硅谷杂志：化工生产过程中的DCS监控系统的应用 |
| 2013-01-23 19:27 作者：www.guigu.org 来源：硅谷网 HV： 编辑：GuiGu 【搜索试试】
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据《硅谷》杂志2012年第21期刊文称，随着计算机技术的不断提高，在工业领域中得到广泛的应用。DCS监控系统能够实现对生产过程的管理以及控制运算，在实际化工生产中对温度、流量、液位、压力、PH值等数据能够实现在线的监测。介绍DSC监控系统的构成以及特点，探讨在化工生产过程中的具体应用。
关键词：化工生产；DSC监控系统；应用；控制
DCS监控系统综合了计算机、通讯、显示和控制等4C技术，在工业领域中实现了集中操作、分级管理的作用。特别是在石油、化工等行业中，能够降低能源的消耗，提升企业的管理水平。在化工行业中使用的工艺材料具有一定的腐蚀性，所以对系统的控制和安全运行哟这更高的要求，通过使用DCS监控系统能够确保化工生产过程中各项环节安全无误的进行，产生了明显的经济效益和社会效益。
1DCS监控系统的构成及特点
1.1DCS监控系统的构成
1）系统组成
DCS监控系统是在微处理器的基础上，运用了计算机技术、通信技术等对生产过程进行集中的监视、管理等一众综合控制的系统。对于DCS系统在化工生产过程中要满足模拟量的数据采集和控制以及人机界面和管理站的实现。通过在实际中的应用取得了良好的控制效果。下图为 DCS监控系统的整体结构图：
图1DCS监控系统的整体结构图
DCS监控系统主要包括了以下几个模块：①数据通信模块。主要功能就是负责现场的保护、智能仪表的数据通信，完成与主站之间的数据通信。②数据分析处理模块。通过人机界面可以随时的浏览生产过程，对下位机的运行情况进行在线的监测。③数据的上传和发布。对监测的数据要通过局域网进行上传，同时还具备事故处理的能力。
2）DCS监控系统的网络结构
主要包括底层控制网络和上层操作网络。底层控制网络是工业控制的主要的部分，通过在模块ACM与I/O模块中实现了各分站之间的通讯，完成了系统的控制要求。上层操作网络主要是给人机界面提供监控的数据。在网络系统中采用了以太网的结构，通过在冗余服务器的作用下可以讲监控的数据传输到太网上，然后再分站中进行数据的交换，在这种网络的作用下就消除了各分站与相关控制器之间的直接通讯的麻烦，很大程度上减轻了ACM的通讯的负荷。
3）人机界面
人机界面是用于用户通过网络环境对于动态数据的浏览、分析等功能，对于各仪表参数的处理具有简洁、可操纵性强的特点，它具有多层次的机构，有浏览器、服务系统、以及数据处理系统，是基于ActiveX方法以及COM模型上的一种电子浏览系统。主要包括以下三个层面：①数据库服务层。数据库服务层基于windowsNT的数据服务引擎，是将系统中所需的数据进行结合，实现数据层的有序管理以及优化，用户通过浏览器化工生产的各项数据传给数据库，然后通过数据引擎进行工作，不需要用户进行继续的操纵，对于数据层的分类很明确，减少了用户的操纵时间，从而对系统的使用以及安全性都有很大的提高。②应用服务层。应用服务层是属于数据库服务层的下一步骤，它的平台以及操纵的软件技术都与数据库服务层是一样的，但是该服务层是针对于用户提供数据然后进行分析，还可以对于一些图形进行针对点的查询的功能，它是DCS监控系统显示各项参数的有机控制层，用户的数据处理都能在应用服务层实现。③浏览器层。浏览器是用户最直接的观测各液压表、流量表等信息的地方，所有组织机构通过信息的传送以及处理，将设备的运行信息加工后传达到浏览器，用户可以通过浏览器来浏览所需的数据信息，所有浏览器是最后的组成部分，是将所有的数据信息的汇总，对于用户的浏览、查询等都能简单的操纵。
1.2DCS监控系统的特点
1）综合能力强，兼容性好
DCS监控系统能够实现安全与生产监测控制、视频显示、安防报警为一体的综合应用，对于化工生产的传输信道能及时反映，将动态的监控数据传递给监控中心进行安全监测。能够与局域网网络联系进行信息技术操纵。这种系统能够利用在生产中所用的网络设备，为系统扩展应用技术，这样可以减少很多设备资源的使用。
2）传输网络简单可靠
