DCS系统设计及先进控制在DCS系统中应用

DCS系统设计及先进控制在DCS系统中应用

王志慧

大庆中蓝石化有限公司黑龙江大庆163713

摘要：随着科技的不断发展，信息技术的进步，互联网在当前空前发展。本文主要对DCS系统设计与先进控制在DCS系统中的应用展开相应的分析，主要将某一石油公司的天然气净化作为标准，对DCS系统的设计过程尽心阐述，旨在明确先进控制技术在DCS系统中应用的重要意义，明确其特点所在以及发展等，对在DCS系统中应用先进控制技术进行相应的诠释，从而为日后的研究提供一定的资料参考。

关键词：DCS系统；控制系统；DCS系统设计

引言

作为一种良好的分布式控制系统，DCS系统还能够实现集散控制的作用，其中综合了显示技术、控制技术、通信技术、计算机技术等多种技术。技术人员对于控制层面和生产装置，应分别进行分散控制和集中管理。在系统当中，通过规模扩大、功能增加、系统成型等，实现系统对数字控制功能的保留，使其在实际应用中更好的发挥作用。系统的集散结构、数据信息的流动性等，都能够得到保证。

1DCS系统设计

1.1设计现场控制站

这一部分可以利用电脑来实现检测与控制功能，通用测控和设计，主要包括下列几方面。

1.1.1机柜与电源

内部具备多层机架，这属于其机柜结构，接着能够用于模件与电源的安装，外部主要是通过金属材料进行包裹，活动部分之间具有不错的电气连接，同时还负责提供非常有效的电磁屏障，以服务于内部电子设备。如果想确保电磁屏蔽的功能以及具体工作者的人身安全，那么机柜必须要进行接地处理，电阻应当保持在4Ω以下为最佳。通常情况下，风扇安装于机柜之中，可以发挥散热降温功能，用来进一步增加强制冷气流。同时，也能够与外部空气进行交换，利用这种方式，可以防止灰尘入侵，正压送风为不错的选择，柜内低温气体利用经由过滤网到达内部。需要注意的问题是，当外界环境温度非常特殊（高或者低）的时候，需要把空调安装于封闭式机柜之中，以此保证其中的温度处于合适的区间之中。如果控制站想顺利运行，应当保障交流供电系统稳定、高效，其中，令现场控制站交流电源可靠稳定属于其基础。需要通过双相交流电源来负责为其供电，要是周围存在功率相较大的设备，应当使用超级隔离变压器，接着还必须对初、次级线圈接地，形成共模干扰。在石油化工要求连续性较高的条件下，需要配备不间断电源UPS，主要包括在线式与后备式两种类型。

1.1.2输入与输出通道

输入与输出端口的数量与类型非常多，为I/O接口模式，设计该系统的过程中，该通道往往包括下列几类。（1）模拟量输入通道。生产时各种连续性的物理量与化学量，可以利用线路检测变成对应的电信号，这样才可以将其送至输入通道之中。（2）脉冲量输入通道。现场仪表里面，许多机械计算装置等均输出脉冲信号，设置脉冲量输入通道过程中主要参考测量信号来进行。在PI板上，能够设置标准电路，同时得到其具体的工程量。

