基于DCS控制系统的焦化自动化系统研究

基于DCS控制系统的焦化自动化系统研究

王健同

山东省泰安市肥城市石横特钢集团有限公司    山东 泰安    271600

摘要：焦化是煤炭利用领域中能源转换效率最高的流程工业，其发展具有重要价值。焦化在生产中会应用到各种各样的设备，这就给焦化生产控制带来了较大难度。但是随着当下自动化控制技术的不断发展，为焦化生产自动化建设奠定了良好基础，它既能够进一步促进控制效率和控制稳定性的提高，保证焦化生产的效率和质量。

关键词：DCS控制系统；焦化自动化；系统研究

引言

在科学技术不断发展过程中，焦化行业的生产技术也在不断改革，DCS控制系统是一种以计算机为基础的自动化系统，在焦化生产中可以有效提高生产效率，提高设备的精准性，在化工生产中，这种自动化控制系统得到了广泛的应用。DCS控制系统在应用过程中，帮助工作人员提供了非常好的支撑，提高了焦化生产的水平，具有非常高的优势特点。

1DCS控制系统概述

DCS系统又被称为分布式控制系统，也叫集散控制系统，该系统主要由工程师站、操作员站、现场控制站及系统网络构成。其中，工程师站主要是对DCS网络进行离线配置、组态工作、在线系统监督、控制、维护等操作，能够提供DCS组态及配置工作所需的工具软件，并在DCS系统运行时对各节点运行状态进行实时监控，保障系统工程师能够在这一站点对系统配置和参数进行适当调整，确保DCS系统能够始终维持最佳工作状态。操作员站主要负责处理所有与设备生产运行相关的人机界面，其主要功能是为系统操作人员提供人机界面，保障操作人员能够在站点的显示下及时掌握现场生产状态、参数运行数值、异常故障信息等，还能使用输入设备对生产过程进行调控，确保生产过程的安全性、可靠性及高效性。现场控制站是DCS控制系统的核心站点，能够直接进行现场I/O处理，实现现场数字控制目标的主要站点。这一环节的功能主要在于控制，如控制系统性能、系统可靠性等指标情况，现场控制站点的设计、生产与安装的要求都非常高，否则无法保障有效执行DCS系统的控制任务。系统网络作为连接上述站点的桥梁，能够实现各站点之间的数据传输，保障系统功能的整体性。系统网络部分的实时性、可靠性及数据通信能力直接决定着整体控制系统的作用，尤其是其中的通信规约，影响着能否充分发挥网络通信效率及系统功能。

DCS控制系统的主要功能如下：第一，数据采集与存储功能，DCS控制系统能够模拟输入信号的扫描时间，存储系统运行期间历史数据的种类、点数及周期，执行输入的指令；第二，控制功能，DCS控制系统有着完整的监测、调节、控制顺序、设备运行监视、连锁保护等功能，满足软件所有控制要求；第三，显示功能，DCS控制系统能够显示总貌、流程图、调整、系统警报、系统状态、历史查询等多个画面，且窗口能够发挥包括拉伸、重叠在内的多种显示功能，以及汉字功能、触屏功能。

2DCS控制系统的特点

2.1可靠性高

DCS控制系统主要是可以把不同计算机上控制功能，实现集中同一控制的特点，因此在整个系统中，分散的每台计算机所承担的系统任务都是单一的，因此在这样状况下，不管分散当中的任何一台计算机出现系统故障问题，都不会对整个系统具有较大影响。且该结构模式可以针对不同的系统需求借用不同的计算机来实现其功能要求，这有效提升了计算机性能，从而对系统可靠性也有所提高。

2.2维护简单方便

DCS控制系统中的每个计算机都是独立存在的，且都由微型或小型的计算机单一进行构成的。这也确保了即便某一计算机出现问题，并不会其他计算机的功能造成影响。因此在出现故障时，可以在不影响整个系统运行的背景之下，对故障点所出现的故障进行检测与排除。因此，DCS控制系统也具有维护简单方便的特点。

