李寶有

（青島特殊鋼鐵有限公司，山東青島 266043）

1 DCS控制技術(shù)

DCS（Distributed Control System）即分布式控制系統(tǒng)，是集控制技術(shù)、顯示技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)于一身，實現(xiàn)控制分散、故障率分散及危險性分散，操作集中，解決了常規(guī)模擬儀表功能單一，操作分散的缺點。利用DCS的冗余技術(shù)，使控制器、電源及通信總線采用雙機熱備的形式，控制的可靠性得到進一步提高。它還能實現(xiàn)連續(xù)控制、順序控制、邏輯控制、先進控制、數(shù)據(jù)采集及網(wǎng)絡之間的互相通信等功能，將生產(chǎn)過程控制、監(jiān)視操作、工廠管理有機地結(jié)合起來。

2 DCS的主要功能

2.1 DCS的一般構(gòu)成（圖1）

圖1 DCS的一般構(gòu)成

（1）I/O卡件。與現(xiàn)場儀表相連，實現(xiàn)A/D，D/A的轉(zhuǎn)換及部分的輸入輸出處理 ，采集來自檢測儀表的信號，輸出模擬或數(shù)字信號至執(zhí)行器。

（2）控制器。完成I/O信號的輸入輸出處理，運用各種控制算法，實現(xiàn)控制策略，完成連續(xù)的PID（Proportion Integration Differentiation，比例-積分-微分）調(diào)節(jié)、順序控制、邏輯控制及先進的過程控制等功能。通過串行接口，可以實現(xiàn)與PLC子系統(tǒng)的單向或雙向的通信，如符合MODIBUS，PROFIBUS-DP協(xié)議的PLC等。

（3）過程控制網(wǎng)?？刂破?、操作站均是過程控制網(wǎng)的一個節(jié)點，一般過程控制網(wǎng)以令牌或沖突檢測方式進行數(shù)據(jù)的通信，速率一般為5 Mbps或10 Mbps。過程控制網(wǎng)實現(xiàn)了控制器與控制器之間，控制器與操作站之間，操作站與操作站之間的點對點的數(shù)據(jù)通信。

（4）人機界面。通常我們所說的操作站。操作站的主要功能，通俗地說，就是從控制器讀取過程采集來的數(shù)據(jù)，同時把在操作站設定的數(shù)據(jù)寫到控制器里?？偨Y(jié)起來，操作站完成了過程數(shù)據(jù)的實時監(jiān)視、畫面顯示、操作命令的輸入、報警和事件、報表及打印、系統(tǒng)診斷和維護、系統(tǒng)組態(tài)，開放的OPC（OLE for Process Control，用于過程控制的對象連接與嵌入）接口可以實現(xiàn)不同DCS之間或DCS與上位管理機之間的數(shù)據(jù)通信，通過網(wǎng)間服務器可以實現(xiàn)INTERNET的遠程訪問。人機界面一般分工程師站和操作員站。一般DCS必須至少有一個工程師站，以用于工程的組態(tài)，數(shù)據(jù)的管理及向第三方的系統(tǒng)進行文件和圖形傳輸?shù)墓δ堋９こ處熣炯婢卟僮鲉T站的功能。

2.2 DCS界面的功能

不同的DCS操作界面有所不同，但完成的功能基本相同?？偨Y(jié)起來，一般的操作界面有如下幾種功能：

（1）組態(tài)畫面。用于應用軟件的組態(tài)及文件的復制和下裝。

（2）流程圖畫面。 流程顯示，包括過程數(shù)據(jù)的實時顯示，管道、閥門及設備的顏色改變，液位的動態(tài)顯示等。

（3）調(diào)整畫面或點的詳細畫面?？梢栽谠摦嬅嫔线M行點的具體參數(shù)的設定。例如：報警限的設定，PID參數(shù)的整定，控制回路的手自動切換，控制回路的輸出設定等。

（4）主要參數(shù)代表的意義。

PV：Process Value，過程測量值

PVHH：Process Value Hi-Hi，過程測量值的高高限值

PVHI：Process Value Hi，過程測量值的高限值

PVLO：Process Value Lo，過程測量值的低限值

PVLL：Process Value Lo，過程測量值的低低值

P：比例放大系數(shù) KP或比例帶 δ（KP與 δ的關(guān)系是：δ=1/KP×100%，但上式中的“%”一般不表示出來。例如當KP值為1時，相應的比例帶δ=100。所以在P值整定時，一定要搞清楚P值是用KP還是用δ來整定的。不同的DCS是不同的）。

I：積分時間，單位min

D：微分時間，單位min

MV（OP）：控制輸出值

MVHI（OPHI）：輸出上限限幅值

MVLO（OPLO）：輸出下限限幅值

MAN：控制回路處于手動狀態(tài)

AUTO：控制回路處于自動狀態(tài)