1.2主控单元

1.2.1CPU

现阶段，该系统里面主要是会用16位与32位的处理器，浮点预算协处理器，同样能够使其处理能力提升，在一定程度上降低工作周期。

1.2.2存储器

一般情况下，其主要包括ROM与RAM，主要是利用电脑程序来运行，可以明显提升安全性。设计过程中，应当使组态适当复杂，使其能够非常可靠、方便的运行。

2在DCS系统中应用先进控制技术分析

在DCS系统中应用先进控制技术需要从以下几个方面进行分析，即：

2.1应用先进技术进行控制的意义分析

目前我国经济的发展主要为DCS系统发展，并且该系统为我国经济的发展提供了一定的发展平台。优化先进控制技术能够为企业的经济发展创造良好的条件，为企业的市场发展提供相应的竞争力。在现代控制技术发展中，现代控制技术理论与人工智能的应用已经给先进技术的发展创造了条件。实际上，先进控制技术和常规PID控制之间存在着一定的差异，先进控制技术不仅可以获得较大的利润，并且有相应的控制策略做支撑，算法控制方式的形式也比较多。但是，由于受外界环境的影响，外界环境一旦发生变化，会给参数的精准性带来消极的影响，甚至会导致发生一些突变，如果工业系统的变化速度比较快，那么会背离预算。因此，较为常规的控制技术根本无法有效的处理那些复杂的工业系统，只有选用先进控制技术才能够对整个工业过程进行有效的控制。众所周知，应用先进的控制技术能够给企业的发展带来较大的经济利益，一些相关资料表明，很多石油工业化企业当中，通过先进技术的运用，其经济效益不断增长，并且所投入的成本也比较低，为企业的发展带来丰厚的利润。

2.2对先进控制技术的特点分析

进控制技术与传统控制技术有很大的差异。首先，在控制策略方面，先进控制技术主要有两种控制策略，分别是拥有模型的控制策略和知识控制策略。所谓的模型控制主要应用于生物识别和软测量等方面。知识控制则主要应用于智能控制等方面。这两种控制策略都是现今控制技术未来发展的主要方向。先进控制技术的应用能够解决传统控制技术下常见的问题，使控制策略能够更好的应对多变的工业环境。在传统的控制技术下，经常会出现不确定性、非线性、多变量耦合等问题。而一些工业环境下的模型只有在先进控制模式下才能有效的发挥出其功能和作用。先进控制技术具有较强的灵活性和环境适应性，能够与各种控制条件和参数有效的协调和配合，更好的发挥动态生成过程的特点和要求，强化了控制的效果。

2.3先进控制发展

很多相变、生化、化学等反应过程，都会出现在工业生产过程当中，对能量、物质等进行转化和传递，因此工业生产过程实际上是较为复杂的。同时，工业生产中，具有非线性、信息部完整性、不确定性等特点，因而都会给先进控制的应用造成限制。在工业生产中，这些因素都具有非常重要的意义，能够对产品的质量产生直接的影响，并且造成该笔那能量消耗、生产含速率等技术指标。在连续化、大型化的工业生产转变中，工业生产的实时性、整体性会得到不断的完善，因此，在DCS系统当中，为了实现工业生产的优化以及系统的协调，在装置复杂等问题的解决当中，对DCS先进控制进行应用，能够取得十分良好的效果。在过程控制当中，一个对象通过对PID控制规律单项输出的应用，实现简单反馈控制，并在控制中以经典理论为基础。在各类工业生产流程中，传统PID控制都得到了广泛的应用。而在现代化的工业生产中，DCS系统的应用也不断扩大，但同样不能忽略现有的PID控制。因此，可以利用PID控制维护工业过程的操作和运行稳定性[5]。在这种方式之下，能够很容易接受和理解简单的操作方式。在科技进一步发展的前提下，能够更加完善控制技术的应用和结构，从而实现DCS先进控制更好的应用。

结束语

综上所述，在DCS系统中应用先进控制技术可以有效的提高系统运行的安全性和稳定性。当在工业生产过程中出现无法直接测量的参数时，可以选用观测器和估计器进行间接的测量，但是这一过程十分复杂，必须采用先进控制技术才能确保系统的合理有效运行。

参考文献

[1]张德江，和红梅，孙晓晖.先进控制技术在DCS控制系统中的应用[J].长春工业大学学报（自然科学版），2008年第04期.

[2]王荣丽，赵祖明.DCS系统的设备报警服务器的设计与实现[J].可编程控制器与工厂自动化，2014年02期.

[3]李东光，唐丽洁.分布式集散控制系统（DCS）的应用研究[J].中国新技术新产品，2011年02期.