韓瑞雪（大慶金橋信息技術(shù)工程有限公司，黑龍江　大慶　163714）

DCS控制系統(tǒng)及其工程應(yīng)用探討

韓瑞雪（大慶金橋信息技術(shù)工程有限公司，黑龍江大慶163714）

在我國(guó)的石化工程、電力工程中廣泛應(yīng)用著DCS控制系統(tǒng)。由于DCS控制系統(tǒng)自身的結(jié)構(gòu)形式可以分為集中自治和多層分級(jí)這兩種形式，就能夠在復(fù)雜的技術(shù)應(yīng)用中顯著增強(qiáng)控制管理的工作效率，這一方面促進(jìn)了機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化發(fā)展，另一方面為我國(guó)建筑工程事業(yè)的發(fā)展提供了重要的技術(shù)保障，在經(jīng)濟(jì)建設(shè)中加快了對(duì)先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的運(yùn)用。

DCS控制系統(tǒng)；工程應(yīng)用；原理

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，目前在各項(xiàng)建筑施工工程中都逐漸開(kāi)始實(shí)現(xiàn)數(shù)字化和自動(dòng)化，在施工精度和準(zhǔn)確度方面得到了顯著的提高。但是隨著不斷增加的智能化應(yīng)用，在分散連接各種系統(tǒng)和硬件設(shè)備的同時(shí)，要實(shí)現(xiàn)集中控制，這樣有利于加強(qiáng)全面性的管理。而DCS控制系統(tǒng)就是通過(guò)建立工程師站和操作員站的方式，來(lái)實(shí)現(xiàn)集中控制，快速轉(zhuǎn)換檢測(cè)中心和生產(chǎn)操作中的各種信息數(shù)據(jù)，并通過(guò)監(jiān)控畫面和故障報(bào)警的方式，來(lái)實(shí)現(xiàn)合作自治管理。

1　DCS控制系統(tǒng)的概念

DCS控制系統(tǒng)作為一種控制形式，具有分布式的特征，在施工現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)分散控制多種機(jī)械設(shè)備，在通過(guò)集中控制所傳輸?shù)男盘?hào)來(lái)集中控制和管理施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境，該系統(tǒng)也具備集散型控制系統(tǒng)的特征和優(yōu)勢(shì)。DCS控制系統(tǒng)能夠全方位的監(jiān)控復(fù)雜的施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，并進(jìn)行集中的管理。4G技術(shù)是其工作運(yùn)行的基礎(chǔ)和前提，4G技術(shù)指的是控制技術(shù)、顯示數(shù)、通信技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)。比如在暖通工程施工的過(guò)程中，通過(guò)運(yùn)用水環(huán)境中的熱能，來(lái)向整個(gè)系統(tǒng)中提供能源。其中需要注意的是，要集中管理和分散控制工程中的調(diào)節(jié)閥、信號(hào)轉(zhuǎn)換、測(cè)量單元以及控制過(guò)程，這樣才能真正的實(shí)現(xiàn)全面控制［1］。

2　DCS控制系統(tǒng)的硬件體系結(jié)構(gòu)

目前在市場(chǎng)上運(yùn)用最廣泛的DCS控制系統(tǒng)所使用的體系結(jié)構(gòu)是三層通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，即最上層被稱為信息管理網(wǎng)，是用以太網(wǎng)形成的，并符合IP/TCP協(xié)議，能夠有效的連接各種類型的管理計(jì)算機(jī)以及控制裝置網(wǎng)橋，在管理和傳輸工廠級(jí)信息中的運(yùn)用較為廣泛，能夠?qū)θ珡S實(shí)現(xiàn)綜合管理；中間層被稱為工程控制網(wǎng)，這采用的是雙高速冗余工業(yè)以太網(wǎng)，能夠有效的連接控制站、工程師站以及操作員站，實(shí)時(shí)的傳輸各種信息；最下層被稱為控制站內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，所使用的是主控卡指揮式令牌網(wǎng)，主要是對(duì)通信協(xié)議進(jìn)行存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)，是實(shí)現(xiàn)信息交換的主要平臺(tái)［2］。下圖1為DCS控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。