（5）儀表棒圖。用模擬儀表圖相近的形式來顯示某一工位號的主要參數(shù)，并可以在該點的儀表棒圖上進行操作。

（6）控制分組畫面。把8個或16個控制上相關(guān)聯(lián)的儀表棒圖集中在一個控制分組畫面中顯示，以便于集中顯示和操作。

（7）報警畫面。顯示過程參數(shù)的越限報警，聯(lián)鎖報警，系統(tǒng)的狀態(tài)報警等。

（8）操作記錄畫面。對操作人員所做的操作進行記錄的畫面。

（9）系統(tǒng)維護畫面。顯示系統(tǒng)的硬件運行狀態(tài)，使維護人員及時地發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在的硬件問題，盡快排除故障。

（10）歷史趨勢畫面?？梢燥@示某點的歷史趨勢。

（11）報表畫面。顯示生成的過程參數(shù)報表文件并進行打印。

3 DCS組態(tài)軟件的主要功能及在空分系統(tǒng)設備中的運用

3.1 空壓機

（1）空壓機運行之后，空壓機的軸振動聯(lián)鎖并不馬上投入，而是確定一定時間延時投入。

（2）“空冷塔的液位過高”或“空氣出空冷塔的壓力過低”，均會引起空壓機產(chǎn)生如下聯(lián)鎖：全開放空閥及防喘振閥，同時全關(guān)出口閥。當空壓機試車或空分起車階段，“空氣出空冷塔的壓力過低”的聯(lián)鎖條件總是成立，所以必須解除該聯(lián)鎖?？梢酝ㄟ^改變空氣出空冷塔壓力的低低限設定值的方法來實現(xiàn)聯(lián)鎖解除，也可以通過程序設定“聯(lián)鎖投入”和“解除”按鈕，操作這2個按鈕即可。

3.2 分子篩

（1）分子篩吸附器的切換和閥門的動作是受程序控制自動進行的。在空分試車階段，先初始化分子篩程序控制狀態(tài)，使再生的分子篩處于準備卸壓狀態(tài)。

（2）當空分系統(tǒng)故障時（空壓機停車或空壓機放空閥全開），分子篩程序就自動暫停，當空分系統(tǒng)恢復正常，分子篩程序手動在原來的序號上繼續(xù)往下運行；當閥門故障時，可以通過手動方式暫停分子篩程序，當故障排除后，需通過手動的方式使分子篩程序在原來的序號上繼續(xù)往下運行。

（3）閥門的開關(guān)受程序控制，不能手動操作。但當程序運行到某一閥門需要打開或需要關(guān)閉，由于閥門卡塞需要動作一下閥門時，需先暫停分子篩程序，然后將閥門的手自動切換開關(guān)切換到手動位置，使閥門脫離程序控制，操作員可以在操作界面上手動地操作該閥門。當閥門動作正常以后，必須先把閥門的手自動切換到自動位置，然后再重新啟動分子篩程序。閥門處于手動狀態(tài)時，不能隨意操作閥門，否則會把分子篩的層床沖壞。

（4）從分子篩純化器自動切換時序圖上，可以看出，在分子篩程控運行到準備卸壓、卸壓、加熱、升壓、切換，均有相應閥門是否到位的確認條件。

（5）在操作員界面上可以修改卸壓、加熱、吹冷、升壓的計時器的計時時間長度設定值。

4 儀控系統(tǒng)事故狀態(tài)下的緊急處理

（1）整個DCS儀控系統(tǒng)的設計遵守失電安全的原則。在正常工況下，聯(lián)鎖回路的觸點閉合，繼電器或電磁閥得電；當聯(lián)鎖條件發(fā)生時，觸點斷開，繼電器或電磁閥失電。所以當整個儀控系統(tǒng)失電時，能把動設備安全地停下來，同時電磁閥失電使閥門處于安全狀態(tài)。

（2）當DCS發(fā)生故障時有2種情況。一是操作站死機；另一種是控制器死機。操作站死機時，可以重新啟動操作站，而控制器死機時，則要借助緊急按鈕臺，將動設備停下來，同時在機旁盤把閥門打到手動位置，將應該打開的閥門打開，并關(guān)閉應該關(guān)閉的閥門。

5 控制系統(tǒng)的發(fā)展方向

DCS從設計、施工、調(diào)試、運行進行全過程全方位管理，根據(jù)系統(tǒng)配置和生產(chǎn)設備控制情況，制定科學、合理、可行的維護策略和方式方法，做到預防性維護、日常維護緊密配合，對運行中出現(xiàn)的各種故障，應具體問題具體分析，做到預防第一，保證DCS長期、良好運行。

FCS（Fieldbus Control System，現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)）是與DCS并行的一種不同控制結(jié)構(gòu)的控制系統(tǒng)。FCS有一對N的結(jié)構(gòu)、可靠性高、可互換性、可互操作性、開放式互連網(wǎng)絡等優(yōu)點。由于現(xiàn)場總線技術(shù)克服了DCS的不足及應用中的問題，近幾年來發(fā)展迅速，已進入實用化階段。