石油化工生产操作控制中DCS的应用探究

摘要：当前我国经济发展水平，直接推动了我国经济的发展，于此同时我国的石油化工产业也得到一定程度的进步，基于此，本文论述了石油化工生产操作之中DCS的应用分析。

关键词：石油化工；生产操作；DCS

中图分类号：TU276文献标识码： A

引言

现阶段，随着社会科技发展水平的提高，计算机技术已经被广泛的应用到了化工装置的发展过程中，尤其是其在DCS中的高效应用。在实际工作中，DCS技术是集相关的自动化控制技术、通信技术以及CRT显示技术等多种技术为一体的一种技术产品。因此，如何有效的发挥DCS在石油化工生产操作控制中重要作用，成为提高石油化工生产效率，必须思考的重要问题之一。

1、DCS系统概述

1.1、DCS系统发展

20世纪70年代中期，在微处理器和计算机通讯技术的发展下，美国率先推出综合分散控制系统TDC2000，使计算机控制进入了分散控制的新纪元。20世纪80年代初，大规模集成电路集成度的提高，微处理器运算能力的增强，计算机网络技术的进步以及市场需求的推进，产生了第二代分散控制系统，其特点是：产品设计走向标准化、模块化、工作单元结构化；控制功能更加完善，用户界面更加友好；数据通信的能力大大加强并向标准化方向发展；管理功能得到分散；可靠性进一步提高；系统的适应性及其扩充的灵活性增强。

2.2、DCS系统特点

DCS系统具有较高的灵活性与扩展性。具有先进的过程操作画面（动态流程画面。分组回路画面。总貌画面。报警画面。趋势记录画面等），具有各种控制功能，运算功能，并能实现工艺参数趋势预测，历史数据显示和各种报警功能。从而实现对工艺生产全过程的集中监视、控制和管理。同时DCS系统的各种模块能够带电插拔、更换，这些都是常规仪表所不具备的或需要经过复杂的组合才能实现。

2.3、DCS系统组成

2.3.1、人机界面，操作员站、工程师站、历史站，俗称上位机，用于操作设备，监视参数，系统组态，历史记录等；DPU，俗称下位机，用于执行系统逻辑、运算并发出指令；I/O模件，用于收集现场一次设备、元件的参数，硬接线实现，分模拟量和开关量等；继电器柜，用于执行DPU的指令，如设备启停等；5系统电源柜，用于DCS系统电源供给，双路；数据高速公路，同轴电缆或双绞线，用于数据传输；7数字交换机，用于联系上位机和下位机的枢纽；

2.3.2、主要组成部分

中央处理器，处理器是整个系统的大脑，处理器的配置应满足分散度要求、负荷率要求，并能兼顾系统相对独立完整的要求。在一些DCS中，子模件智能化程度较高，具有逻辑处理功能，如和利时MACSV系统的FM-801，中控JX_300_XP系统的XP243主控制卡。通讯接口，通信接口简单来说设备需要与外部设备交换数据，网口是通信接口（如RS-232/485），DCS与其它系统的通讯也越来越容易，在应用中要进行总体规划，规范设计，避免接口通讯中重复使用及通讯代码的设计错误。报警显示系统，在实际工作中，会出现各种问题和应急情况，通过所设报警元器件自动探测发生在布防监测区域内的侵入行为，产生报警信号，并提示值班人员发生报警的区域部位，显示可能采取对策的系统。保护投切设置投切系统应该是有效和快速的，DCS应设计成保护投切设置最好，能过零投切、实时跟踪、平滑调节，就保障了系统的稳定运行和供电质量，但是由于在实际改造中出现了故障多、设计程序复杂、维修困难，使得投切过程复杂操作比较频繁，使保护功能缺失。电源要求控制柜和使用模块供电可靠：一般有专用电源模件采用双重热备、确保各机柜也能做到独立供电，可靠运行高。

2.4、DCS与PLC

在工业生产中，DCS和PLC都占据了举足轻重的地位。PLC控制系统是采用了可编程序控制器组成的控制系统，它结合了继电器控制、计算机和通信技术的特点，可以快捷、简便的编程来实现定时、逻辑、PID调节等过程，现在很多国内外的化工企业采用了PLC控制系统来严格控制化工生产中要求的连贯性、极高的安全等级等严格的生产条件，但是继电器控制具有局限性，PLC只可以进行开关量的控制，无法对模拟量进行处理，常见的PLC控制系统较于DCS有较少的模拟量的控制和连锁，因此大多数是用在小型自动控制场所，并且控制生产过程就相对简单，传输的数据较少。

