網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)在DCS控制系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

鄧真

摘 ? 要：DCS控制系統(tǒng)是現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域中較為常用的控制技術(shù)，其面對現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的大量設(shè)備，具有分布式布置、集中控制的應(yīng)用形式，可以促進工業(yè)自控模式生成，突破傳統(tǒng)人工生產(chǎn)模式的限制，可見該項技術(shù)的重要性。但DCS控制系統(tǒng)必須借助網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)來實現(xiàn)，說明網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)是該系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)，本文為了了解網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)于DCS系統(tǒng)中的應(yīng)用，將展開分析工作，主要闡述該項技術(shù)的作用、形式及注意事項。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù) ?DCS控制系統(tǒng) ?應(yīng)用

中圖分類號：TM76 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）11（b）-0114-02

網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)是一種信號傳輸技術(shù)，本身具有較高的通用性，可以應(yīng)用于DCS控制系統(tǒng)當(dāng)中，主要現(xiàn)場信號傳輸，而通過該項技術(shù)的信號傳輸，可以使DCS中的自控部件自動運作，運作完全依照信號指令，可見網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的重要性。而現(xiàn)代很多工業(yè)單位的DCS系統(tǒng)應(yīng)用中，對網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的應(yīng)用并不了解，使系統(tǒng)應(yīng)用效果大打折扣，因此如何優(yōu)化系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)是值得關(guān)注的問題。

1 ?DCS控制系統(tǒng)基本概念

DCS控制系統(tǒng)的應(yīng)用必須先建立骨架，而骨架則是形成系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵，即DCS作為分散布置、集中控制的控制系統(tǒng)，其硬件建設(shè)中必須建立集控中心，且在每個控制目標(biāo)處，設(shè)置信號發(fā)出設(shè)備。這一條件下，借助網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)可使集控中心與控制目標(biāo)之間形成“網(wǎng)狀”關(guān)系，代表骨架網(wǎng)絡(luò)的生成。在骨架網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，控制目標(biāo)與信號發(fā)出設(shè)備就充當(dāng)了節(jié)點“角色”，其即代表控制目標(biāo)，又代表了控制數(shù)據(jù)源頭。借助網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，可以實現(xiàn)節(jié)點與集控中心之間的交互式信息傳輸，給自控或人控模式提供控制依據(jù)。

2 ?網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)在DCS控制系統(tǒng)中的作用

2.1 信息傳輸

信號傳輸是網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)在DCS控制系統(tǒng)中的基本作用，即借助通信技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點可以將信息實時傳輸?shù)郊刂行?，使中心系統(tǒng)或人工可以依照節(jié)點信息來判斷控制目標(biāo)是否需要控制;集控中心在需要對某個節(jié)點進行控制時，在中心處擬定信號指令，通過通信技術(shù)將指令傳輸?shù)綄?yīng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，即可使節(jié)點接收到指令，再將指令轉(zhuǎn)移到控制表的控制部件上，使其運行于指令相符的狀態(tài)下。以上為DCS控制系統(tǒng)自控功能的原理[1]。

2.2 預(yù)警功能

因為工業(yè)生產(chǎn)中，任意控制目標(biāo)隨時都可能出現(xiàn)故障，導(dǎo)致自身運作狀態(tài)異常，此時如果依靠人工來防治，很難做到第一時間防治，因此需要改善。而在網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)基礎(chǔ)上，通過系統(tǒng)開發(fā)可使DCS具有預(yù)警功能，原理上針對不同控制目標(biāo)的所有參數(shù)設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)值，同時設(shè)置自控邏輯，即低于標(biāo)準(zhǔn)值代表目標(biāo)狀態(tài)異常;高于標(biāo)準(zhǔn)值代表目標(biāo)狀態(tài)良好;等于標(biāo)準(zhǔn)值代表目標(biāo)狀態(tài)一般，此時DCS系統(tǒng)可以根據(jù)這一邏輯自主判斷設(shè)備狀態(tài)，如果某目標(biāo)的某項參數(shù)低于標(biāo)準(zhǔn)值，則會進行預(yù)警，旨在通知人工盡快處理[2]。

2.3 安全防護功能

為了第一時間防治控制目標(biāo)異常，除了進行預(yù)警功能以外，DCS控制系統(tǒng)還借助網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，還可以實現(xiàn)安全防護功能。即在控制目標(biāo)某參數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)值差距過于大的條件下，則說明目標(biāo)很可能出現(xiàn)了嚴(yán)重故障，如果長期發(fā)展下去容易出現(xiàn)安全隱患，在這一邏輯下，系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，將發(fā)出嘗試性修復(fù)的指令，如果多次無果，則發(fā)出停機指令，使控制目標(biāo)的故障不會惡化，結(jié)合預(yù)警功能可以起到第一時間防治的作用。

2.4 遠(yuǎn)程通信功能

DCS控制系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)除了作用于集控中心與控制目標(biāo)之間以外，還可以作用于集控中心與人工終端之間，由此就形成了遠(yuǎn)程通信功能。即因現(xiàn)代智能設(shè)備的普及，人工均擁有具有網(wǎng)絡(luò)通信功能的終端設(shè)備，例如智能手機、計算機等，此時在集控中心處利用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)設(shè)置通信渠道，可以使中心監(jiān)測到的數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)饺斯そK端設(shè)備上，代表人工可以隨時隨地的監(jiān)管集控中心，無需一直在集控中心待命。該項功能的應(yīng)用使得DCS系統(tǒng)的應(yīng)用更加靈活，且提高了系統(tǒng)適用性。

