基于DCS的化工自动化控制

霍明阳

（山东华鲁恒升化工股份有限公司，山东德州 253000）

随着信息化时代的发展，各行各业开始广泛地应用计算机控制系统，并取得了不俗的成绩。对于化工领域来说，其自身的生产条件较为特殊，甚至有些苛刻，必须要严格把控原材料的使用。从本质上来看，DCS 是以计算机控制的自动化系统为基础的[1]。在目前化工产业经营发展的环境当中，DCS 补给能够确保化工生产的精准度和高效性，而且还能切实提升化工生产的质量和效率及其安全性。DCS 在化工自动化控制领域的科学合理应用，在提升化工企业经济效益的同时，还能够促进化工领域的健康可持续发展。因此，必须要加强对于DCS 在化工自动化控制领域应用的重视程度。

1.1 DCS概念

DCS 也称之为分散控制系统，其是一种新兴的科学控制系统，是以互联网计算机技术为基础的，主要涵盖了远端仪表多种信号的收集、第三方系统的通信等多种先进的现代化科学技术，以此实现企业的精细化和高效化管理。对于我国来说，DCS 的应用范围越来越广泛，其设计的原理是以集中控制系统为基础衍生而来的，并在其中综合了多种先进的现代化科学技术，对其进行不断更新和完善的一种新兴的控制系统。DCS 应用最为广泛的行业主要是电气领域和化工领域。随着科学技术的不断发展与进步，DCS也会随之不断地更新换代，势必会进一步拓展应用的领域[1]。

1.2 DCS的主要功能

经过长时间的DCS 的实际应用，并结合其自身的技术架构，可以发现，DCS 的主要功能包括四个方面，分别是实时性、调整性、报警以及监督管控等。①DCS 的实时性功能主要表现在，该系统在收集生产现场的相关数据信息时，只需要简单的自动化输入和输出便可完成，并且能够及时地向相关人员进行反馈，以确保数据信息的实时性和准确性。②DCS 的调整性主要指的是参数的调整，该系统能够基于化工生产现场所表现出来的实际压力、温度等数据来调整化工生产中所设定的相关参数，且能够确保参数的及时性和精确性，从而保证化工企业的安全。此外，DCS 还能够对化工生产所涉及到的原材料进行把控和调整，以质量和效率为前提，尽可能地节省原材料的使用量，以尽可能地降低化工企业运行和生产所需要的成本投入，从而提升化工企业的经济效益[2]。③DCS 的报警功能主要表现在，该系统能够实时监控和管理化工企业生产过程中所涉及到的设备设施、系统以及原材料等，如果发现其中出现异常情况，能够第一时间发出相应的报警，并显示相应的位置、时间等基本信息，以为后续技术人员的处理提供科学的参考，从而能够降低化工企业发生安全生产事故的概率。④DCS 的监督管控主要指该系统能够将化工企业运行的数据信息与正常的装置设备及其系统的数据信息进行对比分析，并形成相应的日志形式，作为后续故障检查、维修的重要参考依据。

2.1 人机共同协助

DCS 能够实时整合化工自动化控制系统的数据功能，并对不同位置监测点的具体检测数据进行计算分析，将其进行整合，并显示在管理员的界面当中，方便相关技术人员对其进行检查和管理。而且当技术人员需要操作和查阅相关的数据图表时，DCS 还能够提供更多的便捷性。除此之外，DCS 还能够在远端控制系统对实际化工生产现场的相应数据信息所关联的设备进行调整，以实现DCS 人机共同协助的特点，从而显著地提升化工自动化控制系统的工作效率。