在传输信息的过程中一般采用标准的网络通信协议，将信息准确及时的传输，传输中误码低于8。采用光纤的原料进行信息传输可以提高传输的速度，对于外界因素的影响也会起到很好的抵抗作用，一般的雷电、磁场不会干扰到信息的传输速度。网络的使用权限很广泛，在通信标准中TCP/IP已经是局域网和计算计通讯的基础。只要能支持上述网络，就可以传输多媒体信号。该系统使用局域网的好处在于所有设备都能够在网络上共享信息资源，给信息的传输带来很大的便捷。
3）分站独立性以及适应性强
在现场的总布置中有监控的分站点、传感器以及开关控制单元组成的监测系统，当监控中心的主机与其他的分站点由于外界因素或者人为干扰不能够进行信息的传输，但是分站点能够独立的进行工作，保证了及时的监控化工生产的过程。分站的监控也能够通过液晶显示每个系统的工作状况以及开关量的控制。当监控中心的主机与定位器由于总线或者其他的障碍不能进行信息的传输时，定位器与分站点监测起到相同的作用，都能够独立的工作，正常接收、识别和纪录传来的信号，这样就能够保证信息的准确保存以及传送。
2DCS监控系统在化工生产控制中的要求
由于化工工艺生产的特殊性，就要通过DCS监控系统对流量、压力、温度检测等装置进行动态的监测，还要保证化工工艺在不同生产环境下能够进行精准的运转，实现对整个生产过程的控制。DCS具备了高度的灵敏性和可行性，而且操作界面非常的人性化，能够直接实现对话。
2.1双向传递信息的构造
在DCS监控系统中为了完成对各参数的动态监测，就要在控制单元和现场总线上实现双重化的构造，这样才能够双向的传递信息，通过监控单元采集数据，由控制单元进行运算、处理，在双重化的构造上能够实现反馈控制和顺序控制，同时在化工生产过程中对信号以及多种输出和输入进行处理，给系统提供了可靠的预测和监测的保障。除此之外，DCS监控系统如果发生异常，就会在控制系统的作用下直接切换到备用的设备，保证对化工生产的实时监控。
图2DCS监控系统通讯流程
2.2多台显示中心的配置
为了更加准确的观察到化工生产中所有参数的变化，根据化工行业在生产中易燃、易爆、易中毒的特点，就要实现两台以上的显示控制。对于较大规模的化工生产，就要配置多台显示中心，将每个生产环节都要有对应的监控子系统和显示控制，在化工生产中如果出现断电、电气联锁失效等问题能够及时的回馈到控制中心，工作人员做好相应的控制措施。如果发生断电的现象，控制系统要切换到冗余电源，保证电源供电的可靠性。
3化工生产过程中的DCS监控系统的应用及注意的问题
3.1安全应用
DCS监控系统在化工生产中要按照检验测量系统、调节控制系统、冗余系统等进行控制，来达到生产的需求。首先要对信号的发生端进行测试，输入相应的模拟信号，然后再显示中心上就可以检查出PV值或者对应的颜色变化，就能够证明运行是否正常，其次还要对压力开关、温度开关以及液位开关等报警控制进行调试，设定出相应的控制方案，保证化工生产安全、可靠的运行。最后要对网络通讯电缆冗余进行测试，包括现场和显示两部分，确定系统是否正常运行。
3.2注意的问题
现场仪表对化工生产过程的影响相对较小，而执行器则是生产中重要的设备，它与生产过程密不可分，执行器都是在高温、腐蚀等环境恶劣的现场中运行，在DCS系统中执行器可以充当变频调速器、风门或者切断阀等，所以恰当的选用执行器和加强对设备的维护才能保证DCS监控系统精准、无误的运行。
对于调节阀和切断阀等选用要结合化工生产的环境，特别是在高温、高压以及耐腐蚀等设备上进放料控制阀，必须要符合生产的要求，避免出现与显示中心不符的操作。在化工的生产过程中物料的腐蚀性会对执行器造成一定程度的影响，所以对于执行器而言，要达到控制的目的就必须要有足够的气源和电源，电源不能低于规定的标准数值，气源不能出现泄漏的现象，只有这样才能达到现场仪表的“精准测量、控制可靠”的标准要求。
总而言之，DCS监控系统是充分体现了计算机技术、通信技术以及电子技术为一体的综合智能控制系统，在化工的生产中能够根据不同的生产环境进行所需要的配置，对温度、压力、液位等参数都能够及时的反映给监控中心。通过在实际中的应用，运行状态良好，控制精准可靠，容易维护，能够适用于各种恶劣的环境，提高了化工生产的安全、可靠性，节约了能源和材料，给企业带来了更多的经济效益。随着企业自动化程度的逐渐提高，DCS监控系统将会在其他领域中得到更广泛的应用。
作者简介：
陈强（1978-），男，湖南株洲人，本科，工程师，湖南中成化工有限公司，研究方向：化工测量技术及仪器仪表。 |
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