3　DCS控制系統(tǒng)的軟件構(gòu)成及其組態(tài)

對(duì)于DCS控制系統(tǒng)的軟件包來(lái)說(shuō)，既具有自動(dòng)化的功能，也屬于一種調(diào)試工具。在建立DCS控制系統(tǒng)的過(guò)程中，組態(tài)是需要按照軟件和系統(tǒng)的實(shí)際差異來(lái)進(jìn)行的，結(jié)構(gòu)的建立是需要根據(jù)工程的實(shí)際需要，但是在實(shí)際的工作中，由于組態(tài)DCS控制系統(tǒng)具有比較大的工作量，所以其控制系統(tǒng)的組套需要匹配相應(yīng)的通道，并實(shí)現(xiàn)收集、轉(zhuǎn)換、傳遞信息的任務(wù)。通過(guò)在顯示器上顯示出數(shù)字信息，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行綜合管理。

4　以發(fā)電廠為例，分析DCS控制系統(tǒng)的應(yīng)用

4.1煤發(fā)電廠汽機(jī)機(jī)組系統(tǒng)

在發(fā)電廠中應(yīng)用DCS控制系統(tǒng)之前，安裝人員需要詳細(xì)的了解原先的分散控制裝置，可以將汽機(jī)機(jī)組系統(tǒng)分成復(fù)制熱力系統(tǒng)和汽輪機(jī)本體這兩個(gè)部分。其中在復(fù)制熱力系統(tǒng)中需要有效的連接真空系統(tǒng)、回?zé)嵯到y(tǒng)、凝結(jié)水系統(tǒng)以及開(kāi)閉式循環(huán)水系統(tǒng)。就汽輪機(jī)本體而言，由于其自身工作的特殊性，在應(yīng)用DCS控制系統(tǒng)的時(shí)候需要在氣缸固定控制和轉(zhuǎn)子這兩個(gè)部分進(jìn)行分散控制。

4.2機(jī)組汽水系統(tǒng)工藝原理

機(jī)組汽水系統(tǒng)的實(shí)際功能是實(shí)現(xiàn)能量之間的相互轉(zhuǎn)換，通過(guò)使用汽輪機(jī)，將水從液態(tài)的形式轉(zhuǎn)化為氣體，進(jìn)而將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。發(fā)電機(jī)與汽輪機(jī)之間的連接是通過(guò)傳送帶的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)傳送帶的運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行工作，這樣一來(lái)就能夠?qū)崿F(xiàn)供電。

4.3機(jī)組系統(tǒng)的DCS配置

DCS控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)組系統(tǒng)中的分散連接，通過(guò)搜集各種信息數(shù)據(jù)，來(lái)實(shí)現(xiàn)集中控制。比如通過(guò)分散控制汽包、分離器、感溫器、機(jī)柜等設(shè)備、來(lái)了解和掌握機(jī)械能轉(zhuǎn)換值、熱量值、壓力、蒸汽量等數(shù)值，并與原先設(shè)定的數(shù)值進(jìn)行比較，改變參數(shù)，最終實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制。

圖1　DCS控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)圖

5　結(jié)語(yǔ)

雖然目前在各項(xiàng)建筑工程施工的過(guò)程中已經(jīng)開(kāi)始廣泛應(yīng)用DCS控制系統(tǒng)，但是隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，原先的控制系統(tǒng)已經(jīng)難以適應(yīng)當(dāng)前的施工進(jìn)程和發(fā)展，因此要加強(qiáng)研究和探討DCS控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的自動(dòng)化和數(shù)字化的全方位控制，促進(jìn)建筑工程事業(yè)的發(fā)展。

［1］李凱，楊前明.集散控制系統(tǒng)（DCS）在多熱源熱水工程系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］.化工自動(dòng)化及儀表，2013，09:1126-1129+1170.

［2］蘇紅剛.DCS控制技術(shù)在熱電廠機(jī)爐控制系統(tǒng)改造工程中的應(yīng)用［J］.中小企業(yè)管理與科技（中旬刊），2016，02:221-222.