2.2 安全性

DCS 具备较强的安全性，其控制方式是以分散型为主的，以多冗余的控制方式控制化工生产过程中比较特殊和繁琐的内容，不仅能够有效地减少出现故障问题的情况，而且还能够将不利因素控制在可控范围之内。DCS 在实际的化工自动化控制系统中的应用，往往是在多台不同类型的计算机当中分配不同的控制功能，能够实现安全有效的控制，一般来说，其结构设计并不是容错型的，所以即便是其中任何一台计算机出现各种问题和故障，也不会导致整个化工自动化控制系统完全丧失控制功能。除此之外，正是由于DCS 的分散控制特点，其每台专用型计算机所负责的控制功能较为单一，能够根据实际的要求对系统进行控制，而且还不会对整体DCS 的控制功能造成不利影响，从而极大地提升了化工自动化控制系统的安全性和可靠性，而且还能够确保化工生产的质量和效率。

2.3 灵活性

DCS 在设计的过程中会涉及到相应的模块，而且模块结构彼此之间是没有任何关系的，如果想要进一步扩展系统的控制范围，只需要优化结合的模块便可实现。而要想对控制的层次进行改变，可以以组态的方式实现，在其中应用新式的控制回路。以组态的方式能够将不同的控制对象以其自身实际的不同控制算法分别进行自动化的硬件和软件阻碍，能够对控制的流程进行自动确定以及对控制流程对象的测量数据信号进行自动判断，并对信息点彼此之间连接的节点关系进行相互控制，再自动选用相适应的控制算法流程设计，以及调用基本的控制算法等全部必要的流程质量控制监视及其进度监测自动报警的控制画面，从而更加灵活便捷地设计出包含全部化工自动化控制系统所必要的各种流程及其关联设备的DCS，提升化工自动化控制系统的效率和质量。

2.4 开放性

DCS 具有较强的开放性，其主要是以开放性、规范性和综合性的各种系统优化设计而成。其中各台专用计算机能够以无线局域网或者移动通信网络的形式实现无线通信，以促使化工自动化控制系统内部各种数据信息的实时有效传输。如果想要对系统进行改变或者拓宽整个系统的网络功能时，可以在整个DCS 或者无线通信系统中直接添加新增的专用计算机即可，反之，可以直接卸载相应的专用计算机，便可实现删减和改变控制系统，而且此类操作不会对系统当中的其他计算机的控制功能造成不利影响

2.5 便于维护

DCS 实现控制功能往往包含了多台专用的计算机，其系统维护比较简单、便捷，其中某台计算机出现故障或者问题时，可以在确保DCS 整体安全稳定的前提下，实现对故障点的快速、独立处置，不会影响其他专用计算机的正常控制运行。

随着科技的不断发展，化工行业在各种新型科学技术的帮助下取得了不俗的成绩。DCS 在化工自动化控制中的应用，能够更加便捷全面地控制整个化工生产的过程及其设备设施。但在实际的应用过程中，仍然存在着很多的问题和不足。一般来说，化工企业的生产流程较为复杂和繁琐，对于DCS 的要求较高。

3.1 未充分发挥DCS的网络优势

DCS 的网络兼具传输距离较远、网络速度较快等优点，大部分是以以太网机构和冗余光纤的形式实现的，而且能够确保DCS 的安全性、及时性和可靠性。一旦将DCS 以集中控制的方式应用于化工自动化控制系统当中，将直接丧失了DCS 网络的突出优势，无法将其优势和作用发挥到极致。

3.2 信号干扰

在实际的化工企业运行生产过程中，电磁和静电干扰的情况时有发生，致使DCS 的信号电缆与电气电缆出现平行或者交叉的情况，直接干扰了系统的信号传输。而且随着信号传输电缆的距离增加，电磁和静电干扰的可能性也随之上升。因此，必须要有效地控制化工企业的电缆传输距离及其敷设环境。

相比于传统的化工自动化控制系统，DCS 有着诸多突出的优势。DCS不仅能够减少人力资源的投入，而且还能够更加安全便捷地实现系统及其关联设备的控制，换言之，只需要在专用计算机当中输入相应的指令，DCS 便可操控设备。此外，DCS 还能够在很大程度上降低化工行业自身所具有的风险性，从而确保化工生产的安全性和高效性。