3、石油化工生产操作之中DCS的应用

随着DCS在石油化工生产操作控制工作中的广泛应用，DCS具有的独一无二的功能，主要体现在灵活扩展性、集中协调性以及适应性等方面。不断的将DCS应用在石油生产操作控制工作中，使其在实时性、参数调整、监督功能以及报警功能方面，都具有无法替代的作用。因此，在具体的工作中，我们必须明确DCS的功能，才能更好的将其应用到石油化工的生产环节中。

3.1、重要的时效

在具体的石油化工生产过程中，实时性主要体现在控制站管理的工作中。通过控制站创建服务系统，重点采集现场控制的重要数据，为后续生产过程中，操作员确定生产流程画面、控制画面以及生产数据的变化等问题，作基础数据的积累。其次，在操作员站上，操作员需要按照石油化工生产操作控制工作的具体要求，对生产中涉及到的运行参数，进行相应的核查与确定。保证在工作时间内，生产装置的温度、流量、压力等具体的从参数进行精确的调整。

3.2、独特的监督功能

在石油化工生产操作控制工作的过程中，监督功能的实现，也是非常必要的。在使用化工生产操作中，监督功能的实现，主要是依靠计算机网络技术查阅历史参数数据、生产设备操作记录以及生产设备保留下的报警信息进行综合处理与分析实现的。通过对一系列重要数据与设备运行参数的分析，确定操作人员是否在准确的时间内，正确无误的进行了生产操作控制的有效步骤。在石油化工生产设备发生故障时，在最短的时间内，组织工作人员，利用计算机网络与专业的监督设备，精确分析生产设备发生故障的原因。在解决发生故障的过程中，及时记录发生故障的原因与相应的解决措施，以有效避免类似故障的发生。尽最大的努力，降低石油化工生产操作控制的失误率，减少石油化工生产的成本，提高设备操作的效率，创造更大的经济价值。

4、DCS系统未来的发展趋势

近年来，随着FCS等新型工业级系统的兴起，DCS系统应用也面临更多的挑战。不可否认的是，DCS系统仍是目前我国工业自动化领域的主流系统，技术相对成熟稳定，不会随着现场总线技术的出现而立即退出现场过程控制的舞台。在新的发展形势下，DCS系统未来的发展趋势体现在：

4.1、综合化

通过综合化的数据通信技术，构建集成了标准化数据、单（多）回路调节器、PLC、工业PC、NC等工控设备的大系统，满足开放式的工厂自动化系统要求，使得DCS系统在一般情况下具备综合化功能和更强的普及性。

4.2、智能化

通过数据库技术、智能通讯技术建立知识库系统（KBS）和专家系统（ES），实现DCS系统的自学习控制、远距离诊断、自寻优等人工智能功能。目前，各类智能设备如智能I/O、PID控制器、传感器、变送器、执行器、人机接口等已经在DCS系统相继应用。

4.3、工业PC化

目前，很多DCS系统已经广泛使用PC机作为DCS系统的操作站和节点机，工业PC化已经成为DCS系统的一大发展趋势，基于IPC硬件平台的PC-PLC、PC-STD、PC-NC等技术不断发展，相关产品不断涌现。

4.4、专业化

为了提升DCS系统在各相应领域的应用广度和深度，更加贴近相应专业的工艺和应用要求，DCS系统应该充分结合各行业的具体特征，增强自身的专业化，例如，开发石化DCS、电力系统DCS、航空系统DCS等专业化系统。

5、结语

不断的社会实践表明，在石油化工生产操作中，DCS技术的应用，在实现石油化工自动化生产的控制能力方面，具有不可比拟的作用，广受社会公众的关注。在石油化工生产装置的发展过程中，其对工艺指标有着十分严格的标准，在生产操作中必须达到较高的自动化控制标准。因此，随着石油化工生产操作规模的日益扩大，其在生产操作中的自动化水平、控制水平都需要进一步提高。

参考文献

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