通信技术在DCS中的作用
【摘 要】本文分析了DCS系统在现阶段合成树脂厂过程控制领域扮演重要角色的原因，阐述了DCS系统在过程控制实际应用中存在的一些主要问题。并对在合成树脂厂中应用的几种DCS系统在一些方面作了比较。
中国论文
【关键词】集散控制系统；DCS；应用技术；故障分散
0 引言
DCS（Distributed ControlSystem）系统在吉林石化公司合成树脂厂过程控制中的应用已有十多年的历史了，而且正在越来越多地得到应用。目前广泛应用的DCS系统有C&E的MOD-300，HONEYWELL的TDC-3000、PKS，FOXBORO的I/AS，日本横河的CENTUMXL，WESTINGHOUSE的WDPF，BAILEY的INFI-90，SIEMANS的TELEPERM ME/XP。这些DCS系统，在实际应用上均存在一些问题，例如系统的实时性、可靠性，系统组态的方便灵活性等都有待改进。本文针对DCS系统在实际应用中存在的常见问题加以深入剖析。
1 DCS系统推出的背景
DCS系统的推出并逐步发展成为过程控制领域的主导的主要原因是：
（1）随着现代化的生产工艺系统日趋复杂化和大型化，需要控制和检测的参数显著增加，传统的仪表控制系统明显难以胜任，新的技术应运而生。
（2）传统的仪表控制系统一般采用不同生产厂家提供的产品，导致工艺生产所需的备品备件种类繁多，在浪费大量物力人力的同时，工艺生产对这些仪表生产厂商的依赖性越来越强，矛盾越来越激化。
（3）自动化控制理论的发展，特别是连续系统离散化理论，采样理论，这些理论大大地推进了过程控制从传统的仪表控制系统向DCS系统变革的进程。
（4）通讯技术和理论的发展，在对局域（LAN）的广泛研究过程中，通讯技术和理论得到了极大的完善和发展，为DCS系统的发展奠定了基础。
（5）计算机集中控制系统存在固有的一些缺陷如故障集中，因此为了提高可靠性而需要巨大的费用。相对来说DCS系统所用的微处理器和微机要便宜得多，故障相对分散，这些是DCS系统优于集中控制系统而得到迅速发展的关键所在。
以上列举了足以说明为什么DCS系统会在过程控制领域一显身手的主要原因。现在来看看最初推出DCS系统的一些初衷。专业技术人员普遍认为，这样的控制系统至少有以下几个有点：
（1）故障分散。“故障集中”是集中控制系统的致命弱点，DCS系统有效解决了该问题。DCS系统集成了大量的微处理器，每个微处理器承担一个小范围内（地域上）的控制任务，单个微处理器故障不会影响整个系统的正常运行，真正实现“故障分散”。
（2）控制表盘的尺寸和控制室大小极大减小。
（3）控制系统需求的电缆大量较少。
（4）控制系统需求的备品备件数量及种类大量减少。
（5）控制系统构成的灵活性增强，组态灵活快捷、可扩展性强。
（6）实现过程历史数据和实时参数的管理，具有性能计算和设备寿命计算功能。
2 目前阶段市场能提供的DCS系统的实际能力
从在合成树脂厂中应用的HONEYWELL的TDC3000，Experion PKS系统以及和利时的DCS系统来考察，笔者的见解如下：
（1）关于故障分散。相信大多数DCS系统生产厂商现阶段所提供的系统在实际应用中并非想象的那么“故障分散”。事实上，由于DCS系统在应用技术方面尚存在一些问题，1台由DCS系统控制的生产单元，因DCS系统的某些故障而被迫停运的情况时有发生。从这一点上看，HONEYWELL的Experion PKS系统处理的比较好，它的每一快控制卡只承担几个风机或泵的开环控制回路，并且这块卡件既承担与这些逻辑控制有关的I/O功能，又承担逻辑控制功能。这样做对故障分散是十分有利的。
（2）关于控制室的尺寸和表盘长度。与传统的仪表控制系统相比，电子室的尺寸和设备相对增加，这一点DCS系统给我们带来的实际利益并不显著。
（3）关于节约电缆。DCS系统的主要设备对安置条件需求较高，需要条件比较好的控制室，所有的现场信号仍然通过电缆输送到控制室。因此，与传统的仪表控制系统相比，电缆缩减有限，效益不明显。
（4）关于控制系统构成的灵活性，组态的便捷性和系统的可扩展性。系统构成的灵活性以及系统的可扩展性，这一点确实是传统的仪表控制系统无法与之相比的。关于这个问题，HONEYWELL的系统较有特色，它不但在线组态，而且设计有仿真功能，这给调试工作带来极大的方便。
综上所述，当前市场所能提供的DCS系统在实际应用中带来的益处和我们想象的还有很大一段差距。当然，DCS系统有效解决了传统的仪表控制系统难以胜任现代化大生产过程控制的问题，是传统的仪表控制系统和计算机集中控制系统所无法比拟的。
3 实际应用中存在的突出问题
现在的DCS系统在应用技术方面仍然存在以下一些问题：
（1）故障分散。目前的DCS系统还没有做到真正意义上的故障分散，这一方面是由于目前的器件仍然比较娇贵，因此控制系统在地域上做到分散还不能实现（尽量接近传统的仪表控制系统）。
（2）实时性。现在的DCS系统由于受计算机技术和通讯技术的制约，在实时性方面的表现不尽如人意，例如，早期的TDC3000系统，操作一个控制阀，从操作员在系统发出指令到在屏幕上接受到反馈信号需要十多秒。后来经过硬件升级，使用新一代芯片，问题才得到解决。
（3）组态的灵活性以及必要的权限保护。多数系统在工程师站进行组态，然后下载到控制子系统或者说控制卡件中去，而一般这个过程是十分费时的，尤其在调试过程中，组态的修改是经常性的事，需要寻求一种既方便又安全的在线组态方法。
（4）安装工艺和制造工艺。安装工艺和制造工艺是影响DCS系统正常使用的一个重要因素。一个小小的插件质量不好或接触不良就有可能酿成重大的技术故障或生产事故。如果所提供的系统在工艺上都不能满足可靠性的要求，那么原理上再吸引人也难以令人接受。
（5）应用软件的可靠性、成熟性。DCS系统由于应用的实践还处在不断的积累过程中，许多应用软件还不是很成熟，它的可靠性还有待时间的考验。
4 结论
以上从推出DCS的理由以及DCS为什么会成为过程控制领域的主流的原因出发，进而提出了现阶段市场能够提供的DCS系统在应用技术方面尚存在的一些问题，这些问题可归纳为工艺的问题，元器件生产技术的问题和设计的问题。DCS系统应以问题为导向，从生产实际出发，深入挖掘自身不足，在结构上、技术上和所采用的器件上，逐步地完善和提高。
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[责任编辑：汤静]