DCS控制系统在实际应用中，可以实现顺序、连续控制，即可实现解耦、前馈、串级、预测控制以及自适应等，因此整个系统就具备非常灵活的构成方式，组成部分主要由现场控制站、管理站、工程师站、操作员站等进行组成，当然也可以由可编程控制器、服务器等组成。其中过程级采集的现场数据都是由数据采集站和现场控制站来实现的，并且都是依托于网络基础，将要求创送至实施操作的计算机。而包含数据统计和优化等，当然也包含故障的报警、诊断、显示等内容，都是由操作级来实现对过程中的数据进行集中操作。DCS可以依据企业对整体管理的需求，操作可以使用具备管理级的系统，从而就实现了与管理系统中更高级别之间的联系，企业就可以最终实现其他管理功能的集中操作与管理。目前DCS控制系统在各个工业领域都具有较为广泛的应用，主要就由于其本身具备较高的开放性、可靠性等特征，且维护和组态都极为方便等特征因素。而在化工企业领域内，DCS控制系统可以说已经应用的相当成熟与完善，企业展开合理的方案设计对于DCS控制系统来讲至关重要，不仅可以充分展示DCS控制系统的优越性、先进性，同时还可以实现企业提升自动化生产水平。

2.3开放

DCS控制系统完全采用模块化和标准化的设计操作，并且是通过以太网来实现整个系统的网络通信。因为采用的是模块化和标准化的设计，就使得本系统就具备了开放的特性，所以在整个完整的系统中，任何一个自系统都能在控制系统中进行较为方便的接入，同又可以在系统中进行随时卸载，并且不会对任何一个计算机或者是子系统造成有关影响，同时不管是在功能扩充或是调整上，都使得该控制系统都极为的方便。

3基于DCS的焦化自动化控制系统设计分析

3.1自动化控制系统的设计

在设计焦化自动控制系统时，需要全面结合焦化生产的具体情况和具体要求，对控制系统进行简化优化，提高系统的功能性以及操作难度。整个系统围绕DCS系统来展开研发和设计的，并通过计算机通讯技术来完成对整个生产过程中实时参数和实时信息的采集处理，大大提高了焦化控制系统的稳定性。在设计系统时，需要全面搜集温度、压力、流量等各方面的实施信息，对其统一调控管理。在具体的系统设计中，除了要保证整个系统的经济实用外，还需要尽可能促进系统可靠性、稳定性以及功能性的提高，这样才既能够满足当下焦化生产的需求，同时还可以结合在今后的发展需求和发展特点，不断对其进行升级优化和改造，为焦化生产的可持续发展做出有效贡献。

3.2焦化自动化控制系统平台设计

基于DCS的焦化自动化控制系统主要是从硬件和组态软件两方面入手，来进行具体的平台设计。硬件系统主要指的是控制站、主控制卡、集线器等，控制站在整个焦化控制中起着极其重要的作用。主控制卡的作用是对焦化生产中各项相关信息数据进行采集分析和传输，从帮助管控人员实现对整个焦化生产的准确控制。在控制站内有着各种各样的卡件组合，这些卡件组合能够在焦化生产中有效采集、分析、控制所对应的工艺环节以及设备的信息参数。在自动控制软件系统中，包括监控和组态软件两部分。监控软件部分能够在DCS监控中人机界面，使管控人员能够根据具体工作需求随时切换各生产环节的画面，调控各生产环节的具体参数，同时在整个显示界面中能够将各生产环节的参数信息都显示出来，并且进行各自部分操作时不会对其他部分产生影响，这就给管理控制提供了有效帮助。

结语

焦化行业的发展和焦炭产量的增加离不开自动化控制系统的帮助，它是提升生产效率、生产质量，降低生产风险的最有效方法之一。但是为了更好提高自动化控制系统的功能和作用，在当下也需要将其与DCS控制系统有效结合到一起，合理科学的进行相关软硬件系统的建设和配置，构建出更加全面完善的自动化控制平台，对焦化生产中各个过程各个环节以及各相关设备的集中控制、分散控制和分级管理，提高焦化生产的自动化水平，实现焦化行业的可持续发展。

参考文献

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