3 ?DCS控制系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)應(yīng)用形式

3.1 信息交互形式

結(jié)合以上信息傳輸部分的分析內(nèi)容可見，DCS系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)可以實現(xiàn)兩種信息傳輸流程，且兩種流程皆屬于同一渠道，由此說明網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)下，DCS控制系統(tǒng)具有信息交互形式。信息交互形式的形成，滿足了工業(yè)生產(chǎn)中對控制目標(biāo)的監(jiān)控、控制需求，同時簡化了傳統(tǒng)自動控制系統(tǒng)中，需要建設(shè)兩條通信渠道的設(shè)計方式，即控制目標(biāo)-集控中心、集控中心-控制目標(biāo)，說明借助網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，降低了系統(tǒng)應(yīng)用難度與成本。此外，信息交互形式除了在集控中心與控制目標(biāo)之間存在以外，于人工終端與集控中心之間也有體現(xiàn)。

3.2 自控/人控模式切換形式

通過以上分析可見，DCS控制系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)下實現(xiàn)了多項功能，而部門功能涉及到人工操控，代表系統(tǒng)應(yīng)用存在人控模式，但在人工未介入的條件下，系統(tǒng)完全依靠預(yù)設(shè)邏輯來進行運作，這代表了自控模式。在這一點上，系統(tǒng)在一般情況下會保持自控模式，而如果在控制過程當(dāng)中出現(xiàn)了超出邏輯范圍，或自控模式無法處理的問題時，則會通知人工，再通過人工直接操控，就完成了自控/人控模式切換。該形式可以保障系統(tǒng)運作的可靠性、可控性，不會因為邏輯范圍而限制系統(tǒng)功效。

3.3 集散控制形式

集散控制形式是DCS控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)應(yīng)用中最具代表性的應(yīng)用形式，即無論在自控還是人控模式下，都可以利用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，將分散的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點信息集中，再根據(jù)集控中心顯示判斷所有控制目標(biāo)的狀態(tài)，如果發(fā)現(xiàn)異常，可以針對性發(fā)出指令，對存在異常狀態(tài)的控制目標(biāo)進行控制，而不會影響到其他正常的控制目標(biāo)。集散控制形式的應(yīng)用，可以突破傳統(tǒng)人工模式的限制，降低現(xiàn)場控制難度，即傳統(tǒng)人工模式下，人工要通過現(xiàn)場巡查來確認(rèn)所有控制目標(biāo)的狀態(tài)，這一過程繁瑣、耗時，且存在較高難度，而集散控制形式條件下，只需要在集控中心就能對所有控制目標(biāo)進行監(jiān)控、控制。

4 ?DCS控制系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)應(yīng)用注意事項

4.1 通信協(xié)議

在DCS控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)應(yīng)用中，必須注意通信協(xié)議事項，即現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)當(dāng)中存在很多種通信協(xié)議，而不同的通信協(xié)議在性能、參數(shù)、功能等方面均存在差異，例如某些通信協(xié)議只支持單項傳輸;支持交互傳輸;通信容量較低;通信容量較大等。因此通信協(xié)議的選擇，將決定網(wǎng)絡(luò)信息傳輸?shù)男问脚c方式，如果選擇錯誤將無法實現(xiàn)集散控制作用，在這一基礎(chǔ)上，選擇正確的通信協(xié)議是DCS控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)應(yīng)用應(yīng)當(dāng)關(guān)注的問題。此外，目前滿足DCS控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)需求的通信協(xié)議一般為開放性、大容量、支持信息交互的通信協(xié)議。

4.2 信號格式轉(zhuǎn)換設(shè)備

在DCS控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信過程當(dāng)中，信息是通過網(wǎng)絡(luò)信號作為介質(zhì)來進行傳輸?shù)?，而初始狀態(tài)下，網(wǎng)絡(luò)信號的格式為電信號，這種信號格式無法被集控中心計算機直接讀取，因此必須進行轉(zhuǎn)換，代表通信技術(shù)應(yīng)用中，必須采用信號格式轉(zhuǎn)換設(shè)備，例如換能器等。信號格式轉(zhuǎn)換設(shè)備主要功能就是將電信號格式轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)格式，此時可以被計算機讀取，應(yīng)用方式上可以將磁力設(shè)備安置于集控中心與控制目標(biāo)的通信路徑之間，起到中轉(zhuǎn)站的作用。

5 ?結(jié)語

綜上，在DCS控制系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)具有重要地位，是實現(xiàn)系統(tǒng)各項功能、各應(yīng)用形式的關(guān)鍵因素。通過分析了解了DCS控制系統(tǒng)基本概念、系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的作用、形式及注意事項，依照本文分析內(nèi)容，可以使該項技術(shù)應(yīng)用功效充分發(fā)揮，保障DCS滿足實際需求。

參考文獻

[1] 李青元.淺談無線通信技術(shù)在集散控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].化工管理，2018，485（14）：74-75.

[2] 陳軍.電廠DCS網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的研究與設(shè)計[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2015（11）：99.