4.1 紧急制动

化工企业生产出来的产品不可避免地会出现损坏的情况，大部分是由于很多特殊原因和不确定因素导致的。如果在其中包括重大危险的产品，不仅会对产品的生产质量和效率造成不利影响，而且还会危及到人民群众的生命财产安全。DCS具备紧急制动的功能，一旦在系统所控制的范围内出现异常或者危险，DCS能够实现自动立即停止。换而言之，当DCS 检查到相应的危险点之后，就会停止运行。DCS 的紧急制动功能不仅能够降低化工企业发生安全生产事故的概率，而且更重要的是在很大程度上保证了人员的生命财产安全，从而促进化工行业的安全稳定运行和发展。

4.2 连锁控制

一般来说，化工自动化控制系统往往控制了多个生产过程。对于传统的控制模式来说，需要大量人力、物力的投入，而且还需要精确的计算，以及为了保证人员的生命财产安全需要配备各种劳动防护用品。DCS 的自动化程度较高，不仅能够大幅降低人力资源的投入和使用，而且还能够实现连锁控制，也就是说在DCS 当中输入相关的指令，系统便可以自行控制相应的设备，进行自动化的生产。除此之外，化工企业自身的危险程度较高，所以，DCS 的自动化生产，能够大幅提升化工企业的安全性。目前很多的化工企业当中，已经开始在化工自动化控制系统当中应用DCS，基本实现了无人化生产。DCS 能够实现无人化的原材料精准添加，而且还能够根据既定的程序和质量对其进行科学合理地调整，并在连锁控制的条件下，开展化工生产。而这一系列的生产操作仅仅需要相关的技术人员在DCS 当中远程监视相关的参数数据即可，在实现化工无人化、自动化生产目标的同时，还能够提升化工企业的经济效益，从而促进化工行业的健康可持续发展。

4.3 PID控制

在实际的化工自动化控制系统当中，会包括多种不同的控制回路，如单回路、串级回路等。化工产品质量、成本、效率、能耗等在很大程度上取决于生产过程的参数控制。DCS 能够实现自动PID 回路控制，对化工自动化控制系统当中全部的温度、液位、流量、压力等多方面的关键参数进行科学合理的调节，以确保全部的参数都在生产所需要的范围之内，从而极大提升了化工自动化控制的质量和效率。

4.4 实现生产管理层与执行层之间的信息沟通

化工企业生产和管理的水平在很大程度上取决于生产管理层与执行层之间的信息沟通。基于DCS 的化工自动化控制，实现了实现生产管理层与执行层之间的信息沟通、交流，实现了信息的实时共享，对于生产管理层所制定的一系列生产指令和决策，能够方便执行层人员及时调整化工生产的工艺、状态以及各种影响因素等，提高了化工生产的效率。

随着我国经济的发展和科技的进步，化工领域取得了令人瞩目的成就，化工企业的规模和数量也与日俱增。在此背景下，化工自动化控制系统必须要实现智能化和自动化的发展。DCS 是时代和科技发展的新兴产物，基于DCS 的化工自动化控制，在提升化工产品生产质量和效率的同时，还能够对其进行精细化和高效化的管理与控制，而且由于DCS 的统一性管理，在很大程度上降低了化工生产的成本投入。同时，基于DCS 的化工自动化控制能够在一定程度上增强化工企业的市场竞争力，在很大程度上颠覆了传统的工业控制模式，也弥补传统控制模式中所存在的一些缺陷和漏洞，从而切实提升化工产品的生产效率和质量。

基于DCS 的化工自动化控制对于化工企业的经营和发展是十分重要的，也是非常必要的。该系统不仅能够切实提升化工企业的管理、监控与操作等多方面的水平，而且还能够以分散控制的方式实时控制化工生产的生产工艺和流程，极大减少了由于人为因素而导致的各种不安全事故，提升了化工企业生产的安全性和高效性，从而促进化工行业的健康可持续发展。

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