集散控制系统在化工过程控制中的应用研究

摘　要：本文对中控有限公司JX-300XP DCS在化工过程控制中的应用进行了相应的研究。该控制系统通过采用SCKey软件进行组态，可以实现对温度、液位和流量的控制，本文的研究具有一定的理论意义和现实意义。

关键词：集散控制系统　过程控制　JX-300XP　CS2000

所谓集散控制系统(Total Distributed Control System)是指以微处理器为基础的集中分散型控制系统。自20世纪70年代中期第一套集散按制系统问世以来，集散控制系统取得了突飞猛进的发展，在化工、工业过程控制等领域得到了非常广泛的应用，已经成为工业过程控制的主流系统，具有非常广阔的发展空间。

集中管理和分散控制是集散控制系统的主要特性。而且，随着计算机技术和网络技术的飞速发展，集散控制系统不单单用于分散控制，而是向着集成管理的方向进行发展，集散控制系统的开放性不仅可以使不同制造厂商的集散控制系统产品可以进行互相连接，而且也可以进行数据的交换，具有较好的兼容性。正是因为集散控制系统具有的这些优点，才使得集散控制系统在冶金、炼油、建材、纺织、化工和制药等领域取得了广泛的应用，本文针对集散控制系统在化工过程控制中的应用进行了相应的阐述。

一、集散控制系统构成

一个最基本的集散控制系统DCS主要包括下面四个部分：现场控制站、操作员站、工程师站和系统网络。典型的DCS体结构如图1所示，图1中明确表明了DCS各主要组成部分及其它们之间的连接关系。

典型的DCS除了由上述四个基本部分组成之外，它还应该包括某些专门功能的站、扩充生产管理和信息处理功能的信息网络等。我们对其中的基本构成部分进行简要的介绍：

1.操作员站

操作员站的主要功能是进行人机界面的交互，通常采用桌面型通用计算机系统来实现。操作员站的计算机配置要与常规的桌面系统配置相同，但是要求有大尺寸的显示器(CRT 或液晶屏)和性能较好的图形处理器来进行图像的显示和操作。此外，我们为了提高画面的显示速度，通常都会配置较大的内存进行图像处理。

2.现场控制站

现场控制站作为集散控制系统DCS的核心组成部分，它的主要功能是进行对系统的控制操作。此外，由于集散控制系统的性能和可靠性等重要指标也都需要依靠现场控制站来进行保证，因此对现场控制站的设计、生产和安装都有着很高的要求，需要对现场控制站进行仔细研究。

3.工程师站

工程师站作为集散控制系统DCS 中的一个特殊功能站，它的主要作用是对集散控制系统DCS 进行应用组态。

4.服务器及其他功能站

在现代的集散控制系统DCS结构中，我们除了需要现场控制站和操作员站以外，还需要有许多执行特定功能的计算机来完成工业过程控制。例如，需要进行专门记录历史数据的历史站和需要进行高级控制运算功能的高级计算站等。

5.系统网络

系统网络是集散控制系统DCS 的另一个非常重要的组成部分，它是连接系统各个站之间的桥梁纽带。由于集散控制系统DCS是由具有各种不同功能的站组成的，这些站与站之间的数据传输都是通过网络系统来实现的。

6.现场总线网络

由于早期的集散控制系统DCS 在现场检测和控制执行这两个方面仍然都采用了模拟式仪表的变送单元和执行单元，只有当现场总线技术出现以后，这两个部分才被数字化，因此集散控制系统DCS 在未来的发展将会成为一种全数字化的控制系统，具有非常广阔的发展空间。

二、JX-300XP DCS 系统

本文以中控有限公司的JX-300XP DCS 系统及其CS2000 系统实验装置为研究对象,通过在化工过程控制中采用该系统可以方便实现对液位、温度、流量和压力等参数的过程控制，具有很好的性能。

1.系统结构图

JX-300XP DCS 系统由控制站、工程师站、操作员站以及过程控制网络组成。系统硬件结构如图2所示，由图2可知，该系统和典型DCS系统的结构基本相同。

2.被控对象

由于CS2000 装置将水箱、锅炉、换热器等经典控制对象都集成在同一个设备之上，从而与控制站和上位机一起构建成为一个完整的集散控制系统DCS，由于该系统具有体积小、能耗低、移动方便和控制系统集成度高等优点，因此在化工过程控制中取得了广泛的应用。

3.组态设计

所谓系统组态是指对集散控制系统DCS的软件和硬件构成进行具体配置的一个过程，它主要包括主机设置、I/O 组态、控制算法组态和操作小组组态等内容。下面我们对过程控制实验室的I/O 组态、控制算法组态和图形组态进行简要的介绍。

3.1所谓I/O 组态是根据工艺要求的检测点和控制点来完成I/O 卡件的选择、数据转发卡的选择、主控制卡的选择和对所选的I/O 卡进行每个测点组态。

3.2控制算法组态是通过SCKey 软件来实现的。由于CS2000 实验装置具有多种典型控制算法组态，从而可以来实现多种不同的控制功能，因此我们可以用EQ_UNIT模块实现实验的选择。

3.3所谓画面组态是指利用SCKey 组态软件来生成系统所需的总貌画面、分组画面、一览画面、趋势画面、流程图画面和报表画面等多种动态显示生产过程。操作人员通过对这些图形画面进行相应的分析，可以对化工生产情况进行实时了解，从而方便监控整个生产过程。

三、结语

综上所述，JX-300XP DCS 由于具有良好的人机界面，可以实现对温度、液位和流量等控制，因此在化工过程控制中取得了广泛的应用，具有非常广阔的发展空间。

参考文献

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