还能取得良好的效果。

（2）DCS 的内部维修和管理。为了保障DCS 的正常工作，工业自动化系统必须对其进行全面的更新与维修，以此来掌握DCS 的运行状况，并且能够及时地发现问题并及时地进行处理，就不会影响到后期的相关操作。DCS 的内部操作流程一旦出现了问题，将会影响到整个生产流程的工作效率，从而造成系统的一系列问题，导致系统不能够正常的运行。在目前较为常见的工业自动化系统中，与其他系统相比，DCS 可以更好地进行界面的处理，为工作人员的工作创造了有利的工作环境。所以，必须定期地检验该系统的兼容性和自动识别能力，以保证其操作的稳定性。一旦发现系统运行比较缓慢，或者缺少相关的资料时，应及时掌握它的状况然后适时地对其进行更新。

（3）DCS 的外部维护管理。为了使DCS 正常平稳地工作，必须重视对系统的外部维修和管理，保证整个系统处于干燥状态。目前所采用的DCS 自身运行性能优良，可实现自动控制，但若长期在潮湿的环境下使用，DCS 的软件使用会产生相应的影响。在以后的维修当中，一定要保证整个环境的干燥和通风，这样才能保证系统的正常运转。